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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
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
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)
¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡
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
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
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
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).
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)
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
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
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
• 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
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)
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
Tsismo = 1.5 - 2.5 Seg
Tedif = 1.3 – 1.7 Seg
EVENTO CRÍTICO: LEJANO
Tsismo = 1.5 - 2.5 Seg
Tedif = 1.8 – 3.0 Seg
PRINCIPIOS FÍSICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL AISLADOR SÍSMICO
Operación del Péndulo de Fricción
Alargamiento del Periodo Flexibilidad del aislador Reducción de fuerza Incremento del desplazamiento
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
• 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/