CLASE Nº 01 antisismica I

8/3/2019 CLASE N 01 antisismica I

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ANTISISMICA I

Profesor : Ing. Belkier Gonzlez Orizano


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BIBILOGRAFIA :

1. Diseo de Edificaciones Sismorresistentes. Autor : Minoru wakabayashi.

2. Dynamics of Structures. Autor : Clough Penzien.

3. Dinmica de Estructuras. Autor : Mario Paz.

4. Dinmica de Estructuras. Autor : Anil E. Chopra.

5. Diseo Ssmico de Edificaciones. Autor : Bazn / Meli.

6. Norma de Diseo Sismo Resistente E-030


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IINTRODUCCION

Sistemas de 1GDL

Sistemas de Varios Grados de Libertad

Sistemas continuos

Objetivo: Obtener Fuerzas Internas y Desplazamientos en

estructuras sometidas a P(t)

P

PCargas esttica permanente

P---Dinmica

-Magnitud- Direccin

-Sentido


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pRpta= fuerzas internas, desplazamientos

En F(t) , M(t) , D(t)

Elstica

DMF

Rpta = Rpta + Rpta

Total esttica dinmica

(estructuras lineales)

Origen:

-Vibraciones causadas por maquinarias

02 posibilidadesSobre la estructura

Fuera de la estructura porun elemento de conexin

Y(x)

PL/4


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-Viento: Estructuras especiales : Torres, Cables, etc

-Terremotos

-Olas

-Explosiones

Como se analiza ? : hay 02 formas

Tipos de Anlisis Dinmico

1) Deterministico: Cuando la carga dinmica esta completamente definida

en el tiempo, en cuyo caso la respuesta tambin se puede obtener en eltiempo

P

t

Rpta= Definida en (t)Desplazamiento f(t)

y(t) ,(t)


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SISMOS Y MOVIMIENTOS DEL TERRENO


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Fallas .- Las fallas se forman cuando ocurren deslizamientos recprocosde las capas de rocas en un plano determinado. Segn la direccin , los

deslizamientos se clasifican de la siguiente manera:1.Deslizamiento en inclinacin.- El deslizamiento se lleva a cabo enuna direccin vertical.

a) Falla Normal.- La capa superior de roca se desliza hacia abajob) Falla de reversa.- La capa superior de roca se desliza hacia abajo


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2.Deslizamiento horizontal.- El deslizamiento ocurre en una direccinhorizontal.

a) Falla lateral izquierda.- Vista desde una capa de la roca , la otracapa se desliza hacia la izquierda.b) Falla lateral derecha.- Vista desde una capa de la roca , la otra

capa se desliza hacia la derecha.

Generalmente, las fallas realesson combinaciones de los cuatro tipos dedeslizamientos.


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Se llama falla ssmica a las fallas que emergen a la superficie de laTierra a causa de un sismo, no se forman a causa de los sismos

profundos.La falla ssmica mas conocida es la falla de San Andrs, que tiene300km. De la largo y un desplazamiento horizontal de 6.4m., esta causel sismo de San Francisco en 1906 (M = 8.3, donde M es la escala deRichter). Es una falla lateral derecha que se manifiesta cuando la placadel Pacfico se desliza hacia el Norte contra la placa de Norteamrica.

Mas que su consecuencia, las fallas son la causa de los sismos, una fallapuede provocar un temblor de la siguiente manera:1.Las deformaciones acumuladas en una falla por mucho tiempoalcanzan su limite2.Ocurre un deslizamiento en la falla y causa un rebote

3.Una fuerza de comprensin y tensin acta en la falla,4.Esta situacin es equivalente a dos parejas de pares de fuerzaactuando repentinamente5.Esta accin provoca la propagacin radial de una onda.
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Al momento de cada par se llama momento ssmico. El momentossmico se define como la rigidez de la roca multiplicada por el rea de la

falla y por la magnitud del deslizamiento.Las fallas activas son aquellas que han experimentado deformacionesvarios cientos de miles de aos atrs y las experimentarn en el futuro.


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Sismos y ondas ssmicas

Epicentro.- El punto donde el movimiento ssmico se origina es elllamado foco, centro o hipocentro del sismo; La proyeccin del focosobre la superficie de la Tierra, es el epifoco oepicentro, las distanciasdel foco y del epicentro al punto observado del movimiento del terrenoson llamadas distancia focal y distancia epicentral.

Ondas smicas.- dos clases de ondas ssmicas viajan desde los focos enel cuerpo terrestre: La onda de cuerpo y la onda de superficie.La onda de cuerpo, la cual se propaga en un continuo infinito , es a lavez, una ondaP y una ondaS:La onda P, a menudo llamada onda longitudinal o compresiva, se

propaga en la misma direccin que su propia vibracin, a travs deslidos, lquidos y gases. Son las ms rpidas. Pueden atravesar elmanto y ncleo de la TierraLa onda S, llamada onda transversal o de cortante se propaga endireccin perpendicular a su vibracin y se desplazan solamente por

slidos.
http://anexos/EPICENTRO.ppthttp://anexos/EPICENTRO.ppt


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Para cualquier material Vp > Vs, si larelacin de Poisson para el globo terrestrese toma de 0.25, entonces Vp = 3 Vs.Cerca de la superficie de la Tierra

Vp = 5 a 7Km/s yVs = 3 a 4 Km/s

Las velocidades de propagacin de la onda P, Vp y de la onda S, Vs, se

expresan de la siguiente manera:


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Las ondas de la superficie se propagan en la superficie de la tierra y semanifiestan con mas frecuencia en sismos poco profundos, causan la

mayora de los daos materiales. Principalmente se clasifican en dosclases; las ondas L (ondas Love) y las ondas R (ondas de Rayleigh).La onda L tiene lugar en las formaciones estratificadas y vibra en unplano paralelo a la superficie de la tierra y perpendicular a la direccin depropagacin de la onda, provocan cortes horizontales en la tierra ademsde ser levemente ms lentas que las ondas de Rayleigh. Los efectos de

la onda L, causan sacudidas horizontales en los cimientos de laestructura.

La onda R vibra en un plano perpendicular a la superficie de la tierra ypresenta un movimiento elptico, como las olas del mar. Su velocidad es

menor, aunque muy semejante a una onda S, pasa or la direccin depropagacin de la onda.


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= Distancia Focal (distancia del foco alpunto de observacin)

Tsp = Duracin de temblores preliminares

FOCO DIST, FOCAL ESTACIN

12

3

OBSERVACINCon tres puntos de medicin, seubica el hipocentro o foco, que es lainterseccin de tres esferas concentro en cada estacin y radio devalor de correspondiente

1

2

3


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Evento Principal, Replica y Precursores,

Tamao de Precursores < Tamao de Replicas; las replicas no necesariamentetiene hipocentro en la misma zona que la principal.

Las Replicas, indican la regin en la cual la energa se almacenaba que caus elevento principal.

Caractersticas que dependen del sitio

Puede ocurrir queDao 1 < Dao 2

Dao 2 = Dao 3Ejemplo: Caracas 1967

Mxico 1985

1

3

2


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Escala e Intensidad de los sismosEscala de Intensidad.- La escala de intensidad de la intensidad del

movimiento del terreno que se determina mediante la percepcin humanay por los efectos de los movimientos del terreno y en los seres vivientes.Est graduada de acuerdo con la intensidad.Las escalas de intensidad propuestas entre otros son: La escala deGastaldi (1564), la de Pignafaro (1783). La escala de Rossi-Forel (1883),la escala de Mercalli - Cancani Sieberg, desarrollada a partir de las de

Mercalli (1992) y Cancani (1994).En 1993 F, Neumann modific la escala Mercalli - Cancani Siebergproponiendo una escala modificada de Mercalli (MM) de 1 grados la cualse ha adoptado ampliamente en Estados Unidos y otras partes del mundocomo es el caso del Per. Otra escala de intensidad es la de 12 grados

de Medvedev Sponehuer

Karnik (MSK) (1964), la cual trata de unificarinternacionalmente las escalas de intensidad y la escala (JMA) de ochogrados de la Agencia Meteorolgica Japonesa.

Las escalas de intensidad se establecen de acuerdo a los fenmenosvisibles y a la sensibilidad humana. Por lo tanto no proporcionan ninguna

relacin especifica con la mxima aceleracin del movimiento del terreno.


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Grado I No sentido en general, excepto por muy pocos en circunstancias especialmentefavorables.

Grado II Sentido solamente por pocas personas en reposo, especialmente en pisos altos deedificios. Objetos delicadamente suspendidos pueden oscilar.

Grado IIISentido muy perceptiblemente en el interior de las construcciones, especialmente enlos pisos superiores de edificios, pero mucha gente no reconoce la perturbacincomo movimiento ssmico. Vehculos motorizados estacionados pueden mecerseligeramente. Vibracin como el paso de un camin.

Grado IVDurante el da, sentido en interiores por muchos, en exteriores sentido por pocos.En la noche, algunos se despiertan. Platos, ventanas y puertas se sacuden; lasparedes crujen. Sensacin como que un camin pesado golpeara el edificio.Vehculos detenidos se mecen notablemente. Lquidos en vasijas abiertas se agitan.

Grado VSentido por casi todos. Muchos se despiertan. Algunos platos, ventanas, etc. se

rompen [por la vibracin]. En algunos casos, el revestimiento se agrieta. Objetosinestables se voltean. Se advierten algunas veces perturbaciones de postes,rboles, y otros objetos altos. Se asustan pocos, algunos, varios. Pocos salen fuerade las construcciones. rboles y arbustos se sacuden ligeramente.

Grado VISentido por todos. Algunos muebles pesados se mueven. En algunos casos caerevestimiento. Dao ligero. Muchos se asustan. Muchos salen de la construccin.Objetos son arrojados de repisas o lugares de reposo. rboles y arbustos se

sacuden moderadamente. Se despiertan todos.

SINTESIS DE LA ESCALA DE MERCALLI MODIFICADA


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Grado VII

Todos se asustan. Todo el mundo corre fuera de la construccin. Dao insignificante enedificios de buen diseo y construccin. Dao ligero a moderado en estructuras

ordinarias bien construidas. Dao considerable en estructuras pobremente construidas omalamente diseadas. Advertido por personas manejando vehculos motorizados.Arboles y arbustos se sacuden fuertemente. En muchos casos muebles pesados sevoltean. Agua se vuelve turbia y lodosa. Cada de cornisas, parapetos, locetas, tejas, ypiedras.

Grado VIII

Dao ligero en estructuras especialmente diseadas. Dao considerable en edificacionesresistentes ordinarias con colapso parcial. Gran dao en estructuras pobremente

construidas. Muros de panel forzados fuera de su marco estructural. Cada de columnas,monumentos, muros, etc. Muebles pesados se voltean. Eyeccin de arena y lodo enpequeas cantidades. Cambios: temporal, permanente, en flujo de manantiales y pozos,cambios en las temperaturas del agua. Personas manejando vehculos se desconciertan.Arboles se sacuden fuertemente; ramas y troncos se rompen. Terrenos hmedos seagrietan en cierta extensin.

Grado IXDao considerable en estructuras diseadas especialmente. Pandeo de marcos

estructurales bien diseados. Gran dao en construcciones resistentes, con colapsoparcial. Edificio desplazados de sus cimientos. El suelo se agrieta conspicuamente. Serompen tuberas en el subsuelo. Se reportan varios deslizamientos.

Grado XAlgunas estructuras de madera bien construidas se destruyen. La mayora de lasestructuras de mampostera/albailera y prticos destruida, incluyendo sus cimientos.Terreno severamente agrietado. Rieles se doblan. Considerables deslizamientos de lasriberas de ros y pendientes empinadas. Arena y lodo desplazado/trasladado. Daosseveros a presas, diques, y terraplenes. Tuberas subterrneas rotas, trituradas,

aplastadas, combadas.


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Grado XIPocas, si alguna estructura (mampostera o albailera) permanece en "pie". Puentesdestruidos. Amplias fisuras en el terreno. La tuberas subterrneas completamente fuera

de servicio. Deslizamientos rotacionales y deslizamientos de tierras en terrenos blandos.Rieles se doblan o arquean grandemente. Gran dao a presas, diques, y terraplenes.Causa maremoto significativo.

Grado XII Dao total. Se ven ondas en la superficie del terreno. Lneas de vista y niveldistorsionadas. Objetos lanzados hacia arriba: al aire.


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Magnitud.- C. Richter defini, en 1935, el concepto de "magnitud"pensando en un parmetro que describiera, de alguna manera, la energa

ssmica liberada por un terremoto. La magnitud de Richter o magnitudlocal, est definida como el logaritmo (base 10) de la mxima amplitud(Amax, medida en cm) observada en un sismgrafo Wood-Andersonestndar (un sismgrafo de pndulo horizontal muy sencillo), menos unacorreccin por la distancia (D) entre el epicentro y el lugar de registro,correspondiente al logaritmo de la amplitud (Ao) que debe tener, a esa

distancia, un sismo de magnitud cero.

M= log (Amax) - log Ao.

Richter defini esta magnitud tomando como base las caractersticas de

California, Estados Unidos (por lo que no es necesariamente aplicable acualquier parte del mundo), y para distancias menores de 600 km (deaqu su nombre de "local").


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Puesto que el amortiguamiento de una onda ssmica depende de laestructura subterrnea, la formula tomando como base las caractersticas

de California, Estados Unidos, no puede aplicarse directamente paradeterminar el valor de otras reas y debe modificarse; por ejemplo se haderivado para los sismos de california la ecuacin siguiente:

y para los sismos del Japn la ecuacin

Donde: a = amplitud en el terreno en micrmetros Um= Distancia epicentral.en Km.

M= log a + 3 log - 2.92

M= log a + 1.73 log - 0.83


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Norma Basic a R.N.C.= Distancia epicentral grados o km

T = Periodo de la ondaA = Amplitud en micrmetros UmQ = Funcin de calibracin (se

determina empricamente porcada tipo de onda.

M = Trmino con tres correccionesMh . Por ProfundidadMs , por EstacinMm , por mecansmo

M= log(A/T) + Q( , h) + - SdM

Norma Basic a R.N.C.

Existe una conversin

Mb= 2.5 + 0.36Ms


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Energa.- Parte de energa de deformacin liberada por un sismo sedispersa desde la regin focal con un movimiento de onda ssmica. El

resto se transforma en energa potencial, la cual permite que tenga lugarla deformacin de la corteza y que la energa se absorba en ladestruccin de las rocas y el deslizamiento de las fallas

Segn Okamoto, Newmark, y Rosembert

En joules New-mts

Log10 E = 11.80 + 1.5M E = Energa de la onda sismicaM = Magnitud Richter

Segn Gutemberg y Richter 1956

Log E = 4.8 + 1.5MSi M aumenta en:0.2 la energa se incrementa en 2 veces1.0 la energa se incrementa en 32 veces

2.0 la energa se incrementa en 1000 veces


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Terremotos en el Perltimos terremotos en el mundo

La Falla de San Andres
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