Aspectos sísmicos en el análisis de cimentaciones NAVFAC

7/22/2019 Aspectos sísmicos en el análisis de cimentaciones NAVFAC

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TEMA 9. ASPECTOS SÍSMICOS EN EL DISEÑO

DE CIMENTACIONES

Asignatura: Mecánica de Suelos y cimentaciones

Profesor Pedro A. Calderón García

Bloque temático 2: Cimentaciones

Facultad de Artes

Maestría en Construcción



Tema 9. Aspectos sísmicos cimentaciones

ÍNDICE1. INTRODUCCIÓN

2. AMPLIFICACIÓN – EFECTOS LOCALES2.1. Método simplificacdo Art. A.2.4.-A.2.6. NSR-982.2. Método alternativo apéndice H-1 NSR-982.3. Microzonificación sísmica

3. OTROS EFECTOS ASOCIADOS A LA RESPUESTA SÍSMICA

4. FALLO SÍSMICO4.1. Degradación del suelo4.2. Asentamiento sísmico4.3. Deslizamientos

5. LICUACIÓN5.1. Introducción5.2. Determinación del riesgo de licuación5.3. Medidas de prevención

6. REGLAS ESPECÍFICAS PARA CIMENTACIÓN EN ZONA SÍSMICA

7. BIBLIOGRAFÍA



1. AMPLIFICACIÓN

2. OTROS FENÓMENOS ASOCIADOS CON LA RESPUESTA

SÍSMICA

3. FALLO SÍSMICO

4. LICUACIÓN

BIB

1. INTRODUCCIÓN

Intr ReglasE LocalTema 9. Aspectos sísmicos cimentaciones

Fenómenos dominantes en la respuesta de un depósito de suelo frente a excitaciones

sísmicas:

Otros F Fallo S Licuac



Concepto: Aumento de aceleraciones por depósito de suelo (efectos locales)

La triple resonancia: roca-suelo, suelo-suelo, suelo-estructuraConsideración de los efectos locales en NSR-98:

1. Método simplificado artículos A.2.4., A.2.5. y A.2.6. NSR-98

2. Método alternativo Apéndice H-1 NSR-98

3. Estudio de microzonificación (artículo A.2.9. NSR-98)

4. Integración, paso a paso, de la ecuación de movimiento

2. AMPLIFICACIÓN – EFECTOS LOCALES

Tema 9. Aspectos sísmicos cimentaciones BIBIntr ReglasE Local Otros F Fallo S Licuac



2. AMPLIFICACIÓN – EFECTOS LOCALES2.1. Método simplificado artículos A.2.4, A-2-5 y A-2-6


2. Determinación del coeficiente de sitio1. Identificación del perfil de suelo

2,0S4

1,5S3

1,2S2

1,0S1

Coeficiente de

sitio, S

Tipo de perfil

de suelo

BIBIntr ReglasE Local Otros F Fallo S Licuac





4. Determinación del coef. de importancia3. Identificación del grupo de uso del edificio

GRUPO IV: Edificaciones indispensables

(hospitales, centrales telefónicas, etc.)

GRUPO III: Edificaciones de atención a lacomunidad

(bomberos, defensa civil, etc.)

GRUPO II: Estructuras de ocupación especial(escuelas, colegios, universidades, etc.)

GRUPO I: Estructuras de ocupación normal

1,0I

1,1II

1,2III

1,3IV

Coeficiente de

importancia, I

Grupo de uso






5. Determinación del espectro elástico de diseño




2. AMPLIFICACIÓN – EFECTOS LOCALES2.2. Método alternativo apéndice H-1


1. Identificación del perfil de suelo






2. Determinación de los coeficientes de amplificación del suelo

(*)(*)(*)(*)(*)F

(*)2,42,83,23,5E

1,51,61,82,02,4D

1,31,41,51,61,7C

1,01,01,01,01,0B

0,80,80,80,80,8A

Aa ≥ 0,5Aa = 0,4Aa = 0,3Aa = 0,2Aa ≤ 0,1

Intensidad del movimiento sísmicoTipo deperfil

(*) Debe realizarse una investigación geotécnica para el lugar

específico y debe llevarse a cabo un análisis de amplificación de la

onda

(*)(*)(*)(*)(*)F

(*)0,91,21,72,5E

1,11,11,21,41,6D

1,01,01,11,21,2C

1,01,01,01,01,0B

0,80,80,80,80,8A

Aa ≥ 0,5Aa = 0,4Aa = 0,3Aa = 0,2Aa ≤ 0,1

Intensidad del movimiento sísmicoTipo deperfil

(*) Debe realizarse una investigación geotécnica para el lugar

específico y debe llevarse a cabo un análisis de amplificación de la

onda

Coeficiente de amplificación Fv para la zona deperiodos largos del espectro

Coeficiente de amplificación Fa para la zona deperiodos cortos del espectro






3. Determinación del espectro elástico de diseño




2. AMPLIFICACIÓN – EFECTOS LOCALES2.3. Microzonificación


Ejemplo: microzonificación de la ciudad de Bogotá




3. OTROS EFECTOS ASOCIADOS A LA RESPUESTASÍSMICALas ondas sísmicas


Periodo fundamental de vibración de un suelo

s

n

vn

H T

)12(

4

−

=




4. FALLO SÍSMICO4.1. Degradación del suelo


La reducción del módulo G de cortante, representada por la relación G/Gmax es una

buena medida de la pérdida de rigidez del suelo durante la acción sísmica

4.2. Asentamiento sísmico

En arenas: por densificación

En arcillas: Por incremento y posterior disipación de presiones

intersticiales

Terremoto de Kobe (Japón),1995Deformación de corte, γ (%)

Gmax




4. FALLO SÍSMICO4.3. Deslizamientos


Terremoto

de Alaska,

1959




5. LICUACIÓN (O LICUEFACCIÓN)5.1. Introducción


Concepto: Incremento de la presión intersticial por tendencia a la densificación del depósito

de suelo.

Susceptibilidad a la licuación

• Son más susceptibles arenas finas, uniformes (mal graduadas)

• Limos no plásticos también son susceptibles a la licuación

• Los depósitos bien gradados, con tamaños hasta de gravas, son menos susceptibles

• Suelos con partículas redondeadas o planas son más susceptibles que suelos con

partículas angulares

• El suelo debe ser granular, estar saturado y en estado suelto.




5. LICUACIÓN (O LICUEFACCIÓN)5.1. Introducción. Ejemplo: Terremoto de Niigata (Japón), 1964




5. LICUACIÓN (O LICUEFACCIÓN)5.2. Determinación del riesgo de licuación


a) Método del SPT (NAVFAC DM 7.3; MIL HDBK 1007/3)

1. Determinación de la relación de esfuerzos cíclicos del depósito

d

v

v

v

cic r g

aCSR *

'**65,0

' 0

max

0 σ

σ

σ

τ ==

Siendo:

τcic = Tensión de cortante cíclico producido por el terremoto de diseño

σ’v0

= Tensión vertical efectiva inicial en la capa estudiada

σv = Tensión vertical total en la capa estudiada

amax = aceleración horizontal máxima a nivel del suelo

r d = Factor de reducción de tensiones. Varía desde un valor de 1,0 en la superficie del suelo

hasta un valor de 0,9 a 10 m de profundidad. Si las tensiones y aceleraciones son

calculadas directamente en un análisis de amplificación, r d debe ser ignorado, o igual a 1,0







2. Determinación del valor corregido de SPT, N 60

N 60

= C N

ERm N/60

Tabla con los ratios de energía (ERm) por sistema






a) Método del SPT (NAVFAC DM 7.3; MIL

HDBK 1007/3)

3. Estimación del “ratio de resistencia

cíclica” (CRR), basado en el valor del

SPT, que sería necesario para causar

la licuación en un depósito de arenas

limpias en un terreno llano.







4. Correcciones

a. Para magnitud “M”, distinta de 7,5 es

CRRM = MSF * CRR7.5







4. Correcciones

b. Para arenas con finos se adopta un

N’60 = N60 + ∆N60

donde ∆N60, depende del contenido de

finos

c. Plasticidad de los finos. Para que se produzca

licuefacción deben cumplirse las tres condicionessiguientes:

-Contenido de arcilla < 15%

-Límite líquido < 35%

-wn > 0,9 wLL







5. Determinación del coeficiente de seguridad frente a la licuación:

EC

CRR FS =

Debe ser FS > 1,2 (NAVFAC DM 7-03)






b) Método del SPT (ROM 04)

Relación aproximada entre la la magnitud (M) y la Intensidad

MSK (IMM, escala modificada de Mercalli)

MM I M 3

21+=

Relación

aproximada entrela aceleración

máxima en el

terreno y la

Intensidad MSK

(IMM, escala

modificada de

Mercalli




• Eliminación de suelos potencialmente licuables y sustitución

• Tratamiento de suelos licuables:

• Vibración profunda: Vibroflotación o vibrosustitución

• Compactación dinámica

• Inyecciones

5. LICUACIÓN (O LICUEFACCIÓN)5.3. Medidas preventivas




• Calcular zapatas de forma que los asientos sean aproximadamente iguales

• No cimentar en terrenos de diferentes características geotécnicas• Mismo tipo de cimentación en todos los apoyos de la obra

• Vigas de amarre para ac ≥ 0,16 g

• En losas : el c.d.g. de la losa debe coincidir con la resultante de cargas

• En general : planta del edificio sin formas convexas

• En arenas sueltas o muy sueltas (N<10) bajo el nivel freático realizar estudio licuación.

• No se considerará la resistencia por fuste de pilotes en tramos susceptibles de licuación

• Los pilotes deben enlazarse adecuadamente al encepado• En pilotes de H.A. la armadura longitudinal debe extenderse desde la cabeza del pilotes

hasta al menos 4 diámetros por debajo de la zona crítica más profunda (aquellas donde

se produciría su agotamiento estructural durante un terremoto)

6. REGLAS ESPECÍFICAS PARA CIMENTACIÓN ENZONA SÍSMICA




Bibliografía básica

Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (1998) “Normas Colombianas de diseño y construcción Sismorresistente,

NSR-98 ” Ley 400 de 1997, Decreto 33 de 1998, Tomos 1 y 4, Títulos A y H.

Depto. Técnico de Tecnología y Normativa, Puertos del Estado, Ministerio de OO.PP, Transportes y M.A. (España) (1994)

“Recomendaciones Geotécnicas para el Proyecto de Obras Marítimas y Portuarias, ROM 0.5-94”

Naval Facilities Engineering Command (1983) “Soil Dynamics and special design aspects. Design Manual 7.03”

Bibliografía adicional

Comisión Permanente de Normas Sismorresistentes, Ministerio de Fomento (España) (2002) “Norma de construcción

sismorresistente: parte general y edificación (NCSR-02)”

Ingeominas – Universidad de los Andes (1997) “Microzonificación sísmica de Santa Fe de Bogotá”

Naval Facilities Engineering Command (1986) “Foundations and Earth Structures. Design Manual 7.02 ”

Eurocódigo 7 : Proyecto Geotécnico (1998)

7. BIBLIOGRAFÍA


Documents

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