Diseño Sísmico de Edificios: Conceptos Básicos y Estructuración, Apuntes de Diseño Estructural y Arquitectura

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INTRODUCCIÓN

 El diseño sísmico en Ingeniería Civil es una de las necesidades más importantes en lo que se refiere al correcto diseño de estructuras, en aquellos países que por sus condiciones de ubicación respecto de las líneas de falla, se ven afectados en mayor o menor grado por eventos telúricos que imprimen cargas a las construcciones.  Las cargas que imprimen los sismos a las estructuras son particularmente difíciles de cuantificar, por el carácter de aleatorio del lugar de ocurrencia, la magnitud y la periodicidad de los terremotos, lo cual implica un grado de incertidumbre en el cálculo del efecto del sismo en las construcciones. La cuantificación de este efecto sólo se puede estimar mediante el conocimiento del historial sísmico de la zona donde se pretende construir.

NOCIONES DE SISMOLOGIA

 Los temblores, los cuales son movimientos del suelo que se provocan por causas artificiales como detonaciones de explosiones en la minería o naturales como erupciones volcánicas y movimientos relativos de placas o capas de la corteza terrestre, llamados movimientos tectónicos, siendo estos últimos los más importantes para el Ingeniero Civil.

Modelo del Interior de la Tierra

 La tierra se supondrá esférica y compuesta por infinitas capas o cáscaras esféricas concéntricas. Estas capas de distinta composición y densidad, corresponden a discontinuidades en la composición de la tierra, las cuales son detectadas mediante el estudio del desplazamiento de ondas sísmicas, considerando los fenómenos de reflexión, difracción y velocidad de propagación en el cambio de un medio a otro. De esta manera, la tierra se ha podido dividir en los estratos siguientes:

Tectónica de Placas

 La teoría de tectónica de placas postula que la corteza está dividida en placas y éstas a su vez en subplacas, que están en movimiento relativo, generándose en los encuentros de ellas, , zonas de abducción o separación, donde existe afloramiento de magma y creación de nueva corteza, zonas de subducción o incursión de una placa bajo la otra (destrucción de placa), y zonas de fractura o deslizamiento transcurrente de una placa al lado de otra.

Tectónica de Placas

 El planeta está cubierto por 6 grandes placas, las cuales son: América, Eurasia, África, India-Australia, del Pacífico y Antártica, con subplacas como las de Nazca y del Caribe, pertenecientes a las placas del Pacífico y Americana respectivamente.

Tectónica de Placas

 Chile se encuentra contiguo al encuentro de 2 placas: la de Nazca, que es una subplaca de la del pacífico, y la placa sudamericana. Mientras la placa de Nazca se mueve hacia el continente, la sudamericana se mueve hacia el océano. Generándose una zona de subducción en el mar, a unos 50 a 100 km de las costas, donde la placa de Nazca se mete bajo el continente. Este fenómeno es el causante de la orogénesis (generación del relieve) de la parte poniente de Sudamérica, con grandes fosas oceánicas frente a las costas de Chile, justo en el encuentro de placas, y con altas cordilleras producto del solevantamiento de la placa continental por la subducción de la de Nazca.

Tectónica de Placas

 Por consecuencia de la tectónica de placas y de las placas existentes, las zonas con mayor riesgo sísmico y mayor ocurrencia, magnitud e intensidad de eventos telúricos, son las que se encuentran en las cercanías de las interfaces entre placas.

Sismicidad en Chile y el Mundo

Sismicidad en Chile y el Mundo

 El sólo movimiento relativo de las placas no causaría temblores, debido a lo lento que se produce, en términos de largo plazo, si este movimiento fuese continuo, ni siquiera sería perceptible. El problema es que el movimiento se produce repentinamente, luego de que la fuerza de corte entre las placas (que depende de la presión entre ellas y de las características específicas de la corteza) se vence, produciéndose un deslizamiento en un punto llamado foco, y se propaga en forma local o global, a lo largo de la interfase de placas.

Sismicidad en Chile y el Mundo

 En Chile, dependiendo de qué tan cercano a la costa se encuentra el Epicentro (o proyección vertical hacia la superficie del Hipocentro, que es el punto de mayor magnitud del sismo, ubicado en la interfase de placas, donde se produce el deslizamiento), será la profundidad del foco. Para epicentros en la costa, será de unos 50 km, en cambio en el altiplano, la profundidad es de unos 300 km o más.

Sismicidad en Chile y el Mundo

 Al sur de Puerto Aysén, se ponen en contacto las placas Sudamericana y Antártica, con una velocidad relativa menor que en el resto del país y, por lo tanto, menor ocurrencia de sismos.  En el extremo sur de Chile se pone en contacto en forma transcurrente, la subplaca de Scotia con la Sudamericana, con una escasa actividad sísmica, aunque mayor que entre Pto. Aysén y Pta. Arenas; los focos aquí son de baja profundidad.

Ondas Sísmicas

 Las dislocaciones y movimientos relativos entre placas se propagan por el suelo (se puede considerar como un medio elástico) en la forma de ondas, que llevan consigo la energía liberada en el evento sísmico.

Ondas Sísmicas

 En términos generales se identifican las siguientes ondas: ➢Ondas de Cuerpo: Viajan grandes distancias, desde el foco, a través de la roca y hasta la superficie de la tierra. Se subdividen en principales “P” y secundarias “S”. En las primeras, la partícula se mueve en la dirección de propagación de la onda y en las secundarias, se mueve perpendicular a ella ➢Ondas Superficiales: Se deben a reflexiones y difracciones de las de cuerpo al llegar a la superficie o al cambiar de estrato de suelo.