"El terremoto del 27 de febrero de 2010" Presentación del profesor Tomás Guendelman (FCFM - Universidad de Chile) del día 10.07.2010 en el ciclo de conferencias "Tecnología para la Reconstrucción", organizado por la Escuela de Arquitectura de la Universidad de Talca.

1. El terremoto de 27 de febrero de 2010
Tomás Guendelman B.
1

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

3. GLOSARIO BASICO
Sismo:
Sismo: Proceso de generación de ondas y su posterior propagación por
el interior de la Tierra. Dependiendo de la amplitud del movimiento
(desplazamiento, velocidad y aceleración del suelo) y de su duración, el
sismo producirá mayor o menor intensidad
intensidad.
Magnitud:
Magnitud: Medida relacionada con la cantidad de energía liberada. Un
sismo posee solamente una medida de magnitud, donde una de las
escalas más usadas es l escala abierta d Ri ht
l á d la l bi t de Richter.
Intensidad:
Intensidad: Medida de los efectos producidos por un sismo. Sus valores
se denotan con números romanos en la Escala de Intensidades de
Mercalli Modificada (12 niveles ascendentes en severidad). Depende de
la Magnitud, de la distancia epicentral, la geología local , de la
naturaleza del terreno y el tipo de construcciones del lugar.
Epicentro:
Epicentro: El punto en la superficie de la Tierra ubicado directamente
sobre el foco o hipocentro .
3

4. EVENTOS SISMICOS EN EL MUNDO
Magnitud Richter Número de sismos
8 o más 1 al año
7 a 7.9 18 al año
6 a 6.9 120 al año
5 a 5.9
59 800 al año
4 a 4.9 6200 al año
3 a 3.9 49000 al año
3 y menores 9000 al día
4

5. MAGNITUD vs. ENERGIA
E=E
Energía liberada
í lib d
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”
M-1

6. EVENTOS 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.
6

7. PLACAS TECTONICAS

8. PLACA DE NAZCA BAJO PLACA SUDAMERICANA

9. NORMAS SISMICAS CHILENAS
OFICIALES Y EN DESARROLLO
NCh433.Of96: Diseño Sísmico de Edificios
NCh2369.Of2003:
NCh2369 Of2003: Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones
Industriales
NCh2745.Of2003:
NCh2745 Of2003: Análisis y Diseño de Edificios con Aislación
Sísmica
Norma en estudio:
N t di Requisitos para el di ñ Sí i d E t t
R i it l diseño Sísmico de Estructuras
con Sistemas de Disipación de Energía
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10. FILOSOFIA DE DISEÑO
NORMA NCh433 Of96
NCh433.Of96
Protección de la vida.
Orientada a lograr estructuras que resistan:
Sin d ñ
Si daños movimientos sísmicos d i t
i i t í i de intensidad moderada
id d d d
Con daños limitados en elementos no estructurales durante
sismos de mediana intensidad.
Aunque presenten daños eviten el colapso durante sismos de
daños,
intensidad excepcionalmente severa.
Zonifica el territorio nacional mediante tres bandas longitudinales,
de severidad decreciente de mar a cordillera
cordillera.
Señala que la conformidad con sus disposiciones no asegura, en
todos los casos, el cumplimiento de los objetivos antes
, p j
mencionados.
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11. ESCALA DE INTENSIDADES DE MERCALLI
GRADO DESCRIPCIÓN
Ó
I. Muy débil Imperceptible para la mayoría excepto en condiciones favorables.
Perceptible sólo por algunas personas en reposo, particularmente aquellas que se encuentran ubicadas en los pisos superiores de los
II. Débil edificios. Los objetos colgantes suelen oscilar.
Perceptible por algunas personas dentro de los edificios, especialmente en pisos altos. Muchos no lo reconocen como terremoto. Los
III. Leve automóviles detenidos se mueven ligeramente. Sensación semejante al paso de un camión pequeño.
Perceptible por la mayoria de personas dentro de los edificios, por pocas personas en el exterior durante el día. Durante la noche
IV. Moderado 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.
Lo perciben todas las personas, muchas personas asustadas suelen correr al exterior, paso insostenible. Ventanas, platos y cristalería
VI. Fuerte dañadas. Los objetos se caen de sus lugares, muebles movidos o caídos. Revoque dañado. Daños leves a estructuras.
Pararse es dificultoso. Muebles dañados. Daños insignificantes en estructuras de buen diseño y construcción. Daños leves a moderados
VII. Muy fuerte en estructuras ordinarias bien construidas. Daños considerables estructuras pobremente construidas. Mampostería dañada.
Perceptible por personas en vehículos en movimiento.
Daños leves en estructuras especializadas. Daños considerables en estructuras ordinarias bien construidas, posibles colapsos. Daño
VIII. Destructivo severo en estructuras pobremente construidas. Mampostería seriamente dañada o destruida. Muebles completamente sacados de
lugar.
lugar
Pánico generalizado. Daños considerables en estructuras especializadas, paredes fuera de plomo. Grandes daños en importantes
IX. Ruinoso edificios, con colapsos parciales. Edificios desplazados fuera de las bases.
Algunas estructuras de madera bien construida destruidas. La mayoría de las estructuras de mampostería y el marco destruido con sus
X. Desastroso bases. Rieles doblados.
XI. Muy desastroso
XI M d t Pocas, si las hubiera, estructuras de mampostería permanecen en pie. Puentes destruidos. Rieles curvados en gran medida.
P i l h bi t t d t í i P t d t id Ri l d did
XII. Catastrófico Destrucción total con pocos sobrevivientes. Los objetos saltan al aire. Los niveles y perspectivas quedan distorsionadas.
11

12. MAGNITUDE / INTENSITY COMPARISON
Richter Typical Maximum Modified Mercalli
Magnitude
g Intensity
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:
"Magnitude / Intensity Comparison". USGS.
http://earthquake.usgs.gov/learn/topics/mag_vs_int.php.
"Modified Mercalli Intensity Scale". Association of Bay Area
Governments (ABAG).
http://www.abag.ca.gov/bayarea/eqmaps/doc/mmi.html.
htt // b /b / /d / i ht l
"ShakeMap Scientific Background". USGS.
http://earthquake.usgs.gov/eqcenter/shakemap/background.php.

13. 13

14. 14

15. Medido/Norma.
M did /N
Univ ers idad de C hile D pto Ing . C iv il (Interior E dific io) S antiag o.
2,5
2
dido (g ) / S a No a (g )
orm
1,5
NS /Norma
1 E W /Norma
/
S a Med
0,5
0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
P e riodo (se g )
15

16. PRINCIPALES DAÑOS OBSERVADOS EN EL
SISMO DEL 27 DE FEBRERO DE 2010
Gran duración, severidad, sensación de pánico mayor que en eventos
anteriores.
Importante incremento relativo en daños en elementos no estructurales
estructurales.
Fallas típicas en muros estructurales de pisos inferiores, caracterizadas
por fractura horizontal y rotura frágil de armaduras.
16

17. Descensos verticales en cabezas de muros con eventuales desaplomes
que se traducen en desplazamientos horizontales en niveles
superiores, mayores al uno por mil, valor máximo de consenso.
17

18. Fallas muy repetidas en losas, especialmente en zonas de p
y p , p pasillos
angostos y vanos de puertas, sin dinteles.
Probables efectos de asentamientos de f ndaciones
fundaciones.
18

19. Contenido de frecuencias del sismo. Importancia relativa mayor de
componentes de baja frecuencia.
Potencial Destructivo de Saragoni Menor cantidad de cruces por cero
Saragoni. cero.
19

20. Magnificación de los momentos volcantes, consecuente con el mayor
aporte de los modos principales, de mayor período de vibración.
Amplificación del Momento Flector Basal
1.8
1.6
16
1.4
Mb-norma
1.2
1.0
0.8
b-ponderado/M
0.6
0.4
0.2
0.0
Mb
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Periodo (seg)
20

21. Probable imprecisión en la calificación del tipo de suelo
suelo.
21

22. FILOSOFIA AMPLIADA
Protecció
Protección de la vida humana y de los contenidos.
Control de daños a través de la identificación de “niveles de
niveles
desempeño”.
Aceptación del daño como decisión objetiva de diseño.
p j
Algunos procedimientos de análisis que satisfacen esta filosofía son:
Diseño por Capacidad
Diseño por Desempeño
Diseño mediante análisis no lineal
Disipación de Energía
22

23. DISEÑO POR CAPACIDAD
P0 P0
Eslabones Frágiles Eslabón Dúctil Eslabones Frágiles
Pis>P0 Pis
P0 P0
Pi Pi
Elabones Frágiles + 1 Eslabón Dúctil Cadena Dúctil
(a) (b) (c)
ANALOGÍA DE PAULEY Y PRIESTLEY
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24. DISEÑO POR DESEMPEÑO
1.2
12 Punto de capacidad
id d
Desempeño demanda u= 1
1.0 demanda u= 1.5
demanda u= 3
u
0.8
Sa (g)
0.6
0.4
0.2
02
0.0
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
Sd (m)
24

25. DISIPACION DE ENERGIA
Aisladores en la Base
Amortiguadores de masa en sintonía (Tuned Mass Dampers)
(Tuned Dampers)
Disipadores de Energía entre pisos (amortiguadores)
Otros sistemas de disipación pasiva o activa
25

26. AISLADORES Y DISIPADORES DIVERSOS
Núcleo de Plomo
Goma
Lámina de
Acero
Placa de Montaje
Aislador de goma Péndulo de fricción
Amortiguador viscoso
A ti d i TADAS (Triangular Add d D
(T i l Added Damping A d Stiff
i And Stiffness)
)
26

27. AISLACION BASAL
27

28. TUNED MASS DAMPER
28

29. EFECTOS 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 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 p
proyecto
Exigencia de confinamiento en cabeza de muros
Especificación de Módulos elásticos del material y del suelo, para cargas de larga y de
corta duración.

30. EFECTOS EN EL DISEÑO
Definición detallada de uso de espacios y de cargas habituales, especiales o esporádicas
Consideración 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, en
losas dinteles
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 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 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