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Es la combinacin de una serie de conceptos que, considerados de
manera integrada, permiten el diseo de una construccin capaz de
resistir los efectos de los sismos razonablemente mas fuertesque se
puedan presentar en el futuro en una localidad. (Sarria, 1995)
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Walt Disney Concert Hall .
Los Angeles, California, EEUU
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Casa Bailarina, Praga. Repblica checa
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Sheraton Huzhou Hot Spring Resort. China
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Edificio Lotus. China
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Torre giratoria. Dubai
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Sismologa
Dinmica deestructuras
Dinmicade suelos
Diseo
estructural
Propiedades dinmicaslineales y no lineales
INGENIERASSMICA
Otrasciencias
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Asentamientos de terraplenes
Construcciones que se hunden
Muros que se fisuran
Edificaciones que se desploman
Puentes que fallan
Sistemas de transmisin y distribucin
M0numentos histricos irremplazables
Etc
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INTRODUCCION
Desde que la humanidad tiene memoria, los terremotos han sido considerados
como uno de los ms temibles fenmenos de la naturaleza.
En muchas culturas considerados como castigos de los dioses.
Hoy entendemos su origen, y aceptamos que corresponden a un proceso
natural. No obstante, se presentan sin aviso, y pueden en pocos segundos
generar grandes tragedias.
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BREVE RESEA
Dos de las siete maravillas de la antigedad fueron destruidas por terremotos:
El Coloso de Rodas (225 DC) El Faro de Alejandra (800)
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BREVE RESEA
La leyenda helnica nos habla de Atlas soportando el mundo, tambalendose a veces
por el peso de esa mole.
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BREVE RESEA
Entre los guayupes (mrgenes del Ariari):
Hay un dios que se echa a dormir, pero como es muy grande y pesado, cada vez que se
voltea hace temblar la tierra.
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Dentro de la mitologa japonesa, Namazu es un siluro gigante que habita en lasprofundidades y que cada vez que se mueve produce terremotos.
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BREVE RESEA
El primer sismoscopio del que se tiene
noticia
Ao 132 DC, el filsofo chino Chang Heng. Un
recipiente grande, con 8 cabezas de dragn a
45 entre si, bajo c/u una rana con su boca
abierta hacia el dragn.
Un sismo Una o ms deja caer una bola
dentro de la boca de la rana.
La direccin e intensidad del sismo.
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BREVE RESEA
Nos cuenta el padre Jess E. Ramrez (Historia de los terremotos en Colombia, IGAC,
1975):
Aristteles:
No es el fuego, ni el aire, ni la tierra la causa de los terremoto, sino el aire , con sus
vapores y exhalaciones, especialmente en las tierras cavernosas.
Y Sneca:
Cuando el aire, en gran cantidad, ha colmado completamente una cavidad subterrneay comienza a luchar y buscar una salida, bate repetidamente los muros que lo
mantienen oculto, encima de los cuales las ciudades se asientan.
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BREVE RESEA
J.E. Ramrez S.J., agrega: Ya en el S.XIX, principalmente, aparecieron explicaciones
diversas y fantsticas. Abundaron leyes empricas basadas a veces en hechos locales o
en la fantasa.
Relaciones descabelladas:
El sucederse de las estaciones.
Los cambios baromtricos bruscos
Las distancias a la luna en apogeo y en perigeo
Los movimientos de estrellas fugaces, los cometas.
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Los sismos se deben a explosiones por la liberacin de gases en el ter que compone el
universo.
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BREVE RESEA
Durante el Medioevo el origen natural de los terremotos fue formalmente prohibido
por considerarla como una idea hertica.
No fue sino hasta principios del siglo XVII que se volvi a especular acerca de causas
naturales del origen de los terremotos.
As, Werner propuso que los terremotos se deban a causas locales vinculadas acapas de piritas de hierro fundidas en depsitos de carbn ardiente
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1821-22 Navier y Cauchy Ecs de elasticidad.
1830 - S. Poisson:
Solo 2 tipos de onda viajan a travs de los
slidos: S y P.
1875 - F. Cecchi
Construye el primer sismgrafo
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BREVE RESEA
La aplicacin de la sismologa al diseo de las construcciones es muy reciente
Usami: el estudio de la sismo resistencia se inici post- sismo de Edo que afect Tokio,
1855.
Consideraciones sobre refuerzo a cortante de muros
En 1880Sociedad Sismolgica de Japn.
Okamote: sostiene que fue a partir del terremoto de Nubi, 1891 y el de San Francisco,
1906, se comenzaron a hacer propuestas.
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No obstante..Machu Picchu S. XV. Construccin con muros de piedra sin pega.
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BREVE RESEA
Gran ajuste de las juntas mediante talla gradual. Casi todas las piedras con su
superficie superior cncava mientras convexa la inferior de la piedra encima.
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Lisboa, 1755
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Messina, Italia, 1908
Sn Francisco, Ca, 1906
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Las fechas ms significativas en el desarrollo de normas:
Ubicacin de eventos Ao Estado del diseo y la construccin Parmetros Considerados
Lisboa 1755 La gran destruccin por el terremoto
genera reglas para mejor comportamiento.
Reglas empricas.
Edo (Tokio) 1855 Consideraciones Refuerzo a corte de muros
1880 Se crea la Sociedad Sismolgica de Japn.
Nabi, Japn 1891 Planteamientos bsicos de codificacin
Sn. Francisco 1906 Aunque no produce desarrollo en la Ing. Ssmica, si produce inquietudesen los Ing.
Messina, Italia 1908 Muros en mampostera y estructuras enmadera.
Coef. Horizontal: 10% de W
Kanto, Japn 1923
Sta. Brbara, California 1975 Sin codificar, pero los daos por el sismo generan conciencia de lanecesidad de normas.
USA 1927 Primeras regulaciones. Apndice opcional en el UBC.
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1935 C. Richter desarrolla la Escala de Richter
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Las fechas ms significativas en el desarrollo de normas:
Ubicacinde eventos Ao Estado del diseo y la construccin Parmetros Considerados
Long Beach 1933
1913
Acelermetro F depende de h
Periodo
Agadir (Marruecos)CaracasNiigata, Japn
50s1960
Espectro de respuesta elstica dinmicaComputadoresPlantas nuclearesAnlisis dinmico lineal
HistogramasEspectros elsticosInfluencia del suelo,irregularidad, torsin.Ductilidad, factores decomportamientoestructural aprox. Estado
limite ltimos y de servicio.ManaguaPriuliBuacarest
70s Anlisis n o lineal Dinmico Concepto d e capacidad dediseo.Reglas de ductilidad delhormign.
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Agadir, Marruecos, 1960
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Las fechas ms significativas en el desarrollo de normas:
Ubicacinde eventos Ao Estado del diseo y la construccin Parmetros Considerados
IrpiniaAlAznanMexicoSpitak (Urrs)Loma Prieta
80s PCsAislamiento de la baseEnsayo de conexionesAnlisis no linealPerfeccionan modelos de comportamientode conexiones.
Reglas de ductilidad local
de estructuras de acero.Regla de sobrecarga enconexiones.Concepto de > Factor RIncidencia de la topologaRegularidad
Loa AngelesKobe
90s Ensayos sobre acumulacin de daos enciclos bajos de fatiga.
Reglas sobre PAF.Reglas sobre estructurascompuestas.
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Para disear edif icaciones que puedan resistir adecuadamente eventos
ssmicos, es necesario conocer el origen del problema ssmico y su forma de
actuar sobre las edificaciones.
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Para entender el fenmeno ssmico se
desarrolla lageofsicay lasismologa,
con el objetivo de hallar:
1. Una teora admisible del desarrollo
del planeta.
2. De que manera, en medio de ese
desarrollo, es que emergi la razn de
existir de los terremotos.
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GEOFSICA: es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierradesde el
punto de vista de la fsica. S u o bj et o d e e st ud io abarc a t odo s l os
fenmenos relacionados con la estructura, condiciones fsicas e historiaevolutiva de la Tierra.
Es una disciplina experimental
usa para su estudio mtodos cuantitativosfsicos como la fsica de reflexin y
refraccin de ondas mecnicas
usa una ser ie de mtodos basados en lamedida de la gravedad, de camposelectromagnticos, magnticosoelctricos
y de fenme nosradiactivos.
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SISMOLOGIA : es una rama de la geofsica que se encarga del estudio de
terremotos y la propagacin de las ondas mecnicas (ssmicas) que se
generan en el interior y la superficie de laTierra.
La sismologa in clu ye, entr e otrosfenmenos, el estudio de maremotos ymarejadas asociadas ( tsunamis) y
vibraciones previas a erupcionesvolcnicas
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Conocer el fenmeno ssmico y su
naturaleza de origen y desarrollo a fondo
no es entonces un lujo, resulta mas que una
necesidad para los intereses de cualquier
sociedad expuesta a estos mvimientos.
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200 Millones de aos
500 Millones de aos 300 millones de aos
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90 Millones de aos 50 millones de aos
150 millones de aos
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INTERIOR TERRESTRE. Corte de la composicin de las capas de la tierra.
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Los terremotos se presentan debido a la movil idad e la corteza terrestre;
movil idad que se manifiesta predominantemente en unas zonas definidas
del planeta.
Composicin de las capas de la corteza
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Disposicin actual de la distintas placas tectnicas
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Gradiente geotrmico, es la variacin
de temperatura, es decir gradiente trmico,
que se produce en el material de un planeta
rocoso (de ah el prefijo GEO) cuando se
avanza desde la superficie hacia el centro por
un radio de su esfera, esto es, avanzando
perpendicularmente desde la superficie delplaneta hacia su interior.
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En la corteza terrestre el gradiente geotrmico promedio es de 33C/km, lo que supone
aumento de 1C cada 33 metros de descenso. Los valores normales se encuentran en el
rango 10 a 66 C/km pero se han medido gradientes de hasta 200 /km.
Lnea verde - Gradiente geotrmico indicacomo aumenta la temperatura en laprofundidad
Lnea azul - Indica como aumenta altemperatura de fusin de los materiales conla profundidad.
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ORIGEN DE LOSTERREMOTOS.
El origen de los terremotos se encuentra en
la acumulacin de energa que se producecuando, para restablecimiento del equilibrio
por desplazamiento de materiales del
interior de la Tierra, desde condiciones
inestables que son consecuencia de
actividades volcnicas y tectnicas, que se
originan principalmente en los bordes de
la placa.
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Aunque las actividades tectnicas y volcnicas son las causas principales por las que
se generan los terremotos, muchos factores adversos pueden originarlos:
Acumulacin de sedimentos, por: desprendimientos de rocas en las laderas de las
montaas, hundimiento de cavernas.
Modificacin del rgimen de
precipitacin pluvial, que altera
cuencas y cauces de ros, as como
estuarios.
Variaciones bruscas de la presin
atmosfrica por ciclones.
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Chile, 2010.
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MECANISMOTECTONICO
La teora del "rebote elstico" (Reid,
1911), establece que existen ciertas
zonas preferenciales de la corteza
terrestre donde se van acumulando
lentamente grandes esfuerzos que son
soportados por los materiales que la
constituyen.
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El resultado de este mecanismo es la propagacin de la energa liberada, en forma de
ondas ssmicas y el retorno a un estado de equilibrio elstico de la zona previamente
sometida a esfuerzos, con la presencia de una fractura o falla geolgica, muchas veces
visible en la superficie de la tierra.
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Estado inicial sin deformacin Estado deformado
Estado relajado
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Las placas tectnicas son fragmentos de litosfera que se mueven como bloque rgido
sobre el manto superior.
Las placas tienen alrededor de 100 km de espesor.
Estn compuestas por dos tipos principales de materiales: la corteza ocenica,
tambin denominada anteriormente sima (por los elementos silicio y magnesio) y la
corteza continental (sial, por silicio y aluminio). La composicin litolgica de los dos tipos de corteza difiere notablemente: rocas
baslticas, que dominan en la corteza ocenica, y rocas granticas, principalmente, de
ms baja densidad,en la corteza continental.
PLACAS TECTNICAS
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Las placas tectnicas se
desplazan unas respecto a otras
con velocidades de 2.5 cm/ao.
Vectores de velocidad de las placas tectnicasobtenidos mediante posicionamiento preciso GPS.
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Las placas tectnicas se componen de dos tipos distintos de litosfera: la corteza
continental, ms gruesa, y la corteza ocenica, la cual es relativamente delgada. La parte
superior de la litosfera se le conoce como corteza terrestre, nuevamente de dos tipos
(continental y ocenica o bien de ambos, si fuese as se le denomina placa mixta).
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Lmites de placas, son los bordes de una placa y es aqu donde se presenta la mayor
actividad tectnica (sismos, formacin de montaas, actividad volcnica), ya que es donde
se produce la interaccin entre placas. Hay tres clases de lmite:
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Divergentes: Son lmites en los que las
placas se separan unas de otras y, por
lo tanto, emerge magma desde
regiones ms profundas (por ejemplo,
la dorsal mesoatlntica formada por la
separacin de las placas de Eurasia y
Norteamrica y las de frica y
Sudamrica).
Dorsal ocenica
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Convergentes: Son lmites en los que una placa choca contra otra, formando una zona
de subduccin (la placa ocenica se hunde bajo de la placa continental) o un cinturn
orognico (si las placas chocan y se comprimen). Son tambin conocidos como "bordes
activos".
Convergencia ocenica - continental. Convergencia ocenica - ocenica.
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Transformantes: son lmites donde los bordes de las placas se deslizan una con respecto a
la otra a lo largo de una falla de transformacin.
Falla de San Andrs
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Cuando podemos considerar a la falla como un punto, ya porque sea muy pequea o
porque estemos observando longitudes de onda muy largas, cada uno de los tipos de
fallamiento puede ser representado por un conjunto de fuerzas llamadodoble par.
Doble par junto a cada tipo de falla
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La magnitud de cada uno de los pares de fuerzas es llamada momento ssmico y se
representa generalmente por Mo.El momento ssmicoes un parmetro importante para
caracterizar el "tamao" de un sismo; depende dela rigidez del medio, del rea de ruptura
y del corrimiento promedio.
Falla transcurrente (vista superior y patrn de radiacin. (C = compresin; D = dilatacin.)
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En general, una falla radiar cantidades
distintas de energa en diferentes direcciones (la
forma en que lo hace es llamada patrn de
radiacin), y lo har de tal o cual manera segn
los distintos tipos de ondas. La figura que
representa el patrn de radiacin cerca de la
fuente es llamadasolucin de plano de falla,y
es de gran utilidad para la determinacin del
tipo y mecanismo de una falla ssmica
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Otra parte puede permanecer en las rocas
(esfuerzo residual) y el resto se libera en
forma de ondas ssmicas; esta energa
liberada, llamadaenerga ssmica.
LA RUPTURA SSMICA
Parte de la energa elstica que estaba almacenada en forma de esfuerzo en la roca
deformada (como la que se almacena en un resorte comprimido) se gasta en crear la
falla, i.e., romper la roca y vencer la friccin entre ambas caras de la fractura.
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La energa liberada por los sismos ms grandes es enorme (del orden de ergs); es
100.000 veces mayor que la bomba atmica de 20 kilotones que destruy Hiroshima, y
mayor que la de las grandes bombas nucleares de varios megatones (1 kilotn = 4.2
x ergs).
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El punto donde comienza la ruptura se llama hipocentro, y el punto de la superficie
terrestre localizado inmediatamente arriba de l se llama epicentro. Se llama foco
ssmicoal hipocentro y la zona de ruptura, donde ocurri la liberacin de energa del
sismo. Los sismos se consideran someros, si ocurren a una profundidad menor de 60km; profundos, si ocurren a ms de 300 km de profundidad, y de profundidad
intermediaen el resto de los casos.
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En virtud de que no se rompe toda el rea
al mismo tiempo, sino que la ruptura se
propaga y lo hace, aparentemente, a
velocidades cercanas a las de ondas de
cizalla tarda cierto tiempo,
llamadotiempo deruptura, en alcanzar
su extensin total. La funcin que
describe la manera como se propag la
ruptura durante este tiempo es
llamadafuncin temporal de fuente.
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Durante un terremoto, la energa es liberada en forma de ondas que viajan desde el
punto del origen del terremoto en un lugar llamado foco. Las ondas ssmicas se originan
en el foco. Los ondas ssmicas causan un temblor intenso en la superficie de la Tierra,
estos temblores pueden derrumbar edificios y carreteras.
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http://www.sgc.gov.co/
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http://www.sgc.gov.co/
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https://www.youtube.com/watch?v=94H8YuqOWJk
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Introduccin
Terremotos en la antigedad
Avances en los estudios de
terremotos
Interior terrestre
Gradiente geotrmico
Origen de los terremotos
Mecanismo tectnicoEl doble parLa duracin y la ruptura
Ondas ssmicas
Registros ssmicos de ondasUbicacin de epicentrosParmetros del movimiento
Tamao de los terremotos
Intensidad macrosismicaMagnitud ssmicaParmetros de frecuencia ytiempo
SEMANA 1 y SEMANA 2
ORIGENY CARACTERISTICAS DE LOS TERREMOTOS