EL RIESGO SISMICO EN EDIFICACIONES COLONIALES DE
SANTO DOMINGO
CARLOS MANUEL JAVIER
ING. CIVIL MSC.
ORIGEN DE LOS SISMOS
COMPOSICION DE LA TIERRA
LOCALIZACION DE LAS DIFERENTES CAPAS QUE COMPONEN LA TIERRA INTERACCION ENTRE PLACAS
ORIGEN DE LOS SISMOS
LOCALIZACION DE LAS PLACAS TECTONICAS EN EL MUNDO
MAPA MOSTRANDO LA CONFIGURACION DE LA PLACA DEL CARIBE
ORIGEN DE LOS SISMOS
ESQUEMA DEL MECANISMO PRODUCTOR DE SISMOS
SISMOGRAMA TIPICO
RIESGO SISMICO EN LA HISPANIOLA
SISTEMAS DE FALLAS DE LA HISPANIOLA
RIESGO SISMICO EN LA HISPANIOLA
11 de mayo de 1910Fuerte terremoto estremece la isla causando daños en Barahona, Baní, San Cristóbal y Azua, daños en Santo Domingo
6 de octubre de 1911
Fuerte terremoto de 7.0 en la escala de Richter con epicentro en la cordillera central entre los nacimientos de los ríos Yaque del Sur y el Artibonito. Se sintieron réplicas por un largo periodo de tiempo. Daños de consideración en toda la zona.
11 de octubre de 1915
Fuerte sismo estremece el este del país con una intensidad de 6.2 en la escala Richter
24 de abril de 1916Fuerte sismo de intensidad 7.2 en la escala de Richter estremece el este del país. Grietas en Santo Domingo, pánico en la población.
11 de octubre de 1918
Fuerte terremoto de intensidad 7.5 en la escala de Richter sacude las islas de Puerto Rico y la Española, daños en las provincias orientales.
4 de agosto de 1946
Devastador terremoto con epicentro en la Bahía de Samaná de la República Dominicana con intensidad 8.1 en la escala Richter, produjo un tsunami y se sintió en todo el país donde causó daños estructurales en Puerto Plata, San Francisco de Macorís, Salcedo, Moca, La Vega, Santiago, San Pedro de Macorís, Monte Plata y Santo Domingo. Las réplicas del 8 de agosto y del 21 de agosto fueron tan fuertes como el sismo provocando un pánico general. En un año se registraron cerca de 1200 réplicas de este terremoto.
8 de enero de 1962Terremoto de intensidad 6.5 en la escala de Richter produce graves daños en San José de Ocoa, Azua, Bánica, Baní, San Cristóbal y Santo Domingo.
11 de julio de 1971Movimiento sísmico de 6.1 en la escala de Richter estremece la isla y produce daños en Santo Domingo.
23 de marzo de 1979Movimiento sísmico de 6.1 en la escala Richter sacude la isla y produce daños en La Romana, San Pedro de Macorís y Santo Domingo.
24 de junio de 1984Terremoto de 6.7 en l escala Richter se siente en toda la isla y produce daños e n La Romana, Higüey, Los Llanos, Bayaguana y Santo Domingo.
ALGUNOS SISMOS HISTORICOS IMPORTANTES
RIESGO SISMICO EN LA HISPANIOLA
MAPA DE ZONIFICACION SISMICA ( DGNR – SEOPC)
RIESGO SISMICO EN LA HISPANIOLA
L1
L2
L3
m
m
mT1 T2 T3
ACCION SISMICA
ESPECTRO DE DISEÑO SISMICO
SISMO RESISTENCIA
CARACTERISTICAS DE LAS ESTRUCTURAS Y SU COMPORTAMIENTO ANTE SISMOS
EL MOVIMIENTO SISMICO AFECTA TODO LO QUE SE ENCUENTRA EN LA SUPERFICIE DE LA TIERRA
PROVOCA TENSIONES ADICIONALES EN LOS ELEMENTOS AFECTANDO ASI LA INTEGRIDAD DE LA ESTRUCTURA
LA SACUDIDA SE PUEDE VISUALIZAR COMO UN MOVIMIENTO HORIZONTAL DE UN LADO HACIA EL OTRO
ESTE MOVIMIENTO SE REPRESENTA POR UNA ACELERACION EN LA SUPERFICIE DEL SUELO
ESTA ACELERACION PROVOCA FUERZAS INERCIALES EN LA ESTRUCTURA
SISMO RESISTENCIA
EFECTOS DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS ( CARGAS LATERALES )
ILUSTRACION DE LA ACCION DE UN SISMO
TERRENO
EDIFICACION
ONDA SISMICA
ACCION DEL MOVIMIENTO
• LA ACCIÓN DEL SISMO PROVOCA FUERZAS INERCIALES EN TODO EL
CUERPO DE LA ESTRUCTURA
• ESTAS FUERZAS INERCIALES SE CONVIERTEN EN TENSIONES ADICIO-NALES EN TODOS LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
XEL DESPLAZAMIENTO ( X ), VARIA CON ELTIEMPO
CUANDO LA MASA PASA POR LA POSICIONDE EQUILIBRIO ADQUIERE LA MAYORVELOCIDAD
PERO CUANDO LA POSICION DE LA MASADIFIERE DE LA DE EQUILIBRIO ESTAEXPERIMENTA UNA ACELERACION
AL ESTAR LA MASA ACELERADA SEPRODUCE UNA FUERZA A LA QUE SE LELLAMA FUERZA INERCIAL
SU VALOR ES IGUAL:
Fi = M Xa
M M
F I
M
Xa
Fuerza Inercial
Aceleración
Masa
FI
X
M M
Fi
ESTA FUERZA VARIA CON EL TIEMPOEN MAGNITUD Y SENTIDO
SE CONVIERTE DE ESTA MANERA ENUNA FUERZA LATERAL APLICACA A LAESTRUCTURA
SI ESTUVIESEMOS HABLANDO DE VARIAS MASAS ENTONCES TENDRIAMOS TANTAS FUERZAS INERCIALES COMO MASAS EN LA ESTRUCTURA
F 1
F 2
F 3
F 4 M4
M3
M2
M1
MIENTRAS LA MASA ESTE A MAYOR ALTURA LA FUERZA INERCIAL SERA MAYOR
SU PUNTO DE APLICACION ES LO QUE SE CONOCE COMO CENTRO DE MASA
C M
ESQUEMA DE PLANTA TIPICA DE UN EDIFICIO
Fix
F i y
LA FUERZA LATERAL PUEDE ACTUAR EN CUALQUIER DIRECCION, PERO SIEMPRE APLICADA EN EL CENTRO DE MASA DE LA PLANTA
TIENE SIEMPRE DOS COMPONENTES ORTOGONALES QUE ACTUAN CONJUNTAMENTE SOBRE LA ESTRUCTURA
ESTAS FUERZAS SON LAS RESPONSABLES DE PRODUCIR DAÑOS EN LAS VIGAS , COLUMNAS Y MUROS DE LA EDIFICACION
ILUSTRACION DEL CENTRO DE MASA
PERIODO DE LA ESTRUCTURA
L1
L2
L3
m
m
m
TENEMOS TRES PENDULOS CON DIFERENTES LONGITUDES Y DE IGUAL MASA
EL PENDULO DE MAYOR LONGITUD TARDARA MAS TIEMPO EN HACER SU RECORRIDO QUE LOS OTROS DOS DE MENOR LONGITUD
ESTO SIGNIFICA QUE ES UN PENDULO MUCHO MAS FLEXIBLE QUE LOS OTROS DOS Y SU PERIODO DE OSCILACION ES EL MAYOR DE TODOS
T1 T2 T3
Ti (TIEMPO EN COMPLETAR UN CICLO)
AHORA EL PENDULO DE MAYOR MASA ES EL QUE TIENE UN PERIODO MENOR, EN CAMBIO EL QUE TIENE LA MASA MAS PEQUEÑA POSEE UN PERIODO MAYOR
ESTO SIGNIFICA QUE EL PENDULO DE MAYOR MASA PARECE SER EL MAS RIGIDO
L1 L1 L1
m1
m2
m3
SE DESPRENDE DE ESTE ANALISIS LAS SIGUIENTES CONCLUSIONES:
1. CADA PENDULO TIENE UNA FORMA PROPIA DE OSCILAR, LO QUE SE CONOCE COMO PERIODO NATURAL DE VIBRACION
2. MIENTRAS MAYOR ES LA MASA DEL PENDULO EL PERIODO ES MENOR
3. MIENTRAS MAS FLEXIBLE EL PERIODO ES MAYOR
AL IGUAL QUE LOS PENDULOS LAS ESTRUCTURAS OSCILAN CON SUPERIODOS PROPIOS
A ELLAS SON APLICABLES LOS MISMOS CONCEPTOS DE FLEXIBILIDAD YRIGIDEZ QUE SE OBSERVARON EN EL PENDULO ANTERIOR
Uo
P
K K
Ma
sa
PERIODO FUNDAMENTAL DE VIBRACION DE UNA ESTRUCTURA
SI APLICAMOS UNA FUERZALATERAL A UN EDIFICIO DE UNPISO SE PRODUCIRA UNADEFORMACION PROPORCIONAL ADICHA FUERZA
SI ELIMINAMOS DICHA FUERZASUBITAMENTE, EL EDIFICIOCOMENZARA A OSCILAR DE UNLADO A OTRO CON UNMOVIMIENTO QUE SE CONOCECOMO VIBRACION LIBRE.
EL TIEMPO QUE TARDA LA EDIFICACION EN COMPLETAR UN CICLO SELE DENOMINA PERIODO FUNDAMENTAL DE VIBRACION DE LAESTRUCTURA
PERO LA VIBRACION LIBRE ES UN CASO IDEAL YA QUE COMOSABEMOS LA ESTRUCTURA DEJARA DE OSCILAR EN UN MOMENTO
ESTO SE DEBE A QUE EXISTE UN AMORTIGUAMIENTO QUE HACE QUECUALQUIER MOVIMIENTO SE DISIPE PAULATIVAMENTE.
VIBRACION LIBRE DE UN SISTEMA
DESPLAZAMIENTO
TIEMPO
Uo
-
Uo
PERIODO DE OSCILACION
T=SEGUNDOS
TIEMPO
PERIODO DE OSCILACION
CURVA DE ATENUACION
VIBRACION LIBRE AMORTIGUADA
P
K K
Ma
sa
C
EL AMORTIGUAMIENTO ESTRUCTURAL SE REPRESENTA POR UN DISPOSITIVO DE TIPO VISCOSO COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA ANEXA
EN LA REALIDAD LA ATENUACION DEL MOVIMIENTO SE DEBE A LA FRICCION ENTRE LOS MATERIALES, EL MEDIO AMBIENTE Y LA INTERACCION ENTRE TERRENO Y LA EDIFICACION.
FACTOR DE AMPLIFICACION DINAMICO
VISUALIZEMOS LA ESTRUCTURA SOMETIDA SOLO A UNA CARGA ESTATICA, OBTENDRIAMOS UN
DESPLAZAMIENTO MAXIMO EL CUAL LLAMAREMOS U so. SI ESTA CARGA
LA PONEMOS A VARIAR EN EL TIEMPO Y MEDIMOS EL DESPLAZAMIENTO MAXIMO QUE
PRODUCIRA OBTENDRIAMOS EL U dnamo. Dividiendo U
dnamo POR U so
PESTATICO
K K
Ma
sa
PDINAMICO
K K
Ma
sa
UESTATIC
O
UDINAMIC
A
UESTATICO
UDINAMICOFAD
FACTOR DE AMPLIFICACION DINAMICO
INTERACCION SUELO ESTRUCTURA
SE CONOCE COMO INTERACCION SUELO ESTRUCTURA A LA MODIFICACION DEL MOVIMIENTODEL TERRENO POR LA PRESENCIA DE LA EDIFICACION
EXISTE UNA MAYOR INTERACCION EN LA MEDIDA EN QUE EL MOVIMIENTO EN LA BASE DE LAESTRUCTURA SE VE MAS AFECTADO POR LA PRESENCIA DE ESTA
A A
1. PESO TOTAL DE LA ESTRUCTURA
2. RIGIDEZ LATERAL
3. ALTURA
4. ESBELTEZ
5. TIPO DE FUNDACION
6. FORMA DE FUNDACION
7. ROGIDEZ DE LA FUNDACION
8. PROPIEDADES DINAMICAS DEL SUELO
9. PROFUNDIDAD Y ESTRATIGRAFIA DEL SUELO
10. INTENSIDAD DEL MOVIMIENTO
11. CONTENIDO DE FRECUENCIA DE MOVIMIENTO
1. CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA
2. CARACTERISTICAS DE LA CIMENTACION
3. CARACTERISTICAS DEL SUELO
4. CARACTERISTICAS DEL MOVIMIENTO DEL TERRENO
FACTORES QUE AFECTAN LA INTERACCION SUELO ESTRUCTURA
CONCEPTO DE AMPLIFICACION DEBIDO AL SUELO
CASO DE ROCA
A
B
EN ESTE CASO EL MOVIMIENTO QUE SE REGISTRA EN EL PUNTO ( A ) ES CASI EL MISMO QUE EL DEL PUNTO ( B )
AUNQUE REALMENTE EXISTE UNA DIFERENCIA ESTA ES DESPRECIABLE
CASO DE DEPOSITO DE SUELO SOBRE ROCA
A
B
EN EL PUNTO ( A ) SE REGISTRA UNA MODIFICACION DEL MOVIMIENTO PRODUCIENDOSE UNA AMPLIFICACION DEBIDO A LA FLEXIBILIDAD ESTE ESTRATO DE SUELO
PARA ENTENDER ESTE CONCEPTO IMAGINEMOS UN BLOQUE DE GELATINAEL CUAL SE COLOCA SOBRE UNA PLATAFORMA RIGIDA COMO SEMUESTRA EN LA FIGURA
A A1
B B1
SI SOMETEMOS DICHA PLATAFORMA A UN MOVIMIENTO HORIZONTAL VEMOS QUE EL DESPLAZAMIENTO A-A1 ES MUCHO MAYOR AL DEL B-B1
ESTO SE DEBE A LA FLEXIBILIDAD DE LA GELATINA
ROCA
SACUDIDA
LA SACUDIDA SOMETE AL ESTRATO ROCOSO A UNDESPLAZAMIENTO
ESTE DESPLAZAMIENTO SE TRANSFIERE A LOSESTRATOS SUPERIORES AMPLIFICADOS COMO SEMUESTRA EN LA FIGURA
COMO SE PUEDE OBSERVAR , EN LA MEDIDA QUEEL PUNTO ANALIZADO SE ACERCA MAS A LASUPERFICIE LA AMPLIFICACION ES MAYOR
SOLO SE PRESENTA DE MANERA ESQUEMATICALOS DESPLAZAMIENTOS RELATIVOS DEL ESTRATOA ESTRATO
RESISTENCIA
LA RESISTENCIA A SISMOS SEPUEDE DEFINIR EN TERMINOS DELA DISPONIBILIDAD DEELEMENTOS CAPACES DE RESISTIRCARGAS LATERALES QUE LE SONAPLICADAS A LA ESTRUCTURACOMO CONSECUENCIA DE LAACCION SISMICA
ESTOS ELEMENTOS SON PRINCIPALMENTE MUROS, COLUMNAS Y DE UNA MANERA SECUNDARIA LAS VIGAS.
COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA LAS FUERZAS INERCIALES SE CONCENTRAN EN EL CENTRO DE MASAS
LA REACCION A ESTE EFECTO SON FUERZAS IGUALES PERO EN SENTIDO CONTRARIO, LAS CUALES SE CONCENTRAN EN EL CENTRO DE RIGIDEZ.
F1I
F2I
F3I
F4I
VO1
V12
V23
V34
COEFICIENTE SISMICO
Cb= S VI J/WTOTAL
W1
W2
W3
W4
EL COEFICIENTE SISMICO ES UNA MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE UN SISTEMA ESTRUCTURAL
EL MOVIMIENTO SISMICO INTRODUCE ENERGIA A LA ESTRUCTURA, LA CUAL SE DIVIDE EN
1 ) ENERGIA ABSORBIDA
2) ENERGIA DISIPADA
DISIPACION DE ENERGIA
U
ENERGIA DE DEFORMACION
SI EL BLOQUE MOSTRADO EN LA FIGURA SE RETIRA SUBITAMENTE, LA ESTRUCTURA COMENZARA A VIBRAR LIBREMENTE HASTA QUE LA ENERGIA SEA DISIPADA TOTALMENTE.
DEFORMACION
CARGA
DEFORMACION
CARGA
COMPORTAMIENTO ELASTICO COMPORTAMIENTO INALASTICO
TIPOS DE COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL
Uo
EN EL COMPORTAMIENTO ELASTICO LA ESTRUCTURA REGRESA A SU POSICION ORIGINAL LUEGO DE PRODUCIRSE LA DESCARGA
EN EL COMPORTAMIENTO INELASTICO LUEGO DE RETIRAR LA CARGA QUEDAN DEFORMACIONES PERMANENTES EN LA ESTRUCTURA
COMPORTAMIENTO HISTERETICO
DEFORMACION
CARGA
COMPORTAMIENTO HISTERETICO
ESTE COMPORTAMIENTO SE DA CUANDO LA ESTRUCTURA ALCANZA UN
COMPORTAMIENTO INELASTICO Y SE PRODUCEN VARIOS CICLOS DE CARGA Y
DESCARGA
LA DISIPACION DE LA ENERGIA PUEDE SER DE VARIAS MANERAS:
1. CUANDO LA ESTRUCTURA INCURSIONA EN EL RANGO INELASTICO
SE OBSERVAN:
• DAÑOS
• CAMBIAN LAS CARACTERISTICAS DINAMICAS
• LA CANTIDAD DE ENERGIA DISIPADA ES IGUAL AL AREA
BAJO LA CURVA
2. CUANDO SE LE COLOCA UN DISPOSITIVO A LA ESTRUCTURA QUE
FUNCIONE COMO FUSIBLE Y DISIPE GRAN CANTIDAD DE LA ENERGIA
• AMORTIGUADORES VISCOSOS
• DISIPADORES POR FRICCION
• DISIPADORES POR DEFORMACION NO LINEAL
MOMENTOS DE VOLCAMIENTO:
H
F
EL MOMENTO DE VUELCO ES PRODUCIDOPOR LA ACCION DE LAS FUERZASINERCIALES A UNA ALTURA ( H ) LO CUALSE CONVIERTE EN UNA ROTACIONALREDEDOR DE UN EJE PERPENDICULAR ALPLANO DE LA ESTRUCTURA
M = F X H
PORTICO ARRIOSTRADOPORTICO DESPLAZABLE
DIFERENCIA ENTRE RESISTENCIA Y RIGIDEZ
EL PORTICO DESPLAZABLE ES MAS FLEXIBLE
EL PORTICO ARRIOSTRADO PRESENTA DESPLAZAMIENTOS MENORES
LA RESISTENCIA DE AMBOS ES LA MISMA
TIENEN RIGIDECES DIFERENTES
LA DIFERENCIA ES:
LA RESISTENCIA ES LA RESPONSABLE DE ABSORVER LOS NIVELES DE CARGA IMPUESTOS CON LA SEGURIDAD NECESARIA SIN QUE OCURRA EL COLAPSO DE LA ESTRUCTURA
LA RIGIDEZ ES LA ENCARGADA DE CONTROLAR LOS NIVELES DE DESPLAZABILIDAD PARA LOS NIVELES DE CARGA A QUE ES SOMETIDA LA ESTRUCTURA.
EDIFICACIONES COLONIALES
CARACTERISTICAS SISMORRESISTENTES
LAS EDIFICACIONES COLONIALES SE PUDEN CLASIFICAR COMO EDIFICACIONES DE MAMPOSTERIA NO REFERZADA
SU PERIODO DE VIBRACION ES MUY CORTO
DE MANERA QUE SUFREN POCOS DESPLAZAMIENTOS ANTE SISMOS
SUFREN FALLAS REPENTINAS DEBIDO A SU BAJA CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENRGIA
SON CAPACES DE RESISTIR GRANDES SISMOS DEBIDO A GRAN ESPESOR DE SUS MUROS
EN LA FIGURA SE MUESTRA UN MODELO
CONSTRUIDO A ESCALA DE UNA CASA DE
ADOBE ENSAYADA EN UNA MESA
VIBRANTE. NOTESE EL MODO DE FALLA
PROPIO DE LA ACCION DEL ESFUERZO
CORTANTE QUE ACTUA COMO
CONSECUENCIA DE LA CARGA LATERAL.
SE HACE EVIDENTE LA FALTA DE UN
ELEMENTO A NIVEL DE CORONACION QUE
GARANTICE LA UNION DE LOS MUROS
VERTICALES. LA NECESIDAD DE ESTA
VIGA DE CORONACION O ELEMTO SIMILAR
QUE HAGA EL MISMO TRABAJO, ES QUE
LOS TECHOS SON MUY LIVIANOS Y NO
OFRECEN UN ARRIOSTRAMIENTO
EFECTIVO EN LA EDIFICACION.
LA FALLA QUE SE OBSERVA ES FRECUENTE EN ESTE TIPO DE EDIFICACION. GENERALMENTE ESTAS ESTRUCTURAS CARECEN DE SIMETRIA EN PLANTA Y SE PRODUCEN GRANDES ESGUERZOS CORTANTES.
EFECTO DE LATIGO
PRODUCIDO POR LAS
FUERZAS LATERALES
CAIDA DE MUROS DE FACHADA , SE EVIDENCIA LA NECESIDAD
DE CONFINAR LA EDIFICACION A FIN DE GARANTIZAR SU
INTEGRIDAD
CONFINAMIENTO DE MUROS
EN BASE A UN ELEMENTO DE
CORONACION Y PASADORES
EN LAS ESQUINAS
EJEMPLO DE
CONFINAMIENTO
ESTRUCTURAL EN MUROS
DE MAMPOSTERIA
EJEMPLO DE REFUERZO PARA
CARGA LATERAL EN
CONSTRUCCIONES DE
MAMPOSTERIA
VISTA PARCIAL DE LA CIUDAD COLONIAL ( Santo Domingo . RD)
FIN