sismo libre

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1 Universidad de Los Andes, Universidad de Los Andes, Facultad Facultad de de Ingenier Ingeniería, , Departamento Departamento de Estructuras de Estructuras INGENIERÍA SÍSMICA INGENIER INGENIERÍA SMICA SMICA Prof. Pedro Rivero Rivero Cub. 1E36 Prof. Pedro Rivero Prof. Pedro Rivero Rivero Rivero Cub. 1E36 Cub. 1E36 Un recuerdo para un ser especial Prof. Pether Edward Inglessis Varela Junio 1949 – 18 Abril 2008 Departamento de Estructuras

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Sismo Libre

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  • 1Universidad de Los Andes, Universidad de Los Andes, FacultadFacultad de de IngenierIngenieraa, , DepartamentoDepartamento de Estructurasde Estructuras

    INGENIERASSMICA

    INGENIERINGENIERAASSSMICASMICA

    Prof. Pedro Rivero RiveroCub. 1E36

    Prof. Pedro Rivero Prof. Pedro Rivero RiveroRiveroCub. 1E36Cub. 1E36

    Un recuerdo para un ser especial

    Prof. Pether Edward Inglessis VarelaJunio 1949 18 Abril 2008

    Dep

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    tura

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  • 2Tips para aprobar la materia

    ESTUDIAR mucho para aprobar correctamente los exmenes y HACER BIENlas tareas y los trabajos de investigacin asignados y entregarlos a tiempo.

    NUNCA llegar tarde (p.e. si es a las 4:00pm hay que estar antes, no despus).

    Asistir TODOS los das a clases, de ser posible (>75% de asistencia).

    Tomar APUNTES y prestar atencin, NO es una pelcula de cine lo que estn viendo.

    ESCUCHAR atentamente y HACER CASO a las recomendaciones del profesor.

    Que sus celulares estn APAGADOS para que no perturben la clase.

    Ser respetuosos de las normas de URBANIDAD, el saln de clases es un Templo.

    JAMS intentar copiarse en un examen.Consultar al profesor ante cualquier duda o inquietud, etc.

    Porque estamos aqu?

    Sismos ocurridos durante el mes de Marzo 2008Se han registrado 50 eventos en el mes

    5.2 Mw

    4.2 Mw

  • 3Porque estamos aqu?

    Porque estamos aqu?

    Falla

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  • 4Porque estamos aqu?

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    G

    U Y

    A

    N

    A

    AREA CON AMENAZA ALTAAREA CON AMENAZA MEDIAAREA CON AMENAZA BAJA

    MAPA DE AREAS HOMOGENEAS CON CARACTERISTICAS DE AMENAZA

    M.A.H.C.A.N.

    AREA CON AMENAZA ALTA

    Fuente: A Artiles

    60%60%

    30%30%

    10%10%

    Los principales centros de asentamientos de poblacin y actividades econmicas de Venezuela estn ubicados en zona de elevada amenaza ssmica, geomorfolgico, hidrometeorolgica y tecnolgica. El rpido crecimiento demogrfico y el aumento de la densidad poblacional en las tres ltimas dcadas han incrementado la cantidad de personas y elementos expuestos a las mismas amenazas/peligros.

    Porque estamos aqu?

  • 5PRIMERA PARTE

    SEGUNDA PARTE

    SISMOLOGA Y AMENAZA SSMICA

    DINMICA DE ESTRUCTURAS

    CONTENIDO GENERAL

    INGENIERA SSMICA

    TERCERA PARTE

    NORMATIVA SISMORRESISTENTE

    INGENIERA SSMICA

    FUNDAMENTOS SOBRE SISMOLOGAConceptos bsicos de Sismologa.Causas de los sismos.

    Tectnica de placas - Sismos de origen tectnicoFallas geolgicas.

    Definicin - Tipos de fallaOndas Ssmicas.

    Ondas de cuerpo - Ondas superficialesLocalizacin y ocurrencia de sismos.Instrumentos de medicin y registros ssmicos.

    Sismmetro - AcelergrafoMedidas de los sismos.

    Magnitud - Intensidad - Relacin entre escalasLa aceleracin como parmetro de diseo.Atenuacin de la aceleracin Fenmenos de amplificacin

  • 6INGENIERA SSMICA

    AMENAZA SSMICA Y RESPUESTA DINMICA DE SUELOSTipos de anlisis de amenaza ssmica

    Determinsticos - Probabilsticos.Mapas de zonificacin ssmica.Propagacin de ondas en medios elsticos.Propiedades dinmicas del suelo.Respuesta local del suelo.

    Modelo esttico equivalente Modelo no lineal.

    INGENIERA SSMICA

    DINMICA ESTRUCTURALConceptos generales en el anlisis dinmico.Vibracin libre.Vibracin forzada con carga armnica.Movimiento forzado con carga impulsiva.Respuesta a carga dinmica general.Respuesta ssmica a sistemas no linealesSistemas de varios grados de libertad.

  • 7NORMAS SISMORRESISTENTES

    Conceptos bsicos del diseo ssmico

    Configuracin estructural.

    Norma COVENIN 1756-2001 Edificaciones Sismorresistentes

    INGENIERA SSMICA

    3 EXMENES PARCIALES: (75%)

    I Examen Parcial (20%): Sismologa - Amenaza Ssmica

    II Examen Parcial (25%): Dinmica Estructural

    III Examen Parcial (30%): Norma Sismorresistente

    TRABAJOS ESPECIALES (25%)Trabajos cortos de cada Tema (5%)Trabajo de investigacin (20%)

    INGENIERA SSMICA

  • 8INTRODUCCIN A LA SISMOLOGAAutor: Ing. Franz Sauter272 p., ilus., ISBN 9977-66-038-7

    B I B L I O G R A F AB I B L I O G R A F B I B L I O G R A F AAEarthquake Hazard Analysis: Issues and Insights

    Leon Reiter

    ISBN: 0-231-06534-5May, 1991 Columbia University Press

    254 pages $109

    Bibl

    iogr

    afa

    INGENIERA SSMICA

    Bibl

    iogr

    afa CATLOGO DE SISMOS SENTIDOS O

    DESTRUCTORES - VENEZUELA 1530/1998

    Jos Grases, Rogelio Altez, Miguel LugoAcademia de Ciencias Fsicas, Matemticas y Naturales. Caracas 1999

    B I B L I O G R A F AB I B L I O G R A F B I B L I O G R A F AAINGENIERA SSMICA

    Alberto Sarria MolinaEdiciones Uniandes - Ecoe Ediciones. Primera

    edicin. 1990. Segunda edicin. 1995

    INGENIERA SSMICA

  • 9Bibl

    iogr

    afa

    DYNAMICS OF STRUCTURESTheory and Applications to Earthquake Engineering

    by Anil K. Chopra(2nd Edition)

    STRUCTURAL DYNAMICS:Theory and Computationby Mario Paz

    B I B L I O G R A F AB I B L I O G R A F B I B L I O G R A F AA

    INGENIERA SSMICA

    Pgi

    nas I

    nter

    net

    http://www.funvisis.gob.ve/ http://celeste.ciens.ula.ve/

    INGENIERA SSMICA

  • 10

    Pgi

    nas I

    nter

    net

    http://lgula.ciens.ula.ve/ http://sismicidad.hacer.ula.ve/

    INGENIERA SSMICA

    Pgi

    nas I

    nter

    net

    http://www.geophys.washington.edu/seismosurfing.html/ http://galbis.org

    INGENIERA SSMICA

  • 11

    Pgi

    nas I

    nter

    net

    http://www.eeri.org http://earthquake.usgs.gov/

    INGENIERA SSMICA

    Pgi

    nas I

    nter

    net

    http://peer.berkeley.edu/smcat/search.html

    http://db.cosmos-eq.org/scripts/earthquakes.plx#

    INGENIERA SSMICA

  • 12

    Antiguas culturas lograron erigir imponentes obras que han sobrevivido a las inclemencias

    y avatares de los siglos.

    Pirmides de Egipto

    La gran pirmide de

    GIZEH

    Hagia Sophia, Istanbul (Turkey): 532-537

    Antiguas culturas lograron erigir imponentes obras que han sobrevivido a las inclemencias

    y avatares de los siglos.

    Hagia Sofia, Estambul, Turqua.

  • 13

    El acueducto romano (de ms de 2.000 aos deedad) pasa por el medio de la ciudad

    Acueducto romano de Segovia, Espaa.

    Antiguas culturas lograron erigir imponentes obras que han sobrevivido a las inclemencias

    y avatares de los siglos.

    En la estructuracin de edificaciones sismorresistentes, debe prevalecer el aspecto conceptual sobre las formulaciones matemticas y el anlisis numrico.

    La percepcin intuitiva del comportamiento ssmico de las edificaciones es fundamental para poder concebir una estructura capaz de resistir las solicitaciones impuestas por la violenta sacudida del terreno.

    En regiones expuestas al riesgo ssmico, olvidar el aspecto conceptual y el detalle constructivo puede tener consecuencias importantes.

    El anlisis y el clculo numrico son solo instrumentos para comprobar si la forma arquitectnica concebida y el sistema resistente adoptado son adecuados para la funcin a que se destinan y para resistir las cargas impuestas.

    El anlisis y el clculo numrico son solo instrumentos para comprobar si la forma arquitectnica concebida y el sistema resistente adoptado son adecuados para la funcin a que se destinan y para resistir las cargas impuestas.

    La importancia del aspecto conceptual en el diseo

  • 14

    La amenaza ssmica global

    Produced by: Global Seismic Hazard AssessmentProgram (GSHAP)

    Global Seismic Hazard Map

    http://www.seismo.ethz.ch/GSHAP/

    Daos por terremotos

    http://geot.civil.metro-u.ac.jp/archives/eq/

  • 15

    Daos por terremotos

    FALLA EN COLUMNAS. Clsico ejemplo de falla debido a la falta de confinamiento efectivo por parte de los zunchos. La falla en la columna se produce por corte debido a las fuerzas impuestas por el sismo.

    Daos por terremotos

  • 16

    Kocaeli,Turqua, 1999

    Daos por terremotos

    Terremoto de Chi-Chi (1999), Taiwan Terremoto de Kobe (1995). Cerca de 30 personas murieron por el deslizamiento.

    Terremoto de El Centro (1979) Terremoto de Loma Prieta (1989)

    Daos por terremotos

  • 17

    Terremoto de Niigata, Japn (26 de Junio). Sismo de 7.4 de magnitud, 26 muertes, destruy 3018 viviendas y dej con moderados o severos daos otras 9750 construcciones en Niigata. La fotografa muestra los daos ocasionados o varios edificios de apartamentos por la licuefaccin del suelo y por el pobre comportamiento de las fundaciones.

    Daos por terremotos

    Terremoto de 1997 en Jabalpur, India Terremoto de 1996 en Nazca, Per

    Terremoto de Febrero 2001 en El Salvador Terremoto de 1997 en Jabalpur, India

    Daos por terremotos

  • 18

    Edificio MIRAMAR. Colapso total de 6 pisos

    Colegio Valentn Valiente en Cariaco. Edificio de dos pisos totalmente colapsado.

    El primer piso del edificio de cuatro pisos: Liceo Raimundo Martnez en Cariaco, colaps totalmente.

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    Daos por terremotos

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    7

    Colapso de 4 pisos en la mansin CHARAIMA, Caraballeda Edificio MIJAGUAL, Los Palos Grandes.

    Estuctura de 2 pisos colapsada, cerca del edificio Laguna Beach en Caraballeda.

    Daos por terremotos

  • 19

    Terr

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    Daos por terremotos

    PRDIDAS ECONMICAS

    PRDIDAS MATERIALES

    PRDIDAS HUMANASECONOMA COLAPSADA

    y como resultado

  • 20

    Mapa neotectnico de Venezuela

    La A

    MEN

    AZA

    exi

    ste

    Placa Suramericana

    Placa del Caribe

    Falla d

    e Boco

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    Falla Oca-Ancn

    Falla San Sebastin Falla de El Pilar

    http://www.funvisis.gob.ve

    MAPA DE ZONIFICACIN SSMICA

    SEGU

    RIDA

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    CTURA

    L

    Sism

    os R

    AR

    OS

    10 % de probabilidad de excedencia en 50 aos

    Mapa de zonificacin ssmica, 2001

    La A

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    exi

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    http://www.funvisis.gob.ve

  • 21

    VULNERABILIDADVULNERABILIDAD

    Socorro!!!!

    RIESGO SRIESGO SSMICOSMICO

    AMENAZA SAMENAZA SSMICASMICA

    RIESGO = AMENAZA x VULNERABILIDAD

    Estudio de estimacin de prdidas

    Estr

    uctu

    ra b

    sica

    del

    estu

    dio

    Construccin de la vulnerabilidad

    La vulnerabilidad se construye da a da al interior de la sociedad

  • 22

    Componentes de la vulnerabilidad ssmica

    Vulnerabilidad Ssmica: Grado de susceptibilidad de una o un grupo de edificaciones a sufrir daos parciales o totales, por la ocurrencia de movimientos ssmicos de una

    intensidad y magnitud dadas, en un perodo de tiempo y en un sitio determinado

    Vulnerabilidad Estructural

    Vulnerabilidad No Estructural

    VULNERABILIDAD FISICA VULNERABILIDAD FUNCIONAL

    VULNERABILIDAD SISMICA

    Norma venezolana COVENIN 1756:2001

  • 23

    Operador del Sitio

    Operador de la Trayectoria

    Propiedades dinmicas del sueloANLISIS DEL EFECTO SUELO

    ROCA

    SUPERFICIE

    Punto de Origen del Sismo

    FALL

    A

    Interaccin de ondas ssmicas, suelo y estructura

    H

    Propagacin de ondas

    Registro historia tiempo de aceleraciones de la seal ssmica

    ROCA

    Carga

    Descarga

    + =1R

    max

    o

    max

    o

    r

    o

    2

    1 2

    2

    + 1R

    maxmaxr

    1 =

    Respuesta en superficie

    Input

    Modelo de Ramberg-Osggod

    Relacin tensin deformacinno lineales del suelo

    G/Gmax

    D

    1El m

    odel

    o un

    idim

    ensio

    nal

    Dinmica de suelos

  • 24

    La relacin entre el sistema fsico y la posible solucin matemtica se logra mediante la elaboracin de un MODELO MATEMTICO.

    ObjetivoObjetivoAnlisis de los esfuerzos y deformaciones de las estructuras sometidas a cargas dinmicas.

    En realidad, lasestructuras son

    sistemas continuos y como tales poseen

    infinitos grados de libertad. Los anlisis

    dinmicos estn sujetos a ciertas

    limitaciones, simplificaciones o

    idealizaciones que es necesario introducir

    para reducir el problema y encontrar

    una solucin matemtica que sea

    capaz de dar resultados

    aceptables.

    Dinmica de estructuras

    Dinmica de estructuras

    Grados de Libertad (Degrees of Freedom) : Nmero necesario de coordenadas independientes para definir completamente la posicin del sistema en cualquier instante de tiempo.

    Modelo Matemtico (Mathematical Model) : Idealizacin de un sistema incluyendo todas las simplificaciones y suposiciones impuestas al problema fsico.

    Infinitos Grados de Libertad

    Tres Grados de Libertadpor Nivel

    Modelo Matemtico

    Masa 3

    Masa 2

    Masa 1

    KN3

    KN2

    KN1

  • 25

    Dinmica de estructuras

    Sistema de un Gradode Libertad

    Masa

    K

    F

    Un Grado de Libertadpor Nivel

    Masa 3

    Masa 2

    Masa 1

    KN3

    KN2

    KN1

    Modelo Matemtico

    F1

    F2

    F3

    Modelo Matemtico

    SISTEMA DE UN GRADO DE LIBERTAD

    Oscilador Simple (Simple Oscillator) : Sistema de un grado de libertad representado por una masa y un resorte.

    Amortiguacin Viscosa (Viscous Damping) : Mecanismo de disipacin de energa en el cual el movimiento es resistido por una fuerza proporcional a la velocidad, pero de direccin opuesta.

    0 y k y c y m =++ &&&Ecuacin de Movimiento

    tiempo

    Desplazamiento del techo

    Oscilacin de edificios flexibles

    m

    k = FRECUENCIA CIRCULAR O ANGULAR DEL SISTEMA

    radianes por segundo (rad/seg)

    2 T = PERODO DELMOVIMIENTOSegundos (seg)

    Dinmica de estructuras

    Sist

    emas

    de 1

    gra

    do d

    e lib

    erta

    d

  • 26

    Existen algunos mtodos no cubiertos por la presente Norma, como son los de Interaccin Suelo-Estructura. Si existe inters de aplicarlos se recomienda que se utilice la metodologa de FEMA 1991.

    Dinmica de estructuras

    Nor

    ma

    ven

    ezola

    na C

    OV

    ENIN

    175

    6:20

    01 2 ANLISIS ESTTICO.2 ANLISIS DINMICO PLANO.2 ANLISIS DINMICO ESPACIAL.2 ANLISIS DINMICO CON DIAFRAGMA FLEXIBLE.2 ANLISIS INELSTICO.

    La seleccin de los mtodos de anlisis depende de la regularidad de la edificacin y de su altura.

    PARA EDIFICIOS REGULARES

    PARA EDIFICIOS IRREGULARES

    ALTURA DE LA EDIFICACIN

    No excede 10 pisos ni 30 metros

    Excede 10 pisos 30 metros

    ANLISIS ESTTICO

    ANLISIS DINMICO PLANO

    REQUERIMIENTO MNIMO

    TIPO DE IRREGULARIDAD REQUERIMIENTO MNIMO

    VerticalA1 ; A2 ; A7 ; A8

    A3 ; A5 ; A6

    B1 ; B2 ; B3

    B4

    ANLISIS DINMICO ESPACIAL

    ANLISIS DINMICO PLANO

    ANLISIS DINMICO ESPACIAL

    ANLISIS DINMICO ESPACIAL CON DIAFRAGMA FLEXIBLE

    En Planta

    Irregularidad Vertical

    A1: Entrepiso blando.A2. Entrepiso dbil.A3. Distribucin irregular de masas de uno de los pisos contiguos.A4. Aumento de las masas con la elevacin.A5. Variaciones en la geometra del sistema estructural.A6. Esbeltez excesiva.A7. Discontinuidad en el plano del sistema resistente a cargas laterales.A8. Falta de conexin entre miembros verticales.A9. Columna corta.

    Irregularidades en Planta

    B1. Gran excentricidad.B2. Riesgo torsional elevado.B3. Sistema no ortogonal.B4. Diafragma flexible.

    Nor

    ma

    ven

    ezola

    na C

    OV

    ENIN

    175

    6:20

    01

    Dinmica de estructuras

  • 27

    INGENIERA SSMICA

    Universidad de Los Andes, Universidad de Los Andes, FacultadFacultad de de IngenierIngenieraa, , DepartamentoDepartamento de Estructurasde Estructuras

    INGENIERASSMICA

    INGENIERINGENIERAASSSMICASMICA

    Prof. Pedro Rivero RiveroCub. 1E36

    Prof. Pedro Rivero Prof. Pedro Rivero RiveroRiveroCub. 1E36Cub. 1E36