Aspectos Sismológicos y su consideración en la Ingeniería práctica:

Ingeniería Antisísmica: Semestre 2011-II

Esta presentación se encuentra formada por una recopilación de diferentes libros, apuntes y trabajos de memorias de título de alumnos. Esta material representa solo un complemento a las clases presenciales de la asignatura Ingeniería Antisísmica. Esta versión no se encuentra aun revisada completamente, por lo que puede contener aún algún tipo de error.

P.D.A.

Sismología:

Ciencia que trata del estudio de los temblores y de la propagación de las ondas sísmicas.

Nociones de Sismología:

Tectónica de Placas:

La corteza está

dividida en unas 17 placas principales que se desplazan lateralmente unas respecto a otras, impulsadas por corrientes de convección que se generan en el manto.

Sismos de origen tectónico: En los bordes entre bloques rígidos de la Litosfera se genera cerca del 90% de los sismos registrados instrumentalmente

(sismos Interplaca).

La mayoría se genera a profundidades ≤

60 Km en el interior del manto (en la corteza terrestre).

Las placas se mueven lentamente generando tensiones. Una forma de liberar tensiones (energía) es con los terremotos.

Sismos Intraplaca: Aportan poco al balance total de energía sísmica liberada a escala mundial.

P.D.A.

Causas que generan los terremotos o sismos:

Las causas que los generan son variadas:Terremotos de colapso: son los originados en cavidades subterráneas por el colapso de las mismas, son de baja intensidad.Terremotos de origen volcánico: la explosión de gases durante las erupciones volcánicas puede producir terremotos que, en general, tienen una intensidad pequeña y afectan a superficies limitadas.Terremotos tectónicos: están causados por la rotura brusca de las capas rocosas a lo largo de superficies de fractura (fallas), son los más fuertes y más frecuentes.Terremotos causados por explosiones: las explosiones producidas por el hombre son capaces de generar vibraciones del terreno, con una intensidad tal que pueda causar movimientos en las estructuras.

Los terremotos son percibidos como movimientos de la corteza terrestre, con amplitudes y frecuencias dependientes del tiempo.

En general, el movimiento de la corteza se produce por un choque

o movimiento bruscoocurrido a una cierta profundidad bajo la superficie terrestre en un punto teórico denominado foco o hipocentro, a su proyección sobre la superficie terrestre se le denomina epicentro.

P.D.A.

Placas más importantes en el mundo

Separación de la corteza: En el medio del océano Atlántico

1)

Borde Divergente: Separación de la corteza, formación de cordilleras

2)

Borde convergente:

a)

Zona de subducción (Zona de Benioff): Una parte de la placa se funde con la alta T.

b)

Zona de colisión frontal.

3. Borde transcurrente: Desplazamiento relativo lateral, no se crea ni se destruye material. Ej.: Falla de San Andres.

4. Sismos Intraplaca.

Teoría del rebote elástico (H.Reid): Brusca liberación de energía.

P.D.A.

La energía liberada en el foco se transmite a partir de las ondas sísmicas. Las ondas sísmicas se propagan a partir de la zona donde se inicio la ruptura, llamada foco o hipocentro en todas las direcciones. Hacen vibrar la superficie de la tierra y son percibidas por las personas como temblores, eventos que son denominados terremotos cuando causan destrucción.

Tipos de Ondas Sísmicas:

A)

Ondas que se propagan a través del medio sólido de la tierra se denominan ondas internas o de cuerpo.

B)

Ondas que se propagan por la superficie terrestre se denominan ondas de superficie.

P.DA.

A)

Ondas primarias u Ondas P: La partícula vibra en el sentido de propagación de la onda. Comprime y dilata alternativamente el medio sólido a través del cual viajan.

Ondas secundarias u ondas S: La partícula vibra en sentido perpendicular a la trayectoria de las ondas produciendo tensiones de cizalle en el medio sólido en que se propagan (Ondas transversales de cizalle).

B) Ondas de Superficie: Al contrario de la ondas de cuerpo que se transmiten a través del interior de la tierra, estas ondas se propagan por la superficie terrestre en forma análoga a cono se propagan las ondas sobre el agua. El movimiento producido por las ondas de superficie está

restringido a la parte superior de la corteza (≈

30 Km.)

Ondas de Love

u Ondas L: Movimiento similar al de las ondas S, haciendo vibrar las partuiculas

horizontalmente en sentido perpendicular a la dirección de propagación

sin movimiento vertical.

Ondas de Rayleigh u Ondas R: Movimiento similar al de las ondas en la superficie del agua, haciendo vibrar una partícula sobre un plano que apunta en dirección de la trayectoria de las ondas, con movimiento elíptico horizontal y vertical simultanea-

mente.

Definiciones geométricas de un sismo.

Distancia al foco del sismo

Se puede estimar de la siguiente manera:

vp

≈5-6 Km/s

vs

≈3-5 Km/s

Para distancias moderadas se pueden asumir velocidades constantes, con valores típicos de vp

=5.5 Km/s, vs

=3.0 Km/s.

ΔT=ts

-tp

=(s/vs

-s/vp

)

s= ΔT(vp

vs

/(vp

-vs

)= (ts

-tp

)(vp

vs

/(vp

-vs

)

Se requieren tres estaciones para ubicar la posición del foco.

PARÁMETROS Y FORMAS DE REPRESENTACIÓN DEL MOVIMIENTO DEL SUELO

INTRODUCCIÓN:La predicción del movimiento del suelo causado por los terremotos que pueden

afectar

a un cierto emplazamiento es uno de los retos que se plantean actualmente en el campo de la sismología y que presenta, a su vez, gran interés en el ámbito de la ingeniería sísmica.El diseño antisísmico requiere determinar previamente las características de los sismos esperados en una zona, que afectarán previsiblemente a las edificaciones asentadas en la misma, durante su tiempo de vida útil. Dichas características serán después introducidas en los cálculos dinámicos de las estructuras, siendo ésta una cuestión abordada por los códigos y normativas sismorresistentes.La caracterización sísmica de emplazamientos es, por tanto, uno de los primeros pasos

a seguir en planificación urbanística y territorial, así

como en el diseño de instalaciones críticas, tales como centrales nucleares y almacenamiento de residuos radiactivos; o en grandes obras de ingeniería, como presas o plantas industriales.La estimación de la respuesta de la estructura ante un determinado movimiento de entrada es el segundo problema que se plantea en el diseño sismorresistente. Así

pues,

la ingeniería sísmica combina dos aspectos bien diferenciados.Todo lo referente a caracterización del movimiento configura el aspecto sismológico, mientras que lo relacionado con el comportamiento de la estructura constituye el más ingenieril. Dada la interrelación entre ambos, la caracterización del movimiento con el fin propuesto requiere una forma particular de representación, y el problema se sitúa en la frontera entre la sismología y la ingeniería.

Registros sísmicos

Sismógrafos: Instrumentos diseñados para registrar las ondas sísmicas. El registro que resulta se denomina sismógrama, que es un gráfico de las ondas sísmicas, o sea una medida o representación amplificada del movimiento del terreno.

Sismógrafo de movimiento fuerte: Acelerógrafo

Registra la aceleración del terreno en función del tiempo.

Contenido de frecuencias y duración del movimiento:

Para el diseño sismoresistente

de edificios y obras civiles se requiere un conocimiento de las características de la sacudida del terreno, esto es amplitud de las ondas

sísmicas, contenido de frecuencias y duración del movimiento.

Registro de ondas sísmicas. Parámetros utilizados y mapas de riesgo sísmicoLos terremotos son fenómenos debidos a la brusca liberación de la energía de deformación acumulada durante largos periodos de tiempo en la zona superficial de la tierra. Los sismos producen ondas de varios tipos, que se propagan desde su foco en todas las direcciones a través de la tierra. Estas ondas son registradas mediante aparatos denominados sismógrafos, diseñados para medir la aceleración, la velocidad o el desplazamiento del movimiento sísmico. Estos parámetros son relativos, ya que los valores obtenidos están afectados por las características del instrumento registrador y por las condiciones de ruido ambiental en el lugar de registro.Los mapas de riesgo sísmico representan una síntesis de todos los datos sismológicos y geológicos de un país. Estos mapas se utilizan para determinar el nivel de protección que se debe alcanzar en las estructuras en cada zona de riesgo.

Zonificación Sísmica en Chile según NCh433

Edificios bajos y rígidos: T=0.1-0.4 seg., f=2.5-10 Hz. Responden con mayor intensidad a las vibraciones de alta

frecuencia (sismos de foco cercano).

Edificios altos y flexibles: T=1.0-5.0 seg., f=0.2-1 Hz. Se sustraen generalmente a las vibraciones de alta frecuencia

producidas por sismos de foco cercano, pero son vulnerables a las vibraciones del terreno producidas por terremotos de foco lejano, cuyas ondas tienen períodos predominantes largos.

Cerca del epicentro: Las ondas P y S son de alta frecuencia.

Lejos del epicentro: Las ondas P y S, L y R son de muy baja frecuencia.

Algunos sismos se caracterizan por poseer un rango amplio en el contenido de frecuencias y pueden causar daño a un número variado de estructuras. La duración de un sismo depende de la magnitud del evento y de la distancia epicentral.

Suelos blandos: Amplifican las frecuencias bajas, lo que afecta a edificios flexibles. Edificios rígidos son mejores para los rellenos fluviales de Concepción.

La distancia atenúa ondas de alta frecuencia.

Las ondas superficiales son más ricas en ondas de baja frecuencia.

Vista en planta

Vista en elevación

Area

de fractura del tamaño de un peso.

La liberación de energía es pequeña, solo un pulso.

Como en un sismo real son muchas las frecuencias se puede entender lo que se obtiene:

P.D.A.

Los sismos desde el punto de vista de la ingeniería y su caracterización:

Los terremotos más importantes son los tectónicos, pues son los que traen consecuencias más desastrosas en las estructuras que afectan, debido a esto, son

los

que se tienen en cuenta para la elaboración de normas para la construcción de estructuras sismoresistentes.

La intensidad sísmica es una medida de los efectos de los terremotos en el entorno y enparticular sobre las estructuras. Existen diferentes escalas de intensidades que describen, para cada valor que esta tome, los efectos que produce el terremoto. Una de las más difundidas es la escala de Mercalli

Modificada.

Algunos de los efectos sobre las estructuras en orden creciente de intensidad son:1. fisuración de las estructuras de mampostería, albañilería sin armar, adobe.2. --------.. --------n. Colapso de estructuras ordinarias de albañilería sin armar, de mapostería; Las estructuras con diseño antisísmico pueden quedar seriamente dañadas; daños en cimientos; grietas en el terreno, etc.Los sismos desde el punto de vista de la ingeniería y su caracterizaciónLos terremotos más importantes son los tectónicos, pues son los que traen consecuencias más desastrosas en las estructuras que afectan, debido a esto, son

los

que se tienen en cuenta para la elaboración de normas para la construcción de estructuras sismoresistentes.

Un sismo se caracteriza por su intensidad (parámetro subjetivo) y por su magnitud (parámetro objetivo).La escala objetiva más popular es la de Ritcher, en la que la magnitud M mide la energía del terremoto en el foco y es el logaritmo decimal de la amplitud del movimiento sísmico, medido en micrones a 100[km] del epicentro, por un sismógrafo Wood-

Anderson estándar.La magnitud M está

relacionada con la energía del terremoto, en ergios, por la

expresión:

Cuando se produce un sismo causado por una fractura de la roca a

lo largo de una falla, la energía de deformación acumulada en la roca es liberada y gran parte de se ella disipa en forma de calor. Una parte menor es irradiada en forma de ondas sísmicas.

En la Ingeniería Sismo-Resistente se ha tratado de buscar parámetros simples para describir la severidad de un terremoto y su relación con el comportamiento estructural y el daño que se pudiese esperar en las obras civiles. Se presentarán los parámetros individuales más importantes y su forma de evaluarlos.

Se concluye que la representación de un terremoto solo con un valor de un índice no es suficiente, para analizar su efecto sobre las estructuras, aunque si algunos índices son muy relevantes a la hora de definir la severidad de un registro sísmico.

Magnitud:

Medida cuantitativa e instrumental del tamaño del evento sísmico.

Está

relacionada con la energía sísmica liberada durante el proceso de ruptura de la falla.

Es una cantidad única que se asigna a un sismo dado y es independiente del sitio de observación.

Existen varias escalas de magnitud, según el tipo de onda en que se basa la medición de la amplitud.

La escala de magnitud original es la desarrollada por Charles Richter en 1935 para sismos locales de California. La magnitud Richter se define como:

M=logA-logA0

A: max. Amplitud del trazo registrado por un sismómetro a cierta distancia del foco en micrones.

A0

: trazo máximo para un evento tomado como patrón.

Richter la definió

para mediciones con un sismógrafo marca Wood-Anderson corregido a una distancia de 100 Km.

M está

dada en escala logarítmica, esto es a igual distancia focal un sismo de magnitud 6 produce en el sismograma

una amplitud 10 veces mayor que uno de magnitud 5. Uno

de magnitud 7, 100 veces y uno de magnitud 8, 1000 veces mayor que la amplitud para uno de magnitud 5.

Teóricamente la magnitud no tiene límite superior, pero es obvio que está

limitada por la resistencia de la roca en la corteza terrestre y por la longitud

de ruptura de la falla.

La máxima magnitud registrada hasta la fecha es de 9.5 y se considera

actualmente como límite superior.

M<5 pequeños

M entre 5-6.5 Moderados

M>7 eventos grandes

Es común usar diferentes escalas de magnitud distintas a la de Richter:

mb

: amplitud del trazo producido por ondas de cuerpo.

ms

: amplitud del trazo producido por ondas de superficie.

Ninguna representa la magnitud Richter, pero ambas tienen importancia para describir el tamaño de un sismo.

Magnitud de Momento Magnitud de Momento MMww

Momento sMomento síísmico: smico: Cantidad total de energCantidad total de energíía a que se transforma durante el que se transforma durante el terremoto.terremoto.

EnergEnergíía sa síísmicasmica

El terremoto del 27F2010, El terremoto del 27F2010, MMww=8.8,=8.8,

impactimpactóó

mas de mas de 600 Km de la costa Central de Chile. Las zonas de 600 Km de la costa Central de Chile. Las zonas de ruptura abarcaron partes de las zonas de ruptura ruptura abarcaron partes de las zonas de ruptura correspondientes a los sismos de 1985 (correspondientes a los sismos de 1985 (ValparaisoValparaiso) ) y 1960 (Valdivia). El movimiento del suelo dury 1960 (Valdivia). El movimiento del suelo duróó

cerca cerca

de 2 de 2 minmin

y 45 segundos.y 45 segundos.P.D.A.

Comparación de distintas medidas para evaluar la MAGNITUD

Se han establecido varias relaciones empíricas entre la intensidad IMM y la magnitud M,enumeramos algunas a continuación:

Esteva y Rosenblueth:Con R: distancia focal en [km]

Estas escalas de intensidad pretenden medir el poder destructivo

de un sismo en una cierta localidad. M.M. : escala modificada de Mercali.

Intensidad M.M. (escala modificada de Mercali), obtenida de la observación de los daños en ciertas localidades.

Intensidades e isosistas en la zona de daños del terremoto del 27 de febrero de 2010.

Parámetros que se han tratado de utilizar como parámetros de diseño:

am

: aceler.

máx. del registro

t

a

1. Aceleración máxima del registro.

P.D.A.

2. Después se utilizó

la aceleración máxima estimada: Se ha tratado de relacionar la magnitud M con los valores máximos de las características cinemáticas del movimiento, estas relaciones se han establecido estadísticamente: amax

=AeBM/(D+C)E

,

A,B,C

y E se ajustan para la realidad de una región.

Donovan:

am : aceleración máxima del terreno en [cm/s2]R: distancia focal en [km]

Esteva y Villaverde:am : aceleración máxima en [cm/s2]vm : velocidad máxima en [cm/s]R: distancia focal en [km]

Esteva:am : aceleración máxima en [cm/s2]vm : velocidad máxima en [cm/s]R: distancia focal en [km]

NO SIEMPRE amax

ES UN BUEN PARAMETRO:

t t

amax

Se ha observado que dos registros con igual amax

produce diferentes niveles de daño, incluso uno de los sismos puede provocar daños y el otro no. Cláramente

el contenido de frecuencias de ambos registros es diferente.

El profesor Bertero

(U.C.B.) demostró

que la aceleración máxima no es un buen parámetro. Propone revisar los pulsos de velocidad.

ta

v Δt

t

P.D.A.

Diversos aspectos brindan la subdivisión en zonas, pero los fundamentales son:

Estudios geológicos y geotécnicos: proporcionan datos de composición y característicasdinámicas de las rocas y capas de suelo que componen la corteza terrestre.

Estudios sismológicos: sintetizan los parámetros que caracterizan la sismicidad de la zona:

1. ubicación de fallas2. registro de los terremotos que ocurren en la zona3. mapas de epicentros4. datos históricos5. periodos de retorno (intervalo medio de tiempo en que se espera ocurran dos sismos

de igual o mayor intensidad)6. datos del mecanismo focal7. correlación de la sismicidad de la zona analizada con la de la macrozona en la que se

encuentra

Estudios de Ingeniería y Sismología:

1. análisis del efecto que han producido sobre las estructuras y las personas los terremotos ocurridos en el pasado2. “predicción” estadística de las características más probables de la acción sísmica quese produzca en la zona.

Es importante destacar que la geología local de la zona puede modificar la propagación de las ondas sísmicas. Las ondas se reflejan y se refractan cuando en su recorrido aparece una discontinuidad, por ejemplo una variación de las características mecánicas del terreno, ello produce cambios en la velocidad.En general, el cálculo y la cuantificación de las acciones sísmicas en la estructuras se realiza en función de protocolos, secuencias y definiciones de acciones dadas por

normas y reglamentos.

Selección de terremotos y Espectros de Diseño

Establecer características del espectro de diseño:

(1)

Estudio historia sísmica (generalmente incompleta, poco confiable). Esto se debe a que se han registrado sismos solo desde hace pocos años atrás.

(2)

Se establece el terremoto de diseño para una zona en términos de magnitud y distancia epicentral. (La magnitud es una manera de indentificar

un terremoto, indica

el poder destructivo siempre que vaya acompañado de la distancia epicentral.)

Ej. Espectros de Diseño: Curvas suaves ya que se han promediado los espectros para distintos terremotos de magnitud similar.

Estrategia de Diseño:

(1)

Se elige un terremoto moderado o severo dependiendo de la zona, que es dable esperar durante la vida útil de la estructura. La estructura se diseña para resistir ese terremoto sin ningún daño estructural.

(2)

Se elige el terremoto mas severo que es posible y se verifica la

estructura. No se permite el colapso, pero si daños serios, que pueden obligar a demoler la estructura.

S La onda se transmite por la roca y de allí

por ondas S hacia arriba.

(La sondas P arriban antes.

40 m

30 m En represas o puentes de longitudes importantes: Pueden ocurrir movimientos diferidos en el tiempo.

vs

=2100m/s

f=3 s-1

λ= 700 mts. (esto implica que en edificios pequeños todos los puntos están solicitados por igual.

P.D.A.

Intensidad de un sismo en una cierta localidad:

En una cierta localidad se supone que los períodos de las estructuras se encuentran en un rango entre To

y T1

.

Se define la intensidad del sismo en la localidad en que se midió

el acelerograma

y en la dirección de la componente del sismo:

T1

I(ξ)=∫T0

Sv(ξ,T)dT2.5

Intensidad espectral de Housner: IH=∫0.1

Sv(T)dT

P.D.A.

Criterios de selección para definir registros severos a tomar en cuenta para generar normativas de diseño

Respuesta de la estructura

Característicasdinámicas dela estructura

Característicasde los registros

sísmicos+

Colapso Condiciones más desfavorables

P.D.A.

Criterios de selección de registrosConstruir base de datos, ésta debe ser:

•

Homogénea:•

Para que la respuesta promedio represente bien al conjunto.

•

Para poder extrapolar fuera del rango de análisis.(varias formas: tipo de terremoto, tipo de suelo)

2)

Representativa de la sismicidad local:•

Para que los resultados sean creíbles.(considerar registros de una misma zona sísmica)

P.D.A.

Criterios de selección de registros

Características de los registros sísmicos que afectan la respuesta:

•

Mecanismo fuente del terremoto.•

Contenido de frecuencias del registro.

•

Duración del registro.•

Distancia sitio-fuente.

•

Condiciones locales del suelo.•

Amplitudes máximas de los registros.

P.D.A.

Criterios de Selección de registros

Magnitud del sismo: M > 6.5 (Inter) M>5.5 (Intra)

Mientras mayor magnitud, mayor es el riesgo sísmico

a)

El área afectada es mayor.b)

La duración de los registros es mayor.

Ruiz y Saragoni (2005) M < 7.2 : sismos poco destructivosM = 7.8 : terremoto de servicio (suelo duro y roca, interplaca)M = 8.5 : terremoto de diseño (NCh 433 Of96)

Considerar además el escalamiento.P.D.A.

Tipo de suelo: Tipo III (o equivalente) o mejor

Metodología: Clase D o mejor (clasificación NEHRP)

No deben incluirse registros en suelos susceptibles de fallar.

1)

Amplificación dinámica de la respuesta.2)

No se considera el daño provocado en la estructura por una posible falla del suelo.

Criterios de Selección de registros

P.D.A.

Criterios de selección de registros

•

Distancia sitio-fuente:

1)

Qué

medida usar.

Modelo de foco puntual o modelo de fuente finita.

2)

Cuánto es cerca y cuánto es lejos.

El ATC-63 considera: < 10 km cerca> 10 km lejos

Límites arbitrarios pero compatibles con el terremoto de diseño. P.D.A.

Criterios de selección de los registros

•

Distancia referida a foco puntual

•

Epicentral r

•

Hipocentral R

Son adecuadas en el caso de grandes distancias y

sismos pequeños

Criterios de selección de los registros•

Modelo de fuente finita

Requieren conocer la geometría y localización del plano de falla No son fáciles de definir.

Son adecuadas para sitios cercanos a la falla y grandes

áreas de rupturas (eventos de gran magnitud).

ATC-63: Promedio de la distancia de Joyner-Boore

y

Campbell.

Criterios de selección de los registros•

Distancia sitio-fuente:

•

Ruiz y Saragoni (2005) usan distancias hipocentrales

en sus fórmulas de atenuación.

•

Ruiz y Saragoni (2005) consideran: 40 km terremoto de diseño interplaca.60 km terremoto de diseño intraplaca.

Casi la totalidad de los registros cumple con estas distancias.

P.D.A.

Criterios de selección de los registros

Amplitud máxima de aceleración y velocidad:

PGA > 0.2*g PGV > 15 cm/s

Daños características de los terremotos + características de las

estructuras.

Estos límites no están definidos en el caso chileno.

Se consideran para preselección por ser de cálculo simple.

Criterios de selección de los registros

Contenido de frecuencia y procesado:

Procesado: corrección por línea base y filtrado

Interesa la validación en el rango de análisis: 0.15 –

25 Hz.

Ruido de baja frecuencia: PGARuido de alta frecuencia: PGV y PGD

Aplicación del filtro Butterworth

(de manera no causal) de orden 4

No hay consenso en el esquema de procesado

Criterios de selección de los registros

Ubicación de los instrumentos:

A campo libre, para evitar interacción suelo estructura.

En la superficie, pues el suelo filtra el registro.

P.D.A.

Estimación del daño de un terremoto - Estado del arte

•

Escalas Descriptivas de Intensidad Sísmica:

IMMMSK(escala Medvedev-Sponheuer-Karnik, Al inicio de la década de los noventa, la Comisión Sismológica Europea usó muchos de los principios postulados en la escala MSK para desarrollar la Escala macrosísmica europea (EMS-98), que es utilizada como estándar para la medición de la actividad sísmica y de su intensidad en los países europeos. La escala MSK-64 se usa aún en India, Israel, Rusia y en la Commonwealth.)

JMA (escala Japanese

Meteorological

Agency

(JMA) utilizada en Japón, posee siete grados)

otras,…

Estas medidas son no instrumentales, son subjetivas y cualitativas, ya que basan la asignación de la destrucción de un terremoto a los daños producidos y la reacción de la gente frente al movimiento. Por esta razón, este tipo de medidas varían de lugar en lugar para un sismo en particular.

P.D.A.

•Escalas Instrumentales de Intensidad:PGA -

PGV -

Intensidad de Arias -

Intensidad

Espectral de Housner

-

Potencial Destructivo

•Ordenadas Espectrales: Espectro de Amplitudes de Fourier -

Espectros de

Respuesta.

•Funciones de Daño:Tienen como base la Ductilidad y la Energía

Histerética.

P.D.A.

Estimación del daño: Medidas Instrumentales

Amplitudes máximas-Contenido de Frecuencias-Duración de la fase intensa

1)

Parámetros de amplitudPGA, PGV, PGD, SMA(3 ó

5)máx. acel. sostenida

, SMV(3 ó

5).

2)

Parámetros de contenido de frecuenciasEsp. Fourier, Sa, Sv, Sd, NCC, Poder Espectral.

3)

Parámetros de duraciónDef

-

Dumb

4)

OtrosIA, PD, Valores rms, VSI, ASI, CAV, Ic, If, DEE

P.D.A.

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Medida instrumental del registro: Espectro de Amplitud de Fourier

∫∞

∞−

−= dtetaA tiω

πω )(

21)(

:Fourier de datransforma la departir a obtiene seFourier de espectro El .frecuencia cada para maacelerogra del energía la de relativa aimportanci la indica espectro El

:Fourier de s Amplitudede Espectro

SF

(ω)=║A(ω)║

P.D.A.

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Intensidad de Arias (IA ) 1970: es una medida de la capacidad de daño basada en la energía (por unidad de peso), del movimiento del suelo, disipada por una población de estructuras (sistemas lineales de un grado de libertad) cuyas frecuencias propias están uniformemente distribuidas en todo el rango de frecuencias (Arias 1970). Refleja por tanto, la energía total contenida en el acelerograma. Una alternativa en el empleo de este parámetro consiste en filtrar los acelerogramas

en

determinados rangos de frecuencia, obteniendo así

una medida proporcional de la energía contenida en los mismos, en el entorno del periodo de filtrado

(p.e., periodo

natural de estructuras).

IA

=

a(t)t

P.D.A.

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Medidas instrumentales de los registros; γc

: cruces por cero por unidad de tiempo (número de veces que el movimiento provocado por el sismo cruza la línea de aceleración nula)

P.D.A.

Saragoni

& Araya proponen el potencial destructivo PD

:

PD

=αIA

/γc

, Este parámetro se intenta relacionar con el Daño estructural.

≈

Intensidad promedio por ciclo

P.D.A.

Parte débil de un registro

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Parte principal de un registro

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Medidas instrumentales de los registros

P.D.A.

Formulación energética

P.D.A.

Formulación energética

P.D.A.

Formulación energética

P.D.A.

Estimación del daño: Energía Histerética

P.D.A.

Estimación del daño: Energía Histerética

P.D.A.

Estimación del daño: Energía Histerética

Se encontró

que los índices que mejor se correlacionan con la energía histerética son PGD y DRMS

en la región de desplazamientos, VRMS

en la región de velocidades, y ARMS

y PGA en la zona de aceleraciones

(García y Ridell, 1995)

PD es el parámetro que mejor se correlaciona con los daños. Es un parámetro muy útil en el caso de registros de

duración y contenido de frecuencias similares.P.D.A.

Base de datos

•

Se cuenta con un total de 22 registros (44 componentes horizontales). De los cuales hay 8 intraplaca

(4 eventos distintos) y 14 interplaca

(9 eventos distintos).

•

Se preseleccionaron en base a PGA y PGV y luego por mayor PD

(para el caso de registros de un mismo evento).

P.D.A.

Número correlativo

Terremoto Estación de Registro

Magnitud Fecha País Nombre Nombre Fuente

1 7.9 13-06-2005 Chile Tarapacá Cuya UChile

2 7.9 13-06-2005 Chile Tarapacá Pica UChile

3 7.9 13-06-2005 Chile Tarapacá Pisagua UChile

4 7.9 13-06-2005 Chile Tarapacá Iquique UC PUC

5 7.8 03-03-1985 Chile Valparaíso Llolleo UChile

6 7.8 03-03-1985 Chile Valparaíso Melipilla UChile

7 7.8 03-03-1985 Chile Valparaíso San Isidro UChile

8 7.8 03-03-1985 Chile Valparaíso Viña del Mar UChile

9 7.6 21-09-1985 México Costa de Guerrero Paraíso UNAM

10 6.7 24-10-1993 México Costa de Guerrero Copala UNAM

11 6.8 15-07-1996 México Guerrero Papanoa UNAM

12 7.1 11-01-1997 México Michoacán Caleta de Campos UNAM

13 7.9 15-08-2007 Perú Pisco Ica2 CISMID

14 7.6 20-09-1999 Taiwán Chi-Chi CHY101 CWB

15 7.6 03-10-1974 Perú Costa de Perú Surco, Lima IGP

16 8.0 17-10-1966 Perú Costa de Perú Parque La Reserva CISMID

17 7.6 21-09-1985 México Costa de Guerrero Papanoa UNAM

18 7.6 20-09-1999 Taiwán Chi-Chi TCU045 CWB

19 6.6 10-12-1994 México Guerrero Petatlán UNAM

20 6.3 23-05-1994 México Guerrero La Comunidad UNAM

21 6.6 10-12-1994 México Guerrero El Balcón UNAM

22 8.3 26-09-2003 Japón Tokashi Oki HKD100, Hiroo KNET P.D.A.

N° Cor.Datos del Sitio

Mecanismo fuente

Distancia a la falla

Clasificación del suelo Vs_30 [m/s] Epicentral [km] Hipocentral [km]

1 Intraplaca PI

2 Intraplaca PI 125

3 Intraplaca PI 156

4 Intraplaca PI 143

5 II Interplaca TT 40.3

6 II Interplaca TT 46.3

7 II Interplaca TT

8 III Interplaca TT 47

9 Roca Interplaca TT 167.1

10 Deposito Aluvional Interplaca TT 338.46 340.07

11 Roca Interplaca TT 36.4

12 Roca Intraplaca PI 36.9

13 Arena Limosa Interplaca TT 40

14 D 259 Interplaca TT 31.96 32.95

15 Sedimento Aluvional Interplaca TT 63.89

16 Grava gruesa Interplaca TT 237

17 Roca Interplaca TT 88.6

18 C 705 Interplaca TT 77.5

19 Roca Intraplaca PI 83

20 Roca Intraplaca PI 8.9

21 Roca Intraplaca PI 19.6

22 Suelo duro 331 Vs_10 Interplaca TT 69.5 P.D.A.

Número correlativo

Información de los registros

Comp 1 Comp 2 PGA max (g) PGV max (cm/s) PGA_gm (g) PGV_gm (cm/s)

1 LONG TRANS 0.43 21.2 0.43 20

2 EW NS 0.70 39.4 0.63 31.9

3 LONG TRANS 0.32 20.8 0.31 19.1

4 NS EW 0.45 18.7 0.39 17.6

5 N10E S80W 0.69 30.8 0.52 30.8

6 EW NS 0.61 32.8 0.61 32.8

7 LONG TRANS 0.69 44.5 0.69 44.5

8 S20W S70W 0.31 28.7 0.26 28.7

9 90 0 0.50 10 0.37 8.6

10 EW NS 0.29 25.7 0.26 24

11 90 0 0.30 9.1 0.29 7.7

12 90 0 0.40 19.2 0.37 15.9

13 EW NS 0.40 67.3 0.35 47

14 EW NS 0.44 77.8 0.7 68.4

15 0 90 0.22 17.8 0.22 17.4

16 278 8 0.27 17 0.22 13.6

17 270 180 0.25 9.8 0.23 7.2

18 EW NS 0.54 43.3 0.51 36.7

19 90 0 0.21 7.6 0.21 6.1

20 90 0 0.40 6.2 0.33 5.7

21 90 0 0.24 7.7 0.2 6.4

22 90 0 0.99 43.3 0.94 41.8 P.D.A.

Procedimiento de Normalización

Se consideraron dos casos de prueba

1)

Sin separar por mecanismo fuentei = 1:22

2)

Separando por mecanismo fuentei1

= 1: 8 (Intraplaca) i2

=1:14 (interplaca)

21 PGVPGVgm_PGV ×=

*i

*i

i gm_PGV)gm_PGV(mediaNM =

P.D.A.

Conjunto intraplaca

sin normalizar

P.D.A.

Conjunto intraplaca

normalizado

P.D.A.

Espectro promedio intraplaca: sin normalizar

Espectro promedio intraplaca

normalizado

Conjunto interplaca

sin normalizar

P.D.A.

Conjunto interplaca

normalizado

P.D.A.

Espectro promedio interplaca

sin normalizar

P.D.A.

Espectro promedio interplaca

normalizado

P.D.A.

Comparación del espectro promedio interplaca con el espectro de diseño

P.D.A.

Comparación del espectro promedio interplaca con el espectro de diseño

P.D.A.

Comparación del espectro promedio interplaca (normalizado) con el espectro de diseño

P.D.A.

ID Número PGV_gm NMi PGA_max (g) PGV_max (cm/s)1 20.0 0.84 0.36 17.82 31.9 0.53 0.37 20.73 19.1 0.88 0.28 18.24 17.6 0.95 0.43 17.85 30.8 0.97 0.67 29.86 32.8 0.91 0.55 29.87 44.5 0.67 0.46 29.88 28.7 1.04 0.32 29.89 8.6 3.46 1.73 34.610 24.0 1.24 0.36 31.811 7.7 3.86 1.16 35.212 15.9 1.05 0.42 20.213 47.0 0.63 0.25 42.614 68.4 0.43 0.19 33.815 17.4 1.71 0.38 30.416 13.6 2.19 0.59 37.217 7.2 4.13 1.03 40.518 36.7 0.81 0.44 35.119 6.1 2.75 0.58 20.920 5.7 2.94 1.18 18.221 6.4 2.62 0.63 20.222 41.8 0.71 0.70 30.8

P.D.A.

Espectro característico de los registros de México (Roca)

P.D.A.

Comparación del espectro promedio intraplaca con el espectro de diseño

P.D.A.

Comparación del espectro promedio intraplaca con el espectro de diseño

P.D.A.

Definición del Máximo Terremoto considerado (MCE)

Norma Probabilidad de Excedencia Periodo de Retorno MCE / DISEÑO

NCh 2745 Of2003 10% en 100 años 950 1.2

ASCE/SEI 7-05 2% en 50 años 2475 1.5

DISEÑO MCEPGA_min (g) PGA_max (g) PGA_min (g) PGA_max (g) MCE/DISEÑO

Zona 3 0.45 0.6 0.52 0.7 1.16Zona 2 0.4 0.5 0.46 0.62 1.20Zona 1 0.3 0.38 0.37 0.5 1.27

¿Qué pasa si se considera una probabilidad de excendencia de un 2% en 50 años?

Distinta filosofía

P.D.A.

Definición del Máximo Terremoto considerado (MCE)

Definición del Máximo Terremoto considerado (MCE)

Definición del Máximo Terremoto considerado (MCE)