1_terremotos Ingenieria Sismica

7/24/2019 1_terremotos Ingenieria Sismica

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Es la combinacin de una serie de conceptos que, considerados de

manera integrada, permiten el diseo de una construccin capaz de

resistir los efectos de los sismos razonablemente mas fuertesque se

puedan presentar en el futuro en una localidad. (Sarria, 1995)


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Walt Disney Concert Hall .

Los Angeles, California, EEUU


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Casa Bailarina, Praga. Repblica checa


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Sheraton Huzhou Hot Spring Resort. China


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Edificio Lotus. China


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Torre giratoria. Dubai


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Sismologa

Dinmica deestructuras

Dinmicade suelos

Diseo

estructural

Propiedades dinmicaslineales y no lineales

INGENIERASSMICA

Otrasciencias


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Asentamientos de terraplenes

Construcciones que se hunden

Muros que se fisuran

Edificaciones que se desploman

Puentes que fallan

Sistemas de transmisin y distribucin

M0numentos histricos irremplazables

Etc


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INTRODUCCION

Desde que la humanidad tiene memoria, los terremotos han sido considerados

como uno de los ms temibles fenmenos de la naturaleza.

En muchas culturas considerados como castigos de los dioses.

Hoy entendemos su origen, y aceptamos que corresponden a un proceso

natural. No obstante, se presentan sin aviso, y pueden en pocos segundos

generar grandes tragedias.


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BREVE RESEA

Dos de las siete maravillas de la antigedad fueron destruidas por terremotos:

El Coloso de Rodas (225 DC) El Faro de Alejandra (800)


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BREVE RESEA

La leyenda helnica nos habla de Atlas soportando el mundo, tambalendose a veces

por el peso de esa mole.


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BREVE RESEA

Entre los guayupes (mrgenes del Ariari):

Hay un dios que se echa a dormir, pero como es muy grande y pesado, cada vez que se

voltea hace temblar la tierra.


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Dentro de la mitologa japonesa, Namazu es un siluro gigante que habita en lasprofundidades y que cada vez que se mueve produce terremotos.


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BREVE RESEA

El primer sismoscopio del que se tiene

noticia

Ao 132 DC, el filsofo chino Chang Heng. Un

recipiente grande, con 8 cabezas de dragn a

45 entre si, bajo c/u una rana con su boca

abierta hacia el dragn.

Un sismo Una o ms deja caer una bola

dentro de la boca de la rana.

La direccin e intensidad del sismo.


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BREVE RESEA

Nos cuenta el padre Jess E. Ramrez (Historia de los terremotos en Colombia, IGAC,

1975):

Aristteles:

No es el fuego, ni el aire, ni la tierra la causa de los terremoto, sino el aire , con sus

vapores y exhalaciones, especialmente en las tierras cavernosas.

Y Sneca:

Cuando el aire, en gran cantidad, ha colmado completamente una cavidad subterrneay comienza a luchar y buscar una salida, bate repetidamente los muros que lo

mantienen oculto, encima de los cuales las ciudades se asientan.


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BREVE RESEA

J.E. Ramrez S.J., agrega: Ya en el S.XIX, principalmente, aparecieron explicaciones

diversas y fantsticas. Abundaron leyes empricas basadas a veces en hechos locales o

en la fantasa.

Relaciones descabelladas:

El sucederse de las estaciones.

Los cambios baromtricos bruscos

Las distancias a la luna en apogeo y en perigeo

Los movimientos de estrellas fugaces, los cometas.


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Los sismos se deben a explosiones por la liberacin de gases en el ter que compone el

universo.


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BREVE RESEA

Durante el Medioevo el origen natural de los terremotos fue formalmente prohibido

por considerarla como una idea hertica.

No fue sino hasta principios del siglo XVII que se volvi a especular acerca de causas

naturales del origen de los terremotos.

As, Werner propuso que los terremotos se deban a causas locales vinculadas acapas de piritas de hierro fundidas en depsitos de carbn ardiente


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1821-22 Navier y Cauchy Ecs de elasticidad.

1830 - S. Poisson:

Solo 2 tipos de onda viajan a travs de los

slidos: S y P.

1875 - F. Cecchi

Construye el primer sismgrafo


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BREVE RESEA

La aplicacin de la sismologa al diseo de las construcciones es muy reciente

Usami: el estudio de la sismo resistencia se inici post- sismo de Edo que afect Tokio,

1855.

Consideraciones sobre refuerzo a cortante de muros

En 1880Sociedad Sismolgica de Japn.

Okamote: sostiene que fue a partir del terremoto de Nubi, 1891 y el de San Francisco,

1906, se comenzaron a hacer propuestas.


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BREVE RESEA

No obstante..Machu Picchu S. XV. Construccin con muros de piedra sin pega.


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BREVE RESEA

Gran ajuste de las juntas mediante talla gradual. Casi todas las piedras con su

superficie superior cncava mientras convexa la inferior de la piedra encima.


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Lisboa, 1755


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Messina, Italia, 1908

Sn Francisco, Ca, 1906


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Las fechas ms significativas en el desarrollo de normas:

Ubicacin de eventos Ao Estado del diseo y la construccin Parmetros Considerados

Lisboa 1755 La gran destruccin por el terremoto

genera reglas para mejor comportamiento.

Reglas empricas.

Edo (Tokio) 1855 Consideraciones Refuerzo a corte de muros

1880 Se crea la Sociedad Sismolgica de Japn.

Nabi, Japn 1891 Planteamientos bsicos de codificacin

Sn. Francisco 1906 Aunque no produce desarrollo en la Ing. Ssmica, si produce inquietudesen los Ing.

Messina, Italia 1908 Muros en mampostera y estructuras enmadera.

Coef. Horizontal: 10% de W

Kanto, Japn 1923

Sta. Brbara, California 1975 Sin codificar, pero los daos por el sismo generan conciencia de lanecesidad de normas.

USA 1927 Primeras regulaciones. Apndice opcional en el UBC.


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1935 C. Richter desarrolla la Escala de Richter


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Ubicacinde eventos Ao Estado del diseo y la construccin Parmetros Considerados

Long Beach 1933

1913

Acelermetro F depende de h

Periodo

Agadir (Marruecos)CaracasNiigata, Japn

50s1960

Espectro de respuesta elstica dinmicaComputadoresPlantas nuclearesAnlisis dinmico lineal

HistogramasEspectros elsticosInfluencia del suelo,irregularidad, torsin.Ductilidad, factores decomportamientoestructural aprox. Estado

limite ltimos y de servicio.ManaguaPriuliBuacarest

70s Anlisis n o lineal Dinmico Concepto d e capacidad dediseo.Reglas de ductilidad delhormign.


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Agadir, Marruecos, 1960


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Ubicacinde eventos Ao Estado del diseo y la construccin Parmetros Considerados

IrpiniaAlAznanMexicoSpitak (Urrs)Loma Prieta

80s PCsAislamiento de la baseEnsayo de conexionesAnlisis no linealPerfeccionan modelos de comportamientode conexiones.

Reglas de ductilidad local

de estructuras de acero.Regla de sobrecarga enconexiones.Concepto de > Factor RIncidencia de la topologaRegularidad

Loa AngelesKobe

90s Ensayos sobre acumulacin de daos enciclos bajos de fatiga.

Reglas sobre PAF.Reglas sobre estructurascompuestas.


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Para disear edif icaciones que puedan resistir adecuadamente eventos

ssmicos, es necesario conocer el origen del problema ssmico y su forma de

actuar sobre las edificaciones.


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Para entender el fenmeno ssmico se

desarrolla lageofsicay lasismologa,

con el objetivo de hallar:

1. Una teora admisible del desarrollo

del planeta.

2. De que manera, en medio de ese

desarrollo, es que emergi la razn de

existir de los terremotos.


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GEOFSICA: es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierradesde el

punto de vista de la fsica. S u o bj et o d e e st ud io abarc a t odo s l os

fenmenos relacionados con la estructura, condiciones fsicas e historiaevolutiva de la Tierra.

Es una disciplina experimental

usa para su estudio mtodos cuantitativosfsicos como la fsica de reflexin y

refraccin de ondas mecnicas

usa una ser ie de mtodos basados en lamedida de la gravedad, de camposelectromagnticos, magnticosoelctricos

y de fenme nosradiactivos.


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SISMOLOGIA : es una rama de la geofsica que se encarga del estudio de

terremotos y la propagacin de las ondas mecnicas (ssmicas) que se

generan en el interior y la superficie de laTierra.

La sismologa in clu ye, entr e otrosfenmenos, el estudio de maremotos ymarejadas asociadas ( tsunamis) y

vibraciones previas a erupcionesvolcnicas


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Conocer el fenmeno ssmico y su

naturaleza de origen y desarrollo a fondo

no es entonces un lujo, resulta mas que una

necesidad para los intereses de cualquier

sociedad expuesta a estos mvimientos.


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200 Millones de aos

500 Millones de aos 300 millones de aos


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90 Millones de aos 50 millones de aos

150 millones de aos


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INTERIOR TERRESTRE. Corte de la composicin de las capas de la tierra.


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Los terremotos se presentan debido a la movil idad e la corteza terrestre;

movil idad que se manifiesta predominantemente en unas zonas definidas

del planeta.

Composicin de las capas de la corteza


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Disposicin actual de la distintas placas tectnicas


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Gradiente geotrmico, es la variacin

de temperatura, es decir gradiente trmico,

que se produce en el material de un planeta

rocoso (de ah el prefijo GEO) cuando se

avanza desde la superficie hacia el centro por

un radio de su esfera, esto es, avanzando

perpendicularmente desde la superficie delplaneta hacia su interior.


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En la corteza terrestre el gradiente geotrmico promedio es de 33C/km, lo que supone

aumento de 1C cada 33 metros de descenso. Los valores normales se encuentran en el

rango 10 a 66 C/km pero se han medido gradientes de hasta 200 /km.

Lnea verde - Gradiente geotrmico indicacomo aumenta la temperatura en laprofundidad

Lnea azul - Indica como aumenta altemperatura de fusin de los materiales conla profundidad.


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ORIGEN DE LOSTERREMOTOS.

El origen de los terremotos se encuentra en

la acumulacin de energa que se producecuando, para restablecimiento del equilibrio

por desplazamiento de materiales del

interior de la Tierra, desde condiciones

inestables que son consecuencia de

actividades volcnicas y tectnicas, que se

originan principalmente en los bordes de

la placa.


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Aunque las actividades tectnicas y volcnicas son las causas principales por las que

se generan los terremotos, muchos factores adversos pueden originarlos:

Acumulacin de sedimentos, por: desprendimientos de rocas en las laderas de las

montaas, hundimiento de cavernas.

Modificacin del rgimen de

precipitacin pluvial, que altera

cuencas y cauces de ros, as como

estuarios.

Variaciones bruscas de la presin

atmosfrica por ciclones.


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Chile, 2010.


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MECANISMOTECTONICO

La teora del "rebote elstico" (Reid,

1911), establece que existen ciertas

zonas preferenciales de la corteza

terrestre donde se van acumulando

lentamente grandes esfuerzos que son

soportados por los materiales que la

constituyen.


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El resultado de este mecanismo es la propagacin de la energa liberada, en forma de

ondas ssmicas y el retorno a un estado de equilibrio elstico de la zona previamente

sometida a esfuerzos, con la presencia de una fractura o falla geolgica, muchas veces

visible en la superficie de la tierra.


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Estado inicial sin deformacin Estado deformado

Estado relajado


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Las placas tectnicas son fragmentos de litosfera que se mueven como bloque rgido

sobre el manto superior.

Las placas tienen alrededor de 100 km de espesor.

Estn compuestas por dos tipos principales de materiales: la corteza ocenica,

tambin denominada anteriormente sima (por los elementos silicio y magnesio) y la

corteza continental (sial, por silicio y aluminio). La composicin litolgica de los dos tipos de corteza difiere notablemente: rocas

baslticas, que dominan en la corteza ocenica, y rocas granticas, principalmente, de

ms baja densidad,en la corteza continental.

PLACAS TECTNICAS


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Las placas tectnicas se

desplazan unas respecto a otras

con velocidades de 2.5 cm/ao.

Vectores de velocidad de las placas tectnicasobtenidos mediante posicionamiento preciso GPS.


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Las placas tectnicas se componen de dos tipos distintos de litosfera: la corteza

continental, ms gruesa, y la corteza ocenica, la cual es relativamente delgada. La parte

superior de la litosfera se le conoce como corteza terrestre, nuevamente de dos tipos

(continental y ocenica o bien de ambos, si fuese as se le denomina placa mixta).


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Lmites de placas, son los bordes de una placa y es aqu donde se presenta la mayor

actividad tectnica (sismos, formacin de montaas, actividad volcnica), ya que es donde

se produce la interaccin entre placas. Hay tres clases de lmite:


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Divergentes: Son lmites en los que las

placas se separan unas de otras y, por

lo tanto, emerge magma desde

regiones ms profundas (por ejemplo,

la dorsal mesoatlntica formada por la

separacin de las placas de Eurasia y

Norteamrica y las de frica y

Sudamrica).

Dorsal ocenica


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Convergentes: Son lmites en los que una placa choca contra otra, formando una zona

de subduccin (la placa ocenica se hunde bajo de la placa continental) o un cinturn

orognico (si las placas chocan y se comprimen). Son tambin conocidos como "bordes

activos".

Convergencia ocenica - continental. Convergencia ocenica - ocenica.


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Transformantes: son lmites donde los bordes de las placas se deslizan una con respecto a

la otra a lo largo de una falla de transformacin.

Falla de San Andrs


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Cuando podemos considerar a la falla como un punto, ya porque sea muy pequea o

porque estemos observando longitudes de onda muy largas, cada uno de los tipos de

fallamiento puede ser representado por un conjunto de fuerzas llamadodoble par.

Doble par junto a cada tipo de falla


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La magnitud de cada uno de los pares de fuerzas es llamada momento ssmico y se

representa generalmente por Mo.El momento ssmicoes un parmetro importante para

caracterizar el "tamao" de un sismo; depende dela rigidez del medio, del rea de ruptura

y del corrimiento promedio.

Falla transcurrente (vista superior y patrn de radiacin. (C = compresin; D = dilatacin.)


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En general, una falla radiar cantidades

distintas de energa en diferentes direcciones (la

forma en que lo hace es llamada patrn de

radiacin), y lo har de tal o cual manera segn

los distintos tipos de ondas. La figura que

representa el patrn de radiacin cerca de la

fuente es llamadasolucin de plano de falla,y

es de gran utilidad para la determinacin del

tipo y mecanismo de una falla ssmica


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Otra parte puede permanecer en las rocas

(esfuerzo residual) y el resto se libera en

forma de ondas ssmicas; esta energa

liberada, llamadaenerga ssmica.

LA RUPTURA SSMICA

Parte de la energa elstica que estaba almacenada en forma de esfuerzo en la roca

deformada (como la que se almacena en un resorte comprimido) se gasta en crear la

falla, i.e., romper la roca y vencer la friccin entre ambas caras de la fractura.


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La energa liberada por los sismos ms grandes es enorme (del orden de ergs); es

100.000 veces mayor que la bomba atmica de 20 kilotones que destruy Hiroshima, y

mayor que la de las grandes bombas nucleares de varios megatones (1 kilotn = 4.2

x ergs).


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El punto donde comienza la ruptura se llama hipocentro, y el punto de la superficie

terrestre localizado inmediatamente arriba de l se llama epicentro. Se llama foco

ssmicoal hipocentro y la zona de ruptura, donde ocurri la liberacin de energa del

sismo. Los sismos se consideran someros, si ocurren a una profundidad menor de 60km; profundos, si ocurren a ms de 300 km de profundidad, y de profundidad

intermediaen el resto de los casos.


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En virtud de que no se rompe toda el rea

al mismo tiempo, sino que la ruptura se

propaga y lo hace, aparentemente, a

velocidades cercanas a las de ondas de

cizalla tarda cierto tiempo,

llamadotiempo deruptura, en alcanzar

su extensin total. La funcin que

describe la manera como se propag la

ruptura durante este tiempo es

llamadafuncin temporal de fuente.


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Durante un terremoto, la energa es liberada en forma de ondas que viajan desde el

punto del origen del terremoto en un lugar llamado foco. Las ondas ssmicas se originan

en el foco. Los ondas ssmicas causan un temblor intenso en la superficie de la Tierra,

estos temblores pueden derrumbar edificios y carreteras.


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http://www.sgc.gov.co/


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http://www.sgc.gov.co/


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https://www.youtube.com/watch?v=94H8YuqOWJk


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Introduccin

Terremotos en la antigedad

Avances en los estudios de

terremotos

Interior terrestre

Gradiente geotrmico

Origen de los terremotos

Mecanismo tectnicoEl doble parLa duracin y la ruptura

Ondas ssmicas

Registros ssmicos de ondasUbicacin de epicentrosParmetros del movimiento

Tamao de los terremotos

Intensidad macrosismicaMagnitud ssmicaParmetros de frecuencia ytiempo

SEMANA 1 y SEMANA 2

ORIGENY CARACTERISTICAS DE LOS TERREMOTOS

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