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Sismo Resistencia

INTRODUCCIÓN:

Nuestro planeta está formado por placas denominadas tectónicas, el movimiento de estas genera la actividad sísmica. Los sismos se generan básicamente por 3 fenómenos naturales: Subducción Fallas locales Procesos volcánicos

INTRODUCCIÓN:

Subducción Es cuando una placa se desliza por debajo de la otra, generando una fricción entre ambas superficies, dando origen al proceso sísmico.

INTRODUCCIÓN: Fallas locales Es una fractura, generalmente plana, en el terreno a lo largo de la cual se han deslizado los dos bloques. Las fallas se producen por esfuerzos tectónicos, incluida la gravedad y empujes horizontales, actuantes en la corteza terrestre.

INTRODUCCIÓN:

Procesos Volcánicos Generadas por el colapso de cavidades ocasionadas por la salida rápida de magma. Los sismos volcánicos, según indican las estadísticas mundiales, muy pocas veces han rebasado los 6 grados en la escala de magnitud.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

20 de Junio de 1698 Desde Cotopaxi a Azuay (Nudo de Tiopullo hasta el nudo del Azuay). Muertos: en Ambato, más de 3.000; Latacunga, unos 2.000; en otros pueblos de esas jurisdicciones, unos 1.500; en Patate hubo 200 y en Riobamba, 100.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

6 de Diciembre de 1736 Daños graves en casas e iglesias de Pujilí, Saquisilí y el resto de Pueblos de la comarca. Muchas haciendas afectadas. Estragos menores en Latacunga. En Quito se produjeron daños moderados en la Iglesia de Sto. Domingo.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

22 de Febrero de 1757 Gran terremoto de Latacunga y su jurisdicción. Destrucción de iglesias y casas en la ciudad y en los pueblos vecinos. Murieron más de 4000 personas. Afectaciones considerables en Tungurahua. Réplicas continuas de variada intensidad durante los siguientes días.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

10 de Marzo de 1786 Terremoto en Riobamba. Graves daños en la ciudad y pueblos vecinos. Destrucción total de muchas casas de adobe.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

4 de Febrero de 1797 Destrucción total de la Villa de Riobamba. El terremoto más destructivo en el territorio ecuatoriano. Magnitud: 8,3 MW (magnitud del momento) Muertos: 12.533 y 800 desaparecidos.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

31 de Enero, 1906 Epicentro: Océano Pacífico, frente a las costas de la frontera EcuadorColombia. Magnitud: 8.8 Muertos:30 en Esmeraldas. Las olas arrojaron a la costa de Tumaco (Colombia) unos 90 cadáveres.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

8 de abril, 1961 Terremoto causa afectaciones en Chimborazo Magnitud: 7 grados. Muertos: no hay información

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

19 de mayo, 1964 Magnitud: 8, afecta a la Provincia de Manabí. Muertos: No hay información

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

5 de marzo, 1987 Epicentro: Napo Magnitud: 6,1 grados a las 20:54 pm y un segundo movimiento telúrico de magnitud 6.9 a las 23:10pm. Muertos: 1000 personas

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

2 de octubre, 1995 Magnitud: 6.9 grados en la escala, en la provincia de Morona Santiago. Varios desaparecidos, no hay registros claros.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

Quito, 4 de agosto de 2014 Sector: Pomasqui (norte de la ciudad de Quito) Magnitud: 5.1 grados en la escala de Ritcher Muertos: 5 personas Heridos: 8 personas

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

16 de Abril de 2016 Hora y lugar: 19h00 en la provincia de Manabí Epicentro: Entre las parroquias Pedernales y Cojimies del Cantón Pedernales. Magnitud: 7.9 en la escala de Ritcher Muertos: 668 personas

CULTURA DE LA PREVENCIÓN

Es necesario tener conocimientos básicos para generar seguridad en la población frente a estos fenómenos naturales

DEFINICIÓN DE SISMO RESISTENCIA

Una edificación es sismo resistente cuando se diseña y construye con una adecuada configuración estructural.

DEFINICIÓN DE SISMO

Es un fenómeno de movimientos bruscos y pasajeros de la corteza terrestre producida por la liberación de energía acumulada en forma de ondas sísmicas

ZONIFICACIÓN SÍSMICA EN ECUADOR

Rojo: Amenaza sísmica muy alta Naranja: Amenaza sísmica alta Amarillo: Amenaza sísmica moderada Verde: Amenaza sísmica intermedia

GEOLOGÍA LOCAL Tipos de perfiles de suelos para el diseño sísmico Según la NEC-15 se definen 6 tipos de perfil de suelo: A, B, C, D, E y F Tipo de perfil: A Descripción según la NEC-15: Perfil de roca competente donde Vs(velocidad de onda de corte) ≥1500m/s

Vs: Dato del informe geotécnico

GEOLOGÍA LOCAL Tipo de perfil: B Descripción según la NEC-15: Perfil de roca de rigidez media. Donde: 1500 m/s >Vs≥ 760 m/s

GEOLOGÍA LOCAL Tipo de perfil: C Descripción según la NEC-15: Perfiles de suelos muy densos o roca blanda, que cumplan con el criterio de velocidad de la onda de cortante

760 m/s >Vs≥ 360 m/s Vs: Velocidad de la onda de corte, dato del informe geotécnico

GEOLOGÍA LOCAL

Tipo de perfil: C Descripción según la NEC-15: También pueden clasificarse como tipo “C” cuando cumplan con cualquiera de las dos condiciones:

N ≥ 50.0; Su≥ 100 KPa Donde: Su.- Capacidad portante del suelo N.- Número medio de golpes

del

ensayo

penetración estándar en cualquier perfil de suelo.

de

ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR

Es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que se quiere realizar un reconocimiento geotécnico. N Y Su son datos del informe de suelos

GEOLOGÍA LOCAL

Tipo de perfil: D Descripción según la NEC-15: Perfiles de suelos rígidos que cumplan con el criterio de velocidad de la onda de cortante, 360 m/s >Vs≥ 180 m/s Vs: Velocidad de la onda de corte, dato del informe geotécnico

Casi el 99% de la ciudad de Quito se clasifica como suelo tipo “D”. En función a una Tesis de microzonificación sísmica

GEOLOGÍA LOCAL

Tipo de perfil: D Descripción según la NEC-15: Perfiles de suelos rígidos que cumplan cualquiera de las dos condiciones

N ≥ 50.0; Su≥ 100 KPa Donde: Su.- Capacidad portante del suelo N.- Número medio de golpes del ensayo penetración estándar en cualquier perfil de suelo

de

GEOLOGÍA LOCAL

Tipo de perfil: E Descripción según la NEC-15: Perfil que cumpla el criterio de velocidad de la onda de cortante.

Vs< 180 m/s

GEOLOGÍA LOCAL

Tipo de perfil: E Descripción según la NEC-15: Perfil que contiene un espesor total H mayor de 3 m de arcillas blandas.

IP > 20 w≥ 40% Su< 50 kPa

GEOLOGÍA LOCAL

Tipo de perfil: F Es el peor suelo que puede haber para cimentar una estructura cualquiera. Subdivisión F1: Según la NEC-15 son suelos susceptibles a la falla o colapso causado por la excitación sísmica, tales como; suelos licuables, arcillas sensitivas, suelos dispersivos o débilmente cementados, etc.

GEOLOGÍA LOCAL Tipo de perfil: F Subdivisión F2: Turba, arcillas orgánicas y muy orgánicas (H >3m para turba o arcillas orgánicas y muy orgánicas).

Turba

Arcillas orgánicas

GEOLOGÍA LOCAL

Tipo de perfil: F Es el peor suelo que puede haber para cimentar una estructura cualquiera Subdivisión F3: Arcillas de muy alta plasticidad (H >7.5 m con índice de Plasticidad IP >75)

GEOLOGÍA LOCAL

Tipo de perfil: F Es el peor suelo que puede haber para cimentar una estructura cualquiera Subdivisión F4: Perfiles de gran espesor de arcillas de rigidez mediana a blanda (H >30m)

GEOLOGÍA LOCAL

Tipo de perfil: F Es el peor suelo que puede haber para cimentar una estructura cualquiera Subdivisión F5: Rellenos colocados sin control ingenieril

DETERMINACIÓN DEL ESPECTRO DE RESPUESTA

DETERMINACIÓN DEL ESPECTRO DE RESPUESTA

DETERMINACIÓN DEL ESPECTRO DE RESPUESTA

ESPECTRO ÉLÁSTICO DE DISEÑO Fa.- Coeficiente de amplificación de suelo en la zona de período cortó. Amplifica las ordenadas del espectro elástico de respuesta de aceleraciones. Fd.- Coeficiente de amplificación de suelo. Amplifica las ordenadas del espectro elástico de respuesta de desplazamientos, considerando los efectos de sitio. Fs.- Coeficiente de amplificación de suelo, considera el comportamiento no lineal del suelo.

ZONIFICACIÓN SÍSMICA Tabla 11: Configuraciones Estructurales Recomendadas

Información recuperada de la NEC-15, capitulo de Peligro sísmico. Ubicado en la página 48 de la norma Øp: Coeficientes de irregularidad en planta=1.

Øe: Coeficientes de irregularidad en elevación=1.

ZONIFICACIÓN SÍSMICA Tabla 12: Configuraciones Estructurales no recomendadas

Información recuperada de la NEC-15, capitulo de Peligro sísmico. Ubicado en la pagina 49 de la norma

Øp: Coeficientes de irregularidad en planta=0.9 Øe: Coeficientes de irregularidad en elevación=0.9.

IRREGULARIDADES EN PLANTA

Información referenciada de la NEC-15, capitulo de Peligro sísmico. Ubicado en la página 50 de la norma Donde: Øp: Coeficientes de irregularidad en planta

IRREGULARIDADES EN ELEVACIÓN Piso Flexible

Øe: 0.9 Donde: Øe: Coeficientes de irregularidad en elevación

IRREGULARIDADES EN ELEVACIÓN Distribución de Masa

Øe: 0.9 Donde: Øe: Coeficientes de irregularidad en elevación

IRREGULARIDADES EN ELEVACIÓN Irregularidad geométrica

Øe: 0.9 Donde: Øe: Coeficientes de irregularidad en elevación

ZONIFICACIÓN SÍSMICA Tabla 14: Coeficientes de irregularidad en elevación [Øe]

Información recuperada de la NEC-15, capitulo de Peligro sísmico. Ubicado en la página 51 de la norma Øe: Coeficientes elevación=0.9

de

irregularidad

en

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R: Sistemas Estructurales Duales; R = 8 Pórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas y con muros estructurales de hormigón armado o con diagonales rigidizadoras (sistemas duales).

Pórticos con vigas descolgadas

Diagonales rigidizadoras

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R: Sistemas Estructurales Duales; R = 8

Pórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas y con muros estructurales de hormigón armado o con diagonales rigidizadoras (sistemas duales).

Pórticos con vigas descolgadas y diagonales rigidizadoras

Pórticos con vigas descolgadas y muros estructurales

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R: Sistemas Estructurales Duales; R = 8

Pórticos especiales sismo resistentes de acero laminado en caliente, sea con diagonales rigidizadoras (excéntricas o concéntricas) o con muros estructurales de hormigón armado.

Pórticos de acero con diagonales rigidizadoras

Pórticos de acero con muros estructurales

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R: Sistemas Estructurales Duales; R = 8 Pórticos con columnas de hormigón armado y vigas de acero laminado en caliente con diagonales rigidizadoras (excéntricas o concéntricas).

Pórticos de estructura mixta

Pórticos de estructura mixta con diagonales rigidizadoras

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R:

Sistemas Estructurales Duales; R = 7

Pórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas banda, con muros estructurales de hormigón armado o con diagonales rigidizadoras.

Pórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas banda y con muros estructurales

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R:

Sistemas Estructurales Duales; R = 8

Pórticos resistentes a momentos Pórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas.

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R: Sistemas Estructurales Duales; R = 8

Pórticos resistentes a momentos Pórticos especiales sismo resistentes, de acero laminado en caliente o con elementos armados de placas.

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R:

Sistemas Estructurales Duales; R = 8 Pórticos resistentes a momentos Pórticos con columnas de hormigón armado y vigas de acero laminado en caliente

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R:

Sistemas Estructurales Duales; R = 5

Otros sistemas edificaciones Sistemas de muros hormigón armado.

estructurales estructurales

para

dúctiles

de

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R:

Sistemas Estructurales Duales; R = 5 Otros sistemas estructurales para edificaciones Pórticos especiales sismo resistentes de hormigón armado con vigas banda.

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R:

Sistemas Estructurales de Ductilidad Limitada; R=3 Hormigón Armado con secciones de dimensión menor a la especificada en la NEC-SE-HM, limitados a viviendas de hasta 2 pisos con luces de hasta 5metros.

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R: Sistemas Estructurales de Ductilidad Limitada; R = 2,5 Hormigón Armado con secciones de dimensión menor a la especificada en la NEC-SE-HM con armadura electro soldada de alta resistencia

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R: Sistemas Estructurales de Ductilidad Limitada; R = 2,5 Estructuras de acero conformado en frío, aluminio, madera, limitados a 2 pisos.

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R:

Sistemas Estructurales de Ductilidad Limitada; R=1 Muros estructurales portantes Mampostería no reforzada, limitada a un piso.

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R: Sistemas Estructurales de Ductilidad Limitada; R=3 Muros estructurales portantes Mampostería reforzada, limitada a 2 pisos

Muros estructurales portantes Mampostería confinada, limitada a 2 pisos.

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA R: Sistemas Estructurales de Ductilidad Limitada; R=3 Muros estructurales portantes Muros de hormigón armado, limitados a 4 pisos.

Categoría de Edificio y Coeficiente de Importancia “I” Coeficiente de Importancia “I” =1.5, según la NEC-15

Hospitales

Centros de Salud

Instalaciones de Bomberos y Defensa Civil

Categoría de Edificio y Coeficiente de Importancia “I” Coeficiente de importancia “I” =1.5, según la NEC-15

Instalaciones Militares y de Policía

Tanques de Distribución de Agua Potable

Estructuras que albergan sustancias toxicas, inflamables, peligrosas en general

Categoría de Edificio y Coeficiente de Importancia “I” Coeficiente de importancia “I” =1.5, según la NEC-15

Equipos que almacenen y distribuyan Energía Eléctrica

Categoría de Edificio y Coeficiente de Importancia “I” Coeficiente de importancia “I” =1.3, según la NEC-15

Museos

Iglesias

Centros educativos en general

QUE ALBERGUEN MAS DE 300 PERSONAS

Centros deportivos

Categoría de Edificio y Coeficiente de Importancia “I” Coeficiente de importancia “I” =1.3, según la NEC-15 Todas las estructuras que albergan más de cinco mil personas. Edificios públicos que requieren operar continuamente

TODAS LAS ESTRUCTURAS QUE ALBERGAN MAS DE 5000 PERSONAS

Categoría de Edificio y Coeficiente de Importancia “I” Coeficiente de importancia “I” =1, según la NEC15 Todas las estructuras de edificación y otras que no clasifican dentro de las categorías anteriores1.0

Viviendas en General

Determinación del Cortante Basal

FACTOR DE IMPORTANCIA

ESPECTRO DE DISEÑO

PESO PROPIO DE LA ESTRUCTURA

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA

FACTOR DE CONFIGURACIÓN EN PLANTA Y ELEVACIÓN

V= 𝑪 ∗ 𝑾 EN ECUADOR EL VALOR C ESTA ENTRE 0.15 a 0.20

Plantas Sencillas

ELEVACIONES SENCILLAS

PLANTAS COMPLEJAS

MATRIZ DE FORMA DE EDIFÍCIOS

Bajo Peso Mientras más liviana la construcción menor fuerza sísmica debe resistir

Alta Rigidez A mayor rigidez menor daño

menor

movimiento

Estructura Flexible

y

Estructura Rígida

Buena estabilidad global Altos factores de seguridad contra

Volcamiento

Buena estabilidad global Volcamiento

Buena estabilidad global Volcamiento

Buena estabilidad global Altos factores de seguridad contra Deslizamientos

Buena estabilidad global Deslizamientos

Buena estabilidad global Altos factores de seguridad contra Golpeteo

Buena estabilidad global Golpeteo

Buena estabilidad global Golpeteo

Ejemplo de daños por Golpeteo

Principios de Sismo Resistencia Suelo firme y buena cimentación Debe realizarse un diseño de cimentación- suelo que considere:

estructura-

Efecto del suelo en la respuesta (amplificación) Interacción suelo-estructura Potencial de deslizamientos o licuación de suelos

Suelo Firme y Buena Cimentación

Amplificación de la onda sísmica en el suelo

Suelo Firme y Buena Cimentación

Principios Resistencia

de

Sismo

Sistema estructural apropiado

Es un conjunto de elementos dispuestos y ensamblados de manera que pueden resistir y transmitir las cargas impuestas

Sistema Estructural Apropiado

Sistema Estructural Apropiado

Sistema Estructural Apropiado

Sistema Estructural Apropiado

Configuración Estructural Se deben evitar asimetrías incrementen los efectos de torsión

que

Configuración Estructural Se deben evitar cambios bruscos de rigidez y resistencia

Configuración Estructural Se deben evitar cambios bruscos de rigidez y resistencia

Configuración Estructural El Efecto de Columna Corta consiste en una restricción parcial del desplazamiento lateral del cuerpo de una columna, que obliga a concentrar toda la demanda de deformaciones y tensiones en su porción libre

Configuración Estructural Se debe evitar Columnas Cortas • El caso más común se presenta cuando hay paredes que no abarcan toda la altura, sino que dejan un espacio vacío para la ventana. También es conocido como Efecto Ventana o Columna Cautiva

Configuración Estructural

Configuración Estructural Se debe evitar el desplazamiento del plano de acción

Configuración Estructural Se deben evitar sistemas no paralelos

Configuración Estructural Se deben evitar los diafragmas flexibles

Configuración Estructural Se deben evitar los grandes voladizos

Capacidad de absorber y disipar energía

Capacidad de absorber y disipar energía

Capacidad de absorber y disipar energía

Capacidad de absorber y disipar energía

Capacidad de absorber y disipar energía

Rotura Plástica Es la deformación plástica de la sección transversal del elemento ocasionada por un intervalo de fatigas, generando una articulación próxima a los nudos de vigas y base de columnas

Deriva de piso Desplazamiento lateral relativo de un piso

ESTRUCTURA DE:

DERIVA

HORMIGÓN ARMADO, ESTRUCTURA METÁLICA Y DE MADERA

0.02

DE MAMPOSTERÍA

0.01

Modelo dinámico con disipadores sísmicos

Aisladores Sísmicos Aisladores sísmicos en cimentación de edificaciones Tienen como función disipar las acumulaciones de energía asegurándose que otros elementos de las estructuras no sean sobre solicitados.

Armado de vigas Sismo Resistente