PARMETROS DE SITIO Y PROBLEMASPARMETROS DE SITIO Y PROBLEMASDE SUELODE SUELO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

Jorge Alva Hurtado - Denys Parra Murrugarra

CENTRO PERUANO-JAPONS DE INVESTIGACIONES SSMICAS Y MITIGACIN DE DESASTRES

PARMETROS DE SITIOPARMETROS DE SITIO

ZONIFICACIN

CONDICIONES LOCALESMicrozonificacin ssmica y estudios de sitioCondiciones geotcnicas

FACTOR DE AMPLIFICACIN SSMICA

Fuerza Ssmica Horizontal:

Normas de Diseo SismoNormas de Diseo Sismo--Resistente Resistente (1977)(1977)

Rd

Z * U * S * C * P=H

Z = Factor de Zona Z1 = 1.0Z2 = 0.7Z3 = 0.3

U = Factor de Uso B = 1.3C = 1.0

S = Factor de Suelo S1 = 1.0 Ts = 0.3 sS2 = 1.2 Ts = 0.6 sS3 = 1.4 Ts = 0.9 s

C = Coeficiente Ssmico

Normas de Diseo SismoNormas de Diseo Sismo--Resistente Resistente (1977)(1977)

Ts

0.8=C

T+ 1.0

0.16 < C < 0.4

El pas se ha dividido en 3 zonas, en base a:

- Sismicidad

- Caractersticas de los movimientos ssmicos

- Atenuacin ssmica

- Neotectnica

ZONIFICACINZONIFICACIN

ZON

A 2

ZON

A 3

ECUADOR

COLOMBIA

BRASIL

B

O

L

I

V

I

A

CHILE

ZONA 1

Factor de Zona - Z(g)Zona

0.40

0.30

0.15

3

2

1

Factores de Zona:

Zonas Ssmicas

El valor corresponde a la mxima aceleracin del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 aos.

ZON

A 2

ZON

A 3

ECUADOR

COLOMBIA

BRASIL

B

O

L

I

V

I

A

CHILE

ZONA 1

Distribucin entre casos seguros y casos probables.

Evidencias de volcanes de arena, expulsin de agua, agrietamiento y asentamientos.

Casos probables asociados a sismos histricos y a recientes con descripcin no detallada.

Se indica nombre y ao del fenmeno.

Fenmeno de licuacin en la costa, sierra y selva alta.

Mayor incidencia en la costa por el tipo de suelo, mayor poblacin y sismicidad alta.

Se necesita mayor informacin.

Mapa de Licuacin de SuelosMapa de Licuacin de Suelos

CHILEARICA

ISLAY

R. VESECAS1746

PISCO

OLAECHEA

CUSCO

OROPESA

CAETE

1948

1974TAMBO

1974

HUACHO 1974

TRUJILLO

1972JUANJUI

PTO. PIZARRO

E C U A D O R C O L O M B I A

B R A S I L

J.E. ALVA HURTADO (1983)

LEYENDA :AREA DE LICUACION

AREA DE PROBABLE LICUACION

ESCALA : 1 : 5'000,000100 80 60 40 20 0 100 100 km.

O C E A N O

P A CI F I

C O

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

81 79 77 75 73 71 69

1953

1970

BOCAPAN1970

LA HUACA QUERECOTILLO1970

1970

PIURA1857

1912

1619

ANCON

LIMA 1974

1974

DE MORA

1974

1982

AREQUIPA1528

CAMANA

1950

1958

ICA18131664

CHIMBOTE1970

PTO. CASMA 1970

CASMA1970

1970

PATAZ

MOYOBAMBA

Revisin de informacin disponible.

Distincin entre casos seguros y casos probables.

Disponible versin del INGEMMET.

Se incluye nombre de localidad y fecha, as como la referencia.

Cronologa de deslizamientos.

El fenmeno se ha producido en la costa, sierra y selva alta.

Mayor incidencia en sierra y selva alta por topografa, geologa y clima.

Se necesita completar el mapa.

Mapas de Areas de DeslizamientosMapas de Areas de Deslizamientos

CHILE

OMATE

AREQUIPAOCOA

CARAVELI 1913-1914-1915

1958

PUQUIO 1942

LUCANAS 1746

HUAYTARA 1950CANGALLO

1942

OCROS 1916

TICLLAS 1980,1981

TORAYA 1971OLAECHEA 1928

PAUCARTAMBO1650

1650PISAC

CUSCO

1513-1515,1950

1600

1582,1958

CAETE 1948

1954JAHUAY

MIRAFLORES 1966,1974

PASAMAYO 1904,1957

SAYAN 1957

PAUCARTAMBO1937

HUANCABAMBA1937 CHONTABAMBA

1937

TARMA 1938

YUNGUL1962

SATIPO 1947

PARIAHUANCA 1969

CARHUAZ1956

1970RECUAY

YUNGAY1923,1970

PELAGATOS1948

QUICHES1946-48

MAYAS1946

SIHUAS1971

CHAMAYA 1928ANGAISHA 1968

SAPOSOA 1972

RIO TUMBES 1958

E C U A D O R C O L O M B I A

B R A S I L

J.E. ALVA HURTADO

L. CHANG CHANG

LEYENDA :AREA DE DESLIZAMIENTO

ESCALA : 1 : 5'000,000100 80 60 40 20 0 100 100 km.

O C E A N O

P A CI F I

C O

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

81 79 77 75 73 71 69

Revisin de literatura existente.Sismos histricos.Mapas de isosistas.Informacin puntual.

Compatibilizacin de intensidadesModificacin de intensidades.Trazo de envolventes.

Alta intensidad en costa y zona subandina.Actualizar normas.Continuar estudio intensidades histricas.

Mapa de Distribucin de Mximas Mapa de Distribucin de Mximas Intensidades ObservadasIntensidades Observadas

- Microzonificacin Ssmica y Estudios de Sitio

- Condiciones Geotcnicas

CONDICIONES LOCALES

Objetivo:Investigar los efectos de sismos y fenmenos asociados sobre el rea de inters

Casos:Areas de expansin de ciudadesComplejos industriales o similaresReconstruccin de reas urbanas destruidas por sismos

Microzonificacin Ssmica

Objetivo:Determinar parmetros de diseo

Casos:Limitados al lugar del proyecto

Para edificaciones del grupo A

Los parmetros no debern ser inferiores a la Norma

Estudios de Sitio

El perfil del suelo se clasifica en base a:

- Propiedades mecnicas del suelo

- Espesor del estrato

- Periodo de vibracin

- Velocidad de propagacin de ondas de corte.

Condiciones Geotcnicas

a) Perfil tipo Sa) Perfil tipo S11: Roca o suelos muy rgidos: Roca o suelos muy rgidos

Velocidades de propagacin de onda de corte similar al de una roca, perodo fundamental menor de 0.25 seg

Cimentacin Sobre:- Roca sana o parcialmente alterada, qu500 kPa (5 kg/cm2)- Grava arenosa densa

- Estrato de no ms de 20 m de material cohesivo muy rgido sobre roca u otro material con velocidad de onda de corte similar al de una roca. Resistencia al corte no drenada Su100 kPa (1 kg/cm2).

- Estrato de no ms de 20 m de arena muy densa con N>30 glp/pie, sobre roca u otro material con velocidad de onda de corte similar al de una roca.

b) Perfil tipo Sb) Perfil tipo S22: Suelos intermedios: Suelos intermedios

Se clasifican como de este tipo los sitos con caractersticas intermedias entre las indicadas para los perfiles S1 y S3.

c)c) Perfil tipo SPerfil tipo S33:: Suelos flexibles o con estratos de Suelos flexibles o con estratos de gran espesorgran espesor

Perodo fundamental mayor que 0.6 seg, incluyendose los casos en los que el espesor del estrato de suelo excede los valores presentados en los siguientes cuadros:

Valores N tpicos en ensayosde penetracin estndar

(SPT en golpes/pie)

Espesor delestrato (m)

(*)Suelos Granulares

4 -10

10 - 30

Mayor que 30

40

45

100

Sueltos

Medianamento densos

Densos

(*) Suelo con velocidad de onda de corte menor que el de una roca

Resistencia al cortetpica en condicin no

drenada (kPa)

Espesor delestrato (m)

(*)Suelos Cohesivos

< 2525 - 50

50 - 100100 - 200

20254060

BlandosMedianamente compactosCompactosMuy compactos

d) Perfil tipo Sd) Perfil tipo S44: Condiciones Excepcionales: Condiciones Excepcionales

A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles ylos sitios donde las condiciones geolgicas y/o topogrficas sean particularmente desfavorables.

Parmetros del Suelo

DescripcinTipo Tp S

S1

S2

S3

S4

Suelos flexibles o con estratosde gran espesor

*Condiciones excepcionales

Suelos intermedios

Roca o suelos muy rgidos

1.20.6

*

0.4 1.0

1.40.9

(*) Tp y S sern establecidos por el especialista, no sern menores que los especificados para el perfil tipo S3.

Tp = periodo predominante del sueloT = periodo fundamental de la estructura

Factor de amplificacin de la respuesta estructural respecto a la aceleracin en el suelo.

FACTOR DE AMPLIFICACIN SSMICA (C)

5.2CTT

*5.2C25.1

p

=

00.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00

C

Periodo de Vibracin, T (seg)

Tipo S2Tp=0.6 seg

Tipo S3Tp=0.9 seg

Tipo S1Tp=0.4 seg

Espectro de Diseo

00.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00

C * S Tipo S2Tp=0.6 seg

Tipo S3Tp=0.9 seg

Tipo S1Tp=0.4 seg

Espectro de Diseo

Periodo de Vibracin, T (seg)

Registro de Aceleraciones

- Se obtienen de acelergrafos.

- El registro tiempo-historia se llama acelerograma.

- Tiene dos componentes horizontales y una vertical.

- Rol fundamental en ingeniera sismo-resistente.

- Responde en la zona de altas frecuencias, donde domina la aceleracin.

- La inspeccin visual de un acelerograma permite determinar aceleraciones mximas, duracin, contenido de frecuencia, forma de onda y distancia al hipocentro.

- El acelerograma se debe digitizar y corregir para determinar aceleraciones, velocidades y desplazamientos corregidos.

PIURA

PIU

TUMBES

CHICLAYO

CAJAMARCA

TRUJILLO

CHACHAPOYASMOYOBAMBA

PUCALLPA

CHI

HUARAZ

HUANUCO

CERRO DE PASCO

HUANCAYOUNI

MOL

CAL

HUANCAVELICA

AYACUCHO

ABANCAY

ICA

CUZCO

MAJAREQUIPA

PUNO

MOQUEGUA

MOQ

TACNATAC

PTO. MALDONADO

IQUITOS

81 79 77 75 73 71 69

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0

MOY

Ac

e

l

e

r

a

c

i

n

c

m

/

s

/

s

-400

0

400

-40

0

40-20

0

20

V

e

l

o

c

i

d

a

d

c

m

/

s

D

e

s

p

l

a

z

a

m

i

e

n

t

o

c

m

5 10 20 30 40 50 60 70

TIEMPO - SEGUNDOS

ACELERACIN, VELOCIDAD Y DESPLAZAMIENTO CORREGIDOSSISMO 17/10/1966, LIMA, PERU

INSTITUTO GEOFSICO DEL PERU, COMPONENTE N08EVALORES PICO: ACEL= 269.3 CM/S/S, VELOCIDAD= 21.60 CM/S, DESPLAZ.= -16.60 CM

AcelergrafoAcelergrafo

SUELO

ROCA

G3, h3

Sismo

Respuesta

G2, h2

G1, h1

ParmetrosDinmicos

Respuesta del Suelo y Estructuras de Tierra

Cargas Ssmicas

Registro Instrumental de un Terremoto

Terremoto de Lima, 1974Comp. N82O

Tiempo (seg)

maxa = 0.32g

A

c

e

l

e

r

a

c

i

o

i

n

(

g

)

0 10 20 30 40 50 60-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 5 10 15 20 25 30

0 5 10 15 20 25 30

Terremoto de Lima, 1974Comp. N82O

Acelerograma Calculadoen la Superficie del Depsito

a = 0.32gmax

a = 0.64gmax-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Tiempo (seg)

A

c

e

l

e

r

a

c

i

o

i

n

(

g

)

A

c

e

l

e

r

a

c

i

o

i

n

(

g

)

Espectros de Respuesta

- Analiza los efectos combinados de la aceleracin, periodo predominante de vibracin y duracin de un sismo en las edificaciones.

- Respuesta mxima del acelerograma de un sismo en sistemas de un grado de libertad de diferentes periodos fundamentales con unmismo amortiguamiento.

- Se obtienen tambin espectros de respuesta de desplazamiento relativo, velocidad relativa, pseudo velocidad relativa y espectro de Fourier.

- El espectro de respuesta de aceleracin da una idea de la magnitud de la fuerza ssmica. El de velocidad expresa la energa mxima y el de desplazamiento la magnitud de la deformacin.

OBTENCIN DEL ESPECTRO DE RESPUESTADE ACELERACIN (Ohsaki, 1976)

T1, b1T2, b1

T3, b1

Respuesta

a(t)

t

X(t)Respuesta

T1

T2

T3

(Sa)3

(Sa)2

(Sa)1

Saacc. max.

(Sa)1(Sa)2(Sa)3

b0

b1b2

T1 T2 T3

Sa = ESPECTRO DE RESPUESTA DE ACELERACIN ABSOLUTA

NUMERO TOTAL DE REGISTROS ANALIZADOS : 104ESPECTRO PARA 5% DE AMORTIGUAMIENTO

Arcilla blanda a media y arena - 15 registros

Suelos granulares profundos (> 60 m.) - 30 registros

Suelos rgidos (> 60 m.) - 31 registros

Roca - 28 registros

C

D

BA

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

0

1

2

3

4

Periodo (s)

A

c

e

l

e

r

a

c

i

n

e

s

p

e

c

t

r

a

l

A

c

e

l

e

r

a

c

i

n

m

x

i

m

a

d

e

l

t

e

r

r

e

n

o

Espectros de Respuesta(Seed e Idriss, 1983)

Arcillas blandas a medias y arenas(Tipo S3)

Roca y suelos rgidos(Tipo S1)

Depsito granular profundo o sueloarcilloso rgido (Tipo S2)

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

0

1

2

3

4

Periodo (s)

A

c

e

l

e

r

a

c

i

n

e

s

p

e

c

t

r

a

l

A

c

e

l

e

r

a

c

i

n

m

x

i

m

a

d

e

l

t

e

r

r

e

n

o

Espectros de Diseo(Seed e Idriss, 1983)