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LECCIONES APRENDIDAS DE LOS SISMOS DE MÉXICO – APLICACIONES A BOGOTÁ

Ing. EDGAR E. RODRÍGUEZ GRANADOS

Profesor Asistente U. Nacional y Catedrático ECI Ingeniería y Georiesgos IGR SAS –GERENTE GENERAL

Sociedad Colombiana de Geotecnia - PRESIDENTE

SOCIEDAD COLOMBIANA DE INGENIEROS

1. PARTICULARIDADES DEL SISMO DE MÉXICO DEL19-09-2017

2. OTROS EVENTOS SÍSMICOS RELACIONADOS CON EFECTOS LOCALES

3. CARACTERÍSTICAS DE LOS EFECTOS SÍSMICOS LOCALES

4. POSIBLES INCIDENCIAS PARA LAS ESTRUCTURAS DE BOGOTÁ

5. CONCLUSIONES

CONTENIDO

• Magnitud de Momento Mw = 7.1

• Aproximadamente a 60 km al suroeste de Puebla, México.

• A 120 km al sureste de la Ciudad de México, México.

• Ubicación del epicentro: Latitud 18.40N , Longitud -98.72W

• Profundidad hipocentral: 57 km

• Mecanismo de falla Normal, cerca del punto de máxima curvatura de la placa de Cocos, que se subduce bajo la placa de Norte América

Particularidades del Sismo ocurrido el 19 de Septiembre de 2017, México

UBICACIÓN DE ESTACIONES DE ACELERÓMETROS

MAPA REGIONAL DE ACELERACIÓN MÁXIMA A NIVEL DE SUPERFICIE DEL SUELO (PGA)

RED LOCAL DE ACELERÓMETROS DE CIUDAD DE MÉXICO D.F.

ACELERÓGRAFOS ANALIZADOS (ESTUDIANTES DINÁMICA DE SUELOS, UNIVERSIDAD NACIONAL)

CORRECCIÓN DE SEÑALES (ESTUDIANTES DINÁMICA DE SUELOS (UNIVERSIDAD NACIONAL)

ANÁLISIS DE LAS SEÑALES – ESPECTRO DE RESPUESTA

MAPAS DE PERIODO PREDOMINANTE DEL SUELO (s) Y ACELERACIÓN MÁXIMA EN SUPERFICIE (cm/s2)

ZONIFICACIÓN SÍSMICA CDMX

ISOPROFUNDIDADES

MATERIALES PREDOMINANTES

ESPECTROS DE RESPUESTA TÍPICOS

ACELERACIONES ESPECTRALES

AMPLIFICACIONES Y DAÑOS PREVISTOS PARA EL ESCENARIO DE FUENTE LEJANA (TIPO 1985)

OJO

Los estudios previos a

2017, NO tenían

previsto un scenario

crítico por sismo de

Intraplaca (Intermedio)

¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡

AFECTACIONES

AFECTACIONES EDIFICACIÓN #19: GALICIA Y NIÑOS HÉROES

AFECTACIONES EDIFICACIÓN #20: PETEN Y ZAPATA

AFECTACIONES EDIFICACIÓN #21: SARATOGA Y EMILIANO ZAPATA

AFECTACIONES EDIFICACIÓN #23: BALSAS Y MIRAVALLE

AFECTACIONES EDIFICACIÓN #27: TLALPLAN Y FOVISSSTE TLALPLAN

AFECTACIONES EDIFICACIÓN #29: PASEO DE LAS GALIAS

AFECTACIONES EDIFICACIÓN #30: RANCHO DE LOS ARCOS 32

AFECTACIONES EDIFICACIÓN #32: LAS BRUJAS Y RANCHO TAMBOREO

AFECTACIONES EDIFICACIÓN #33: DEL PUENTE Y EJIDO HUIPULCO

AFECTACIONES EDIFICACIÓN #37: LÁZARO CARDENAS Y AVENIDA MÉXICO

AFECTACIONES





5. CONCLUSIONES

CONTENIDO

SISMO DE MÉXICO 1985 MW= 7.2

Resonancia por similitud de periodos en depósitos de arcillas blandas: Falla por capacidad dinámica de carga de cimentación profunda en el sismo de México 19-09-1985

SISMO DEL QUINDIO 1999, MW= 6.2

SISMO DE HAITÍ 2010 MW= 7.0

SISMO DE CHILE 2010, Mw = 8.8

SISMO DE ECUADOR 2016, Mw = 7.8





5. CONCLUSIONES

CONTENIDO

Involucra la generación del movimiento sísmico, el medio físico de

propagación, las condiciones estratigráficas y topográficas locales y el

mecanismo de interacción dinámica sismo-suelo-estructura (IDSE).

ACELERACIÓN MÁXIMA O PICO EN ROCA NSR10 (TR = 475 años) CCP14 (TR = 975 años)

Estudio de Amenaza Sísmica Regional o Nacional

Evaluación de la aceleración horizontal

máxima en superficie

AMax = Aa* Fa

Aa

AS

FA

ACELEROGRAMAS

REGISTRADOS EN ROCA

ESPECTRO DE

AMENAZA

UNIFORME

Movimiento de

Respuesta del

Sistema

Estructural

G

h

Scaled Acceleration

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30 40

Time (sec)

Acc

eler

atio

n (g

)

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0 10 20 30 40 50

Tiempo (s)

Acele

ració

n (

g)

Esquema de

Interacción IDSE

Scaled Acceleration

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30 40

Time (sec)

Acc

eler

atio

n (g

)

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0 10 20 30 40 50

Tiempo (s)

Acele

ració

n (

g)-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0 10 20 30 40 50

Tiempo (s)

Acele

ració

n (

g)

SUELO

ROCA

Esquema en Campo Libre

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0 10 20 30 40 50

Tiempo (s)

Acele

ració

n (

g)

FALLAS Y COLAPSOS POR IRREGULARIDADES EN FORMAS DE LAS EDIFICACIONES

AMPLIFICACIONES POR RESONANCIA

EDIFICIO (TD)

S

DV

HT

4

CERCANO - COALINGA

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30 40 50 60 70

Tiempo (s)

Acele

ració

n (

g)

INTERMEDIA - DEER CANYON

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0 10 20 30 40 50

Tiempo (s)

Acele

ració

n (

g)

LEJANA - MEXICO CUMV

-0.05

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0 10 20 30 40 50 60

Tiempo (s)

Acele

ració

n (

g)

SISMOS (TE)

SISMO CERCANO SISMO INTERMEDIO SISMO LEJANO

Te1 Te2 Te3

Si: TS TD TE INCREMENTO SEVERO DE

AMPLIFICACIONES POR RESONANCIA

H1

H2H3

TD1 TD2 TD3 SUBSUELO (TE)

METODOLOGÍA PARA ANÁLISIS DE LA RESPUESTA SÍSMICA DEL SUBSUELO Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN OBRAS DE INFRAESTRUCTURA

VALORACIÓN DE LA AMENAZA SÍSMICA

Mapas de Amenaza Sísmica y Fallas Activas

Aceleración máxima en roca, Aa

Periodo de Retorno del Sismo, Tr

ESTUDIOS DE RESPUESTA SÍSMICA LOCAL (ERSL)

1. Tectónica Regional y Local Fuentes Contribuyentes

2. Determinación de Acelerogramas por Fuente Sísmica

3. Exploración y Caracterización Dinámica del Subsuelo

4. Modelo Geológico-Geotécnico-Estructural y Numérico

5. Análisis de Respuesta Dinámica ESPECTROS DE RESPUESTA

6. Definición de Parámetros Asociados:

- Incrementos de Esfuerzos de Corte, ∆Ƭc

- Isoaceleraciones Máximas

- Deformaciones por Corte y Deformaciones Permanentes

- Desplazamientos Absolutos y Relativos

- Análisis de Licuación y Ablandamiento Cíclico

ESPECTROS DE RESPUESTA POR NORMATIVIDAD (NSR10, CCP14, MZS

Ciudades, etc.)

Exploración y Caracterización Geotécnica Directa e Indirecta

NSPT, Cu, Vs para PERFIL de H = 30M

DEFINIR ESPECTRO DE RESPUESTA PARA PERFIL DE SUELO: A, B, C, D, E, F

Estudios especiales para Suelo Tipo F

- Suelos licuables, colapsables, arcillas sensitivas y de gran espesor con IP>75,

turbas y suelos orgánicos

INFORMACIÓN PARA EL DISEÑO

SÍSMICO ESTRUCTURAL

16. SISTEMA PLACA - PILOTES

II CURSO DE EXPLORACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DEL SUBSUELO & DISEÑO DE

CIMENTACIONES PROFUNDAS Bogotá D.C. 4, 5 y 6 de Mayo de 2017





5. CONCLUSIONES

CONTENIDO

• TRABAJO DE GRADO

• TESIS MAGISTER DE LA ECI EN INGENIERÍA CIVIL (en ejecución): JUAN CARLOS BERROCAL LOPEZ

• DIRECTOR: EDGAR E. RODRÍGUEZ GRANADOS

• TEMA: AMPLIFICACIONES POR INTERACCIÓN SÍSMICA SUELO - ESTRUCTURA EN EDIFICACIONES ALTAS EN EL NORTE DE BOGOTA.

• ENTIDADES COLABORADORAS:

• IDECA (Infraestructura de Datos Espaciales del Distrito Capital)

• IDIGER (Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático)

• IGAC (Instituto Geográfico Agustín Codazzi)

• SGC (Servicio Geológico Colombiano)

• La Secretaría Distrital de Planeación – Alcaldía Mayor de Bogotá

• ECI (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito)

• PROGRAMAS UTILIZADOS:

• ArcGIS (Sistema de Información Geográfica)

• PLAXIS 2D

• FLAC3D

POSIBLES ESCENARIOS DE RESONANCIA POR INTERACCIÓN SISMO-SUELO-ESTRUCTURA EN BOGOTÁ

MAPA DE ZONAS GEOTÉCNICAS (FOPAE, 2010)

SECTOR SANTA ANA (CERROS HASTA LA CARRERA 15)

PERFIL ESTRATIGRÁFICO Y DE TRAMO 4, LÍNEA 1 METRO CALLE 63 HASTA CALLE 92

Jorge A. Rodríguez, 2014, ASPECTOS GEOTECNICOS DE LA LINEA 1 DEL METRO DE BOGOTA , XIV

CONGRESO COLOMBIANO DE GEOTECNIA IV CONFERENCIA SUDAMERICANA DE INGENIEROS

GEOTÉCNICOS JÓVENES

Calle 63 Calle 92

PERFIL ESTRATIGRÁFICO Y DE Vs TRAMO 3 LÍNEA 1 METRO CALLE 63 HASTA LA CALLE 10 (CARRERA 13)

Jorge A. Rodríguez, 2014, ASPECTOS GEOTECNICOS DE LA LINEA 1 DEL METRO DE BOGOTA , XIV

CONGRESO COLOMBIANO DE GEOTECNIA IV CONFERENCIA SUDAMERICANA DE INGENIEROS

GEOTÉCNICOS JÓVENES

MAPAS DE ISOPROFUNDIDADES E ISOPERIODOS DEL SUBSUELO DE BOGOTÁ

MAPA DE

ISOPROFUNDIDADES

MAPA DE

ISOPERIODOS (Seg)

MAPA DE ZONAS DE RESPUESTA SÍSMICA (FOPAE)

EVALUACIÓN PRELIMINAR DE POSIBLES EFECTOS DE RESONANCIA ENTRE SISMO-SUELO-ESTRUCTURA

COMPARACIÓN ENTRE EL PERIODO NATURAL DE VIBRACIÓN DEL SUBSUELO Y LOS TIPOS DE EDIFICIOS (NÚMERO DE PISOS)

TSuelo = 4 H / Vs (Seg)

TEdif = # Pisos / 10 (Seg)

Tsismo = depende del tipo de evento

RELACIONES ENTRE PERIODO DE ESTRUCTURAS DE 3 A 12 PISOS Y PERIODOS DEL SUBSUELO DE BOGOTÁ

EVENTO CRÍTICO: CERCANO

Tsismo = 0.2 - 0.4 Seg

Tedif = 0.3 - 0.6 Seg

EVENTO CRÍTICO: INTERMEDIO

Tsismo = 0.5 – 1.0 Seg

Tedif = 0.7 – 1.3 Seg

RELACIONES ENTRE PERIODO DE ESTRUCTURAS DE 13 A 30 PISOS Y PERIODOS DEL SUBSUELO DE BOGOTÁ

EVENTO CRÍTICO: LEJANO


Tedif = 1.3 – 1.7 Seg

EVENTO CRÍTICO: LEJANO


Tedif = 1.8 – 3.0 Seg

DETALLE DE POSIBLES EFECTOS DE RESONANCIA EN LA ZONA CENTRAL DE BOGOTÁ

DETALLE DE POSIBLES EFECTOS DE RESONANCIA EN LA ZONA NORTE DE BOGOTÁ

USO DE AISLADORES SÍSMICO CON PÉNDULO

DE FRICCIÓN PARA EVITAR LA RESONANCIA

PRINCIPIOS FÍSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL AISLADOR SÍSMICO

Operación del Péndulo de Fricción

Alargamiento del Periodo Flexibilidad del aislador Reducción de fuerza Incremento del desplazamiento

Viaducto El Helicoidal, Colombia

Modelo de Tanques de LNG, Peru

Alcaldía de Pasadena, California

Aeropuerto Internacional de San Francisco Edificio aislado mas grande del mundo





5. CONCLUSIONES

CONTENIDO

• Las principales enseñanzas de los eventos sísmicos ocurridos en México se relacionan con la alta vulnerabilidad que aun existe en muchas tipologías estructurales y las sorpresas que generan los efectos de ISSE.

• Las condiciones locales particulares (períodos fundamentales del evento sísmico, estratigrafía y topografía del subsuelo, y características estructurales de las edificaciones) inciden fuertemente en la respuesta sísmica y comportamiento de las estructuras.

• La combinación de la heterogeneidad de los suelos de Bogotá y de las tipologías estructurales existentes, propicia la existencia de alta vulnerabilidad sísmica de muchas edificaciones para cualquiera de los posibles escenarios (sismo cercano, intermedio o lejano).

• La norma NSR-10 no garantiza un correcto comportamiento sísmico de todas las estructuras ante efectos sísmicos locales o particulares, especialmente en construcciones antiguas (antes de normas), edificaciones con sistema placa-pilotes y edificios muy esbeltos. Deben priorizarse u obligarse la realización de estudios de ISSE que incluyan los escenarios sísmicos reales que contribuyen a la amenaza en cada ciudad.

CONCLUSIONES

COLABORADORES

• Docente: Edgar E. Rodríguez G., I.C., M. Sc.

• Estudiantes Universidad Nacional de Colombia:

• Cristian Armando Buenaventura Bastidas

• Angélica Marcela Orjuela Garzón

• Guillermo Esneyder Gonzalez Ovalle

• Wrangel Eduardo Guerrero Mendoza

• Laura Daniela Jerez Rodríguez

• David Eduardo León Vanegas

• Erick Julián Mejía Rodríguez

• Lina María Millán Díaz

• Juan Camilo Reyes Ramírez

• César Daniel Flores Galicia

• Rubén Mora Cuellar

BIBLIOGRAFÍA

• ÁLVAREZ, C. R. (2017). Efectos de Sitio en la Cd. de México durante el Sismo del 19 de septiembre de 2017. México.

• Jaimes, D. M. (2017). Sismo del 19 de septiembre de 2017 M7.1, Puebla-Morelos. México.

• Nacional, S. S. (25 de septiembre de 2017). Sismo del día 19 de Septiembre de 2017, Puebla-Morelos (M 7.1). México.

• UNAM, G. d. (2017). ¿Qué ocurrió el 19 de Septiembre de 2017 en México? México.

• UNAM, I. d. (2017). Parámetros del Movimiento del Suelo Sismo de Puebla-Morelos (Mw 7.1) 19 de Septiembre de 2017. México.

• GEOTECHNICAL EXTREME EVENTS RECONNAISSANCE- GEER. http://www.geerassociation.org/index.php/component/geer_reports/?view=geerreports&layout=build&id=82

• https://www.gob.mx/proteccion-civil

• https://eldiariony.com/2017/09/20/tiempo-real-conteo-de-victimas-y-danos-por-sismo-en-mexico/

• http://www.animalpolitico.com/2017/09/cdmx-sismo-deja-una-decena-edificios-derrumbados-danos/

• http://www.huffingtonpost.com.mx/2017/09/23/fotos-el-antes-y-despues-de-los-edificios-derrumbados-en-cdmx_a_23220020/

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