INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO “SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSION SAN CRISTOBALEscuela de Ingeniería Civil

LAPSO ACADEMICO 2011-1

ASIGNATURA: ELECTIVA VI (INGENIERIA SISMICA)IX SEMESTRE

TRABAJO: 1ERA ENTREGATERMINOS Y CONCEPTOS UTILIZADOS O EMPLEADOS EN EL DISEÑO DE

ESTRUCTURAS SISMORESISTENTES.

Autor (es):Marciales D. Romer A.

Ced de Id Nº:17.057.998.Aguillon Sully.

Ced de Id Nº:15.080.787.Sánchez B. Freymar Y.

Ced de Id Nº:12.816.188.Julio A. Rincón AmadoCed de Id Nº:16.983.993

Angilbert. J.Zambrano B.Ced de Id Nº:19.360.104

Navarro S. Marco ACed de Id Nº:17.931.234

Edgar A. RojasCed de Id Nº:11.410.140

Facilitador: Ing. Luis E. Roche Ch.Lapso Académico 2011-1

Sección: D

San Cristóbal, Mayo de 2011

INTRODUCCIÓN

Esta asignatura nos ayudada comprenden el comportamiento que tiene la

edificaciones o estructuras al ser aplicado las distintas cargas externas e interna

ya sean por efectos naturales o provocados. Se adquirirán conocimientos de todas

las normas y requisitos vigentes en Venezuela sobre sismo y las zonas más

vulnerables en el país. De esta forma nos ayudara en un futuro como ya

ingenieros tener los conocimientos en esta área de sismo ya que los terremotos

tienen repercusión en todas las áreas de ésta profesión y de otras. Se debe tomar

en cuenta el conocimiento necesario adquirido en ésta materia para poder

interpretar de manera adecuada las recomendaciones de diseño y construcciones

disponibles para la ejecución de obras con características antisísmicas o sismo-

resistentes.

CARGA PERMANENTE

Son cargas verticales aplicadas a una estructura que son producidas por el peso

propio de los elementos estructurales como (vigas, columnas, techo, pisos,

revestimientos,) y los no estructurales (ventanas, acabados, divisiones, entrepiso

de madera, cielorraso de madera, piso de baldosa), para calcular estas cargas se

toman los pesos de los materiales y los elementos constructivos a emplear en la

edificación. También llamadas cargas muertas o concarga.

CARGA VARIABLE

Son aquellas cargas que tienen la particularidad de no actuar constantemente en

el tiempo y el lugar sobre una estructura estas cargas están constituidas por todas

aquellas fuerzas que son externas a la obras en sí, y se subdividen en:

Cargas variables de explotación o de uso, que son las propias del servicio

que la estructura debe rendir.

Cargas variables climáticas, que comprenden las acciones del viento y

nieve

Cargas variables del terreno, debidas al peso del terreno y a sus empujes

Cargas variables debidas al proceso constructivo.

Desde otro punto de vista, las acciones variables pueden subdividirse a su vez en:

Acciones variables frecuentes, que son aquéllas de actuación común y

frecuente que presentan, por tanto, una gran duración de aplicación a lo

largo de la vida de la estructura.

Acciones variables infrecuentes, que no siendo excepcionales tienen pocas

probabilidades de actuación y presentan, por tanto, una pequeña duración

de aplicación a lo largo de la vida de la estructura.

CARGAS TEMPORALES

Son cargas también llamadas como de uso, servicio o función, estas son

producidas por el peso y están presentes en las edificaciones y obras civiles

durante la construcción y la vida útil, las cargas son de muebles, personas,

equipos tecnológicos, materiales de almacenamiento, y transporte. Están se

presentan durante un periodo de acción tiene un carácter variable y aleatorio, se

consideran como las cargas presente durante la construcción y se dividen en:

Cargas de larga duración: son aquellas que sin ser permanentes, están

bastante cerca de serlas.

Cargas de corta duración: actúan durante períodos cortos. Ej.: las

originadas por el paso de personas y animales, equipos y materiales

transitorios.

Especiales: son las que no corresponden al funcionamiento normal de la

construcción, y que toman valores significativos durante pequeñas

fracciones de la vida útil de la estructura. Ej.: sismo efectos de impactos o

explosiones.

CENTRO DE MASA O CENTRO DE GRAVEDAD EN UNA EDIFICACIÓN

En un piso genérico i, el centro de masa o centro de gravedad es el punto por

donde pasa la resultante de las cargas de las columnas de todo el piso que se

analiza.

Cada piso o entrepiso se considera concentrado en su centro de masa, por donde

pasa la línea de acción de las fuerzas cortantes horizontales Fi en cada nivel.

Las coordenadas del centro de masa para un sistema de ejes inicial, como por

ejemplo:

X m=∑ (Pi x i )/Pi

Y m=∑ (Pi x i) /Pi

Donde:

Pi: es la carga axial que transmite cada columna del piso i, siendo Xi e Yi las

distancias a los ejes mencionados.

Las coordenadas del centro de masa, con relación a un sistema de ejes iníciales,

se puede obtener también con la siguiente ecuación (tomando en cuenta los pesos

de los entrepisos en el nivel que se analizo).

X m=∑ (w j x j )/w j

Y m=∑ (w j y j) /w j

Donde wj es el peso inicial de las losas o placas de entrepiso y demás elementos

estructurales, tales como escaleras, maquinarias pesadas, entre otras, mas las

cargas móviles parciales correspondientes.

Xj e Yj son las distancias del centro de gravedad de estos pesos parciales Wj a los

ejes coordenados mencionados. Wj es el peso total efectivo del nivel i que se

analiza.

CLASIFICACION DE LAS EDIFICACIONES SEGÚN SU USO

GRUPO A

Edificaciones que albergan instalaciones esenciales, de funcionamiento vital en

condiciones de emergencia o cuya falla pueda dar lugar a cuantiosas pérdidas

humanas o económicas, tales como, aunque no limitadas a:

Hospitales: Tipo IV, Tipo III y Tipo II, definidos en la tabla C- 6.1.

Edificios gubernamentales o municipales de importancia, monumentos y

templos de valor excepcional.

Edificios que contienen objetos de valor excepcional, como ciertos museos

y bibliotecas.

Estaciones de bomberos, de policía o cuarteles.

Centrales eléctricas, subestaciones de alto voltaje y de telecomunicaciones.

Plantas de bombeo.

Depósitos de materias tóxicas o explosivas y centros que utilicen materiales

Radioactivos.

Torres de control; hangares; centros de tráfico aéreo.

Edificaciones educacionales.

Edificaciones que puedan poner en peligro alguno de las de este Grupo.

GRUPO B1

Edificaciones de uso público o privado, densamente ocupadas, permanente o

temporalmente, tales como:

Tabla 6.1 factor de importancia

Edificios con capacidad de ocupación de más de 3 000 personas o área

techada de más de 20 000 m2.

Centros de salud no incluidos en el Grupo A.

Edificaciones clasificadas en los Grupos B2 o C que puedan poner en

peligro las de este Grupo.

GRUPO B2

Edificaciones de uso público o privado, de baja ocupación, que no excedan los

límites indicados en el Grupo B1, tales como:

Viviendas.

Edificios de apartamentos, de oficinas u hoteles.

Bancos, restaurantes, cines y teatros.

Almacenes y depósitos

Toda edificación clasificada en el Grupo C, cuyo derrumbe pueda poner en

peligro las de este Grupo.

GRUPO C

Construcciones no clasificables en los grupos anteriores, ni destinadas a la

habitación o al uso público y cuyo derrumbe no pueda causar daños a

edificaciones de los tres primeros Grupos.

En las edificaciones del Grupo C, se podrá obviar la aplicación de la Norma

siempre y cuando se adopten disposiciones constructivas que aseguren su

estabilidad ante

COEFICIENTE SÍSMICO

Cociente entre la fuerza cortante horizontal de diseño que actúa en el nivel base y

el peso total por encima del mismo.

FUERZA CORTANTE (v)

Es la suma algebraica de todas las fuerzas externas perpendiculares al eje de la

viga (o elemento estructural) que actúan a un lado de la sección considerada.

CORTE BASAL

Es una Fuerza de Reacción que se presenta en todos los marcos que compongan

una estructura y se localiza en su base, esto es donde la columna de acero

concreto o madera se "junta" con el dado de cimentación y sirve para diseñar los

anclajes de acero para unir una columna al dado o para proponer la sección de

concreto en la base de una estructura.

Es la reacción que la estructura tiene cuando está sujeta principalmente a Fuerzas

Accidentales (horizontales) como viento o sismo, inclusive también un marco

sujeto a fuerzas verticales, igual presenta cortante horizontal en su base.

DERIVA

Diferencia de los desplazamientos laterales entre dos niveles o pisos

consecutivos.

EFECTO P-DELTA

Efecto producido por las cargas axiales y los desplazamientos laterales sobre los

momentos flectores en los miembros.

ESCALAS MÁS COMUNES PARA MEDIR LA INTENSIDAD SISMICA

De un terremoto también llamado seísmo o sismo o, simplemente, temblor de

tierra podemos medir su magnitud y su intensidad. Para ello, se utilizan varias

escalas; las más comunes son la de Richter (causa) y la de Mercalli (Efecto).

RICHTER: MAGNITUD = CAUSA

La escala sismológica de Richter, también conocida como escala de

magnitud local (ML), es una escala logarítmica arbitraria denominada así en

honor del sismólogo estadounidense Charles Richter (1900-1985).

La escala de Richter mide la magnitud de un sismo. A través de ella se

puede conocer la energía liberada en el hipocentro o foco, que es aquella

zona del interior de la tierra donde se inicia la fractura o ruptura de las

rocas, la que se propaga mediante ondas sísmicas. Es una escala

logarítmica, no existiendo límites inferior ni superior. De acuerdo a esta

escala, un sismo tiene un único valor o grado Richter.

La magnitud Richter se calcula mediante una expresión matemática, cuyos

datos se obtienen del análisis de los registros instrumentales. Debido a su

carácter logarítmico, cuando la amplitud del movimiento o energía liberada

por el sismo varía por un factor de 10, la magnitud cambia en una unidad.

Así, un sismo de magnitud 7 será diez veces más fuerte que un evento de

magnitud 6, y cien veces más fuerte que uno de magnitud 5.

Debido a ciertas limitaciones en la escala de Richter, esta ha sido sustituida

en la actualidad por la escala de magnitud de momento (MW), la cual es

completamente independiente del tipo de instrumento. La escala de Richter

sigue siendo ampliamente usada debido a que se puede calcular

rápidamente.

El sismo más grande, registrado instrumentalmente en el mundo, alcanzó

una magnitud momento (MW) de 9.5 Richter el 22 de mayo de 1960 en

Chile.

MERCALLI: INTENSIDAD = EFECTO

Los sismólogos usan un método diferente para estimar los efectos de un

sismo, conocido como su intensidad. La intensidad no debe confundirse

con la magnitud. Aunque cada sismo tiene un solo valor de magnitud, sus

efectos varían de un lugar a otro, y habrá muchos estimados diferentes de

intensidad.

La intensidad es la violencia con que se siente un sismo en diversos puntos

de la zona afectada. La medición se realiza de acuerdo a la sensibilidad del

movimiento, en el caso de sismos menores, y, en el caso de sismos

mayores, observando los efectos o daños producidos en las

construcciones, objetos, terrenos y el impacto que provoca en las personas.

El valor de la intensidad de un sismo en un cierto lugar se determina de

acuerdo a una escala previamente establecida.

Se han desarrollado varias escalas para medir la intensidad de un sismo

pero la más usada es la escala de Mercalli, que ha estado en uso desde

1931. Debe su nombre al vulcanólogo italiano Giuseppe Mercalli. Ha sido

modificada varias veces y en la actualidad la escala se conoce como la

Escala de Mercalli Modificada, abreviada comúnmente como MM.

Es una escala cualitativa, mediante la que se mide la intensidad de un

sismo. Constituye la percepción de un observador entrenado para

establecer los efectos de un movimiento telúrico en un punto determinado

de la superficie de la tierra. La escala modificada de Mercalli va desde el

grado I hasta el XII.

A un mismo sismo, con un único grado Richter, se le pueden otorgar

distintos grados en la Escala de Mercalli, de acuerdo a la percepción o

efectos de ese movimiento en cada punto donde se ha percibido. Esto

explica el por qué a un mismo sismo sensible, con un único grado Richter,

se le otorgan distintos grados Mercalli en los distintos puntos geográficos

donde se ha dejado sentir. (Se expresan en los números romanos del I al

XII)

Por lo tanto, el uso de la Escala de Mercalli requiere:

o Tener en cuenta los efectos que distorsionan la percepción de la

intensidad (percepción personal), que depende del lugar en que uno

se encuentra: altura, tipo de edificación, tipo de suelo, modalidad de

construcción, entre otros factores.

o Junto con tener presente lo anterior, al momento de precisar la

Intensidad, se sugiere consultar a otras personas con qué intensidad

percibieron el sismo. De preferencia no deben encontrarse en el

mismo lugar.

Esta medición cualitativa es la que orienta directamente las acciones de

protección civil frente a la ocurrencia de sismos mayores o destructores

(terremotos).

FALLA GEOLÓGICA

En geología, una falla es una discontinuidad que se forma por fractura en las rocas

superficiales de la Tierra (hasta unos 200 km de profundidad) cuando las fuerzas

tectónicas superan la resistencia de las rocas. La zona de ruptura tiene una

superficie generalmente bien definida denominada plano de falla y su formación va

acompañada de un deslizamiento de las rocas tangencial a este plano.

El movimiento causante de la dislocación puede tener diversas direcciones:

vertical, horizontal o una combinación de ambas. En las masas montañosas que

se han alzado por movimiento de fallas, el desplazamiento puede ser de miles de

metros y muestra el efecto acumulado, durante largos periodos, de pequeños e

imperceptibles desplazamientos, en vez de un gran levantamiento único. Sin

embargo, cuando la actividad en una falla es repentina y brusca, se puede

producir un gran terremoto, e incluso una ruptura de la superficie terrestre,

generando una forma topográfica llamada escarpe de falla.

MARCO RÍGIDO (ESTRUCTURAL).

Un marco rígido es aquella estructura en la que la superestructura trabaja en

forma integral con la subestructura, y la estructura de soporte es lo

Fig. 1 Falla geológica

suficientemente rígida para disminuir apreciablemente los momentos flectores en

el centro de la luz.

Los marcos rígidos se usan a menudo en edificios y se componen de vigas y

columnas que están articuladas o bien son rígidas en su cimentación. Al igual que

las armaduras los marcos pueden ser bidimensionales o tridimensionales. La

carga en un marco ocasiona flexión en sus miembros y debido a las conexiones

entre barras rígidas esta estructura es generalmente indeterminada desde el

punto de vista de cálculo.

En el siguiente grafico tenemos como ejemplo un marco rígido de un puente.

DIFERENTES MÉTODOS DE ANÁLISIS PARA EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS

SISMO-RESISTENTES

El diseño sismo resistente de la estructura se basa fundamentalmente del estudio

de las fuerzas de inercia transnacionales y torsionales, cuyo efecto sobre una

estructura en general. Es posible diseñar estructuras que no sufran daños durante

los terremotos se diseñan para eso. Hay diferentes métodos utilizados son:

Análisis estático.

Análisis dinámico plano.

Análisis dinámico espacial.

Análisis dinámico espacial con diafragma flexible.

Fig. 2 Partes de un Marco Rígido

Otros métodos alternativos.

La selección del método de análisis en cada caso se establece en la tabla 2.9 y

2.10 (Estructura sismo-resistente de Fratelli), si bien los mismos pueden sustituirse

por otros más refinados, según la clasificación dada anteriormente.

La selección de los métodos de análisis depende de la regularidad de la

edificación y de su altura.

Tabla 2.9

ANÁLISIS PARA EDIFICIOS REGULARES

Altura de la edificación Requerimiento mínimo

No excede de 10 pisos ni 30m Análisis estático

Excede de 10 pisos o 30m Análisis dinámico plano

Tabla 2.10

ANÁLISIS PARA EDIFICIOS IRREGULARES

Tipo de Irregularidad Requerimiento Mínimo

Verticala.1, a.2, a.4, a.7, a.8 Análisis Dinámico Espacial

a.3, a.5, a.6 Análisis Dinámico Plano

En plantab.1, b.2, b.3 Análisis Dinámico Espacial

b.4 Análisis Dinámico Espacial con Diafragma Flexible

Irregularidad vertical

a.1: entrepiso blando

a.2: entrepiso débil

a.3: distribución irregular de masas de uno de los pisos contiguos

a.4: aumento de las masas con la elevación.

a.5: variaciones en la geometría del sistema estructural.

a.6: esbeltez excesiva

a.7: discontinuidad en el plano del sistema resistente a cargas laterales

a.8: falta de conexión entre miembros verticales.

a.9: columna corta

Irregularidad en planta

b.1: gran excentricidad

b.2: riesgo torsional elevado

b.3: sistema no ortogonal.

b.4: diafragma flexible.

LOS EFECTOS GENERALES DEL VIENTO SOBRE OBJETOS FIJOS

Cabe destacar que cuando el libre flujo del viento se ve obstaculizado por un

objeto fijo o tiene que pasar alrededor de obstáculos que impiden su paso, tiene

que desviarse para rodearlo y se producen variaciones en las velocidades con

respecto a las que se esperarían de estar en una zona completamente plana sin

obstáculos. Se producirá una distribución de presiones y succiones sobre todas

las caras externas del cuerpo, resulta claro que las partículas de aire al golpear la

cara expuesta directamente al efecto del viento generalmente conocida como cara

de Barlovento, producirá un empuje o presión sobre la misma. En la cara opuesta

llamada de Sotavento las líneas de flujo presentan un carácter turbulento

tendiéndose a separar del objeto y provocar una succión sobre las caras del

mismo. Los dos efectos podrían sumarse dando lugar a lo que generalmente se

define como una fuerza de arrastre sobre el objeto.

MOMENTO DE VOLCAMIENTO

Fig. 3. Efectos exteriores del viento

Momento externo que se desarrolla en la base de una estructura, debido a una

carga lateral aplicada a un punto que está situado por encima de la base,

perdiendo el equilibrio.

Este tipo de falla se presenta cuando la carga a transmitir al suelo viene

acompañada de momentos o es excéntrica con respecto a la fundación y el suelo

es compresible.  En los textos no encontramos un parámetro que controle

directamente este tipo de falla debido a que siempre prevalece el criterio de no

admitir tensiones en el suelo.  Este criterio, aunque aparentemente controlaría la

rotación de la fundación, no es suficiente para asegurar este tipo de falla.  Como

recomendación se sugiere que se verifique de todas maneras la estabilidad de la

fundación por medio de un factor de seguridad al volcamiento. Se determina el

área de contacto  y calculamos el factor de seguridad al volcamiento.

Estos momentos se toman con respecto al punto con el cual se espera que rote la

fundación en el estado más crítico o sea cuando es inminente la rotación y todas

las reacciones del suelo se concentran en un solo punto.  En el diagrama de

cuerpo libre indicado podemos verificar que quien controla el volcamiento no es el

suelo sino las fuerzas restauradoras o estabilizadoras: carga axial, peso propio,

peso del lleno sobre la fundación, cargas de otros elementos estabilizadores como

muertos en concreto, acción de vigas de fundación,  etc.

Podemos concluir que quien determina el área de la fundación son las presiones

de contacto con el suelo. De ahí pasamos a dimensionar la altura  y diseñar la

fundación para que no presente falla estructura.

MOMENTO EQUILIBRANTE

Que es un momento de igual valor y de signo opuesto al momento de

desequilibrio. Esto equivale a desbloquear el nudo. El momento equilibrarte se

repartirá entre los extremos de las distintas piezas concurrentes en el nudo en

proporción a sus rigideces, puesto que al girar el nudo todas las piezas

concurrentes giran el mismo ángulo. La relación de la parte de momento

equilibrarte que se lleva cada pieza con el momento equilibrarte total es lo que se

denomina coeficiente de reparto o coeficiente de distribución, y es igual al cociente

de la rigidez de la pieza considerada entre la suma de las rigideces de todas las

piezas que concurren en el nudo. Por tanto, se distribuye el momento equilibrante

entre las distintas piezas concurrentes en el nudo y se transmite el momento al

extremo opuesto. En los demás nudos de la estructura se procede análogamente,

por lo que también se habrán introducido momentos equilibrantes, distribuyéndose

a las extremidades de sus piezas concurrentes, las cuales transmitirán una parte a

sus extremidades opuestas. De esta manera se opera cíclicamente. Si en una fase

posterior de cálculo volvemos a obtener en un nudo previamente equilibrado el

momento de desequilibrio, éste será cada vez menor, de igual modo que las

magnitudes de las transmisiones. Los nudos van equilibrándose paulatinamente y

la estructura se va acercando a su posición de equilibrio. El método de Cross es

un método que permite alcanzar la precisión que se desee mediante

aproximaciones sucesivas.

NIVEL DÉBIL EN ESTRUCTURAL-SISMORESISTENTEFig. 4 Momento por viento en edificio

Edificaciones de albañilería de ladrillo (tierra cocida o concreto) o bloques

de concreto unidas con mortero de arena - cemento; sin refuerzo de

columnas y vigas collar, con techo ligero o flexible.

Edificaciones con bloques de piedras unidas con mortero de arena

cemento; sin refuerzo de columnas y vigas collar, con techo ligero y flexible.

Construcciones de madera y/o caña recubiertas con tierra (bahareque,

quincha) cuyos miembros estructurales están debilitados por la acción de

insectos o descompuestos por la acción de sucesivos procesos de

humedecimiento y secado, con techo ligero y flexible.

Estas edificaciones tienen techos ligeros y flexibles constituidos por vigas de

madera, troncos o caña gruesa; y la cobertura planchas onduladas de zinc,

asbesto cemento, cañas delgadas, hojas de palmera o materiales similares.

Construcciones con muros de albañilería de ladrillo (tierra cocida o

concreto), bloques de concreto o piedra tallada, unidas con mortero de arena

cemento, sin columnas de confinamiento, ni refuerzo interior en los muros, con

techo rígido y pesado generalmente de concreto reforzado, baja densidad de

muros en ambas o una de sus direcciones (menor a 20 cm/m2).

Construcciones de concreto reforzado, cuyo sistema resistente está

constituido por columnas y vigas de concreto reforzado conformando pórticos

espaciales, con techos de losas de concreto reforzado o aligerados con elementos

de albañilería huecos, con muros de relleno generalmente de ladrillo cocido o

bloques de concreto. Con estructuración inadecuada para resistir sismos por la

presencia de columnas cortas, excentricidad, poca rigidez lateral en una de las

direcciones principales, insuficiente separación con el bloque adyacente o edificios

vecinos y con otras deficiencias estructurales. No diseñadas para resistir sismos,

concreto de baja resistencia y ausencia de muros de corte para tomar cargas

laterales.

NIVELES DE DISEÑO 1,2 y 3.

El Nivel de Diseño 1 corresponde a sistemas estructurales diseñados sin que se

exija el cumplimiento de las especificaciones COVENIN para el dimensionamiento

detallado de miembros y conexiones en zonas sísmicas. Pero deben diseñarse

para resistir mayores solicitaciones sísmicas que con los otros niveles de diseño,

debido a los menores valores admitidos del Factor de Reducción R. Se considera

que el cumplimiento de las especificaciones detallado para cargas gravitacionales

y de viento confiere a las estructuras una pequeña ductilidad, que es asumida

mediante valores de R algo mayores de 1.

El Nivel de Diseño 2 sólo requiere la aplicación de algunas especificaciones

COVENIN para el diseño y construcción en zonas sísmicas; están encaminadas a

conferir una cierta ductilidad al sistema resistente a sismos y a evitar fallas

prematuras en las regiones críticas de los elementos portantes del sistema.

El Nivel de Diseño 3 requiere la aplicación estricta de todas las disposiciones

COVENIN para el diseño y construcción en zonas sísmicas. La mayor parte del

respaldo experimental y de las evidencias de campo que han servido de base para

establecer estas prescripciones de diseño, proviene de movimientos reales o de

acciones simuladas de la severidad esperada en áreas donde A0 excede 0.20

aproximadamente.

Se ha encontrado que el conferir suficiente ductilidad local a determinadas zonas

donde pueden aceptarse deformaciones inelásticas, junto con el adecuado

mantenimiento de ciertos miembros y conexiones en rango elástico, permite

disipar gran cantidad de energía sin pérdida de estabilidad de la edificación.

APLICACIÓN DE LAS NORMAS COVENIN Nº 1756-03

Esta normas fueron establecidas para tener criterio básicos regidos en normas

para el análisis y diseño de la edificaciones ubicadas en zonas de alto riesgo

sísmicos con el fin de salvar vidas y evitar el colapso de la estructuras. Esta

normas se aplican a la construcciones de concreto armado, acero o mixtas para

que puedan estar en capacidad de resistir y absorber las energía generadas por

los sismo en el interior de la tierra. Al cumplir estas normas aseguramos que las

edificaciones no sufran daños no estructurales bajo sismo menores, ni se afecte el

funcionamiento de las instalaciones y así podrán sufrir solo daños moderaros y

limitados en los elementos estructurales, e esta forma cualquier daño producido

será en todo los casos reparables.

PERIODO FUNDAMENTAL

Cada estructura posee un único periodo natural o fundamental de vibración, el

cual es el tiempo requerido para completar un ciclo de vibración libre. La rigidez, la

altura de la estructura son factores que determinan o influyen en el periodo

fundamental, y éste puede variar desde 0.1 [s], para sistemas simples, hasta

varios segundos para sistemas de varios niveles. Como primera aproximación el

periodo fundamental puede ser asumido igual al número de niveles dividido por

10. El valor del periodo fundamental de la edificación debe obtenerse a partir de

las propiedades de su sistema de resistencia sísmica, en la dirección a considerar.

Método A: Para todas las edificaciones el valor de T puede aproximarse mediante

la siguiente fórmula:

(1)

Donde:

hn= altura en m. (ft), medida desde la base, del piso más alto del edificio.

Ct= 0.0853 (0.035) para pórticos de acero resistentes a momento.

Ct= 0.0731 (0.030) para pórticos de hormigón armado resistente a momentos y

estructuras arriostradas.

Excéntricamente

Ct= 0.0488 (0.20) para todas las demás edificaciones

Método B: El periodo fundamental puede calcularse utilizando el procedimiento de

Rayleigh:

(2)

donde:

            i= desplazamiento horizontal en el nivel i debido a la fuerza fi

            fi= fuerza lateral en el nivel i

            wi= carga muerta del nivel i

Los valores de fi representan cualquier fuerza lateral distribuida en forma racional

como muestra la formula 1; esta distribución en forma de triangulo invertido

corresponde a la distribución de la cortante basal. Las deflexiones elásticas i,

deben calcularse utilizando las fuerzas laterales aplicadas fi. Si la contribución de

los elementos no estructurales a la rigidez de la estructura es subestimada, el

cálculo de las deflexiones y el periodo natural son sobreestimados, dando valores

demasiado bajos para los coeficientes de fuerza.

Fig. 5 procedimientos de Rayleigh

Para reducir el efecto de este error se especifica que el valor de T del método B no

debe exceder de un valor de 30% mayor que el de T obtenido del método A en la

zona sísmica 4 y del 40% en las zonas sísmicas 1, 2 y 3.

COEFICIENTE SÍSMICO Y PESO SÍSMICO

El coeficiente sísmico C se define como el cociente entre la fuerza cortante

horizontal de diseño que actúa en el nivel de base, conocida por corte basal y el

peso sísmico total w por encima del mismo. Se debe cumplir:

C=V 0W,α A0R

Donde:

Vo = es la fuerza de corte basal Ao = es el coeficiente de aceleración correspondiente a cada zona.α: es el factor de importancia.W= es el peso sísmico de la edificación por encima del nivel base.

Para obtener el peso sísmico total W, la carga muerta deberá sumarse a los

porcentajes de las acciones variables, según indica la norma:

a) Recipientes líquidos: 100 % de la carga de servicio, con el recipiente

lleno.

b) Almacenes y depósitos en general donde la carga móvil tenga el

carácter de permanente, tales como bibliotecas o archivos: 100% de

la carga de servicio.

c) Estacionamientos públicos: 50% de la carga de servicio,

considerando el estacionamiento lleno. En estacionamientos

privados: 25% de la carga variable de servicio, considerando el

estacionamiento lleno.

d) Edificios donde puede concentrarse un público de más de 200

personas, tales como educacionales, comerciales, cines e

industriales: 50% de la carga de servicio.

e) Entrepisos de edificaciones no incluidos en d), tales como viviendas:

25% de la carga variable de servicio.

f) Techos y terrazas no accesibles: 0% de la carga variable. En

terrazas accesibles se adopta el mismo porcentaje que en los casos

d) o e), según corresponda.

g) Las escaleras y vías de escape respetaran las exigencias del caso

d).

ORIGEN DE UN SISMO O SEISMO

El origen de los terremotos se encuentra en la acumulación de energía que se

produce cuando los materiales del interior de la Tierra se desplazan, buscando el

equilibrio, desde situaciones inestables que son consecuencia de las actividades

volcánicas y tectónicas, que se producen principalmente en los bordes de la placa.

Aunque las actividades tectónicas y volcánicas son las principales causas por las

que se generan los terremotos, existen otros muchos factores que pueden

originarlos:

Acumulación de sedimentación como: Desprendimientos de rocas en las

laderas de las montañas, hundimiento de cavernas.

Modificación del régimen de precipitación, modificando cuencas o cauces

de ríos o estuarios)

Variaciones bruscas en la presión atmosférica por ciclones

Estos mecanismos generan eventos de baja magnitud que generalmente caen en

el rango de microsismos, temblores que sólo pueden ser detectados por

sismógrafos.

SISMÓMETRO

El sismómetro o sismógrafo es un instrumento creado por John Milne para medir

terremotos para la sismología o pequeños temblores provocados, en el caso de la

sismología de exploración.

Este aparato, en sus inicios, consistía en un péndulo que por su masa permanecía

inmóvil debido a la inercia, mientras todo a su alrededor se movía; dicho péndulo

llevaba un punzón que iba escribiendo sobre un rodillo de papel pautado en

tiempo, de modo que al empezar la vibración se registraba el movimiento en el

papel, constituyendo esta representación gráfica el denominado sismograma.

Los instrumentos modernos son, por supuesto, electrónicos. Estos sismógrafos se

parecen a los acelerómetros, y tienden a llegar a ser instrumentos universales. En

años anteriores, los sismómetros podrían “quedarse cortos” o ir fuera de la escala

para el movimiento de la Tierra que es suficientemente fuerte para ser sentido por

la gente. En este caso, solo los instrumentos que podrían trabajar serían los

acelerómetros menos sensibles.

Los modernos sismómetros de banda ancha (llamados así por la capacidad de

registro en un ancho rango de frecuencias) consisten de una pequeña ‘masa de

prueba’, confinada por fuerzas eléctricas, manejada por electrónica sofisticada.

Cuando la Tierra se mueve, electrónicamente se trata de mantener la masa fija a

través de la retroalimentación del circuito. La cantidad de fuerza necesaria para

conseguir esto es entonces registrada.

La salida de los acelerómetros es directamente como aceleración (recordando

F=ma de Newton), pero los sismómetros usan un circuito integrado para una

salida de velocidad.

Los sismómetros espaciados en un arreglo pueden ser usados para localizar a

precisión, en tres dimensiones, la fuente del terremoto, usando el tiempo que toma

a las ondas sísmicas propagarse hacia fuera desde el epicentro, el punto de la

ruptura de la falla. Los sismógrafos son también usados para detectar explosiones

de pruebas nucleares. Al estudiar las ondas sísmicas, los geólogos pueden

también hacer mapas del interior de la Tierra.

Cuando ocurre un terremoto, los sismógrafos que se encuentran cerca del

epicentro son capaces de registrar las ondas S y las P, pero del otro lado de la

Tierra sólo pueden registrarse las ondas P.

Los sismómetros que son usados en la Sismología de exploración tienen nombres

según el medio en que se usan, el caso de los usados en Tierra son llamados

geófonos y los usados en agua, son hidrófonos. Existen también los sismómetros

de fondo oceánico (OBS, acrónimo en inglés).

REQUISITOS BASICOS PARA EL SISTEMA ESTRUCTURAL DE UNA

EDIFICACION EN ZONAS SISMICAS.

Las fuerzas de sismo que acutan sobre una estructura consisten en fuerzas

inerciales de masa que se originan por la exitacion de sus fundaciones durante un

movimiento telurico.

Fig. 6 Sismógrafo

El diseño sismo resistente de edificios se basa principalmente en el analisis de las

fuerzas de inercia translacionales, cuyo efecto sobre una estructura es en general

mas notable que las componentes verticales o rotacionales.

Un sismo puede producir ademas otros efectos, como por ejemplo deslizamiento

de taludes, activacion de fallas existentes ubicadas debajo de las construcciones,

o licuefaccion de suelos, como consecuencia de las vibraciones.

En zonas sismicas, la intensidad de los temblores es generalmente inversamente

proporcional a la frecuencia de ocurrencia de los mismos. Por ello, los terremotos

fuertes son poco frecuentes, los moderados son mas comunes y los leves

relativamente frecuentes.

Si bien es posible diseñar estructuras que no sufran daño alguno aun durante los

terremotos mas severos, no es usual este tipo de diseño, pues no es justificable el

exagerado costo que ello representa.

Por ello las estructuras se diseñan para que no sufran daños en sismos leves,

pocos daños reparables en sismos de mediana magnitud y si bien es posible que

se deterioren durante un fuerte terremoto, deben permanecer en pie

salvaguardando la vida de los ocupantes del edificio. El colapso termianl del

mismo debe ser drasticamente evitado en todos los casos.

Para ello se exige que toda la estructura posea la suficiente reserva de energia

potencial para incursionar en rango inelastico. Sin embargo aun en situaciones

extramas de inusuales solicitaciones sismicas , debe mantenerse estable, con

adecuada capacidad de metastasis.

En el diseño de toda estructura en zona sismica se deben cumplir las siguientes

condiciones:

a) El sistema resistente a sismos debe concebirse de modo que la falla

prematura de algunos pocos elementos no amenace la estabilidad de toda

la construccion.

b) Las estructuras se analizaran en dos direcciones horizontales ortogonales

(las mas desfavorables para el diseño sismo resistente). Se combinaran las

acciones sismicas con las gravitacionales.

c) El efecto de las acciones sismicas se podran analizar suponiendo

comportamiento elastico lineal de acuerdo con los principios de la Teoria de

Estructuras.

d) Se supone que los pisos, techos y conexiones actuan como diafragmas

indeformables en su plano y estan capacitados para transmitir las fuerzas a

los elementos verticales del sistema resistente a sismos. Estos diafragmas

deben diseñarse para poder transmitir las fuerzas laterales pero no menos

que el 15% del peso del piso o del techo. Se aceptan ademas como

diafragmas rigidos los pisos o techos prefabricados para los cuales pueda

demostrarse la efectividad de la union entre los diferentes miembros.

e) Los efectos finales en una estructura solicitada a movimientos sismicos

suponen la superposicion de los efectos translacionales y rotacionales por

excentricidad elasticam asi como por torsion accidental debidad a

excitaciones rotacionales del terreno o incertidumbre en la distribucion de

masas y rigideses.

f) Se autoriza el uso de dispositivos especiales para reducir la respuesta

sismica, tales como amortiguadores viscoelasticos o de masa sincronizada,

capaces de absorber el exceso de energia vibracional mediante friccion o

controlando el deslizamiento de masas y los sistemas de aislamiento

sismico.

PORQUE LAS EDIFICACIONES ADYACENTES DEBEN ESTAR SEPARADAS.

Toda edificación deberá separarse de su lindero a una distancia mayor que:

[ (R+1 )/2 ]∆enDonde:

∆en= Máximo desplazamiento lateral elástico del último nivel en la dirección

considerada, pero no menor a 3.5 cm en los primeros 6 m, mas el 4%0(cuatro por

mil) de la altura que exceda esta última.

El propósito de esta disposición es la de separar un edificio de otro adyacente, una

distancia tal que le permita soportar deslizamientos sísmicos independientes sin

impactos entre ellos ni sus componentes.

Las separaciones mínimas indicadas se refieren al lindero y están calculadas a

partir del nivel de base, si bien se acepta que las deformaciones inelásticas no

tienen porque alcanzar el valor máximo simultáneamente en todos los niveles de

la edificación.

En el caso de juntas de dilatación se deja abierta la alternativa de adosamiento.

En el caso de plantas irregulares cuando la respuesta como unidad no sea

confiable, se aconseja colocar juntas y definir unidades de respuesta predecible..

Para determinar la separación mínima entre edificios adyacentes se aplicara el

criterio de una separación igual a la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados

de los valores obtenidos en la ecuación.

Si dos edificios están en contacto las placas de toso los pisos deben estar al

mismo nivel. Además se debe comprobar que su interacción no da lugar a efectos

desfavorables.

EFECTOS DEL VIENTO SOBRE EDIFICIOS

Para los fines de diseño, los efectos que el viento causa sobre estructuras pueden

suponerse constituidos por componentes estáticas y dinámicas, tales como las

que se resumen.

Efectos estáticos.

Se entiende por efectos estáticos los siguientes:

o Presiones medias ejercidas por el viento considerado con velocidad

constante durante intervalos de varios minutos.

o Variaciones de presión debidas a variaciones en la velocidad de

masas de aire de dimensiones suficientemente grandes para

producir incrementos significativos en las fuerzas que rigen el diseño

general de la estructura, o el local de algunas de sus componentes.

En este inciso se incluyen solo las variaciones de velocidad que no

producen vibraciones apreciables de la estructura.

Efectos dinámicos.

Se entiende por efectos dinámicos los siguientes:

o Vibraciones causadas por la turbulencia de la corriente de aire, es

decir, por las variaciones de velocidad en las direcciones longitudinal

y transversal con respecto al flujo.

o Efectos de vórtices periódicos que se generan cuando la corriente de

aire se ve interferida por un obstáculo cilíndrico o prismático. Los

vórtices o remolinos que se generan poseen ejes paralelos al de la

estructura que los ocasiona, y ejercen sobre ellas fuerzas con

dirección normal al flujo y al eje de la estructura. Estas fuerzas son

capaces de ocasionar vibraciones estructurales excesivas.

o Inestabilidad aerolástica. Se incluyen aquí todos los problemas de

vibraciones autoexcitadas, o de estructuras que por sus

características aerodinámicas pueden verse sometidas a

vibraciones, usualmente transversales o de torsión, que se excitan

aún con flujo de viento de velocidad constante, y en las que la

excitación aumenta al vibrar la estructura, en virtud de la interacción

aerodinámica entre ésta y el viento.

EVENTOS SISMICOS OCURRIDOS LOS ULTIMOS SEIS MESES

Fecha HoraLatitud

(Grados)

Longitud

(Grados)

Profundidad

(Km)

Magnitud

(MW)Localización

26/12/201

020:30 10.71 -61.30 56.7 4.7 109 Km al este de Güiria

08/01/201

113:15 10.26 -69.18 3.9 3.8 27 Km al noreste de Barquisimeto

04/02/201

107:46 11.24 -61.91 137.4 5.3 77 Km al noreste de Güiria

09/03/201 16:21 10.61 -62.43 78.0 4.3 17 Km al sureste de Güiria

1

26/04/201

105:08 10.63 -62.02 18.3 3.2 29 Km al este de Güiria

13/05/201

110:48 6.912 -72.95 171.7 5.0 125 Km al sureste de San Cristóbal

Fig. 7 Mapas de las Zonas Sísmicas

FALLAS GEOLÓGICAS ATRAVIESAN AL ESTADO TÁCHIRA

ESPECÍFICAMENTE A SAN CRISTÓBAL

La Falla de Boconó 

Es una falla tectónica que se expande unos 500 km en la parte central de los

Andes venezolanos, entre la depresión del Táchira y el Mar Caribe. Tiene entre 1 y

5 km de ancho, y corre aproximadamente en dirección nordeste pasando bajo el

pueblo que le da nombre, la falla de Boconó en el tramo comprendido entre Santo

Domingo (Estado Mérida) y San Cristóbal (Estado Táchira).

26/12/2010 08/01/2011 04/02/2011

09/03/2011 26/04/2011 26/12/2010

Fig. 8 Falla de Boconó

Esta se ramifica al este de Morón y a lo largo de la costa del Mar Caribe con las

fallas de Morón y El Pilar. Hacia el suroeste termina en una serie de corrimientos y

fallamientos inversos en la depresión del Táchira en el extremo norte de la

Cordillera Oriental de Colombia.

Es la mejor conocida de todas las fallas de Venezuela porque fue una de las

primeras en ser reconocida, y por poseer una fuerte expresión topográfica.

Además, está claramente expuesta a todo lo largo de su extensión. La mayoría de

los grandes terremotos ocurridos en tiempos históricos en el occidente de

Venezuela, han sido asociados con movimientos de este corredor de fallas.

FUNVISIS

Sus objetivos son los siguientes: Ejecutar y promover, permanentemente,

investigaciones y estudios sismológicos destinados a atender la demanda de

seguridad en la población ante la amenaza sísmica en el territorio nacional, la

formación de personal especializado y divulgar los nuevos conocimientos de las

ciencias. Como también ser una organización de excelencia en el área de

protección a la colectividad frente a la amenaza sísmica, de referencia nacional e

internacional, distinguida por su capacidad de servicio, la calidad de su

investigación y su desarrollo técnico y científico.

EXPECTATIVA REFERENTE A LA ASIGNATURA ELECTIVA VI (INGENIERÍA

SÍSMICA)

Se considera que la asignatura electiva VI (Ingeniería Sísmica) va a permitir al

futuro Ingeniero Civil estar preparado ante las actividades sísmicas como

fenómeno natural; debido a que los terremotos tienen repercusión en todas las

áreas de ésta profesión. Es por ello que en el momento de responsabilizarse de

una construcción, se debe tomar en cuenta el conocimiento necesario adquirido en

ésta materia para poder interpretar de manera adecuada las recomendaciones de

diseño y construcciones disponibles para la ejecución de obras con características

antisísmicas o sismo-resistentes.

Ahora bien, es conveniente destacar la importancia de ésta asignatura; ya que le

va a permitir al estudiante conocer la naturaleza de las fuentes sísmicas: las fallas

activas y su marco sismo tectónico, así como aprender los métodos básicos de

cuantificación y caracterización de la sismicidad y determinar los parámetros de

movimiento del suelo inducido por ondas sísmicas. En tal sentido, lo más

importante desde el punto de vista de la Ingeniería, es la definición y cálculo de las

acciones que el movimiento sísmico aporta a la estructura.

De acuerdo con los razonamientos que se han venido realizando, resulta muy

significativa la inclusión de la asignatura en el pensum de estudio en la carrera de

Ingeniería Civil, con el fin de prevenir la destrucción de diversas construcciones a

causa de las actividades sísmicas, que traen como consecuencia pérdidas

humanas y materiales.

TERREMOTO EN JAPON

El terremoto y tsunami de Japón de 2011, denominado oficialmente por la Agencia

Meteorológica de Japón como el terremoto de la costa del Pacífico en la región de

Tōhoku de 2011 fue un terremoto de magnitud 9,0 MW que creó olas de

maremoto de hasta 10 m. El terremoto ocurrió a las 14:46:23 hora local del viernes

11 de marzo de 2011. El epicentro del terremoto se ubicó en el mar, frente a la

costa de Honshu, 130 km al este de Sendai, en la prefectura de Miyagi, Japón. En

un primer momento se calculó su magnitud en 7,9 grados MW, que fue

posteriormente incrementada a 8,8, después a 8,9 grados por el Servicio

Geológico de los Estados Unidos (USGS). Finalmente a 9,0 grados MW,

confirmado por la Agencia Meteorológica de Japón y el Servicio Geológico de los

Estados Unidos. El terremoto duró aproximadamente 6 minutos según expertos. El

Servicio Geológico de Estados Unidos explicó que el terremoto ocurrió a causa de

un desplazamiento en proximidades de la zona de la interface entre placas de

subducción entre la placa del Pacífico y la placa Norteamericana. En la latitud en

que ocurrió este terremoto, la placa del Pacífico se desplaza en dirección oeste

con respecto a la placa Norteamericana a una velocidad de 83 mm/año. La placa

del Pacífico se mete debajo de Japón en la fosa de Japón, y se hunde en dirección

oeste debajo de Asia.

Dos días antes, este terremoto había sido precedido por otro temblor importante,

pero de menor magnitud, ocurrido el miércoles 9 de marzo de 2011, a las 02:45:18

UTC en la misma zona de la costa oriental de Honshū, Japón y que tuvo una

intensidad de 7,2 MW a una profundidad de 14,1 kilómetros. También ese día las

autoridades de la Agencia Meteorológica de Japón dieron una alerta de maremoto,

pero sólo local, para la costa este de ese país.

La magnitud de 9,0  MW lo convirtió en el terremoto más potente sufrido en Japón

hasta la fecha así como el cuarto más potente del mundo de todos los terremotos

medidos hasta la fecha.

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