Este documento presenta una introducción a la sismología y la ingeniería sísmica. Explica conceptos clave como la tectónica de placas, los mecanismos de generación de terremotos, y los tipos de fallas geológicas. También resume la evolución histórica de la sismología y el diseño sísmico resistente, con énfasis en los avances realizados entre 1800 a. C. y la actualidad.

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1RA UNIDAD: INTRODUCCION A LA SISMOLOGIA Y LA SISMORRESISTENCIA.
INTRODUCCION
En esta unidad se tratará algunos temas importantes de la sismología para ingenieros civiles, con el propósito de facilitar un mejor entendimiento del fenómeno sísmico y una mayor comprensión de los principales conceptos usados en la ingeniería sísmica, teniendo en cuenta que esta disciplina será enfocada durante todo el curso, pero particularmente en esta unidad se tratará de asociar a los sismos que son capaces de generación de daños a las obras construidas por el hombre. En conclusión estudiaremos los terremotos sus efectos y la manera de mitigar o reducir su destructividad, teniendo en cuenta la norma peruana de diseño sismorresistente E-030.
OBJETIVOS:
Diseñar y Construir Obras Ingenieriles que resistan Sismos Especificados
Objetivo del Curso:
Proporcionar criterios adecuados para el Diseño Sismorresistente y protección de edificaciones en base a considerar los factores que influyen en la respuesta sísmica de los edificios.
Introducir las técnicas modernas para la concepción, análisis y diseño de estructuras sismorresistentes.
En su concepción y construcción, se siguen normas. Intervienen profesionales.
RESISTIR SISMOS = CRITERIOS DE DISEÑO
FILOSOSFIA DEL DISEÑO SISMORRESISTENTE
Resistir sismos leves sin daños.
Resistir sismos moderados con posibilidad de daños a los elementos no estructurales.
Resistir sismos severos con posibilidad de daños estructurales importantes pero evitando el colapso.

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SISMO DE DISEÑO:
Sismo que ocurrirá durante la vida útil de la obra con cierta probabilidad de ser excedida. Se estima mediante estudios de peligro o amenaza sísmica y se relaciona con la sismicidad de la zona y el sitio específico
BIBLIOGRAFIA DE CONSULTA BÁSICA.
Bazán,E. y Meli, R. Diseño Sísmico de Edificios. Limusa, 2000
Piqué, J .y Scaletti, H. Análisis SísmicodeEdificios.CIP,1997.PKuroiwa, J. Reducción de Desastres. 2002
Herráiz, M. Conceptos Básicos de Sismología para Ingenieros. CISMID-FIC- UNI, 1997.
Sarria, A. Ingeniería Sísmica. Ed.Uduandes,1992.
Dowrick, R. Diseño Sismorresistente.McGraw-Hill, 1987.
NormaTécnicadeEdificacionesE-030,Diseño Sismorresistente.MTCVC- SENCICO,2003.
SISMOS
Vibraciones o sacudimientos de la corteza terrestre causados por ondas sísmicas que se generan por súbita liberación de energía elástica acumulada en la corteza y parte superior del manto terrestre.
MANIFESTACIONES DE LOS SISMOS (Bertero,2000)
EFECTOS DIRECTOS:
a) Fallas en el terreno:
•Ruptura de fallas. (superficiales)
•Vibración del suelo (efectos de las ondas sísmicas):
-Agrietamiento del suelo.
-Licuación.
-Sacudida brusca del suelo.

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-Asentamiento diferencial.
-Escurrimiento lateral (lateral spreading)
-Deslizamientos.
b) Vibraciones transmitidas del suelo a la estructura
EFECTOS INDIRECTOS:
a) Tsunamis.
b) Cambios en el nivel del agua de los lagos (seiches) c) Deslizamientos. d) Inundaciones. e) Incendios.
EVOLUCIÓN DE LA SISMOLOGÍA Y LA INGENIERÍA SISMORRESISTENTE 1800 A.C.: crónicas sobre los efectos de los sismos. Primeras explicaciones mitológicas sobre su origen. Primeras explicaciones científicas sobre la generación de los sismos:
 Aristóteles: vapores de aire en cavernas
 Séneca: aire que colma una cavidad subterránea y, al buscar una salida, mueve los “muros” que lo retienen, encima de los cuales las ciudades se asientan. Hooke (1660): enuncia la Ley que lleva su nombre fenómenos geológicos Hooke (1668): el terremoto es una respuesta elástica 1755: a partir del sismo de Lisboa se disponen de informaciones detalladas (cambios topográficos, destrucciones, ruidos, derrumbes cambios en los cauces, etc.) 1821: Navier plantea las ecuaciones de la Teoría de la Elasticidad. Mediados del XIX: Cauchy estudia la propagación de ondas en medios sólidos. Poisson deduce analíticamente dos tipos de ondas en sólidos. 1845: Stokes distingue una resistencia a la compresión y otra al cortante. 1887: Rayleigh descubre otro tipo de ondas (superficiales) en los sólidos. 1888: Schmidt estudia la propagación de ondas por el interior de la Tierra. 1897: Wiechert postula la existencia de un núcleo metálico en la Tierra. 1900: primer mapa de ubicación de terremotos.

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P 1912: Reid postula la teoría del Rebote Elástico. Sismo de San Francisco (EEUU) (1906) y primeras observaciones sobre los efectos en obras civiles. 1909: Mohorovic encuentra una capa de discontinuidad en la velocidad de las ondas. 1911: Love descubre otro tipo de ondas superficiales. P 1914: Ing. Sano (Japón) postula el método del coeficiente sísmico. 1928: Gutemberg determina la profundidad del núcleo interior de la Tierra. 1935: Benioff inventa el sismógrafo de deformación. Richter crea la escala de magnitud para evaluar la energía liberada por un terremoto. 1932: instalación de acelerógrafos en EEUU. 1950-60: avances analíticos impulsados por Housner (CALTECH,EEUU) y Okamoto (Japón). Antes de 1950: Cortante Sísmico= Coeficiente Sísmico * Peso 1950: Conceptos de disipación de energía por deformación plástica. 1956: Housner plantea posible diseño límite. 1957: en México se publica el Folleto Complementario a la Norma. Es la primera norma de ing. sismo- resistente en Latinoamérica 1960-70:se crea la Asociación Internacional de Ingeniería Sísmica. Instalación de acelerógrafos en América Latina. 1961: Blume, Newmark y Corning: uso del concepto de ductilidad y su relación con el diseño de estructuras de concreto armado (Manual PCA). 1963: ACI introduce el Diseño a la Rotura. 1964: Primer proyecto de Norma Peruana, basada en la de SEAOC (Structural Engineers Association of California). 1970: Primeros modelos analíticos para el análisis inelástico. Primera Norma Peruana de nivel nacional. 1977: Segunda Norma Peruana. 1970-1990: avances en modelos de generación de los sismos, dinámica estructural, comportamiento no lineal de estructuras, dinámica de suelos, estudio del peligro sísmico, métodos numéricos óptimos y avance en la tecnología de las computadoras. 1990-2000: Decenio Internacional para la Reducción de los Desastres Naturales (ONU). 1997: Tercera Norma Peruana Los códigos actualmente introducen la ductilidad (con otros factores) en la estimación de las fuerzas sísmicas Diseño límite usado en Nueva Zelandia y Japón.

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PRINCIPIOS DEL DISEÑO POR DESEMPEÑO (O COMPORTAMIENTO)
NIVELES DE LOS SISMOS
Durante su vida útil la construcción experimentará: Muchos sismos leves. Varios sismos de intensidad moderada y regular duración. Uno o más terremotos de gran intensidad y larga duración. Comportamiento Esperado Completamente operativo. Sin daños. Se admiten daños no estructurales. Se admiten daños estructurales pero sin colapso. Se permite el comportamiento inelástico y la fluencia de los elementos que constituyen la estructura.
LA COMBINACION DE SISMOS Y COMPORTAMIENTO VARIA SEGÚN LA IMPORTANCIA DE LA OBRA

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ESTRUCTURA DE LA TIERRA
CORTEZA:
Comienza en la superficie y llega hasta 100 km o más en zonas continentales y 10 km bajo el mar. Es sólida y facturable.
MANTO:
Desde la parte inferior de la corteza hasta una profundidad de 2900 km. Por las condiciones de alta presión y temperatura, sus materiales se hallan en un estado entre sólido y plástico. (Si-Al) NUCLEO EXTERNO: entre los 2900 y 5100 km de profundidad. Se ha inferido que es líquido, probablemente por las altas temperaturas. (NiFe) NUCLEO INTERNO: 2340 km de diámetro, es sólido.
FUNDAMENTOS DE SISMOLOGÍA Y RIESGO SÍSMICO
1.- Tectónica de placas.
2. Mecanismos de generación de los terremotos.
3. Fallas Geológicas
4. Epicentro y Foco
5. Ondas Sísmicas.
6. Intensidad y magnitud

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7. Sismicidad
8. Atenuación de los efectos sísmicos
9. Estudios del Riesgo sísmico
TECTÓNICA DE PLACAS
Teoría postulada por Alfred Wegener, en 1912. Explica en forma integrada el origen de los terremotos, la aparición de volcanes, la formación de cadenas de montañas y otros fenómenos. La litósfera está formada por una serie de placas que conforman la superficie terrestre. El espesor de estas placas es del orden de 70 km (bajo océanos) y el doble (bajo los continentes). Las placas se desplazan sobre la astenósfera (zona parcialmente fundida, plastificada, de 700 km de espesor), debido a corrientes de convección
CAUSAS:
FENÓMENO CONVECTIVO

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ORIGEN DE LOS SISMOS TECTÓNICA DE PLACAS
Los efectos de los movimientos de las placas son más perceptibles en sus bordes.
Hace 225 millones de años había un solo continente (Pangea) y un mar (Panthalasa). Hace 180 millones de años, se tenían dos continentes Laurasia y Gondwanalandia.
Actualmente, se identifican 22 placas: Norteamérica, Eurasia, Africa, India, Antártica, Pacífica, Nazca, Somalía, Sudamérica, Filipina, Arábica, Caribe, Cocos, China, Persa, Turquía, Tonga, Egea, Nuevas Hébridas, Adriática, Juan de Fuca y Rivera.
DERIVA CONTINENTAL (WEGENER 1912)
EVIDENCIAS DE LA DERIVA CONTINENTAL:
Correspondencia de contornos de plataformas Paleomagnetismo (los minerales muestran características de los campos magnéticos al cristalizarse o sedimentarse) Correspondencia de sucesiones litológicas con fósiles muy similares. Observación de la distribución de zonas activas de sismos y volcanes

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MECANISMOS DE GENERACION DE LOS TERREMOTOS
A consecuencia de la interacción de placas tectónicas, la litósfera está sometida a fuerzas que la deforman y acumulando energía de deformación elástica.
Cuando los esfuerzos alcanzan valores elevados se produce un repentino rompimiento en el interior de la corteza y se libera energía en forma de fricción, calor y ondas símicas durante unos segundos.
Los trenes de onda al llegar a la superficie pueden pasar por desapercibido o en ocasiones pueden producir efectos tan catastróficos con cambios en el paisaje.
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GENERACIÓN DE LOS SISMOS TEORÍA DEL REBOTE ELÁSTICO
Postulada por H.F.Reid, en 1910. Inicialmente propuesta para las fallas superficiales de California, EEUU. Extendido a otros tipos de fallas. La energía elástica, acumulada en las zonas de convergencia o de movimientos relativos de las placas, se libera súbitamente cuando se excede la capacidad resistente de los materiales, originándose las ondas sísmicas.
TIPOS DE FALLAS GEOLÓGICAS
 Estructura tectónica a lo largo de la cual se ha producido una fractura y un desplazamiento lateral de los materiales adyacentes. En Ing. Sísmica interesa la Fallas Activas y Capaces.
 Una falla es sísmicamente Activa, cuando hay constancia de que en un tiempo determinado ha sido causante de al menos un terremoto.
 El tiempo varía según quien define el concepto (Entre 10, 000 y 35, 000 años)

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Falla Normal,
Producida por tensiones, la inclinación del plano de falla coincide con la dirección del labio hundido. El resultado es un estiramiento o alargamiento de los materiales, al desplazarse el labio hundido por efecto de la fuerza de la gravedad
Fallas de Desgarre:
Además del movimiento ascendente también se desplazan los bloques horizontalmente. Si pasa tiempo suficiente, la erosión puede allanar las paredes destruyendo cualquier traza de ruptura, pero si el movimiento es reciente o muy grande, puede dejar una cicatriz visible o un escarpe de falla con forma de precipicio. Un ejemplo especial de este tipo de fallas son aquellas transformadoras que desplazan a las dorsales oceánicas.
Falla Inversa:
Producida por las fuerzas que comprimen la corteza terrestre, el labio hundido en la falla normal, asciende sobre el plano de falla y, de esta forma, las rocas de los estratos más antiguos aparecen colocadas sobre los estratos más modernos, dando lugar así a los cabalgamientos.

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FALLAMIENTOS GEOLOGICOS ACTIVOS EN EL INTERIOR DE UNA PLACA TECTONICA.
Las fallas desempeñan el papel de fusibles en los mecanismos tectónicos.
SISMOS INTRAPLACA,
Que ocurren en los interiores de las placas, lejos de sus contornos y de las zonas de falla. Probablemente se originan por la liberación de esfuerzos residuales que se acumularon en procesos cinemáticas antiguos o en ciclos de derivas continentales anteriores al que actualmente se desarrolla (que tiene unos 200 millones de años de evolución). Este tipo de sismos resultan preocupantes porque pueden afectar ciudades cuyas construcciones no tuvieron en cuenta la acción sísmica
 LA ACTIVIDAD VOLCANICA, que en general produce sismos de baja magnitud, aunque en erupciones extraordinarias puede producir sismos cuya intensidad sea lo suficientemente elevada como para producir daños en construcciones cercanas al volcán.
 LA ACTIVIDAD HUMANA, como la explosión de bombas atómicas, grandes cargas de dinamita o simplemente el derrumbe de galerías remanentes de la actividad minera.

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HIPOCENTRO O FOCO
El punto en la superficie de falla o el centro de propagación de las ondas sísmicas se denomina FOCO o HIPOCENTRO.
La proyección del foco en la superficie se denomina HEPICENTRO.
 FOCO = HIPOCENTRO
 h – profundidad del foco
 Δ – distancia epicentral
 K – distancia hipocentral

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ONDAS SISMICAS
Durante un sismo, conforme avanza la ruptura en el plano de falla, la energía liberada se propaga en forma de ondas que se irradian desde el foco, hasta alcanzar la superficie donde la propagación continúa.
TIPOS DE ONDAS SISMICAS
Ondas De Cuerpo Solidas O Esféricas
P: primarias (longitudinales, volumétricas, compresionales)
S: secundarias (transversales, distorsionales, cortantes)
Ondas de Superficie: Rayleigh y Love.

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TRAYECTORIA DE LAS ONDAS SÍSMICAS P Y S, TANGENTES AL NÚCLEO EXTERIOR, PARA CONFORMAR LA ZONA DE SOMBRA
MEDICION DE LOS SISMOS

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SISMOGRAMA REGISTRO DE UN SISMÓGRAFO
SISMOGRAMA
MAGNITUD

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Concepto creado por Richter en 1935, para sismos.
Cuantifica los sismos de forma absoluta.
Se define: ML = log A es la máxima amplitud en micras (milésimas de mm) registrada en un sismómetro Wood-Anderson (T= 0.8 s, β=0.8, Amp=2800) a 100 km del epicentro
Se requieren correcciones por distancia al epicentro, profundidad y mecanismo focal, tipo de instrumento.
En la definición no se distingue entre ondas P, S o L,R.
Es habitual medir las ondas de cuerpo, en cuyo caso se obtiene la magnitud Mb.
Para sismos con distancia epicentral importante se determina la magnitud de ondas superficiales con períodos del orden de 20 s, Ms.
Correlación empírica para Sudamérica (Sarria): Ms = 2.18 mb - 6.44
Ms es mejor que ML como medida del poder destructivo de un sismo.

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ENERGÍA LIBERADA POR UN SISMO
Gutemberg y Richter,1956:
log E = 11,8 + 1,5 Ms (ergios)
log E = 4,8 + 1,5 Ms (julios), 1 julio = 107 ergios
Ejemplo: Perú, 1970, Ms = 7,8 (mb= 6,6) E= 3,16 * 1023 ergios.
Consumo anual de energía en EEUU: 1026 ergios Explosión atómica en Bikini (1945): 1019 ergios
P Suponiendo que se libere la energía durante un año: 1 año = 3,154*107 s,
r = 3,16*1023/3,154*107 ~ 1016 erg/s 1 kwh(kilowatt-hora) = 1010 erg/s
Energía sísmica: 1016/1010 = 106 kwh = 1000 Mw, equivale a la producción de la Central del Mantaro
FORMAS DE LIBERACIÓN DE LA ENERGÍA DURANTE UN SISMO Rotura de rocas Fricción : calor Energía cinética Energía Potencial
Energía de disipación por vibraciones (aproximadamente el 5% del total de la energía)

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INTENSIDAD
Es la valoración empírica del sacudimiento del suelo que se produce durante un sismo, considerando:
a) cómo es percibido por las personas
b) cuáles son sus efectos sobre las construcciones
c) alteraciones del entorno.
Los daños en las construcciones dependen de la magnitud del sismo, condiciones locales (“de sitio”) del suelo, topográficas y geológicas, prácticas constructivas, tiempo de construcción.
No puede establecerse una relación única entre la Intensidad y la Magnitud, ni entre la Intensidad y la Aceleración máxima del terreno.
En un mapa, las líneas de igual intensidad se llaman ISOSISTAS.
ESCALAS DE INTENSIDAD: Rossi, Italia (1874-78) Forel, Suiza (1881) Rossi-Forel (1883): X grados Mercalli, Italia (1902) Mercalli, Cancani, Sieberg (1902-1904 Revisión de Wood y Newmann (1931): Escala Mercalli Modificada (MM), XII grados Agencia Meteorológica Japonesa (JMA), 7 grados Medvedev, Sponheuer y Karnik (1964): MSK, XII grados Revisión de Richter (1956): MM-56, XII grados

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RESUMEN DE LAS MEDIDAS DE UN SISMO

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SISMICIDAD
La sismicidad se define como la frecuencia de ocurrencia de fenómenos sísmicos por unidad de área incluyendo, al mismo tiempo, cierta información de la energía sísmica liberada.

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PATRONES DE SISMICIDAD EN EL PERÚ
La sismicidad en el Perú es el resultado de:
La interacción de las placas tectónicas Nazca y Sudamericana
Los reajustes de la corteza terrestre como consecuencia de esta interacción y la morfología alcanzada por la Cordillera de los Andes. P Esta última se desarrolla siguiendo los patrones geomorfológicos y tectónicos dominantes de los bordes de las cordilleras occidental y oriental.

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SISMOS MAS NOTABLES DE LOS ULTIMOS 30 AÑOS EN EL PERU

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ZONAS SISMICAS
ATENUACION DE LOS EFECTOS SISMICOS
A medida que las ondas sísmicas se propagan, la energía se va disipando y los efectos en la superficie disminuyen. Este fenómeno es altamente complicado y para fines de ingeniería su manejo se hace en base al procesamiento estadístico de las observaciones de campo. La Atenuación está gobernada por leyes que relacionan la intensidad y los valores máximos del movimiento del suelo en un lugar determinado, con indicador de la energía total liberada por el sismo y con la distancia al foco o al epicentro.

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a = Aceleración del suelo
Ms = Magnitud de ondas de superficie
R = Distancia focal en Km
Atenuación de aceleración para sismos de subduccion, Casaverde y
Vargas, 1980
Esta relación se emplea actualmente en los estudios de riesgo sísmico en el
país.
0.8 1.0 a 68.7e (R 25) Ms

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RIESGO SISMICO Y LA INGENIERIA SISMORRESISTENTE
Huaraz 1970
TEORIA DEL RIESGO
Para entender el RIESGO SISMICO y su aplicación en la Ingeniería sismorresistente, es imprescindible el entendimiento de la teoría del riesgo el cual implica la comprensión de conceptos elementales como el peligro, la vulnerabilidad y el riesgo que finalmente puede ser proclive a la generación de los desastres.
DESASTRE:
Alteraciones intensas en las personas, los bienes, los servicios y el ambiente, causadas por un suceso natural o generado por la actividad humana, que exceden la capacidad de respuesta de la comunidad afectada.

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EVENTO ADVERSO
Suceso, generalmente violento, causado por la naturaleza o la actividad humana, que puede causar daños a las personas, los bienes, los servicios y el ambiente.
RIESGO
Probabilidad de que un suceso exceda un valor especifico de daños sociales, ambientales y económicos, en un lugar dado y durante un tiempo de exposición determinado
PELIGRO
Factor externo del riesgo, representado por el potencial ocurrencia de un suceso de origen natural o generado por la actividad humana, que puede manifestarse en un lugar especifico, con una intensidad y duración determinadas.
VULNERABILIDAD
Factor interno de riesgo de un sujeto, objeto o sistema expuesto a una amenaza, que corresponde a su disposición intrínseca de ser dañado.
RIESGO SÍSMICO
El riesgo se incrementa con la vulnerabilidad, considerando que el peligro símico no puede ser eliminado o reducido. debido a que predecir un sismo es muy difícil, se puede establecer la ocurrencia de un evento sísmico en un período de años pero no se puede en una fecha determinada.
En conclusión el riesgo es la consecuencia de la combinación del peligro y la vulnerabilidad:
PELIGRO + VULNERABILIDAD = RIESGO

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PELIGRO SÍSMICO
El peligro sísmico representa la probabilidad de ocurrencia dentro de un período específico de tiempo y dentro de un área dada, un movimiento sísmico con una intensidad determinada. Los estudios de peligro sísmico tienen como objetivo estimar el movimiento del terreno en un lugar determinado, o proporcionar una evaluación del tamaño del sismo en la zona en estudio.
• Medida de la sismicidad del sitio
• A mayor peligro, mayor intensidad
• Depende de la: Localización y las Condiciones locales
• Se identifican zonas sismogénicas según la información del catálogo sísmico (listado de sismos históricos)
• A cada zona sismogénica se le asigna una ley de recurrencia
• Según Gutenmberg log N = a - b M
• N = Número de sismos mayor que M - a = mide la debilidad de la corteza - b = Mide la importancia de los sismos fuertes

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Se estima el parámetro sísmico para el sitio en estudio usando leyes de atenuación z Una ley de atenuación es la relación entre aceleración, velocidad o desplazamiento y la magnitud y la distancia
Luego se integran probabilísticamente los resultados en un lapso de tiempo determinado.

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CONDICIONES LOCALES
Características del Suelo: Más resistente: menor intensidad; menos resistente: mayor intensidad. Ej. Callao, La Molina, Chorrillos z Estratificación del suelo: Amplificación o reducción de la intensidad.
Geología de la zona, zonas de contacto. Amplificación de ondas: Ejem. Chorrillos, La Molina
Topografía: elevaciones, cortes. Ej. Costa Verde

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PARÁMETROS QUE MODIFICAN LA RESPUESTA DEL SUELO Flexibilidad del suelo
• Profundidad del estrato compresible
• Potencial de licuefacción
• Deslizamiento de taludes.

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VULNERABILIDAD SISMICA
Es el grado de daño que sufre una estructura debida a un evento sísmico de determinadas características.
Se debe de tener en cuenta que la vulnerabilidad sísmica de una estructura es una propiedad intrínseca de cada estructura, y, además, es independiente de la peligrosidad del emplazamiento. En otras palabras una estructura puede ser vulnerable, pero no estar en riesgo si no se encuentra en un lugar con un determinado peligro sísmico.
Objetivo del análisis de vulnerabilidad
ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD
MÉTODOS CUALITATIVOS
Evalúan de forma rápida y sencilla las condiciones de seguridad estructural de la obra. La estructura se califica, entre otras características, según:
• La edad de la edificación
• El estado de conservación
• La característica de los materiales
• El número de pisos
• La configuración geométrica arquitectónica
• Estimación de la resistencia al cortante
MÉTODOS CUANTITATIVOS
Se busca determinar los niveles de resistencia, flexibilidad y ductilidad propios de la estructura por medio de un análisis similar al diseño de edificios nuevos, incorporando entre otras variables a los componentes no estructurales.

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PRINCIPALES CAUSAS DE FALLAS EN EDIFICIOS

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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VULNERABILIDAD Materiales: tierra, piedra, ladrillo, bloque, concreto, madera Calidad de la construcción: Supervisión Antigüedad: normatividad, conservación Configuración en planta Excentricidad. Configuración en altura. Discontinuidad de elementos verticales Concentraciones de masa en pisos
PLANTA IRREGULAR

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Asimetría (falsa simetría), debido a disposición de elementos resistentes
Cuando existe excentricidad, los daños se presentan en los elementos de los extremos

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Ejemplos de estructuras con irregularidad en altura
Formas irregulares en altura
Discontinuidad en elementos y flujo de fuerzas

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La discontinuidad de elementos verticales aumenta la vulnerabilidad de las estructuras frente a sismos
Concentraciones de masa en altura, aumentan la vulnerabilidad de las estructuras frente a sismos

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Aspectos físicos que causan problemas de comportamiento
• Cambio abrupto en la rigidez o en la masa entre pisos
• Piso suave
• Interacción de elementos no estructurales con la estructura principal
• Columna corta
• Impacto entre edificios adyacentes
Piso suave o débil
Piso suave producto de la discontinuidad de muros en el primer piso

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La interacción entre elementos estructurales y no estructurales, puede causar daños de consideración
Daños producidos por la interacción de elementos estructurales y no estructurales

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Interacción entre elementos estructurales y no-estructurales
Las columnas cortas pueden y deben ser evitadas

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El choque entre edificios vecinos compromete su estabilidad
Daños producidos por carga axial en columna.

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Mecanismos de daño en estructuras

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Mecanismo de falla recomendado: daño en vigas y no en columnas.
El daño en nudos o columnas puede provocar el colapso parcial o total de la estructura

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Una adecuada separación entre edificios, evita el choque y el colapso.
INGENIERIA SISMORRESISTENTE
Una edificación es sismorresistente cuando se diseña y construye con una adecuada configuración estructural, con componentes de dimensiones apropiadas y materiales con una proporción y resistencia suficientes para soportar la acción de las fuerzas causadas por sismos frecuentes. Esta se proyecta con todos los requisitos que indican las normas de diseño y construcción sismorresistente. Aunque se presenten daños, en el caso de un sismo muy fuerte, una edificación sismorresistente no colapsará y contribuirá a que no haya pérdidas de vidas y pérdida total de la propiedad.

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Filosofía y principios de diseño sismorresistente
La estructura deberá ser proyectada, diseñada y construida de manera que:
• Resista sin daño alguno, sismos de intensidad moderada.
• Resista con daños no estructurales menores y fácilmente reparables, sismos de mediana intensidad.
• Resista con daño estructural reparable y que se garantice el servicio ininterrumpido del edificio durante sismos excepcionalmente severos.
Respuesta de diferentes elementos y contenido de una edificación frente a un sismo
Diferentes sistemas estructurales

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Interacción suelo – estructura
Proceso de diseño sismorresistente

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Comportamiento Requerido
= Seguridad crítica, como hospitales, departamentos de bombero
U = Instalación esencial o peligrosa, como centrales telefónicas, edificio con químicos tóxicos
x = Instalación básica o convencional, como edificios de oficinas y de residencias
ATC (Report 33-03). Guidelines for Seismic Rehabilitation of Buildings. 75% Submittal, Third Draft, 3 Volumes. Redwood City, 1995. NEHRP Guidelines for Seismic Rehabilitation of Buildings (FEMA 273)
Reforzamiento estructural
• El objetivo es asegurar que el edificio escencial pueda seguir funcionando con posterioridad a un sismo, mediante el refuerzo de los elementos existentes o incorporando elementos estructurales adicionales para mejorar los niveles de resistencia, flexibilidad y ductilidad.
• El tipo de reforzamiento, de preferencia no debería interferir con el funcionamiento del edificio escencial durante y posterior a su construcción.

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Posibles soluciones de reforzamiento estructural
Método de refuerzo inclusión de muros (interiores o exteriores)

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Método de refuerzo: Elementos en contrafuerte, utilizados en el Hospital de Cardiología del Instituto Mexicano del Seguro Social-México
Método de refuerzo: Disipadores de energía, utilizados en las oficinas centrales del Instituto Mexicano del Seguro Social-México

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Método de refuerzo: Pórticos perimetrales, utilizados en el Hospital México de la Caja Costarricense del Seguro Social, Costa Rica
Método de refuerzo: Diagonales o arriostres.

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Método de refuerzo:
Encamisado de elementos estructurales

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