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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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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?
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4Porque estamos aqu?
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( SUJETA AL AC UERD O( SUJETA AL AC UERD O( SUJETA AL AC UERD O( SUJETA AL AC UERD ODE GINEBRA D EL 17 DE GINEBRA D EL 17 DE GINEBRA D EL 17
DE GINEBRA D EL 17 DE GINEBRA D EL 17
DE GINEBRA D EL 17 DE GINEBRA D EL 17 DE GINEBRA D EL 17 DE GINEBRA D EL 17
DE FEBR ERO D E 1966 )DE FEBR ERO D E 1966 )DE FEBR ERO D E 1966 )
DE FEBR ERO D E 1966 )DE FEBR ERO D E 1966 )
DE FEBR ERO D E 1966 )DE FEBR ERO D E 1966 )DE FEBR ERO D E 1966 )DE FEBR ERO D E 1966 )
G
U Y
A
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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
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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
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http://www.funvisis.gob.ve/ http://celeste.ciens.ula.ve/
INGENIERA SSMICA
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http://lgula.ciens.ula.ve/ http://sismicidad.hacer.ula.ve/
INGENIERA SSMICA
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http://www.geophys.washington.edu/seismosurfing.html/ http://galbis.org
INGENIERA SSMICA
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http://www.eeri.org http://earthquake.usgs.gov/
INGENIERA SSMICA
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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
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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
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4
Daos por terremotos
PRDIDAS ECONMICAS
PRDIDAS MATERIALES
PRDIDAS HUMANASECONOMA COLAPSADA
y como resultado
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Mapa neotectnico de Venezuela
La A
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AZA
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Placa Suramericana
Placa del Caribe
Falla d
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Falla Oca-Ancn
Falla San Sebastin Falla de El Pilar
http://www.funvisis.gob.ve
MAPA DE ZONIFICACIN SSMICA
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Sism
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10 % de probabilidad de excedencia en 50 aos
Mapa de zonificacin ssmica, 2001
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http://www.funvisis.gob.ve
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VULNERABILIDADVULNERABILIDAD
Socorro!!!!
RIESGO SRIESGO SSMICOSMICO
AMENAZA SAMENAZA SSMICASMICA
RIESGO = AMENAZA x VULNERABILIDAD
Estudio de estimacin de prdidas
Estr
uctu
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sica
del
estu
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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
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idim
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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
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de 1
gra
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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
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ven
ezola
na C
OV
ENIN
175
6:20
01
Dinmica de estructuras
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INGENIERA SSMICA
Universidad de Los Andes, Universidad de Los Andes, FacultadFacultad de de IngenierIngenieraa, , DepartamentoDepartamento de Estructurasde Estructuras
INGENIERASSMICA
INGENIERINGENIERAASSSMICASMICA
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