efectos de los terremotos en obras civiles
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1EFECTOS DE LOS TERREMOTOS CHILENOS EN LAS OBRAS CIVILES
Maximiliano Astroza I.Departamento de Ingeniera Civil - FCFM
Universidad de Chile
Las obras civiles se ven afectadas por el movimiento del suelo que produce un terremoto y por otros fenmenos que se desencadenan con el terremoto, por ejemplo: tsunami, licuacin del suelo, avalanchas, deslizamientos, etc.
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2INDICE Antecedentes sismolgicos Efectos del movimiento del suelo
Movimiento del suelo Intensidad macrossmica Vulnerabilidad ssmica estructural Vulnerabilidad ssmica no-estructural Daos en terremotos chilenos: edificios, instalaciones
industriales, obras portuarias, infraestructura vial. Efectos de otros fenmenos producidos por un sismo
Tsunami Licuacin Avalanchas Deslizamiento
Comentarios Finales
ANTECEDENTES SISMOLGICOS
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3Vigny, 2008
SITUACIN TECTNICA
FUENTES SISMOGNICAS
M 8.0
M 7.0
M 8.5
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4TERREMOTOS CHILENOSULTIMO SIGLO
ValparaValparaso 1906 so 1906 BB Talca 1928 Talca 1928 BB ChillChilln 1939 n 1939 CC Santiago 1945Santiago 1945 CC Las Melosas 1958Las Melosas 1958 DD Sur de Chile 1960Sur de Chile 1960 BB La Ligua 1965La Ligua 1965 CC Llolleo 1985 Llolleo 1985 BB Arica 1987Arica 1987 CC Antofagasta 1995Antofagasta 1995 BB Punitaqui 1997Punitaqui 1997 CC TarapacTarapac 2005 2005 CC Tocopilla 2007Tocopilla 2007 BB
EFECTOS DEL MOVIMIENTO DEL SUELO
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5MOVIMIENTO DEL SUELO
Epicentro
Hipocentro
Dh=Distancia hipocentral
Dh
De
De = Distancia epicentral
FACTORES QUE CONTROLAN EL MOVIMIENTO DEL SUELO
Estos factores estn asociados con condiciones naturales y por lo mismo sobre ellos no se puede intervenir.
La fuente sismognica (Tipo B, C o D). La magnitud del evento (Energa liberada). La distancia del lugar a la fuente sismognica (Epicentro,
propagacin de la falla). El tipo de depsito geolgico donde se ubica la
construccin. La topografa del lugar. Las propiedades del suelo sobre el cual se apoya la
fundacin de la estructura. La profundidad del nivel fretico.
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6RESPUESTA AL MOVIMIENTO DEL SUELO
FACTORES QUE CONTROLAN LA RESPUESTA AL MOVIMIENTO DEL
SUELOEstos factores quedan definidos en la etapa conceptual del proyecto y estn relacionados con las caractersticas de la estructura; entre ellos se pueden destacar entre otros:
El tipo de construccin (Material y refuerzos). La integridad global y local de la estructura (Unin entre
elementos y refuerzos). La configuracin arquitectnica y estructural de la
construccin. Propiedades dinmicas de la estructura (Masa, rigidez,
amortiguamiento). Ubicacin de los contenidos y elementos arquitectnicos
a lo alto de una estructura. Mantencin o conservacin.
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7INTENSIDAD MACROSSMICA
INTENSIDAD MACROSSMICA
La Intensidad Macrossmica es la forma ms antigua (Escala de Rossi y Forel, 1873) para medir los efectos del movimiento del suelo.
Su valor se determina normalmente en una escala de XII grados (Escala MMI o EMS-98) considerando los efectos que produce el terremoto en los seres humanos(sensaciones), en los objetos (movimientos) y en las construcciones (daos) de un lugar o de un sector de una ciudad.
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8Intensidad Efecto Descripcin
A mucha gente le cuesta mantenerse de pie. Muchas viviendas muestran grietas grandes en los muros. Unos pocos edificios ordinarios bien construidos muestran daos serios en los muros, mientras que las estructuras antiguas y dbiles pueden colapsar.
Causa daos severos
VIII
INTENSIDADES MACROSSMICASIntensidad Efecto Descripcin
Sentidos por casi todos en el interior y por pocos en el exterior. Muchas personas se despiertan. Algunos se asustan. Los edificios tiemblan en su totalidad. Los objetos colgantes se balancean apreciablemente. Pequeos objetos se desplazan. Las puertas y ventanas se abren y se cierran.
FuerteV
Escala EMS-98 (XII Grados). Versin abreviada
INTENSIDADES MACROSSMICAS
A medida que el valor de la intensidad aumenta, se puede esperar que:
Seres vivientes: una mayor proporcin de personas nota el movimiento del suelo y se asusta debido a ello.
Objetos de uso comn: un mayor nmero de objetos de uso domstico vibra, se desordena y cae al suelo.
Edificios: los edificios experimentan progresivamente ms daos.
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9INTENSIDADES MACROSSMICASCurvas Isosistas
Determinado el grado de la intensidad macrossmica en distintos lugares donde ha sido percibido un terremoto, es posible trazar las curvas que separan reas de igual intensidad.
Terremoto de Valparaso -16 Agosto 1906 (Ms = 8.2 8.4)
Kausel, 1989
INTENSIDADES MACROSSMICASCurvas Isosistas
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INTENSIDADES MACROSSMICASEfectos de la fuentes sismognica
INTENSIDADES MACROSSMICASEfectos condiciones locales
INTENSIDADES PLAN VALPARAISO 1906
(Carvajal y Saragoni, 1989)
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INTENSIDADES MACROSSMICASEfectos condiciones locales
INTENSIDADES PLAN VALPARAISO 1906
(Acevedo et al., 1996)(Carvajal y Saragoni, 1989)
INTENSIDADES MACROSSMICASEfectos condiciones locales
I= 910
I=78
DAOS EN VALDIVIA 1960
(Lazo, 2008)
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I0.5 1.01.0 2.01.5 2.52.0 2.5
Depsito coluvialDepsito de cenizas pumicticas
Depsito lacustre, aluvional actual
Tipo de DepsitoDeposito fluvial de grava
VARIACION DE LA INTENSIDADVARIACION DE LA INTENSIDADCON RESPECTO AL VALOR EN ROCACON RESPECTO AL VALOR EN ROCA
INTENSIDADES MACROSSMICASEfectos condiciones locales
VULNERABILIDAD SSMICA ESTRUCTURAL
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VULNERABILIDAD SSMICA ESTRUCTURAL
De acuerdo con la forma como responden al movimiento del suelo, las construcciones se clasifican segn su vulnerabilidad ssmica.
En una primera aproximacin, esta clasificacin se puede hacer en funcin del material del cual estn construidas y de los refuerzos que tengan.
VIVIENDAS CHILENAS SIN DISEO SISMICO
CLASE Tipo de Construccin
Construcciones de albailera de piedra unidas con mortero de barro.
Construcciones de adobe.
Construcciones de albailera de ladrillos cermicos sin refuerzosunidas con mortero de barro o de cal y arena. Construcciones de albailera de ladrillos o piedras labradas sinrefuerzos unidas con mortero de cemento.
Construcciones de tabiquera de madera rellena con adobe.
Construcciones del tipo palo ahogado sin malla de refuerzo.
Construcciones de albailera confinada con elementos de hormignarmado.
Construcciones de madera bien construidas.
Construcciones del tipo palo ahogado con malla de refuerzo.
A
B
C
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EJEMPLOS DE VIVIENDAS CHILENAS SIN DISEO SISMICO
ADOBE (Clase A)
PIEDRA ASENTADA EN BARRO(CLASE A)
TABIQUERIA DE MADERARELLENA (Clase B o C)
ALBAILERIA SINREFUERZO (Clase B)
DAOS OBSERVADOS EN LAS VIVIENDAS CHILENAS SIN DISEO SISMICO
G4
G4G4
G3
PIEDRA ASENTADA EN BARRO(CLASE A)
ADOBE (Clase A)
CONSTRUCCIN INFORMAL(Clase A)
G5
ALBAILERA SIN REFUERZO (Clase B)
MAMPOSTERIA DE PIEDRA UNIDA CON BARRO (Clase A)
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ESCENARIO FRENTE A UN SISMO DE LAS CONSTRUCCIONES SIN DISEO SSMICO
Grado Dao % Grado Dao % Grado Dao %G5 5 G4 5 G3 5G4 50 G3 50 G2 50G3 35 G2 35 G1 35G2 10 G1 10 G0 10
VIII
IntensidadClase A Clase B Clase C
Clase de vulnerabilidad
Grado Dao % Grado Dao % Grado Dao %G4 5 G2 50 G1 50G3 50 G1 35 G0 50G2 35 G0 15G1 10
VII
Intensidad Clase de vulnerabilidadClase A Clase B Clase C
Grado G0G1G2G3G4G5
Dao Muy SeveroColapso
No se requiere accinRequiere reparacin arquitectnica
No se requiere evacuar edificioEvacuar edificio y reforzarEvacuar edificio y demoler
Despejar el sitio y reconstruir
Dao leveSin dao
Dao ModeradoDao Severo
Clasificacin de los daos Descripcin Accin a Adoptar
Segn la Intensidad Macrossmica
ESCENARIO FRENTE A UN SISMO DE LAS CONSTRUCCIONES CON DISEO SSMICO
Grado G0G1G2G3G4G5
Dao Muy SeveroColapso
No se requiere accinRequiere reparacin arquitectnica
No se requiere evacuar edificioEvacuar edificio y reforzarEvacuar edificio y demoler
Despejar el sitio y reconstruir
Dao leveSin dao
Dao ModeradoDao Severo
Clasificacin de los daos Descripcin Accin a Adoptar
Grado Dao %G2 5G1 50G0 45
Intensidad Clase de VulnerabilidadClase DVIII
Grado Dao % Grado Dao % Grado Dao % Grado Dao % Grado Dao %G5 50 G5 5 G4 5 G3 5 G2 5G4 35 G4 50 G3 50 G2 50 G1 50G3 15 G3 35 G2 35 G1 35 G0 45
G2 10 G1 10 G0 1
Intensidad
IX
Clase de VulnerabilidadClase A Clase B Clase C Clase D Clase E
Segn la Intensidad Macrossmica
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VULNERABILIDAD SSMICA ESTRUCTURALDE CONSTRUCCIONES CON DISEO SISMICO
La vulnerabilidad estructural de los edificios con diseo ssmico depende de aspectos cualitativos relacionados con su forma y con las caractersticas del sistema estructural, los que se definen en la etapa conceptual del diseo de un proyecto.
La evaluacin de la vulnerabilidad estructural debe considerar: Forma:
1. Planta: simetra, proporcin, continuidad.2. Elevacin: simetra, proporcin, continuidad.
Sistema Estructural:1. Componentes: densidad, continuidad, conexiones.2. Configuracin: simetra, uniformidad, relacin con
elementos no estructurales.
FORMAPlanta - Elevacin
b
h
h
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SISTEMA ESTRUCTURALDistribucin en Planta
Si
No
No
Torsin
Villa Olmpica Santiago 1985
SISTEMA ESTRUCTURALContinuidad en Altura
Si No
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VULNERABILIDAD SISMICA DE LOS ELEMENTOS
NO-ESTRUCTURALES
ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALES
Escaleras
CalefaccinComunicacionesRed de aguaRed electricaAlcantarilladoRed de incendioAscensoresMontacargas
Aire acondicionado Equipo industrialMobiliarioSuministros
BarandasPuertas y Rutas de Salida
Equipo de oficina
Apndices(letreros y antenas)OrnamentosMarquesinasLuminarias
ParapetosChimeneasRecubrimientos (Enlucidos)Vidrios y Ventanas
Divisiones interioresFachadasCielos falsosTechos o cubiertas
ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALES
ARQUITECTONICOS EQUIPAMIENTO LINEAS VITALES
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ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALES
VULNERABILIDAD SSMICA DE LOS ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALES
La evaluacin de la vulnerabilidad de los elementos no-estructurales debe considerar los efectos directo del sismo sobre ellos (aceleraciones y deformaciones) y los efectos de la interaccin con la estructura y con otros elementos no-estructurales.
Algunas medidas para proteger estos elementos pueden ser:i. Aislar los elementos para evitar la interaccin.ii. Proporcionar apoyos y anclajes para dar
estabilidad al elemento.
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ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALESDAOS SISMICOS
Via del Mar-1965
Via del Mar-1985
Santiago-1985Via del Mar-1965
ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALESDAOS SISMICOS
Desprendimiento del Cielo Falso
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ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALESDAOS SISMICOS
Colapso antetechos
Nisqually 2001Tarapac 2005
ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALESDAOS SISMICOS
Tocopilla 2007
Tocopilla 2007
Tocopilla 2007
Tocopilla 2007
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ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALESMedidas para reducir su vulnerabilidad ssmica
ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALESMedidas para reducir su vulnerabilidad ssmica
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DAOS EN TERREMOTOS CHILENOS
DAOS EN EDIFICIOS
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DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSValparaso 1906 (Ms = 8.28.4)
DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSValparaso 1906 (Ms = 8.28.4)
Incendio sector de El Almendral
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DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSValparaso 1906 (Ms = 8.28.4)
Daos en la ciudad de Santiago
DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSChilln 1939 (Ms = 7.8)
Chilln-1939
Chilln-1939Chilln-1939
Chilln-1939
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DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSChilln 1939 (Ms = 7.8)
Concepcin-1939 Concepcin-1939
Parral-1939 San Carlos-1939
DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSLas Melosas 1958 (Ms = 6.9)
El VolcnEl Volcn
El Volcn
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DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSSur de Chile 1960 (Mw = 9.5)
Puerto Montt-1960Concepcin-1960
Valdivia-1960
DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSSur de Chile 1960 (Mw = 9.5)
Inundaciones en Valdivia-1960
Costanera de Valdivia-1960
Banco Chile de Valdivia-1960
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DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSTarapac 2005 (Mw = 7.9)
DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSTarapac 2005 (Mw = 7.9)
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DAOS EN INSTALACIONES INDUSTRIALES
DAOS EN INSTALACIONES INDUSTRIALES
Wenchuan-Mayo 2008
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DAOS EN OBRAS PORTUARIAS
DAOS EN OBRAS PORTUARIAS
Muelle Pto. Montt-1960
Malecn Pto. Montt-1960
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DAOS EN OBRAS PORTUARIAS
Sitio 1 y 2 de San Antonio
Terremoto de Llolleo de 1985
DAOS EN OBRAS PORTUARIAS
Sitio 1 y 2 de San Antonio Sitio 5 de San Antonio
SOLUCIONES
NOSI
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DAOS EN INFRAESTRUCTURA VIAL
(PUENTES, LINEAS FERREAS Y CAMINOS)
DAOS EN INFRAESTRUCTURA VIALCamino Pto. Varas-Pto. Montt-1960
Lnea Frrea Llanquihue-1960Puente Lo Gallardo-1985
Puente Pichoy-1960
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DAOS EN INFRAESTRUCTURA VIAL
Puente Bio-Bio-1960
OTROS FENOMENOS Y SUS EFECTOS
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TSUNAMI
TSUNAMI Los tsunami son las olas producidas por
deformaciones que se producen en el fondo del mar producto del terremoto.
Ocurren en la medida que el epicentro del terremoto se produzca costa afuera (Terremotos interplaca -Tipo B ).
El efecto del tsunami slo se hace sentir en la costa y por ellos las instalaciones y ciudades ubicadas en el borde costero son las afectadas.
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TSUNAMI
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Lugar Ao Run-up
Arauco-Concepcin 1562Concepcin 1570 4 mSur de Per 1604 16 m en AricaConcepcin 1657 4 mChile Central 1730 16 m ConcepcinConcepcin 1751 3.5 m ConcepcinCopiap 1819 4 m CalderaValparaso 1822 3.5 mConcepcion 1835 13 m Isla QuiriquinaValdivia 1837 2 m AncudCoquimbo-La Serena 1849 5 m CoquimboCopiapo 1851 3 m HuascoCopiapo 1859 6 m CalderaSur de Per 1868 20 m AricaNorte de Chile 1877 21 m Mejillones
TSUNAMIS EN CHILE (SHOA)1
(1) SHOA: Servicio Hidrogrfico y Oceanogrfico de la Armada
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TSUNAMIS EN CHILE (SHOA)
Lugar Ao Amplitud
Valparaiso 1906 1.5 mCopiapo 1918 5 m CalderaCopiapo-Vallenar 1922 9 m ChaaralRegion del Maule 1928 1.5 m ConstitucinIllapel 1943 1 m Los VilosSur de Chile 1960 25 m Isla Mocha, 15 Mehuin, 10 m Corral, AncudTal-Tal 1966 0.8 m CalderaValparaiso 1985 1.5 mAntofagasta 1995 2.8 mTocopilla 2007
Puerto Saavedra-1960
Tsunami en Chile
12 m
Corral
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Page 73
Queule, en 1960
Tsunami en Chile
Tsunami en ChileRo Calle-Calle-1960Corral-1960
Coquimbo-1922 Arica-1877
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LICUACION
LICUACION
Suelos arenosos saturados pueden transformarse en fluidos por efecto de un movimiento ssmico.
Dadas las condiciones que deben presentar los suelos, la licuacin se observa en los sectores ubicados junto a las riberas de los ros o en el borde costero.
Los daos originados por este proceso son espectaculares y se deben a grandes deformaciones de las fundaciones.
Uno de los sntomas de la presencia de este fenmeno es la formacin de crteres con eyeccin de barros.
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LICUACIONPuerto Montt-1960Crteres-Llanquihue 1960
Pisco-2007
Pisco-2007
AVALANCHAS Durante los terremotos se producen estos fenmenos los que
pueden arrasar con edificios y obras civiles situadas en su curso, ocasionando importantes prdidas de vidas humanas y materiales.
De este tipo de fenmenos, la experiencia en Chile destaca los aludes que se han producido en los tranques de relave como los ocurridos durante el terremoto de Talca de 1928 en el tranque del mineral de El Teniente y en el terremoto de La Ligua de 1965 en el sector de Nogales, lo que signific la desaparicin del pueblo del Cobre y de ms de 200 personas.
Las amenazas ms graves de este tipo de fenmeno estn constituidas por los aludes de agua y barro como son los que ocurren producto del embalsamiento que producen los deslizamientos, de ellos el ms destacado es el caso de los tacos del Riihue durante los terremotos de 1575 y 1960.
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AVALANCHASEl Cobre-1965
Casas sepultadas: 80Nmero de victimas: 308
(Norambuena, 2006)
AVALANCHASEl Cobre-1965
Derrame Lateral Norte
Derrame Lateral Norte
Antes Despus
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DESLIZAMIENTOSReaca-1965 Rio Negro-1960
Wenchuan-Mayo 2008
COMENTARIOS FINALES Chile es el pas con una de las ms alta
productividad ssmica del mundo. Por lo anterior, Chile es uno de los laboratorios
naturales ms atractivo a nivel mundial. Esta situacin permite reunir valiosas enseanzas
cuando se produce un terremoto, enseanzas que debemos capitalizar en beneficio de reducir los efectos de ellos.
Desde el punto de vista del diseo debe tenerse en cuenta que el diseo conceptual de un proyecto es fundamental en el resultado y el clculo slo es una herramienta a su servicio.
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COMENTARIOS FINALES
Considerando los daos observados en los terremotos que han ocurrido los ltimos 25 aos, ssmicamente el principal problema en Chile es:a. Las viviendas construidas sin asistencia
tcnica (Autoconstruccin).b. La falta de un procedimiento de control y
calificacin de sistemas estructurales que no han sido probados ssmicamente.
MUCHAS GRACIAS
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