Efectos de Los Terremotos en Obras Civiles

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.

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

3Vigny, 2008

SITUACIN TECTNICA

FUENTES SISMOGNICAS

M 8.0

M 7.0

M 8.5

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

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.

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.

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.

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.

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

10

INTENSIDADES MACROSSMICASEfectos de la fuentes sismognica

INTENSIDADES MACROSSMICASEfectos condiciones locales

INTENSIDADES PLAN VALPARAISO 1906

(Carvajal y Saragoni, 1989)

11


INTENSIDADES PLAN VALPARAISO 1906

(Acevedo et al., 1996)(Carvajal y Saragoni, 1989)


I= 910

I=78

DAOS EN VALDIVIA 1960

(Lazo, 2008)

12

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


VULNERABILIDAD SSMICA ESTRUCTURAL

13

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

14

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)

15

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

17

SISTEMA ESTRUCTURALDistribucin en Planta

Si

No

No

Torsin

Villa Olmpica Santiago 1985

SISTEMA ESTRUCTURALContinuidad en Altura

Si No

18

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


ARQUITECTONICOS EQUIPAMIENTO LINEAS VITALES

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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


Desprendimiento del Cielo Falso

21


Colapso antetechos

Nisqually 2001Tarapac 2005


Tocopilla 2007

Tocopilla 2007

Tocopilla 2007

Tocopilla 2007

22

ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALESMedidas para reducir su vulnerabilidad ssmica

ELEMENTOS NO-ESTRUCTURALESMedidas para reducir su vulnerabilidad ssmica

23

DAOS EN TERREMOTOS CHILENOS

DAOS EN EDIFICIOS

24

DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSValparaso 1906 (Ms = 8.28.4)


Incendio sector de El Almendral

25


Daos en la ciudad de Santiago

DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSChilln 1939 (Ms = 7.8)

Chilln-1939

Chilln-1939Chilln-1939

Chilln-1939

26

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

27

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

28

DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSTarapac 2005 (Mw = 7.9)

DAOS EN TERREMOTOS CHILENOSTarapac 2005 (Mw = 7.9)

29

DAOS EN INSTALACIONES INDUSTRIALES

DAOS EN INSTALACIONES INDUSTRIALES

Wenchuan-Mayo 2008

30

DAOS EN OBRAS PORTUARIAS


Muelle Pto. Montt-1960

Malecn Pto. Montt-1960

31


Sitio 1 y 2 de San Antonio

Terremoto de Llolleo de 1985


Sitio 1 y 2 de San Antonio Sitio 5 de San Antonio

SOLUCIONES

NOSI

32

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

33

DAOS EN INFRAESTRUCTURA VIAL

Puente Bio-Bio-1960

OTROS FENOMENOS Y SUS EFECTOS

34

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.

35

TSUNAMI

Page 70

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

36

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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

37

Page 73

Queule, en 1960

Tsunami en Chile

Tsunami en ChileRo Calle-Calle-1960Corral-1960

Coquimbo-1922 Arica-1877

38

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.

40

AVALANCHASEl Cobre-1965

Casas sepultadas: 80Nmero de victimas: 308

(Norambuena, 2006)

AVALANCHASEl Cobre-1965

Derrame Lateral Norte

Derrame Lateral Norte

Antes Despus

41

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.

42

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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