Ley de atenuacion - Antisismica

Vista previa del material en texto

LEY DE ATENUACION 
 
LA ATENUACIÓN DE LOS EFECTOS SÍSMICOS: 
La atenuación sísmica se define como el decaimiento general de la amplitud de las ondas sísmicas 
con la distancia conforme se expanden en el medio que atraviesan (Shearer, 2009). Esto es un 
importante objeto de estudio dentro de la sismología, y en especial cuando se enfoca en la gestión 
de riesgo por terremotos. 
 
Una LEY DE ATENUACIÓN, es un modelo matemático que predice la aceleración que se produce 
a una distancia determinada desde el epicentro, esta distancia se mide hasta la ubicación de la 
estructura que se busca diseñar. Esta Ley relaciona magnitud, distancia e intensidad del registro de 
un sismo y describe la forma de disipación de energía que se libera en el epicentro, el propósito 
más importante de una curva de atenuación es predecir las aceleraciones que se provocarán, 
debido a un sismo. 
 
Ley de Atenuación es una expresión semiempírica que relaciona magnitud-distancia-intensidad 
sísmica; entendiéndose por estas últimas palabras a la aceleración, velocidad, desplazamiento e 
intensidad propiamente dicha de eventos sísmicos; estas relaciones se obtienen de los datos que 
existen sobre los parámetros mencionados. 
 
La filosofía de las leyes de atenuación se puede sintetizar en dos aspectos: 
- A una misma distancia R, se espera tener la misma intensidad sísmica (aceleración, velocidad, 
desplazamiento e intensidad propiamente dicha). 
- La intensidad sísmica disminuye conforme la distancia aumenta y viceversa. 
 
 
En la siguiente tabla, se tiene algunas leyes de atenuación (Modelos de Leyes de Atenuación) que 
han sido utilizadas en estudios de peligrosidad sísmica en diferentes regiones del mundo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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. 
 
a = 68.7 e0.8Ms (R + 25 )1.0 
 
a = Aceleración del suelo 
Ms = Magnitud de ondas de superficie 
R = Distancia focal en Km 
 
 
 
 
 
 
 
Atenuación de aceleración para sismos de subducción, Casaverde y Vargas, 
1980 
 
Esta relación se emplea actualmente en los estudios de riesgo sísmico en el país. 
 
IMPORTANCIA DE LAS LEYES DE ATENUACIÓN 
 
Las expresiones de atenuación cobran gran importancia al permitir estimar los valores máximos de 
movimiento del suelo en un sitio dado. Su utilidad se hace más evidente al efectuar estudios de 
riesgo sísmico, orientados a satisfacer las necesidades del ingeniero que debe proporcionar 
coeficientes o espectros para el diseño sísmico. en función de la importancia y del tipo de estructura, 
así como del lugar donde se proyecte construir. En épocas anteriores. 
 
RIESGO SÍSMICO-ESTUDIOS DEL RIESGO SÍSMICO 
 
El Riesgo Sísmico se define como la función de probabilidad de pérdidas derivadas de los daños a 
un elemento o conjunto de elementos (ejemplo, en una ciudad) como consecuencia de la acción de 
terremotos, como una medida que combina el peligro sísmico, con la vulnerabilidad y la posibilidad 
de que se produzcan en ella daños por movimientos sísmicos en un período determinado. No debe 
confundirse este concepto con el de peligro sísmico, que mide la probabilidad de que se produzca 
una cierta aceleración del suelo por causas sísmicas, y se produzca colapso de viviendas y causar 
muertes o heridos. 
 
SISMOLOGÍA Y RIESGO SÍSMICO 
 
SISMOLOGÍA 
 
Definición: La sismología o seismología (del griego seísmos = sismo y logos= estudio) es una rama 
de la geofísica que se encarga del estudio de terremotos y la propagación de las ondas mecánicas 
(sísmicas) que se generan en el interior y la superficie de la tierra, asimismo que de las placas 
tectónicas. Estudiar la propagación de las ondas sísmicas incluye la determinación del hipocentro 
(o foco), la localización del sismo y el tiempo que este haya durado. 
 
Objetivos: Sus principales objetivos son: El estudio de la propagación de las ondas sísmicas por el 
interior de la tierra a fin de conocer su estructura interna; El estudio de las causas que dan origen a 
los temblores; La prevención del daño sísmico; Alertar a la sociedad sobre los posibles daños en la 
región determinada. 
https://es.wikipedia.org/wiki/Peligro_s%C3%ADsmico
https://es.wikipedia.org/wiki/Vulnerabilidad_s%C3%ADsmica
https://es.wikipedia.org/wiki/Peligro_s%C3%ADsmico
La sismología incluye, entre otros fenómenos, el estudio de maremotos y marejadas asociadas 
(tsunamis) y vibraciones previas a erupciones volcánicas. En general los terremotos se originan en 
los límites de placas tectónicas y son producto de la acumulación de tensiones por interacciones 
entre dos o más placas. Las placas tectónicas (placas litosféricas) son una unidad estructural rígida, 
con un espesor de 100 km aproximadamente. 
 
Importancia: La sismología es muy importante para ingenieros civiles, pues tiene 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 de Ingeniería Sismorresistente, pero particularmente al asociar a los sismos 
en la 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 técnica peruana E-30 Diseño Sismorresistente. 
 
PARAMETROS SISMICOS 
 
Los parámetros que relacionan el tamaño y la destructividad de un movimiento sísmico o terremoto 
son: magnitud, momento, intensidad, aceleración, velocidad y desplazamiento del suelo. 
 
TIPOS DE SISMOS EN EL PERU 
 
Según el INSTITUTO GEOFÍSICO DEL PERÚ (IGP), las fuentes sismogénicas presentes en 
el Perú permiten definir al menos 4 tipos de eventos sísmicos: 
 SISMOS INTRAPLACA OCEÁNICA. 
 SISMOS INTERPLACAS. 
 SISMOS CORTICALES. 
 SISMOS INTRAPLACA DE PROFUNDIDAD INTERMEDIA Y PROFUNDA. 
 
ESTUDIOS DEL RIESGO SÍSMICO 
 
El Riesgo Sísmico se define como la función de probabilidad de pérdidas derivadas de los daños a 
un elemento o conjunto de elementos (ejemplo, en una ciudad) como consecuencia de la acción de 
terremotos, como una medida que combina el peligro sísmico, con la vulnerabilidad y la posibilidad 
de que se produzcan en ella daños por movimientos sísmicos en un período determinado. No debe 
confundirse este concepto con el de peligro sísmico, que mide la probabilidad de que se produzca 
una cierta aceleración del suelo por causas sísmicas, y se produzca colapso de viviendas y causar 
muertes o heridos. 
 
RIESGO SISMICO Y LA INGENIERIA SISMORRESISTENTE 
 
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. 
 
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 específico de daños sociales, ambientales y 
económicos, en un lugar dado y durante un tiempode exposición determinado 
 
PELIGRO 
 
Factor externo del riesgo, representado por la potencial ocurrencia de un suceso de origen natural 
o generado por la actividad humana, que puede manifestarse en un lugar específico, con una 
intensidad y duración determinadas. 
https://es.wikipedia.org/wiki/Peligro_s%C3%ADsmico
https://es.wikipedia.org/wiki/Vulnerabilidad_s%C3%ADsmica
https://es.wikipedia.org/wiki/Peligro_s%C3%ADsmico
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 sísmico 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 
 Huaraz 1970 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Las ondas sísmicas que se generan en la corteza terrestre por un evento de gran magnitud 
se propagan a mucha distancia, pero su amplitud disminuye con la distancia por efectos de 
dispersión y de amortiguamiento. Por tanto, la intensidad del movimiento en un sitio dado, 
disminuye con su distancia al epicentro. 
 
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 sismogénicas se le asigna una ley de recurrencia 
• Según Gutenberg: log N = a - b M 
- N = Número de sismos mayor o igual que M (recurrencia de sismos) 
- a = mide la debilidad de la corteza 
- b = Mide la importancia de los sismos fuertes 
- M = Magnitud 
- Donde a y b, son constantes determinadas por la naturaleza sísmica de la región. 
 
Se estima el parámetro sísmico para el sitio en estudio usando leyes de atenuación. 
 
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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONDICIONES LOCALES 
 
• Características del Suelo: Más resistente: menor intensidad; menos resistente: mayor intensidad. 
Ej. Callao, La Molina, Chorrillos 
• Estratificación del suelo z: 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 
 
 
 
PARÁMETROS QUE MODIFICAN LA RESPUESTA DEL SUELO 
 
• Flexibilidad del suelo 
• Profundidad del estrato compresible 
• Potencial de licuefacción 
• Deslizamiento de taludes 
 
 
ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD 
 
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 
 
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. 
 
PRINCIPALES CAUSAS DE FALLAS EN EDIFICIOS DE CONCRETO REFORZADO 
 
 
 
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 
Ejemplos de estructuras con irregularidad en planta 
 
 
 
Ejemplos de estructuras con irregularidad en altura 
 
Formas irregulares en altura 
 
 
 
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 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISIS DINÁMICO 
 
El análisis dinámico comprende el análisis de las fuerzas, desplazamientos, velocidades y 
aceleraciones que aparecen en una estructura o mecanismo como resultado de los 
desplazamientos y deformaciones que aparecen en la estructura o mecanismo. 
 
Gran parte de estos análisis pueden ser simplificados al reducir el mecanismo o estructura a un 
sistema lineal, con lo que es posible aplicar el principio de superposición para trabajar con casos 
simplificados del mecanismo. 
 
https://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_estructural
https://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo
https://es.wikipedia.org/wiki/Lineal
https://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_superposici%C3%B3n