Trabajo Terremoto Japon Marzo 2011

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TRABAJO DISEÑO ESTRUCTURAL: TERREMOTO DE JAPÓN 2011

ZAPATA GARCÍA, LUIS ENRIQUE

DESCRIPCIÓN GENERAL

El terremoto y tsunami de Japón del 11 de Marzo 2011, ocurrió a las 14:46:23 hora local. Fue un terremoto de

magnitud de 9,0 MW4 que creó olas de maremoto de hasta 10 m. El epicentro del terremoto se ubicó en el mar,

frente a la costa de Honshu, 130 km al este de Sendai, en la prefectura de Miyagi, Japón. El terremoto duró

aproximadamente 2 minutos según expertos. El Servicio Geológico de Estados Unidos explicó que el terremoto

ocurrió a causa de un desplazamiento en proximidades de la zona de la interface entre placas de subducción entre

la placa del Pacífico y la placa Norteamericana. En la latitud en que ocurrió este terremoto, la placa del Pacífico se

desplaza en dirección oeste con respecto a la placa Norteamericana a una velocidad de 83 mm/año. La placa del

Pacífico se mete debajo de Japón en la fosa de Japón, y se hunde en dirección oeste debajo de Asia.

Tras el terremoto se generó una alerta de tsunami para la costa pacífica de Japón y otros países. La alerta de

tsunami emitida por Japón fue la más grave en su escala local de alerta, lo que implica que se esperaba una ola de

10 metros de altura. Finalmente una ola de 0,5 metros golpeó la costa norte de Japón.

Horas después del terremoto y su posterior tsunami, el volcán Karangetang en las Islas Celebes (Indonesia) entró

en erupción a consecuencia del terremoto inicial. La NASA con ayuda de imágenes satelitales comprobó que el

movimiento telúrico pudo haber movido la Isla Japonesa aproximadamente 2,4 metros, y alteró el eje terrestre en

aproximadamente 10 centímetros

La Agencia Meteorológica de Japón declaró que este terremoto puede haber generado una ruptura en la falla

desde Iwate a Ibaraki, con una longitud de 400 kilómetros y un ancho de 200 kilómetros

El número de víctimas mortales ascendió a 9.523 en seis diferentes prefecturas y 16.094 desaparecidos. En la costa

de Sendai, la policía encontró entre 200 y 300 cadáveres. Desde el punto de vista humanitario, hubo 440.000

siniestrados, enfrentados al frío intenso y a la escasez de alimentos, agua corriente y electricidad en algunos

centros de acogida.

DAÑOS PRODUCIDOS EN ESTRUCTURAS

La situación geológica de Japón le hace propenso a sufrir terremotos de forma periódica, lo cual se refleja en la

historia del país que se encuentra salpicada por eventos sísmicos y fuertes tsunamis. Así, Japón se encuentra en la

confluencia de cuatro placas tectónicas que marcan la geología de la región. La zona del sismo es un área en la

que se produce la subducción de la placa del Pacífico bajo la placa de Norteamérica, se denomina fosa de Japón.



El desplazamiento de las placas se realiza en diferentes direcciones, dando lugar, a movimientos de divergencia y

movimientos de convergencia.

Estructuras y Daños.- Las casas tradicionales japonesas están construidas en madera al estilo de poste-y-viga,

cubiertas con pesadas tejas negras. La construcción de poste-y-viga puede llegar a ser lo suficientemente flexible

como para sobrevivir a los terremotos, pero la experiencia ha demostrado que la edad y las alteraciones pueden

hacer este tipo de estructuras, susceptibles a daños en terremotos. La vivienda residencial más nueva incluye un

número significativo de estructuras de mampostería reforzada. Su diseño se controla por el diseño sísmico y es

influenciado por la intensificación del frío en estas latitudes.

Las propiedades comerciales son generalmente construidas en acero o concreto. Las torres de apartamentos son

especialmente susceptibles a daños por los terremotos de larga duración debido a la presencia amplificada de

movimientos de tierra de mayor duración.

Fuera del área afectada por la inundación del maremoto, el movimiento del terreno fue muy intenso alcanzando

sus aceleraciones hasta 3g, y aunque los daños en las construcciones y en las redes de infraestructura fueron

importantes, no ocurrieron colapsos generalizados y la cantidad de víctimas fue relativamente reducida como

consecuencia de las adecuadas previsiones sismoresistentes empleadas en sus edificaciones. Se observó que la

cantidad de los colapsos y daños graves causados en edificios fueron menores a lo que podría esperarse en

relación a la gran magnitud del sismo y a estas elevadas aceleraciones. Especial mención corresponde a la Central

Nuclear de Fukushima, que por efecto del intenso movimiento durante el terremoto no recibió daños y pudo ser

puesta en cesación de generación.

El reactor dañado en la planta de energía Fukushima Daiichi está rodeado por un contenedor de acero, que a su

vez está rodeado por una construcción de concreto. La construcción de concreto colapsó, sin embargo el

contenedor del reactor adentro no explotó, el escape en el reactor en la planta se dañó cuando el tsunami azotó

la costa noreste del país.

En cambio se observaron extensos efectos de licuación de terrenos y también numerosas fallas de taludes de

terraplenes y de muros de contención (mostradas en la memoria fotográfica), que afectaron a rutas y vías férreas

causando la interrupción de las comunicaciones terrestres, entre las cuales está la línea Tohoku del Shinkansen o

tren bala; cuyos viaductos fueron afectados por los daños en sus columnas de apoyo. En el centro de Tokio,enormes edificios oscilaron con fuerza durante varios minutos mientras los empleados salían a las calles por su

seguridad.

La fuerza del sismo dobló la antena de la Torre de Tokio, que con sus 333 metros de altura es una de las señas de

identidad de la capital. En relación a las Presas de Embalse, no ocurrieron colapsos ni grandes daños, aunque falló

un terraplén de estanque para riego de 1,5Hm3 en el que no se realizaban tareas de auscultación y verificación.



Efectos del terremoto de Japón: la licuefacción

La extensión geográfica de la licuefacción del suelo japonés es muy amplia, abarcando cientos de kilómetros.

Estructuras enteras se inclinaron y se hundieron en los sedimentos, aún cuando se mantuvieron estructuralmente

intactas. Los cambios en el suelo destruyeron tuberías de agua, de gas y hasta del alcantarillado, paralizaron los

servicios públicos e inutilizaron infraestructuras vitales para la población de las zonas dañadas. Se vieron lugares

que se hundieron hasta un metro.

Un cierto grado de licuefacción del suelo es común en casi cualquier gran terremoto. Es un fenómeno en el que los

suelos saturados, en particular, los sedimentos recientes, la arena, la grava u otros materiales, pueden perder gran

parte de su robustez y desplazarse durante un terremoto. Esto hace que las estructuras emplazadas sobre esos

terrenos se inclinen, desplacen lateralmente o hundan, lo que amplía de manera significativa los daños materiales

producidos por el terremoto en sí.

También parece claro que los sedimentos más jóvenes y, especialmente, los terrenos en los que se ha edificado

tras rellenarlos recientemente, son mucho más vulnerables.

Características de la infraestructura en Japón

En general no hay daños masivos producto de la vibración; lo que se llamaría las estructuras que son las vigas, las

columnas y las losas; pero el contenido de los edificios se dio la caída de mampostería, estantes, cielos rasos etc;

que son causando de algunas de las muertes.

En qué consiste la construcción antisísmica japonesa:

Básicamente las estructuras de los edificios están muy reforzadas. Se hace una distribución vertical del peso, es

decir, los pisos inferiores soportan más carga. Cuando más amplia sea la base del edificio, más sólido

será éste, frente al terremoto. Los edificios son simétricos y elásticos para poder absorber mejor la vibración del

suelo. La normativa exige una separación de varios centímetros entre las medianeras de los bloques para permitir

que los edificios tengan movimiento pero sin llegar a golpearse entre sí, evitando el efecto dominó, es decir que

los movimientos de un edificio afecten a los demás edificios, provocando su caída.

1-La arquitectura de pocas plantas, donde el impacto del terremoto es más reducido, aquí se hace estructuras

rígidas que resisten el impacto sin apenas deformarse. Usando gruesos muros de hormigón.

2- En cambio, en edificios de varias alturas, se opta por estructuras flexibles. Están diseñadas para que oscilen

lateralmente (igual que haría un látigo) de forma controlada y sin sufrir grandes daños. Se emplea acero,

material altamente resistente y muy dúctil.



MEMORÍA FOTOGRÁFICA

Fig. 1.- Efectos de licuación de suelos Informe de Tokai University

Fig. 2.- Fallas de Talud de Terraplén y de Muro de Contención- Informe de Tokai University, Shizuoka

Fig. 3.- Efectos en columnas de apoyo de los viaductos de la línea Tohoku del Shinkansen. Sin daños las que fueron

reforzadas



Fig. 4.- Componente NS del Acelerograma captado en la Estación MYG004 ubicada en Tsukidate, de la Red-K-NET

del NIED. En este acelerograma se observa su larga duración, más de 2 minutos de la parte más intensa, y las

llegadas de las ondas correspondientes a las sucesivas más importantes rupturas. Galileo (Gal) = 1cm/s2

Fig. 5.- Localización del Epicentro y de las réplicas principales del Gran Sismo de Japón del 11-marzo-2011-

Superficie de ruptura. La línea roja en el borde costero indica en donde las olas del maremoto superaron los 10m

de altura, según IEDM de Kyoto University.



Fig. 6.- Daño producto de la licuefacción del suelo. Asentamiento del terreno

GLOSARIOTsunami.- es una ola o serie de olas que se producen en una masa de agua al ser empujada violentamente por una

fuerza que la desplaza verticalmente.

Prefectura.- El término prefectura ha sido usado para denominar un órgano de gobierno o área territorial.

Placas de subducción.- La subducción de placas es un proceso de hundimiento de una placa litosférica bajo otra en

un límite convergente, según la teoría de tectónica de placas.

Subducción.- Cuando dos secciones de la corteza de la Tierra chocan, una placa de corteza puede ser forzada hacia

abajo, hacia las regiones profundas de la Tierra.

Movimientos de divergencia.- En tectónica de placas un borde o límite divergente es el borde que existe entre dos

placas tectónicas que se separan. Conforme las placas se alejan entre sí, nuevo material asciende del manto, en el

interior de la Tierra, creando nueva corteza y litósfera.

Movimientos de convergencia.- Un borde convergente o destructivo es el borde de choque entre dos placas

tectónicas. Cuando en el borde convergente una de las placas de la litosfera se hunde debajo de la otra

consumiéndose en el manto se habla de subducción. Este tipo de bordes lleva a la formación de cordilleras y está

asociado con zonas de actividad volcánica y sísmica originadas por la fricción de las dos placas.



Cesación.- Suspensión, abandono

Licuación de terrenos.- La licuefacción del suelo describe el comportamiento de suelos que, estando sujetos a la

acción de una fuerza externa (carga), en ciertas circunstancias pasan de un estado sólido a un estado líquido, o

adquieren la consistencia de un líquido pesado. Es más probable que la licuefacción[1] ocurra en suelos granulados

sueltos saturados o moderadamente saturados con un drenaje pobre, tales como arenas sedimentadas o arenas y

gravas que contienen vetas de sedimentos impermeables.

Viaductos.- Un viaducto es un puente compuesto por varios arcos.

Presas de Embalse.- Una presa de embalse es simplemente una pared que se coloca en un sitio determinado del

cauce de una corriente natural con el objeto de almacenar

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