El terremoto de 27 de febrero de 2010

Tomás Guendelman B.

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DINAMICA DEL TERREMOTO(G til d f U i id d d Chil )(Gentileza dgf Universidad de Chile)

GLOSARIO BASICOGLOSARIO BASICOSismoSismo: Proceso de generación de ondas y su posterior propagación por : Proceso de generación de ondas y su posterior propagación por el interior de la Tierra. Dependiendo de la amplitud del movimiento el interior de la Tierra. Dependiendo de la amplitud del movimiento (desplazamiento, velocidad y aceleración del suelo) y de su duración, el (desplazamiento, velocidad y aceleración del suelo) y de su duración, el sismo producirá mayor o menor intensidadsismo producirá mayor o menor intensidadsismo producirá mayor o menor intensidad.sismo producirá mayor o menor intensidad.

MagnitudMagnitud: Medida relacionada con la cantidad de energía liberada. Un : Medida relacionada con la cantidad de energía liberada. Un sismo posee solamente una medida de magnitud, donde una de las sismo posee solamente una medida de magnitud, donde una de las

l á d l l bi t d Ri htl á d l l bi t d Ri htescalas más usadas es la escala abierta de Richter. escalas más usadas es la escala abierta de Richter.

IntensidadIntensidad: Medida de los efectos producidos por un sismo. Sus valores : Medida de los efectos producidos por un sismo. Sus valores se denotan con números romanos en la Escala de Intensidades dese denotan con números romanos en la Escala de Intensidades dese denotan con números romanos en la Escala de Intensidades de se denotan con números romanos en la Escala de Intensidades de Mercalli Modificada (12 niveles ascendentes en severidad). Depende de Mercalli Modificada (12 niveles ascendentes en severidad). Depende de la Magnitud, de la distancia epicentral, la geología local , de la la Magnitud, de la distancia epicentral, la geología local , de la naturaleza del terreno y el tipo de construcciones del lugar. naturaleza del terreno y el tipo de construcciones del lugar.

EpicentroEpicentro: El punto en la superficie de la Tierra ubicado directamente : El punto en la superficie de la Tierra ubicado directamente sobre el foco o hipocentro .sobre el foco o hipocentro .

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EVENTOS SISMICOS EN EL MUNDOEVENTOS SISMICOS EN EL MUNDO

Magnitud RichterMagnitud Richter Número de sismosNúmero de sismos

8 o más8 o más 1 al año1 al año

7 a 7.97 a 7.9 18 al año18 al año

6 a 6.96 a 6.9 120 al año120 al año

5 a 5 95 a 5 9 800 al año800 al año5 a 5.95 a 5.9 800 al año800 al año

4 a 4.94 a 4.9 6200 al año6200 al año

3 a 3.93 a 3.9 49000 al año49000 al año

3 y menores3 y menores 9000 al día9000 al día

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MAGNITUD vs. ENERGIAMAGNITUD vs. ENERGIA

E E í lib dE = Energía liberada

M = Magnitud Richter

La Energía liberada en un sismo de Magnitud Richter “M” es 32 veces mayor que la que libera un sismo de Magnitud Richter “M-1”libera un sismo de Magnitud Richter M-1

EVENTOS SISMICOS EN CHILEEVENTOS SISMICOS EN CHILE

En los últimos 450 años:

38 terremotos M>7.5, 17 seguidos de tsunami.

Siglo XX: 1 terremoto M>7.5 cada 6.5 años.

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PLACASPLACAS TECTONICASTECTONICAS

PLACA DE NAZCA BAJO PLACA SUDAMERICANAPLACA DE NAZCA BAJO PLACA SUDAMERICANA

NORMAS SISMICAS CHILENASNORMAS SISMICAS CHILENASOFICIALES Y EN DESARROLLOOFICIALES Y EN DESARROLLOOFICIALES Y EN DESARROLLOOFICIALES Y EN DESARROLLO

NCh433.Of96: NCh433.Of96: Diseño Sísmico de EdificiosDiseño Sísmico de Edificios

NCh2369 Of2003:NCh2369 Of2003: Diseño Sísmico de EstructurasDiseño Sísmico de Estructuras e Instalacionese InstalacionesNCh2369.Of2003:NCh2369.Of2003: Diseño Sísmico de Estructuras Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones e Instalaciones IndustrialesIndustriales

NCh2745 Of2003:NCh2745 Of2003: Análisis y Diseño de Edificios con AislaciónAnálisis y Diseño de Edificios con AislaciónNCh2745.Of2003:NCh2745.Of2003: Análisis y Diseño de Edificios con Aislación Análisis y Diseño de Edificios con Aislación SísmicaSísmica

N t diN t di R i it l di ñ Sí i d E t tR i it l di ñ Sí i d E t tNorma en estudio:Norma en estudio: Requisitos para el diseño Sísmico de Estructuras Requisitos para el diseño Sísmico de Estructuras con Sistemas de Disipación de Energíacon Sistemas de Disipación de Energía

99

FILOSOFIA DE DISEÑOFILOSOFIA DE DISEÑONORMA NCh433 Of96NORMA NCh433 Of96NORMA NCh433.Of96NORMA NCh433.Of96

Protección de la vida.Protección de la vida.

Orientada a lograr estructuras que resistan:Orientada a lograr estructuras que resistan:

Si d ñ i i t í i d i t id d d dSi d ñ i i t í i d i t id d d dSin daños movimientos sísmicos de intensidad moderadaSin daños movimientos sísmicos de intensidad moderadaCon daños limitados enCon daños limitados en elementos no estructurales durante elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad.sismos de mediana intensidad.AAunque presenten daños eviten el colapso durante sismos deunque presenten daños eviten el colapso durante sismos deAAunque presenten daños, eviten el colapso durante sismos de unque presenten daños, eviten el colapso durante sismos de intensidad excepcionalmente severa.intensidad excepcionalmente severa.

Zonifica el territorio nacional mediante tres bandas longitudinales, Zonifica el territorio nacional mediante tres bandas longitudinales, de severidad decreciente de mar a cordillerade severidad decreciente de mar a cordillerade severidad decreciente de mar a cordillera.de severidad decreciente de mar a cordillera.

Señala que la conformidad con sus disposiciones no asegura, en Señala que la conformidad con sus disposiciones no asegura, en todos los casos, el cumplimiento de los objetivos antes todos los casos, el cumplimiento de los objetivos antes

1010

, p j, p jmencionados. mencionados.

ESCALA DE INTENSIDADES DE MERCALLIESCALA DE INTENSIDADES DE MERCALLIÓGRADO DESCRIPCIÓN

I. Muy débil Imperceptible para la mayoría excepto en condiciones favorables.

II. Débil Perceptible sólo por algunas personas en reposo, particularmente aquellas que se encuentran ubicadas en los pisos superiores de los edificios. Los objetos colgantes suelen oscilar.

III. Leve Perceptible por algunas personas dentro de los edificios, especialmente en pisos altos. Muchos no lo reconocen como terremoto. Los automóviles detenidos se mueven ligeramente. Sensación semejante al paso de un camión pequeño.

IV. ModeradoPerceptible por la mayoria de personas dentro de los edificios, por pocas personas en el exterior durante el día. Durante la noche algunas personas pueden despertarse. Perturbación en cerámica, puertas y ventanas. Las paredes suelen hacer ruido. Los automóviles detenidos se mueven con más energía. Sensación semejante al paso de un camión grande.

V. Poco Fuerte La mayoría de los objetos se caen, caminar es dificultoso, las ventanas suelen hacer ruido.

VI. Fuerte Lo perciben todas las personas, muchas personas asustadas suelen correr al exterior, paso insostenible. Ventanas, platos y cristalería dañadas. Los objetos se caen de sus lugares, muebles movidos o caídos. Revoque dañado. Daños leves a estructuras.

VII. Muy fuertePararse es dificultoso. Muebles dañados. Daños insignificantes en estructuras de buen diseño y construcción. Daños leves a moderados en estructuras ordinarias bien construidas. Daños considerables estructuras pobremente construidas. Mampostería dañada. Perceptible por personas en vehículos en movimiento.

VIII. DestructivoDaños leves en estructuras especializadas. Daños considerables en estructuras ordinarias bien construidas, posibles colapsos. Daño severo en estructuras pobremente construidas. Mampostería seriamente dañada o destruida. Muebles completamente sacados de lugarlugar.

IX. Ruinoso Pánico generalizado. Daños considerables en estructuras especializadas, paredes fuera de plomo. Grandes daños en importantes edificios, con colapsos parciales. Edificios desplazados fuera de las bases.

X. Desastroso Algunas estructuras de madera bien construida destruidas. La mayoría de las estructuras de mampostería y el marco destruido con sus bases. Rieles doblados.

XI M d t P i l h bi t t d t í i P t d t id Ri l d did

1111

XI. Muy desastroso Pocas, si las hubiera, estructuras de mampostería permanecen en pie. Puentes destruidos. Rieles curvados en gran medida.

XII. Catastrófico Destrucción total con pocos sobrevivientes. Los objetos saltan al aire. Los niveles y perspectivas quedan distorsionadas.

MAGNITUDE / INTENSITY COMPARISONMAGNITUDE / INTENSITY COMPARISON

Richter Magnitude

Typical Maximum Modified Mercalli Intensity g y

1.0 - 3.0 I

3.0 - 3.9 II - III

4.0 - 4.9 IV - V

5.0 - 5.9 VI - VII

6.0 - 6.9 VII - IX

7.0+ VIII or higher

This table gives Modified Mercalli scale intensities that are typically observed at locations near the epicenter of the earthquake

References:References:

"Magnitude / Intensity Comparison". USGS. http://earthquake.usgs.gov/learn/topics/mag_vs_int.php.

"Modified Mercalli Intensity Scale". Association of Bay Area Governments (ABAG). htt // b /b / /d / i ht lhttp://www.abag.ca.gov/bayarea/eqmaps/doc/mmi.html.

"ShakeMap Scientific Background". USGS. http://earthquake.usgs.gov/eqcenter/shakemap/background.php.

1313

1414

M did /NMedido/Norma. Univers idad  de  C hile  Dpto  Ing . C iv il (Interior E dific io) S antiag o.

2,5

2

orm

a (g)

1

1,5

dido (g) / Sa No

NS /Norma

EW/Norma

0,5

Sa Med

/

0

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

P eriodo  (seg )

1515

PRINCIPALES DAÑOS OBSERVADOS EN ELPRINCIPALES DAÑOS OBSERVADOS EN ELSISMO DEL 27 DE FEBRERO DE 2010SISMO DEL 27 DE FEBRERO DE 2010

Gran duración, severidad, sensación de pánico mayor que en eventos Gran duración, severidad, sensación de pánico mayor que en eventos anteriores.anteriores.

Importante incremento relativo en daños en elementos no estructuralesImportante incremento relativo en daños en elementos no estructuralesImportante incremento relativo en daños en elementos no estructurales. Importante incremento relativo en daños en elementos no estructurales.

Fallas típicas en muros estructurales de pisos inferiores, caracterizadas Fallas típicas en muros estructurales de pisos inferiores, caracterizadas por fractura horizontal y rotura frágil de armaduras.por fractura horizontal y rotura frágil de armaduras.

1616

Descensos verticales en cabezas de muros con eventuales desaplomesDescensos verticales en cabezas de muros con eventuales desaplomesDescensos verticales en cabezas de muros con eventuales desaplomes Descensos verticales en cabezas de muros con eventuales desaplomes que se traducen en desplazamientos horizontales en niveles que se traducen en desplazamientos horizontales en niveles superiores, mayores al uno por mil, valor máximo de consenso. superiores, mayores al uno por mil, valor máximo de consenso.

1717

Fallas muy repetidas en losas, especialmente en zonas de pasillos Fallas muy repetidas en losas, especialmente en zonas de pasillos y p , p py p , p pangostos y vanos de puertas, sin dinteles.angostos y vanos de puertas, sin dinteles.

Probables efectos de asentamientos de f ndacionesProbables efectos de asentamientos de f ndacionesProbables efectos de asentamientos de fundaciones.Probables efectos de asentamientos de fundaciones.

1818

Contenido de frecuencias del sismo. Importancia relativa mayor de Contenido de frecuencias del sismo. Importancia relativa mayor de componentes de baja frecuencia.componentes de baja frecuencia.

PotencialPotencial Destructivo de Saragoni Menor cantidad de cruces por ceroDestructivo de Saragoni Menor cantidad de cruces por ceroPotencialPotencial Destructivo de Saragoni. Menor cantidad de cruces por cero. Destructivo de Saragoni. Menor cantidad de cruces por cero.

1919

Magnificación de los momentos volcantes, consecuente con el mayor Magnificación de los momentos volcantes, consecuente con el mayor aporte de los modos principales, de mayor período de vibración.aporte de los modos principales, de mayor período de vibración.

1 61.8

Amplificación del Momento Flector Basal

0.81.01.21.41.6

Mb-

norm

a

0.00.20.40.60.8

b-po

nder

ado/

M

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0Mb

Periodo (seg)

2020

Probable imprecisión en la calificación del tipo de sueloProbable imprecisión en la calificación del tipo de sueloProbable imprecisión en la calificación del tipo de suelo.Probable imprecisión en la calificación del tipo de suelo.

2121

FILOSOFIA AMPLIADAFILOSOFIA AMPLIADA

ProtecciProteccióón de la vida humana y de los contenidos.n de la vida humana y de los contenidos.

Control de daños a través de la identificación de “niveles deControl de daños a través de la identificación de “niveles deControl de daños a través de la identificación de niveles de Control de daños a través de la identificación de niveles de desempeño”.desempeño”.

Aceptación del daño como decisión objetiva de diseño.Aceptación del daño como decisión objetiva de diseño.p jp j

Algunos procedimientos de análisis que satisfacen esta filosofía son:Algunos procedimientos de análisis que satisfacen esta filosofía son:

Diseño por CapacidadDiseño por CapacidadDiseño por DesempeñoDiseño por DesempeñoDiseño mediante análisis no linealDiseño mediante análisis no linealDiseño mediante análisis no linealDiseño mediante análisis no linealDisipación de EnergíaDisipación de Energía

2222

DISEÑO POR CAPACIDADDISEÑO POR CAPACIDAD

Eslabones Frágiles Eslabón Dúctil Eslabones Frágiles

P0 P0

Pis>P0

Pi

P0

Pi

P0

Pis

Elabones Frágiles + 1 Eslabón Dúctil Cadena Dúctil(a) (b) (c)

ANALOGÍA DE PAULEY Y PRIESTLEY

2323

DISEÑO POR DESEMPEÑODISEÑO POR DESEMPEÑO

1 2 id dPunto de

1.0

1.2 capacidaddemanda u= 1demanda u= 1.5demanda u= 3

Punto deDesempeño

0.6

0.8

Sa (g

)

demanda u 3

0 2

0.4

0.0

0.2

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

2424

Sd (m)

DISIPACION DE ENERGIADISIPACION DE ENERGIA

Aisladores en la BaseAisladores en la Base

Amortiguadores de masa en sintonía (Amortiguadores de masa en sintonía (TunedTuned MassMass DampersDampers))

Disipadores de Energía entre pisos (amortiguadores)Disipadores de Energía entre pisos (amortiguadores)Disipadores de Energía entre pisos (amortiguadores)Disipadores de Energía entre pisos (amortiguadores)

Otros sistemas de disipación pasiva o activaOtros sistemas de disipación pasiva o activa

2525

AISLADORES Y DISIPADORES DIVERSOSAISLADORES Y DISIPADORES DIVERSOSNúcleo de Plomo

Goma

Núcleo de Plomo

Lámina de Acero

Placa de Montaje

Aislador de goma Péndulo de fricción

A ti d i TADAS (T i l Add d D i A d Stiff )

2626

Amortiguador viscoso TADAS (Triangular Added Damping And Stiffness)

AISLACION BASALAISLACION BASAL

2727

TUNED MASS DAMPERTUNED MASS DAMPER

2828

EFECTOS NORMATIVOS Y EN LA LGUCEFECTOS NORMATIVOS Y EN LA LGUC

Reforzar las exigencias del debido cumplimiento de normas

Reforzar las exigencias de una debida Revisión del proyecto de cálculo

Reconsiderar la validez de los métodos de análisis

Reforzar las disposiciones de diseño y sujeción de elementos no estructurales

Incentivar el uso de sistemas de disipación de energíaIncentivar el uso de sistemas de disipación de energía

Revisión del espectro en uso en NCh433.Of96

Uniformar espectros entre las diferentes normas sísmicas

Eventual acogida de dos espectros (recomendación de R. Saragoni) para sismos cercanos y lejanos

Exigencia de estudios de Mecánica de Suelos, propios del emplazamiento de cada g p p pproyecto

Exigencia de confinamiento en cabeza de muros

Especificación de Módulos elásticos del material y del suelo, para cargas de larga y deEspecificación de Módulos elásticos del material y del suelo, para cargas de larga y de corta duración.

EFECTOS EN EL DISEÑOEFECTOS EN EL DISEÑODefinición detallada de uso de espacios y de cargas habituales, especiales o esporádicas

Consideración del sistema y secuencia constructivasConsideración del sistema y secuencia constructivas

Conocimiento oportuno de proyectos futuros que puedan afectar las solicitaciones de empuje de tierras

Considerar en el análisis los efectos rigidizantes y resistentes de losas sin dinteles enConsiderar en el análisis los efectos rigidizantes y resistentes de losas, sin dinteles, en vanos cortos y diseñar en consecuencia

Evaluación de amplificación dinámica de esfuerzos debidos a acoplamiento y a singularidades, en especial, en pisos inferiores en que se suele apoyar muros en machones o columnasmachones o columnas

Consideraciones especiales para diseño de singularidades e irregularidades de masa y de rigidez

Considerar que la repentina aparición de muros de subterráneo en la estructura puedeConsiderar que la repentina aparición de muros de subterráneo en la estructura puede provocar fuertes concentraciones de esfuerzos, transparentes al análisis

Comprensión del mecanismo de falla, o al menos, identificación del detonante principal de la eventual falla

Verificación del diseño a corte de losas, para garantizar la transferencia de cargas entre ejes resistentes verticales

Considerar y atenuar los efectos de las deformaciones de largo plazo

Restar vulnerabilidad a elementos secundarios

Considerar ITO obligatoria