EL RIESGO SISMICO EN EDIFICACIONES COLONIALES DE

SANTO DOMINGO

CARLOS MANUEL JAVIER

ING. CIVIL MSC.

ORIGEN DE LOS SISMOS

COMPOSICION DE LA TIERRA

LOCALIZACION DE LAS DIFERENTES CAPAS QUE COMPONEN LA TIERRA INTERACCION ENTRE PLACAS

ORIGEN DE LOS SISMOS

LOCALIZACION DE LAS PLACAS TECTONICAS EN EL MUNDO

MAPA MOSTRANDO LA CONFIGURACION DE LA PLACA DEL CARIBE

ORIGEN DE LOS SISMOS

ESQUEMA DEL MECANISMO PRODUCTOR DE SISMOS

SISMOGRAMA TIPICO

RIESGO SISMICO EN LA HISPANIOLA

SISTEMAS DE FALLAS DE LA HISPANIOLA

RIESGO SISMICO EN LA HISPANIOLA

11 de mayo de 1910Fuerte terremoto estremece la isla causando daños en Barahona, Baní, San Cristóbal y Azua, daños en Santo Domingo

6 de octubre de 1911

Fuerte terremoto de 7.0 en la escala de Richter con epicentro en la cordillera central entre los nacimientos de los ríos Yaque del Sur y el Artibonito. Se sintieron réplicas por un largo periodo de tiempo. Daños de consideración en toda la zona.

11 de octubre de 1915

Fuerte sismo estremece el este del país con una intensidad de 6.2 en la escala Richter

24 de abril de 1916Fuerte sismo de intensidad 7.2 en la escala de Richter estremece el este del país. Grietas en Santo Domingo, pánico en la población.

11 de octubre de 1918

Fuerte terremoto de intensidad 7.5 en la escala de Richter sacude las islas de Puerto Rico y la Española, daños en las provincias orientales.

4 de agosto de 1946

Devastador terremoto con epicentro en la Bahía de Samaná de la República Dominicana con intensidad 8.1 en la escala Richter, produjo un tsunami y se sintió en todo el país donde causó daños estructurales en Puerto Plata, San Francisco de Macorís, Salcedo, Moca, La Vega, Santiago, San Pedro de Macorís, Monte Plata y Santo Domingo. Las réplicas del 8 de agosto y del 21 de agosto fueron tan fuertes como el sismo provocando un pánico general. En un año se registraron cerca de 1200 réplicas de este terremoto.

8 de enero de 1962Terremoto de intensidad 6.5 en la escala de Richter produce graves daños en San José de Ocoa, Azua, Bánica, Baní, San Cristóbal y Santo Domingo.

11 de julio de 1971Movimiento sísmico de 6.1 en la escala de Richter estremece la isla y produce daños en Santo Domingo.

23 de marzo de 1979Movimiento sísmico de 6.1 en la escala Richter sacude la isla y produce daños en La Romana, San Pedro de Macorís y Santo Domingo.

24 de junio de 1984Terremoto de 6.7 en l escala Richter se siente en toda la isla y produce daños e n La Romana, Higüey, Los Llanos, Bayaguana y Santo Domingo.

ALGUNOS SISMOS HISTORICOS IMPORTANTES

RIESGO SISMICO EN LA HISPANIOLA

MAPA DE ZONIFICACION SISMICA ( DGNR – SEOPC)

RIESGO SISMICO EN LA HISPANIOLA

L1

L2

L3

m

m

mT1 T2 T3

ACCION SISMICA

ESPECTRO DE DISEÑO SISMICO

SISMO RESISTENCIA

CARACTERISTICAS DE LAS ESTRUCTURAS Y SU COMPORTAMIENTO ANTE SISMOS

EL MOVIMIENTO SISMICO AFECTA TODO LO QUE SE ENCUENTRA EN LA SUPERFICIE DE LA TIERRA

PROVOCA TENSIONES ADICIONALES EN LOS ELEMENTOS AFECTANDO ASI LA INTEGRIDAD DE LA ESTRUCTURA

LA SACUDIDA SE PUEDE VISUALIZAR COMO UN MOVIMIENTO HORIZONTAL DE UN LADO HACIA EL OTRO

ESTE MOVIMIENTO SE REPRESENTA POR UNA ACELERACION EN LA SUPERFICIE DEL SUELO

ESTA ACELERACION PROVOCA FUERZAS INERCIALES EN LA ESTRUCTURA

SISMO RESISTENCIA

EFECTOS DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS ( CARGAS LATERALES )

ILUSTRACION DE LA ACCION DE UN SISMO

TERRENO

EDIFICACION

ONDA SISMICA

ACCION DEL MOVIMIENTO

• LA ACCIÓN DEL SISMO PROVOCA FUERZAS INERCIALES EN TODO EL

CUERPO DE LA ESTRUCTURA

• ESTAS FUERZAS INERCIALES SE CONVIERTEN EN TENSIONES ADICIO-NALES EN TODOS LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

XEL DESPLAZAMIENTO ( X ), VARIA CON ELTIEMPO

CUANDO LA MASA PASA POR LA POSICIONDE EQUILIBRIO ADQUIERE LA MAYORVELOCIDAD

PERO CUANDO LA POSICION DE LA MASADIFIERE DE LA DE EQUILIBRIO ESTAEXPERIMENTA UNA ACELERACION

AL ESTAR LA MASA ACELERADA SEPRODUCE UNA FUERZA A LA QUE SE LELLAMA FUERZA INERCIAL

SU VALOR ES IGUAL:

Fi = M Xa

M M

F I

M

Xa

Fuerza Inercial

Aceleración

Masa

FI

X

M M

Fi

ESTA FUERZA VARIA CON EL TIEMPOEN MAGNITUD Y SENTIDO

SE CONVIERTE DE ESTA MANERA ENUNA FUERZA LATERAL APLICACA A LAESTRUCTURA

SI ESTUVIESEMOS HABLANDO DE VARIAS MASAS ENTONCES TENDRIAMOS TANTAS FUERZAS INERCIALES COMO MASAS EN LA ESTRUCTURA

F 1

F 2

F 3

F 4 M4

M3

M2

M1

MIENTRAS LA MASA ESTE A MAYOR ALTURA LA FUERZA INERCIAL SERA MAYOR

SU PUNTO DE APLICACION ES LO QUE SE CONOCE COMO CENTRO DE MASA

C M

ESQUEMA DE PLANTA TIPICA DE UN EDIFICIO

Fix

F i y

LA FUERZA LATERAL PUEDE ACTUAR EN CUALQUIER DIRECCION, PERO SIEMPRE APLICADA EN EL CENTRO DE MASA DE LA PLANTA

TIENE SIEMPRE DOS COMPONENTES ORTOGONALES QUE ACTUAN CONJUNTAMENTE SOBRE LA ESTRUCTURA

ESTAS FUERZAS SON LAS RESPONSABLES DE PRODUCIR DAÑOS EN LAS VIGAS , COLUMNAS Y MUROS DE LA EDIFICACION

ILUSTRACION DEL CENTRO DE MASA

PERIODO DE LA ESTRUCTURA

L1

L2

L3

m

m

m

TENEMOS TRES PENDULOS CON DIFERENTES LONGITUDES Y DE IGUAL MASA

EL PENDULO DE MAYOR LONGITUD TARDARA MAS TIEMPO EN HACER SU RECORRIDO QUE LOS OTROS DOS DE MENOR LONGITUD

ESTO SIGNIFICA QUE ES UN PENDULO MUCHO MAS FLEXIBLE QUE LOS OTROS DOS Y SU PERIODO DE OSCILACION ES EL MAYOR DE TODOS

T1 T2 T3

Ti (TIEMPO EN COMPLETAR UN CICLO)

AHORA EL PENDULO DE MAYOR MASA ES EL QUE TIENE UN PERIODO MENOR, EN CAMBIO EL QUE TIENE LA MASA MAS PEQUEÑA POSEE UN PERIODO MAYOR

ESTO SIGNIFICA QUE EL PENDULO DE MAYOR MASA PARECE SER EL MAS RIGIDO

L1 L1 L1

m1

m2

m3

SE DESPRENDE DE ESTE ANALISIS LAS SIGUIENTES CONCLUSIONES:

1. CADA PENDULO TIENE UNA FORMA PROPIA DE OSCILAR, LO QUE SE CONOCE COMO PERIODO NATURAL DE VIBRACION

2. MIENTRAS MAYOR ES LA MASA DEL PENDULO EL PERIODO ES MENOR

3. MIENTRAS MAS FLEXIBLE EL PERIODO ES MAYOR

AL IGUAL QUE LOS PENDULOS LAS ESTRUCTURAS OSCILAN CON SUPERIODOS PROPIOS

A ELLAS SON APLICABLES LOS MISMOS CONCEPTOS DE FLEXIBILIDAD YRIGIDEZ QUE SE OBSERVARON EN EL PENDULO ANTERIOR

Uo

P

K K

Ma

sa

PERIODO FUNDAMENTAL DE VIBRACION DE UNA ESTRUCTURA

SI APLICAMOS UNA FUERZALATERAL A UN EDIFICIO DE UNPISO SE PRODUCIRA UNADEFORMACION PROPORCIONAL ADICHA FUERZA

SI ELIMINAMOS DICHA FUERZASUBITAMENTE, EL EDIFICIOCOMENZARA A OSCILAR DE UNLADO A OTRO CON UNMOVIMIENTO QUE SE CONOCECOMO VIBRACION LIBRE.

EL TIEMPO QUE TARDA LA EDIFICACION EN COMPLETAR UN CICLO SELE DENOMINA PERIODO FUNDAMENTAL DE VIBRACION DE LAESTRUCTURA

PERO LA VIBRACION LIBRE ES UN CASO IDEAL YA QUE COMOSABEMOS LA ESTRUCTURA DEJARA DE OSCILAR EN UN MOMENTO

ESTO SE DEBE A QUE EXISTE UN AMORTIGUAMIENTO QUE HACE QUECUALQUIER MOVIMIENTO SE DISIPE PAULATIVAMENTE.

VIBRACION LIBRE DE UN SISTEMA

DESPLAZAMIENTO

TIEMPO

Uo

-

Uo

PERIODO DE OSCILACION

T=SEGUNDOS

TIEMPO

PERIODO DE OSCILACION

CURVA DE ATENUACION

VIBRACION LIBRE AMORTIGUADA

P

K K

Ma

sa

C

EL AMORTIGUAMIENTO ESTRUCTURAL SE REPRESENTA POR UN DISPOSITIVO DE TIPO VISCOSO COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA ANEXA

EN LA REALIDAD LA ATENUACION DEL MOVIMIENTO SE DEBE A LA FRICCION ENTRE LOS MATERIALES, EL MEDIO AMBIENTE Y LA INTERACCION ENTRE TERRENO Y LA EDIFICACION.

FACTOR DE AMPLIFICACION DINAMICO

VISUALIZEMOS LA ESTRUCTURA SOMETIDA SOLO A UNA CARGA ESTATICA, OBTENDRIAMOS UN

DESPLAZAMIENTO MAXIMO EL CUAL LLAMAREMOS U so. SI ESTA CARGA

LA PONEMOS A VARIAR EN EL TIEMPO Y MEDIMOS EL DESPLAZAMIENTO MAXIMO QUE

PRODUCIRA OBTENDRIAMOS EL U dnamo. Dividiendo U

dnamo POR U so

PESTATICO

K K

Ma

sa

PDINAMICO

K K

Ma

sa

UESTATIC

O

UDINAMIC

A

UESTATICO

UDINAMICOFAD

FACTOR DE AMPLIFICACION DINAMICO

INTERACCION SUELO ESTRUCTURA

SE CONOCE COMO INTERACCION SUELO ESTRUCTURA A LA MODIFICACION DEL MOVIMIENTODEL TERRENO POR LA PRESENCIA DE LA EDIFICACION

EXISTE UNA MAYOR INTERACCION EN LA MEDIDA EN QUE EL MOVIMIENTO EN LA BASE DE LAESTRUCTURA SE VE MAS AFECTADO POR LA PRESENCIA DE ESTA

A A

1. PESO TOTAL DE LA ESTRUCTURA

2. RIGIDEZ LATERAL

3. ALTURA

4. ESBELTEZ

5. TIPO DE FUNDACION

6. FORMA DE FUNDACION

7. ROGIDEZ DE LA FUNDACION

8. PROPIEDADES DINAMICAS DEL SUELO

9. PROFUNDIDAD Y ESTRATIGRAFIA DEL SUELO

10. INTENSIDAD DEL MOVIMIENTO

11. CONTENIDO DE FRECUENCIA DE MOVIMIENTO

1. CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA

2. CARACTERISTICAS DE LA CIMENTACION

3. CARACTERISTICAS DEL SUELO

4. CARACTERISTICAS DEL MOVIMIENTO DEL TERRENO

FACTORES QUE AFECTAN LA INTERACCION SUELO ESTRUCTURA

CONCEPTO DE AMPLIFICACION DEBIDO AL SUELO

CASO DE ROCA

A

B

EN ESTE CASO EL MOVIMIENTO QUE SE REGISTRA EN EL PUNTO ( A ) ES CASI EL MISMO QUE EL DEL PUNTO ( B )

AUNQUE REALMENTE EXISTE UNA DIFERENCIA ESTA ES DESPRECIABLE

CASO DE DEPOSITO DE SUELO SOBRE ROCA

A

B

EN EL PUNTO ( A ) SE REGISTRA UNA MODIFICACION DEL MOVIMIENTO PRODUCIENDOSE UNA AMPLIFICACION DEBIDO A LA FLEXIBILIDAD ESTE ESTRATO DE SUELO

PARA ENTENDER ESTE CONCEPTO IMAGINEMOS UN BLOQUE DE GELATINAEL CUAL SE COLOCA SOBRE UNA PLATAFORMA RIGIDA COMO SEMUESTRA EN LA FIGURA

A A1

B B1

SI SOMETEMOS DICHA PLATAFORMA A UN MOVIMIENTO HORIZONTAL VEMOS QUE EL DESPLAZAMIENTO A-A1 ES MUCHO MAYOR AL DEL B-B1

ESTO SE DEBE A LA FLEXIBILIDAD DE LA GELATINA

ROCA

SACUDIDA

LA SACUDIDA SOMETE AL ESTRATO ROCOSO A UNDESPLAZAMIENTO

ESTE DESPLAZAMIENTO SE TRANSFIERE A LOSESTRATOS SUPERIORES AMPLIFICADOS COMO SEMUESTRA EN LA FIGURA

COMO SE PUEDE OBSERVAR , EN LA MEDIDA QUEEL PUNTO ANALIZADO SE ACERCA MAS A LASUPERFICIE LA AMPLIFICACION ES MAYOR

SOLO SE PRESENTA DE MANERA ESQUEMATICALOS DESPLAZAMIENTOS RELATIVOS DEL ESTRATOA ESTRATO

RESISTENCIA

LA RESISTENCIA A SISMOS SEPUEDE DEFINIR EN TERMINOS DELA DISPONIBILIDAD DEELEMENTOS CAPACES DE RESISTIRCARGAS LATERALES QUE LE SONAPLICADAS A LA ESTRUCTURACOMO CONSECUENCIA DE LAACCION SISMICA

ESTOS ELEMENTOS SON PRINCIPALMENTE MUROS, COLUMNAS Y DE UNA MANERA SECUNDARIA LAS VIGAS.

COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA LAS FUERZAS INERCIALES SE CONCENTRAN EN EL CENTRO DE MASAS

LA REACCION A ESTE EFECTO SON FUERZAS IGUALES PERO EN SENTIDO CONTRARIO, LAS CUALES SE CONCENTRAN EN EL CENTRO DE RIGIDEZ.

F1I

F2I

F3I

F4I

VO1

V12

V23

V34

COEFICIENTE SISMICO

Cb= S VI J/WTOTAL

W1

W2

W3

W4

EL COEFICIENTE SISMICO ES UNA MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE UN SISTEMA ESTRUCTURAL

EL MOVIMIENTO SISMICO INTRODUCE ENERGIA A LA ESTRUCTURA, LA CUAL SE DIVIDE EN

1 ) ENERGIA ABSORBIDA

2) ENERGIA DISIPADA

DISIPACION DE ENERGIA

U

ENERGIA DE DEFORMACION

SI EL BLOQUE MOSTRADO EN LA FIGURA SE RETIRA SUBITAMENTE, LA ESTRUCTURA COMENZARA A VIBRAR LIBREMENTE HASTA QUE LA ENERGIA SEA DISIPADA TOTALMENTE.

DEFORMACION

CARGA

DEFORMACION

CARGA

COMPORTAMIENTO ELASTICO COMPORTAMIENTO INALASTICO

TIPOS DE COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL

Uo

EN EL COMPORTAMIENTO ELASTICO LA ESTRUCTURA REGRESA A SU POSICION ORIGINAL LUEGO DE PRODUCIRSE LA DESCARGA

EN EL COMPORTAMIENTO INELASTICO LUEGO DE RETIRAR LA CARGA QUEDAN DEFORMACIONES PERMANENTES EN LA ESTRUCTURA

COMPORTAMIENTO HISTERETICO

DEFORMACION

CARGA

COMPORTAMIENTO HISTERETICO

ESTE COMPORTAMIENTO SE DA CUANDO LA ESTRUCTURA ALCANZA UN

COMPORTAMIENTO INELASTICO Y SE PRODUCEN VARIOS CICLOS DE CARGA Y

DESCARGA

LA DISIPACION DE LA ENERGIA PUEDE SER DE VARIAS MANERAS:

1. CUANDO LA ESTRUCTURA INCURSIONA EN EL RANGO INELASTICO

SE OBSERVAN:

• DAÑOS

• CAMBIAN LAS CARACTERISTICAS DINAMICAS

• LA CANTIDAD DE ENERGIA DISIPADA ES IGUAL AL AREA

BAJO LA CURVA

2. CUANDO SE LE COLOCA UN DISPOSITIVO A LA ESTRUCTURA QUE

FUNCIONE COMO FUSIBLE Y DISIPE GRAN CANTIDAD DE LA ENERGIA

• AMORTIGUADORES VISCOSOS

• DISIPADORES POR FRICCION

• DISIPADORES POR DEFORMACION NO LINEAL

MOMENTOS DE VOLCAMIENTO:

H

F

EL MOMENTO DE VUELCO ES PRODUCIDOPOR LA ACCION DE LAS FUERZASINERCIALES A UNA ALTURA ( H ) LO CUALSE CONVIERTE EN UNA ROTACIONALREDEDOR DE UN EJE PERPENDICULAR ALPLANO DE LA ESTRUCTURA

M = F X H

PORTICO ARRIOSTRADOPORTICO DESPLAZABLE

DIFERENCIA ENTRE RESISTENCIA Y RIGIDEZ

EL PORTICO DESPLAZABLE ES MAS FLEXIBLE

EL PORTICO ARRIOSTRADO PRESENTA DESPLAZAMIENTOS MENORES

LA RESISTENCIA DE AMBOS ES LA MISMA

TIENEN RIGIDECES DIFERENTES

LA DIFERENCIA ES:

LA RESISTENCIA ES LA RESPONSABLE DE ABSORVER LOS NIVELES DE CARGA IMPUESTOS CON LA SEGURIDAD NECESARIA SIN QUE OCURRA EL COLAPSO DE LA ESTRUCTURA

LA RIGIDEZ ES LA ENCARGADA DE CONTROLAR LOS NIVELES DE DESPLAZABILIDAD PARA LOS NIVELES DE CARGA A QUE ES SOMETIDA LA ESTRUCTURA.

EDIFICACIONES COLONIALES

CARACTERISTICAS SISMORRESISTENTES

LAS EDIFICACIONES COLONIALES SE PUDEN CLASIFICAR COMO EDIFICACIONES DE MAMPOSTERIA NO REFERZADA

SU PERIODO DE VIBRACION ES MUY CORTO

DE MANERA QUE SUFREN POCOS DESPLAZAMIENTOS ANTE SISMOS

SUFREN FALLAS REPENTINAS DEBIDO A SU BAJA CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENRGIA

SON CAPACES DE RESISTIR GRANDES SISMOS DEBIDO A GRAN ESPESOR DE SUS MUROS

EN LA FIGURA SE MUESTRA UN MODELO

CONSTRUIDO A ESCALA DE UNA CASA DE

ADOBE ENSAYADA EN UNA MESA

VIBRANTE. NOTESE EL MODO DE FALLA

PROPIO DE LA ACCION DEL ESFUERZO

CORTANTE QUE ACTUA COMO

CONSECUENCIA DE LA CARGA LATERAL.

SE HACE EVIDENTE LA FALTA DE UN

ELEMENTO A NIVEL DE CORONACION QUE

GARANTICE LA UNION DE LOS MUROS

VERTICALES. LA NECESIDAD DE ESTA

VIGA DE CORONACION O ELEMTO SIMILAR

QUE HAGA EL MISMO TRABAJO, ES QUE

LOS TECHOS SON MUY LIVIANOS Y NO

OFRECEN UN ARRIOSTRAMIENTO

EFECTIVO EN LA EDIFICACION.

LA FALLA QUE SE OBSERVA ES FRECUENTE EN ESTE TIPO DE EDIFICACION. GENERALMENTE ESTAS ESTRUCTURAS CARECEN DE SIMETRIA EN PLANTA Y SE PRODUCEN GRANDES ESGUERZOS CORTANTES.

EFECTO DE LATIGO

PRODUCIDO POR LAS

FUERZAS LATERALES

CAIDA DE MUROS DE FACHADA , SE EVIDENCIA LA NECESIDAD

DE CONFINAR LA EDIFICACION A FIN DE GARANTIZAR SU

INTEGRIDAD

CONFINAMIENTO DE MUROS

EN BASE A UN ELEMENTO DE

CORONACION Y PASADORES

EN LAS ESQUINAS

EJEMPLO DE

CONFINAMIENTO

ESTRUCTURAL EN MUROS

DE MAMPOSTERIA

EJEMPLO DE REFUERZO PARA

CARGA LATERAL EN

CONSTRUCCIONES DE

MAMPOSTERIA

VISTA PARCIAL DE LA CIUDAD COLONIAL ( Santo Domingo . RD)

FIN