Diseño sismorresistente · Tanto la sismología, como la ingeniería sismorresistente enfrentan la...

Dinámica de estructuras 03/05/2011

Clase 1 1

Diseño sismorresistente

Profesor: Dr. Juan Carlos Vielma Pérez


Clase 1 2

Diseño sismorresistenteClase 2

RealidadRealidadInvestigaciónInvestigaciónNormativasNormativas

Clase 2/JCVP-20102


Clase 1 3


Código MAC353

Clase 2/JCVP-20103


Clase 1 4


“ l d d b l li d “… un solo sendero no puede abarcar el amplio campo de la mecánica. Al escalar una montaña, algunos senderos son seguros y otros son peligrosos de recorrer Algunos seguros y otros son peligrosos de recorrer. Algunos conducen a la cima, otros a diferentes vistas interesantes. Algunos senderos han sido muy transitados, otros casi no lo g yhan sido.”

TY.C.Fung y P. TongPrefacio de:

Classical and computational solid mechanicsClase 2/JCVP-20104

Classical and computational solid mechanics


Clase 1 5


E t l l t En esta clase se repasan algunos conceptos sencillos relativos a la naturaleza de esos fenómenos tan complejos conocidos como fenómenos tan complejos conocidos como terremotos o sismos.

Clase 2/JCVP-20105


Clase 1 6


T bié i t d t ti También se introducen nuevos conceptos que tienen que ver con algunas características que es necesario incorporar en el proceso de proyecto necesario incorporar en el proceso de proyecto sismorresistente de estructuras.Finalmente, se presentan algunos conceptos que , p g p qinvolucran las pérdidas que pueden causar los terremotos.

Clase 2/JCVP-20106


Clase 1 7


Terremotos destructivos con pérdidas de vidas entre 1900 y 2000

Posición PaísNº de terremotos

con pérdidas humanas

Nº de fallecidos

1 China 170 6194882 Japón 84 1695253 Italia 45 1280314 Irán 89 1215135 Turquía 111 993916 Perú 62 760167 Antigua URSS 44 758138 Paquistán 14 659849 Indonesia 66 4399210 Chile 35 3633211 India 21 3332912 Venezuela 16 3079513 Guatemala 16 2534514 Afganistán 15 2331215 México 48 1762516 Nicaragua 4 13718

C S ( )Clase 2/JCVP-20107

Fuente: Coburn y Spence (2002)


Clase 1 8


Pl ó iClase 2/JCVP-20108

Placas tectónicas


Clase 1 9


Parámetros de la fuente de un terremoto

E iSite

Epicentral DistanceEstructura

Distancia epicentral

EpicentroEpicentre

Dep

th

Epicentro

poce

ntro

Focus

FaultFoca

l DPr

ofun

dida

d hi

p

Foco o hipocentroFalla

Clase 2/JCVP-20109


Clase 1 10


Tipos de terremotosTipos de terremotosSegún Newmark y Rosenblueth (1990) los terremotos pueden ser clasificados de la siguiente manera:p gTerremotos de una sola sacudidaTerremotos de duración moderada y vibraciones

irregularesTerremotos de larga duración y grandes períodos

predominantespredominantesTerremotos que producen deformaciones permanentes

en el terreno

Clase 2/JCVP-201010

en el terreno


Clase 1 11


Tipos de terremotos

Terremotos de una sola sacudida, que se originan a cortas distancias epicentrales y con focos de poca profundidad, generalmente en terrenos rocosos o

l dsuelos duros.

Clase 2/JCVP-201011


Clase 1 12


Tipos de terremotos

Terremotos de duración moderada y vibraciones irregulares, son los que se producen a distancias epicentrales intermedias y sobre suelos duros.

Clase 2/JCVP-201012


Clase 1 13


Tipos de terremotos

Terremotos de larga duración, son los terremotos cuyas ondas son filtradas por los suelos blandos, se caracterizan por ser terremotos con período

d i t l gpredominante largo.

Clase 2/JCVP-201013


Clase 1 14


Tipos de terremotos

Terremotos que producen deformaciones permanentes, son los terremotos cuyo efecto puede apreciarse directamente sobre el terreno ya que a

b l d d l f ll d d l i tambos lados de la falla se producen desplazamientos.

Clase 2/JCVP-201014


Clase 1 15


Ondas sísmicas

Las ondas sísmicas se originan a partir de movimientos telúricos naturales o también por perturbaciones producidas por la actividad humana. P d t l g d d g l d d Pueden se catalogadas en dos grupos: las ondas de cuerpo y las ondas superficiales.

Clase 2/JCVP-201015


Clase 1 16


Ondas sísmicasOndas sísmicas

Una vez ocurrido un terremoto, las primeras ondas que se registran son las ondas P son ondas longitudinales o se registran son las ondas P. son ondas longitudinales o compresionales, lo cual significa que el suelo es alternadamente comprimido y dilatado en la dirección p yde la propagación. Estas ondas generalmente viajan a una velocidad 1.73 veces de las ondas S y pueden viajar a través de cualquier tipo de material.

Clase 2/JCVP-201016


Clase 1 17



Una vez ocurrido un terremoto, las primeras ondas que se registran son las ondas P.que se registran son las ondas P.

Clase 2/JCVP-201017


Clase 1 18



La velocidad de las ondas P se puede estimar a partir de la siguiente expresión:partir de la siguiente expresión:

D d λ G l fi i t d L éDonde λ y G son los coeficientes de Lamé yρ es la densidad.

Clase 2/JCVP-201018


Clase 1 19



Los coeficientes de Lamé son funciones del módulo elástico del material y del coeficiente de módulo elástico del material y del coeficiente de Poisson:

Clase 2/JCVP-201019


Clase 1 20


Ondas sísmicas

Las ondas S (secundarias) son ondas en las cuales el desplazamiento es transversal a la dirección de ppropagación. Su velocidad es menor que la de las ondas primarias. Debido a ello, éstas aparecen en el terreno algo después que las primeras. Estas ondas son las que generan las oscilaciones durante el movimiento sísmico y las que producen durante el movimiento sísmico y las que producen la mayor parte de los daños.

Clase 2/JCVP-201020


Clase 1 21


Ondas sísmicasLas ondas S se propagan más lentamente que las ondas P. Su amplitud es mayor que la de p y qlas ondas P y suelen producir el daño en las estructuras.

Clase 2/JCVP-201021


Clase 1 22


Ondas sísmicasLa velocidad de las ondas S se puede calcular a partir de:p

Clase 2/JCVP-201022


Clase 1 23


Ondas sísmicas

Las ondas de Love son ondas superficiales que producen un movimiento horizontal de corte en superficie. La velocidad de las ondas Love es un 90% d l l id d d l d S 90% de la velocidad de las ondas S y es ligeramente superior a la velocidad de las ondas RayleighRayleigh.

Clase 2/JCVP-201023


Clase 1 24


Ondas sísmicas

Una vez ocurrido un terremoto, las primeras ondas que se registran son las ondas P.

Clase 2/JCVP-201024


Clase 1 25


Ondas sísmicas

Las ondas Rayleigh, también denominadas ground roll, son ondas superficiales que producen un movimiento elíptico retrógrado del suelo. Son ondas más lentas

l d d l id d d g ió que las ondas de cuerpo y su velocidad de propagación es casi un 70% de la velocidad de las ondas S.

Clase 2/JCVP-201025


Clase 1 26


Ondas sísmicas

Las ondas Rayleigh son ondas superficiales con un movimiento similar al de las olas del agua.

Clase 2/JCVP-201026


Clase 1 27


Dentro del proceso de proyecto sismorresistente es Dentro del proceso de proyecto sismorresistente es necesario formular soluciones que permitan satisfacer que la capacidad de la estructura satisfacer que la capacidad de la estructura proyectada sea mayor que la demanda que imponen las acciones de la naturaleza.

Clase 2/JCVP-201027


Clase 1 28


Tanto la sismología, como la ingeniería sismorresistente enfrentan la fundamental limitación que implica la naturaleza impredecible de los t t l i li ibl bt terremotos, lo que implica que no es posible obtener la demanda mediante métodos deterministas, siendo necesario aplicar procedimientos siendo necesario aplicar procedimientos probabilistas.Seguidamente se exponen algunos aspectos de los g p g pterremotos y cómo se incorporan en las normas de proyecto sismorresistente.

Clase 2/JCVP-201028


Clase 1 29


Clase 2/JCVP-201029


Clase 1 30


Directividad de los terremotos

La directividad ocurre por que las fallas son fuentes móviles de ondas sísmicas, que viajan a una móviles de ondas sísmicas, que viajan a una velocidad finita a lo largo de la falla y más allá de estas.La implicación de la directividad de los terremotos sobre la ingeniería sismorresistente se encuentra en

l i t idi t t l t que para emplazamientos equidistantes a la ruptura de la falla, se pueden alcanzar diferentes intensidades producidas por el mismo terremoto

Clase 2/JCVP-201030

intensidades producidas por el mismo terremoto.


Clase 1 31


La directividad puede originar también la polarización La directividad puede originar también la polarización de un terremoto.El efecto de polarización consiste en que los efectos El efecto de polarización consiste en que los efectos de un terremoto se concentran en la dirección ortogonal al plano de ruptura de la falla, haciendo que la acción en esta dirección sea más destructiva que en las otras direcciones.

Clase 2/JCVP-201031


Clase 1 32


Como la ruptura de la falla se mueve desde el Como la ruptura de la falla se mueve desde el epicentro, este genera movimientos del terreno en todos los segmentos de la falla. El terremoto se todos los segmentos de la falla. El terremoto se irradia en todas las direcciones, propagándose la energía del sismo en la dirección de avance de las ondas.Todo esto trae como resultado la magnificación del terremoto en la dirección de propagación de éste lo terremoto en la dirección de propagación de éste, lo que además lo hace de menos duración

Clase 2/JCVP-201032


Clase 1 33


Clase 2/JCVP-201033


Clase 1 34


DirectividadDirectividadDada la incapacidad de predecir adecuadamente la directividad de un sismo laadecuadamente la directividad de un sismo, la mayoría de las normas sismorresistentes adoptan la superposición del efecto de la acción p p psísmica combinada de dos direcciones ortogonales.

Clase 2/JCVP-201034


Clase 1 35


Directividad

A B

100% 30%

A B

100% 30%

y

30%

100%

y

x

Clase 2/JCVP-201035


Clase 1 36


DirectividadDirectividadTambién es frecuente encontrar prescrita la acción sísmica en la dirección vertical superpuesta a las sísmica en la dirección vertical, superpuesta a las dos direcciones en planta.

Clase 2/JCVP-201036


Clase 1 37


DirectividadDirectividadQué se indica en la Norma Covenin 1756?

Clase 2/JCVP-201037


Clase 1 38


DirectividadDirectividad

Clase 2/JCVP-201038


Clase 1 39


DirectividadDirectividadTanto en el Eurocódigo como en las normas norteamericanas se ha adoptado la combinación norteamericanas, se ha adoptado la combinación que contempla la participación en todas las direcciones:

Clase 2/JCVP-201039


Clase 1 40


DirectividadDirectividad

C λ 0 3Con λ=0,3.

Clase 2/JCVP-201040


Clase 1 41


DirectividadEn el caso particular del Eurocódigo 8, este prescribe espectros elásticos de diseño especiales para la d t i ió d l ió ti ldeterminación de la acción vertical:

Clase 2/JCVP-201041


Clase 1 42


Clase 2/JCVP-201042


Clase 1 43


“Los edificios cimentados en roca no sufrieron Los edificios cimentados en roca no sufrieron mayores daños, como los que sufrieron aquellos edificios cuyas fundaciones no alcanzaban el fondo edificios cuyas fundaciones no alcanzaban el fondo del suelo”

Observaciones realizadas por MacMurdo durante el terremoto que sacudió Cutch (India) durante el año

1819

Clase 2/JCVP-201043


Clase 1 44


Efecto de sitioEfecto de sitioEl efecto de sitio tiene que ver con la capacidad que poseen los suelos de amplificar o reducir el efecto poseen los suelos de amplificar o reducir el efecto de un terremoto

Clase 2/JCVP-201044


Clase 1 45


Efecto de sitio

Clase 2/JCVP-201045


Clase 1 46


Efecto de sitioEfecto de sitioUn terremoto cuyo período predominante coincida con el período predominante del suelo que lo filtra con el período predominante del suelo que lo filtra, reproducirá el efecto de la resonancia, amplificándose los desplazamientos, las velocidades p p ,y las aceleraciones en la superficie.

Clase 2/JCVP-201046


Clase 1 47


Clase 2/JCVP-201047


Clase 1 48


Efecto de sitioEfecto de sitioEn el caso que el suelo esté formado por un solo estrato el período se puede calcular mediante la estrato, el período se puede calcular mediante la expresión siguiente:

Clase 2/JCVP-201048


Clase 1 49


Efecto de sitioEfecto de sitio

H

Clase 2/JCVP-201049


Clase 1 50


Efecto de sitioEfecto de sitioEl período asociado con un modo superior se calcula aproximadamente mediante:aproximadamente mediante:

donde n es el número del modo superiordonde n es el número del modo superior.

Clase 2/JCVP-201050


Clase 1 51


Efecto de sitioEfecto de sitioLa consideración del efecto de sitio conduce a reproducir la amplificación dinámica en los reproducir la amplificación dinámica en los espectros elásticos de diseño. Por ejemplo, en la norma Covenin se pueden apreciar los cambios en p plas ordenadas espectrales dependiendo de la amplificación introducida por el efecto de sitio.

Clase 2/JCVP-201051


Clase 1 52


Efecto de sitioEfecto de sitioLa consideración del efecto de sitio conduce a reproducir la amplificación dinámica en los reproducir la amplificación dinámica en los espectros elásticos de diseño. Por ejemplo, en la norma Covenin se pueden apreciar los cambios en p plas ordenadas espectrales dependiendo de la amplificación introducida por el efecto de sitio.

Clase 2/JCVP-201052


Clase 1 53


Efecto de sitioEfecto de sitioLa respuesta en superficie indica el valor de la amplificación dinámica La respuesta en superficie amplificación dinámica. La respuesta en superficie se obtiene mediante la modelización del suelo considerando las diferentes características geotécnicas de los estratos que lo conforman.

Clase 2/JCVP-201053


Clase 1 54


Material Profundidad, H (m)(t ) 1 H 6 7 H 15 H ≥ 15(type) 1< H < 6 7 < H < 15 H ≥ 15

Arena saturada 60 - -

Arcilla arenosa 100 250 -

Arena fina saturada 110 - -Arena fina saturada 110 - -

Arcilla/arena mezclada 140 - -

Arena densa 160 - -

Grava con roca 180 - -

Grava media 200 - -

Arcilla arenosa con gravas - 330 -

Grava media - - 780

Roca fuerte - - 1200

Velocidad de ondas de corte típica para diferentes materiales y profundidades

54 Clase 2/JCVP-2010


Clase 1 55


A cada estrato le corresponde

diferentes características características geotécnicas

Modelización de los estratos del suelo mediante sistemas de múltiples grados de libertad con masas concentradas

Clase 2/JCVP-201055

p g


Clase 1 56


Vs ν P. específico Gmax E Cohesión A.FricciónPROPIEDADES ELÁSTICAS DEL SUELO

DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL p

(m/s) (Poisson) (ton/m3) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (Kg/cm2) φ (º)

Roca medianamente sana, con familiasde diaclasas 1000 0,2 2,4 24465 58716 6 40Roca fisurada con muchas familias

DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL

de diaclasas 700 0,25 2,2 10989 27472 3 30

Suelo granular denso a muy denso 500 0,26 1,8 4587 11560 0 40Suelo arcillo-arenoso rígido a muy rígido (IP=20) 400 0,25 1,8 2936 7339 1,5 20

Suelo granular medio denso 300 0,28 1,8 1651 4228 0 38S l l di d 250 0 3 1 8 1147 2982 0 35Suelo granular medio denso 250 0,3 1,8 1147 2982 0 35Suelo arcillo- arenoso medio rígido (IP=40) 250 0,3 1,8 1147 2982 0,8 20Suelo granular medio denso 200 0,32 1,8 734 1938 0 32

Suelo cohesivo blando (IP=60) 150 0,4 1,8 413 1156 0,5 0Suelo granular suelto 100 0,35 1,6 163 440 0 27gSuelo cohesivo muy blando (IP=60) 100 0,45 1,6 163 473 0,2 0Suelo granular muy suelto 70 0,36 1,4 70 190 0 25

Propiedades geotécnicas utilizadas para determinar los espectros elásticos de

Clase 2/JCVP-201056

diseño


Clase 1 57


3

.

2

2.5

S3

S4

A.E

.N.

1

1.5

S1

S2

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 40

0.5

T(seg)0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4

Espectros elásticos de diseño obtenidos a partir de los perfiles geotécnicos considerados en la norma Covenin 1756

Clase 2/JCVP-201057

considerados en la norma Covenin 1756


Clase 1 58


Espectros elásticos de diseño Eurocódigo 8

Clase 2/JCVP-201058


Clase 1 59


Espectros elásticos de diseño ASCE-7

Clase 2/JCVP-201059


Clase 1 60


En suelos aluvionales las vibraciones en superficie En suelos aluvionales, las vibraciones en superficie son amplificadas por el efecto de reflexión de las ondas en múltiples superficies .ondas en múltiples superficies .La amplificación en superficie se puede obtener aplicando la siguiente expresión:

Clase 2/JCVP-201060


Clase 1 61


E l ió t i l i d i d En la expresión anterior α es la impedancia de propagación de ondas, dada por:

Donde son el ρ la densidad y v la velocidad de onda de corte, respectivamente., tanto del suelo (s) como del manto rocoso (b).

Clase 2/JCVP-201061


Clase 1 62


Por todo lo anteriormente expuesto es altamente Por todo lo anteriormente expuesto, es altamente recomendable que la razón de frecuencias del edificio y del suelo sea lo más lejana posible de la unidad.La respuesta de los suelos durante un terremoto d d á d l li d l f i l d ió dependerá de la amplitud, la frecuencia y la duración de este.

Clase 2/JCVP-201062


Clase 1 63


Los terremotos con grandes amplitudes provocan Los terremotos con grandes amplitudes provocan generalmente respuesta inelástica de los suelos. Si la duración del terremoto es prolongada, puede llegar a producirse el fenómeno de licuefacción de suelos si estos están saturados o parcialmente

dsaturados.

Clase 2/JCVP-201063


Clase 1 64


Siempre y cuando la respuesta de los suelos se Siempre y cuando la respuesta de los suelos se mantenga en rango elástico, la amplificación que ocurre en la superficie será proporcional al terremoto que ocurre en el lecho rocoso.Si la respuesta del suelo es inelástica, este absorbe

id d d l í d l E gran cantidad de la energía del terremoto. Esto se produce generalmente cuando el terremoto tiene grandes amplitudes originando deformaciones grandes amplitudes, originando deformaciones permanentes en el terreno.

Clase 2/JCVP-201064


Clase 1 65


Generalmente las ondas sísmicas que se transportan a Generalmente las ondas sísmicas que se transportan a través de un medio inelástico exhiben bajas aceleraciones y grandes desplazamientos, siendo su periodo largo.

Clase 2/JCVP-201065


Clase 1 66


Clase 2/JCVP-201066


Clase 1 67


Dispersión e incoherenciaDispersión e incoherencia

La dispersión y la incoherencia de un terremoto puede deberse a la combinación de los siguientes factores:deberse a la combinación de los siguientes factores:

•Efecto de desfase de ondas•Efecto extendido de fuenteEfecto extendido de fuente•Efecto de patrón de ondas

Clase 2/JCVP-201067


Clase 1 68



Efecto de desfase de ondas tiene que ver con el desfase del arribo de las ondas de un terremoto a diferentes del arribo de las ondas de un terremoto a diferentes estaciones o sitios ubicados en superficie.

Clase 2/JCVP-201068


Clase 1 69



El efecto extendido de fuente se produce por el diferente tamaño y la cantidad de las fuentes que diferente tamaño y la cantidad de las fuentes que original un terremoto, que pueden causar el desfase en el arribo de las ondas superficiales. p

Clase 2/JCVP-201069


Clase 1 70



Los diferentes patrones de ondas se pueden llegar a producir por efecto de la refracción y la reflexión de las producir por efecto de la refracción y la reflexión de las mismas en los diferentes estratos del suelo. También pueden ser afectados por las discontinuidades o p panomalías en los suelos.

Clase 2/JCVP-201070


Clase 1 71



La coherencia de dos terremotos es la correlación que existe entre sus amplitudes y ángulos de fase a existe entre sus amplitudes y ángulos de fase a diferentes frecuencias.

La incoherencia depende fuertemente de la frecuenciaLa incoherencia depende fuertemente de la frecuencia.

Clase 2/JCVP-201071


Clase 1 72



La incoherencia de los terremotos no afecta significativamente las estructuras de vanos cortos tales significativamente las estructuras de vanos cortos, tales como viviendas y edificios regulares, por el contrario, afecta a aquellas de vanos largos, tales como puentes o q g , ptramos elevados.

Clase 2/JCVP-201072


Clase 1 73



La incoherencia de los terremotos puede afectar a aquellas construcciones con grandes dimensiones en aquellas construcciones con grandes dimensiones en planta y con significativas incoherencias en los estratos de suelo en lo que se encuentran fundadas.q

Clase 2/JCVP-201073


Clase 1 74


Clase 2/JCVP-201074


Clase 1 75


Di t i i t lDistancia epicentralComo se ha visto, el efecto de sitio puede amplificar o reducir la respuesta es superficieamplificar o reducir la respuesta es superficie.También la distancia epicentral, que es la distancia entre la fuente del terremoto y el sitio en el que se y qpercibe o se registra, tiene una importante influencia sobre la amplificación.

Clase 2/JCVP-201075


Clase 1 76


Distancia epicentralEn todo su recorrido las frecuencias altas fueron filtradas, manteniéndose las frecuencias bajas, que

i idi l f i d l ill lá ti coincidieron con las frecuencias de las arcillas plásticas de ciudad de México, produciéndose gran amplificación del movimiento que no fue verificada en puntos más del movimiento, que no fue verificada en puntos más próximos al epicentro.

Clase 2/JCVP-201076


Clase 1 77


Distancia epicentralEn todo su recorrido las frecuencias altas fueron filtradas, manteniéndose las frecuencias bajas, que

i idi l f i d l ill lá ti coincidieron con las frecuencias de las arcillas plásticas de ciudad de México, produciéndose gran amplificación del movimiento que no fue verificada en puntos más del movimiento, que no fue verificada en puntos más próximos al epicentro.

Clase 2/JCVP-201077


Clase 1 78


Distancia epicentralE l i i t fi d i d i t d En la siguiente figura pueden apreciarse dos registros de terremotos de fuente cercana y de fuente lejana.

Kobe(1995), Station: JMA Kobe

Acc

. (cm

/s2 )

-800

-400

0

400

800

t(s)0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

-1200

-800

Michoacán (1995), Station: Ocotito 1,

30

45

Acc

. (cm

/s2 )

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-30

-15

0

15

30

Clase 2/JCVP-201078

t(s)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Clase 1 79


Distancia epicentralLas normativas de proyecto sismorresistente consideran la distancia epicentral a la hora de d fi i l ió í i di t t d definir la acción sísmica mediante espectros de diseño.Tanto en el Eurocódigo-8 como en el ASCE-7 se Tanto en el Eurocódigo-8 como en el ASCE-7 se presentan recomendaciones en este sentido para emplazamientos a distancias menores de p p15 km de la fuente sismogénica.

Clase 2/JCVP-201079


Clase 1 80


Distancia epicentralEn el Eurocódigo-8 se impone la aplicación completa de los valores normativos en la d t i ió d l t d di ñ i determinación de los espectros de diseño, sin embargo no se proporcionan valores específicos de la amplificación empleada dejándola a juicio de la amplificación empleada, dejándola a juicio del proyectista.

Clase 2/JCVP-201080


Clase 1 81


Distancia epicentralEn cambio en las normas norteamericanas, se fijan explícitamente los valores de amplificación

ll l i t lt para aquellos emplazamientos con alta amenaza sísmica, que se pueden observar en la tablas siguientessiguientes.

Clase 2/JCVP-201081


Clase 1 82


Clase 2/JCVP-201082


Clase 1 83


Clase 2/JCVP-201083


Clase 1 84


Efecto de los terremotosEfecto de los terremotos

El fenómeno de la licuefacción llamó poderosamente la atención de los investigadores en sismología e atención de los investigadores en sismología e ingeniería sismorresistente por los efectos de los terremotos Good Friday (Alaska) y Niigata (Japón)y ( ) y g ( p )

Clase 2/JCVP-201084


Clase 1 85


Clase 2/JCVP-201085

Efecto de licuefacción de suelos durante el terremoto de Good Friday (Mw=9,2)


Clase 1 86


Clase 2/JCVP-201086

Efecto de licuefacción de suelos durante el terremoto de Niigata (Ms= 7,5)


Clase 1 87


LicuefacciónLicuefacción

El término fue utilizado por primera vez por Mogami y Kubo (1953) para identificar fenómenos asociados con Kubo (1953) para identificar fenómenos asociados con la deformación de suelos causadas por perturbaciones repetidas de suelos no cohesivos bajo condiciones no p jdrenadas.

Clase 2/JCVP-201087


Clase 1 88



La generación de excesiva presión de poros es la característica que distingue el fenómeno de la característica que distingue el fenómeno de la licuefacción.

Clase 2/JCVP-201088


Clase 1 89



Si bien es bien sabido que los suelos no cohesivos secos tienden a densificarse bajo la acción de cargas secos tienden a densificarse bajo la acción de cargas estáticas y dinámicas, bajo condiciones de saturación la tendencia a densificarse produce excesiva presión de p pporos, reduciendo el descenso de la presión efectiva y dando origen al fenómeno de la licuefacción.

Clase 2/JCVP-201089


Clase 1 90



En el Eurocodigo-8 el fenómeno de la licuefacción tiende a ser evitado negándose el emplazamiento de tiende a ser evitado, negándose el emplazamiento de edificios en sitios susceptibles a sufrir licuefacción, a menos que se realicen estudios especiales que q p qpermitan controlar los máximos valores de los asentamientos permanentes que puedan llegar a producirse.

Clase 2/JCVP-201090


Clase 1 91



En las normas de diseño sismorresistente norteamericanas los suelos susceptibles a alcanzar norteamericanas, los suelos susceptibles a alcanzar licuefacción, se clasifican como tipo F, lo que permite incorporar consideraciones especiales en el proyecto.p p p y

Clase 2/JCVP-201091


Clase 1 92



En la norma Covenin 1756 se considera el efecto de la licuefacción en el proyecto de las cimentaciones y los licuefacción en el proyecto de las cimentaciones y los muros (Cap. 11). Se dan indicaciones para la consideración de la resistencia degradada por carga g p gdinámica de los suelos.

Clase 2/JCVP-201092


Clase 1 93


Clase 2/JCVP-201093


Clase 1 94



La determinación de los impacto de un terremoto requiere del trabajo multidisciplinario que coordine requiere del trabajo multidisciplinario que coordine adecuadamente la definición de la peligrosidad, el daño físico y las consecuencias por las pérdidas y p psociales y económicas.

Clase 2/JCVP-201094


Clase 1 95



El daño físico debe ser evaluado para el conjunto de las edificaciones caracterizadas según sus tipologías edificaciones, caracterizadas según sus tipologías, regularidades, años de construcción, adecuación a las normas, etc. También es muy importante evaluar las , y plíneas vitales: acueductos, cloacas, telefonía, electricidad, vías de comunicación, telecomunicaciones, etc. Debe prestarse una especial atención a aquellos servicios o edificios esenciales.

Clase 2/JCVP-201095


Clase 1 96



Las consecuencias sociales y económicas de un terremoto deben ser cuantificadas en un término medio terremoto deben ser cuantificadas en un término medio y largo, para poder apoyar las decisiones tanto de los organismos de planificación, como los encargados de g p , ggestionar el riesgo.

Clase 2/JCVP-201096


Clase 1 97


Riesgo amenaza y vulnerabilidadRiesgo, amenaza y vulnerabilidadEstos tres conceptos que tienen que ver con los terremotos son frecuentemente confundidos y mal terremotos son frecuentemente confundidos y mal empleados incluso por profesionales calificados en el área.Seguidamente se presenta la definición de cada uno de estos conceptos.

Clase 2/JCVP-201097


Clase 1 98


RiesgoRiesgoEl riesgo sísmico es la probabilidad de que se pierda un valor determinado por causas de un evento un valor determinado por causas de un evento sísmico de determinadas características. Depende de tres aspectos:p p

•La amenaza sísmica•La vulnerabilidad sísmica•El costo del bien expuesto

Clase 2/JCVP-201098


Clase 1 99


Amenaza sísmica Amenaza sísmica Es la probabilidad de ocurrencia de una acción sísmica de una determinada magnitud en un sitio gespecífico y dentro de un período determinado. Para determinarla es necesario conocer la sismicidad local

úy regional. Para conseguir esto último es necesario conocer no solo la sismicidad instrumental y la sismicidad históricasismicidad histórica.

Clase 2/JCVP-201099


Clase 1 100


Amenaza sísmicaAmenaza sísmicaSe puede definir mediante métodos deterministas y probabilistasprobabilistas.

Clase 2/JCVP-2010100


Clase 1 101


Amenaza sísmicaAmenaza sísmicaLos métodos deterministas proponen que el máximo sismo histórico de cada falla se produce en la zona sismo histórico de cada falla se produce en la zona más próxima al emplazamiento, empleándose funciones de atenuación para obtener la ppropagación hasta el sitio de estudio.



Clase 1 102


Amenaza sísmicaAmenaza sísmicaDesde un punto de vista probabilista, la amenaza sísmica se define mediante aproximaciones sísmica se define mediante aproximaciones probabilistas partiendo de la información macrosísmica reciente, histórica y paleosísmica. Con , y pesto se originan mapas de probabilidad de ocurrencia anual.



Clase 1 103


La amenaza sísmica se determina aplicando La amenaza sísmica se determina aplicando métodos deterministas y probabilistas.Los métodos deterministas postulan que el máximo p qevento sísmico se produce en la zona más próxima al emplazamiento del sitio de estudio, aplicando ó ó ófórmulas de atenuación para obtener la propagación

hasta el sitio objeto del estudio



Clase 1 104


Los métodos probabilistas definen la amenaza Los métodos probabilistas definen la amenaza mediante aproximaciones probabilistas que hacen uso de la sismicidad reciente, histórica y ypaleosísmica. Los resultados de los estudios probabilistas suelen expresarse mediante intensidades.



Clase 1 105


Vulnerabilidad sísmicaVulnerabilidad sísmicaEs la incapacidad que tiene un objeto o estructura de soportar los efectos que le impone un sismo Está de soportar los efectos que le impone un sismo. Está asociada con el daño sísmico, que se define como el deterioro, destrucción o disfunción del objeto o , jestructura por causa de un sismo.



Clase 1 106


Vulnerabilidad sísmicaVulnerabilidad sísmicaEn la determinación de la vulnerabilidad sísmica deben emplearse herramientas de análisis deben emplearse herramientas de análisis adecuadas con el comportamiento de las estructuras frente a acciones tan intensas como lo son los terremotos.



Clase 1 107


Vulnerabilidad sísmicaVulnerabilidad sísmicaEntre las herramientas disponibles se encuentra el análisis no lineal en el que se considera la no análisis no lineal, en el que se considera la no linealidad geométrica y constitutiva de los elementos que conforman la estructura.q



Clase 1 108


Vulnerabilidad sísmicaTipos de análisis



Clase 1 109



PORTICO A=D PORTICO B=C

0 5

0.6

0.7

0.8

aliz

ado

(V/W

)

0.2

0.3

0.4

0.5

en la

bas

e no

rma

0

0.1

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5Cor

tant

e e

Deriva global ∆/H (%)



Clase 1 110





Clase 1 111


Vulnerabilidad sísmicaVulnerabilidad sísmicaLa vulnerabilidad sísmica suele expresarse en términos de índices de vulnerabilidad Estos índices términos de índices de vulnerabilidad. Estos índices se determinan mediante procesos de análisis avanzados de distintas configuraciones y tipologías g y p gestructurales. Un ejemplo lo constituyen las curvas de fragilidad.



Clase 1 112


Curvas de fragilidadg

Sin ddaño

Ligero

Reparable ExtensivoEstabilidad

Colapso



Clase 1 113


Matrices de probabilidad de daño

0 8

1

y

0.2

0.4

0.6

0.8

eed

ance

pro

babi

lit

5 s

6 s

0Ece

3 s

4 s



Clase 1 114

Effects of Earthquakes (continued)Physical Damage

Social and EconomicConsequences

Hazard Event

Assessmentof Impact

Building Stock

Damage Consequences

HousingEmergency Shelter, Temporary Housing

EventShort Term Long Term

Relocation, Displacement

of Impact

Transportation Systems

EconomicLoss

Direct Damage, Price Increases, Business Interruption, Supply

Disruption

Fiscal Impacts, Business Failure,

Job Loss, Reconstruction

Infrastructure S t

HealthCasualties, Fatalities, Psychological ulne

rabi

lity

ulne

rabi

lity

Systems Health Care Disruption

S i l

Distress, Chronic Injury

Soc

ial V

uS

ocia

l Vu

Critical Facilities

Social DisruptionEmergency Supplies,

Family SeparationFamily Stress, Neighborhood

Disruption

Integrated view of Hazard, Physical, Social and Economic Consequences114 Clase 2/JCVP-2010


Clase 1 115


Efecto de los terremotosEfecto de los terremotosLos aspectos fundamentales de la estimación de las pérdidas debidas a los terremotos son:pérdidas debidas a los terremotos son:

Amenaza o exposiciónI t i d biInventario de bienesFragilidad o vulnerabilidad



Clase 1 116


Efecto de los terremotosEfecto de los terremotosLos aspectos fundamentales de la estimación de las pérdidas debidas a los terremotos son:pérdidas debidas a los terremotos son:

Amenaza o exposiciónI t i d biInventario de bienesFragilidad o vulnerabilidad



Clase 1 117

Effects of Earthquakes (continued)

Fundamental components for earthquake loss estimations117 Clase 2/JCVP-2010


Clase 1 118


El t d l bi t ti l El costo del bien expuesto tiene que ver con el inventario de las edificaciones y estructuras en un emplazamiento determinado que pudieran verse emplazamiento determinado, que pudieran verse afectados por la acción destructiva de un terremoto.



Clase 1 119


Últi t h i l id d t d l l ió Últimamente se ha incluido dentro de la evaluación de pérdidas la estimación de los costos sociales y ambientales como consecuencia de los terremotosambientales como consecuencia de los terremotos.



Clase 1 120


Se estima que un promedio de 10.000 personas hanmuerto por causa de los terremotos entre 1900 y 1999.E 1900 2007 l l dEntre 1900 y 2007, las muertes acumuladasalcanzaron la cantidad de 1,8 millones, originadospor 1 250 terremotospor 1.250 terremotos.Entre 1990 y 2000 las pérdidas anuales porterremotos se han estimado por encima de los terremotos se han estimado por encima de los 20.000 millones de dólares.



Clase 1 121

250000

300000 10Kansu, China (MS=8.5)

200000

250000

6

8

(MS)

(No.

)

100000

150000

4Deaths Magnitude M

agni

tude

Dea

ths

`

0

50000

0

2

1906

1915

1923

1939

1948

1950

1960

1963

1964

1970

Year

Death toll due to earthquakes: 1900-1970 (left) and 1971-2005 (right)



Clase 1 122

Pérdidas humanas y financieras

250000

300000

8

10Tangshan, China (MS=7.8)

150000

2000006

de (M

S)

s (N

o.)

100000

150000

4Deaths Magnitude

Mag

nitu

d

Dea

ths

0

50000

6 8 0 3 7 9 0 2 4 8 5

0

2

1971

1976

1978

1980

1983

1987

1989

1990

1992

1994

1998

2001

2005

Year

Death toll due to earthquakes: 1900-1970 (left) and 1971-2005 (right)



Clase 1 123


Varios de los reportes de campo han verificado quecerca del 75% de las muertes que se producendurante un terremoto se deben al colapso de lasedificaciones Los ingenieros estructurales somosedificaciones. Los ingenieros estructurales somospor tanto los responsables directos de minimizaresta cantidad de pérdidas humanas. esta cantidad de pérdidas humanas.



Clase 1 124


Otro de los daños importantes que originan los terremotos, son los que afectan a los munumentos y construcciones históricas, cuyo valor esirremplazable La pérdida de estos onumentosirremplazable. La pérdida de estos onumentospuede redundar incluso en la pérdida del productointerno bruto de una nación que dependa del interno bruto de una nación que dependa del turismo.



Clase 1 125


Son evidentes las pérdidas económicas que un terremoto trae asociadas, tienen que verfundamentalmente con los costos de reconstrucción. Sin embargo otras pérdidas menos evidentes no Sin embargo, otras pérdidas menos evidentes no dejan de ser importantes: tienen que ver con laspérdidas que genera la destrucción de los medios de pérdidas que genera la destrucción de los medios de producción, que pueden sumir en la pobreza a regiones enteras.



Clase 1 126


Otro de los daños importantes que originan los terremotos, son los que afectan a los munumentos y construcciones históricas, cuyo valor esirremplazable La pérdida de estos onumentosirremplazable. La pérdida de estos onumentospuede redundar incluso en la pérdida del productointerno bruto de una nación que dependa del interno bruto de una nación que dependa del turismo.



Clase 1 127


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Clase 1 128


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Clase 1 131


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Diseño sismorresistente · Tanto la sismología, como la ingeniería sismorresistente enfrentan la...

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