Date post: | 25-Sep-2015 |
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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
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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
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l
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r
a
c
i
n
m
x
i
m
a
d
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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
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l
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r
a
c
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x
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d
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l
t
e
r
r
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n
o
Espectros de Diseo(Seed e Idriss, 1983)