evolución de la sismología

8/18/2019 Evolución de La Sismología

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I. EVOLUCIÓN Y ANTESEDENTES DE LA SISMOLOGÍA Y LA INGENIERÍASISMORRESISTENTE.

I.1. EVOLUCION DE LA SISMOLOGÍA.Como parte de la evolución, la sismología es una rama de

la geofísica que se encarga del estudio de terremotos y la propagación de

las ondas mecánicas (sísmicas) que se generan en el interior y la

superficie de la Tierra, así mismo que las placas tectónicas.

Estudiar la propagación de las ondas sísmicas, incluye la determinación

del hipocentro (o foco), la localiación del determinado sismo y el tiempo

que este haya durado.

!or el surgimiento de la sismología incluye, entre otros fenómenos, el

estudio de maremotos y mareas asociadas (tsunamis) y vi"raciones

previas a erupciones volcánicas. En general los terremotos se originan en

los límites de placas tectónicas y son producto de la acumulación de

tensiones por interacciones entre dos o más placas. #as placas tectónicas

(placas litosf$ricas) son una unidad estructural rígida, con un espesor de

%&& 'm apro., que constituye la capa esf$rica superficial de la tierra,

segn la teoría de la tectónica de placas% (esta teoría eplica la

particularísima distri"ución, en onas alargadas y estrechas, de

terremotos, volcanes y cordilleras.

#a interpretación de los sismogramas que se registran al paso de lasondas sísmicas permite estudiar el interior de la tierra.

Eisten * tipos de ondas sísmicas. #as ondas P y L (son las productorasde Tsunamis) se propagan a trav$s del glo"o, y las primeras,

longitudinales y de comprensión+descomprensión, lo hacen en todos los

medios. #as ondas S, transversales a la dirección en que se propagan,sólo se transmiten en medios sólidos

El origen de estos sismos se atri"uye a la eistencia de un gradiente

t$rmico entre el centro de la Tierra y la superficie de la misma. Este

gradiente hace que la masa de Tierra con densidad menor, salga hacia lasuperficie de la Tierra en forma continua y la masa de Tierra con densidad

mayor descienda hacia el interior, este se puede comprender al o"servar

el movimiento las mol$culas del agua cuando se calienta en un recipiente

(ver igura-%). Este fenómeno que ocurre en la Tierra, provoca un

movimiento continuo de masa de no suave por la naturalea del material,

es decir, como la masa que se mueve en la Tierra es un sólido, el

movimiento se discretisa en los lugares de ocurrencia de los sismos en un

tiempo varia"le dependerá de las constantes elásticas del material del

lugar.

https://es.wikipedia.org/wiki/Geof%C3%ADsicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Sismohttps://es.wikipedia.org/wiki/Sismohttps://es.wikipedia.org/wiki/Tierrahttps://es.wikipedia.org/wiki/Maremotohttps://es.wikipedia.org/wiki/Tsunamihttps://es.wikipedia.org/wiki/Volc%C3%A1nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Tect%C3%B3nica_de_placashttps://es.wikipedia.org/wiki/Sismolog%C3%ADa#cite_note-1https://es.wikipedia.org/wiki/Sismogramashttps://es.wikipedia.org/wiki/Sismohttps://es.wikipedia.org/wiki/Tierrahttps://es.wikipedia.org/wiki/Maremotohttps://es.wikipedia.org/wiki/Tsunamihttps://es.wikipedia.org/wiki/Volc%C3%A1nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Tect%C3%B3nica_de_placashttps://es.wikipedia.org/wiki/Sismolog%C3%ADa#cite_note-1https://es.wikipedia.org/wiki/Sismogramashttps://es.wikipedia.org/wiki/Geof%C3%ADsica


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El movimiento de estas masas de Tierra desde el interior de la Tierra

hacia la superficie, y viceversa como se o"serva, ha generado en la

superficie onas de contacto de tres tipos

a. Zona de converenc!a

Es la ona donde el material de la cortea ingresa al interior de la Tierra

eperimentando una fuerte oposición de la cortea vecina llamada

tam"i$n placa, es aquí donde se almacena y li"era una gran cantidad

de energía como producto de la acumulación de esfueros, esto hace

que en estos lugares se tenga la presencia de los sismos más grandes

en magnitud como el sismo de /umatra en 0sia en diciem"re del 1&&2

3%%, %*4. #a distri"ución espacial en profundidad de los sismos en estos

lugares varían desde los sismos superficiales (& + 5&6m) hasta los

sismos profundos (*&&6m 7 8&&6m).

". Zona de d!verenc!a#lamada tam"i$n la ona de etensión (ver igura 2), por aquí es por

donde sale el material desde el interior de la Tierra provocando a su

paso una acumulación de esfueros que más tarde se li"eran mediante

un sismos. #os sismos aquí originados son de magnitudes moderadas

por que las constantes elásticas del material en esta ona con

relativamente "a9as que no permite la acumulación de grandes

esfueros capaces de provocar sismos de gran magnitud.


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c. Zona de de#$!%a&!en'o (or!%on'a$

0quí se tiene la presencia de fallas de movimiento predominantemente

horiontal. Este es el área que conecta la ona de convergencia con la

ona de divergencia, y es donde ocurren sismos superficiales como el

ocurrido en san rancisco (:/0) en %;&5 o el sismo en Turquía de 0gosto de %;;; originado por la falla de 0natolia.

Pro)aac!*n de $a# Onda# S+#&!ca#,

En la ona de convergencia de la placa de ).

!or los sismólogos son llamados ondas ! u ondas primarias porque

son los primeros en llegar a un registrador sísmico. Estas ondas por

la forma de su movimiento llevan consigo una energía relativamente

menor, esto hace que las personas en un sismo sientan un suave

movimiento al inicio de un sismo.


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o Onda# Tran#ver#a$e#. Tam"i$n llamadas ondas / u ondasecundaria porque es la segunda onda en llegar a la estación

sísmica. Como característica se tiene que las partículas se muevenen forma perpendicular a la dirección de propagación de la onda

(similar a una cuerda vi"rante, (ver igura 5). Esta onda es la que

lleva una mayor cantidad de energía, sinti$ndose con mayor fuera

por las personas al paso de esta onda.

o Onda# S-)er!c!a$e#. Estas ondas via9an por la superficie de lacortea en las diferentes direcciones pertenecientes al área que

comprende la superficie terrestre. Estas ondas son de dos tipos

Onda# Love. #lamada onda #q, tiene como característica que las partículas

oscilan en forma similar a las ondas transversales, con la diferencia

que estas ondas #ove limitan su movimiento en el plano horiontal

de la superficie como se muestra. #a rapide de esta onda es

aproimadamente igual a la rapide de la onda transversal.


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Onda# Ra/$e!n(. #lamada onda #r, las partículas del medio descri"en or"itas

elípticas retrograda, u"icada en el plano vertical a la dirección de la

propagación, la velocidad de esta onda se estima que es &.;1

veces la velocidad de la onda transversal.

El estudio de estas ondas sísmicas por el interior de la Tierra, segn ?athde"e considerarse en un medio de capas esf$ricas de igual curvatura

para una me9or aproimación.

0sí estas ondas tienen distintas velocidades cuando pasan por las

distintas capas de la Tierra de"ido a las distintas densidades la cual hace

que la velocidad de estas ondas cam"ie en su magnitud. #a propagación

de las ondas sísmicas.

se realia o"edeciendo las leyes físicas para la onda mecánica, es decir,

cumple el principio de @uygens, donde cada punto del frente de onda se

comportará como un nuevo fuente de ondas sísmicas, y la superposiciónde las ondas generadas por las partículas vecinas formará la nueva frente

propagándose de esta manera como una onda via9era en todas las

direcciones. #a onda sísmica al llegar a una interface de dos capas se

comportara de acuerdo con las leyes de /nell.

#os cam"ios de velocidad de la onda sísmica cuando pasan de un medio

a otro se 9ustifican me9or con la segunda ley de /nell (ley de refracción).

Como el interior de la Tierra está dividido por capas compuesto por

material de distintas densidades, la rapide de la onda estará

continuamente cam"iando, esto hace que la trayectoria de la onda

sísmica cam"ie, dependiendo de la distancia y las distintas capas que


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atraviesa la onda sísmica. Esto se entiende por el principio de ermat,

donde la onda sísmica sigue un camino para llegar de un punto a otro, de

manera que le tome el menor tiempo para llegar a su destino.

I.0. ANTECEDENTES DE LA SISMOLOGÍA

#os recientes terremotos ocurridos han de9ado de manifiesto la alta

vulnera"ilidad sísmica de las estructuras y de sus contenidos.

!ocos son los casos de estructuras que, sin presentar daAos estructurales

de consideración, sufrieron daAos no estructurales que causaron p$rdidasparciales o totales de operación. =el mismo modo, la masificación de la

construcción en altura en el país en los ltimos 1& aAos, sumado a la

magnitud del terremoto de fe"rero de 1&%&, generaron en muchos

propietarios una sensación de insatisfacción por su percepción del

movimiento fuerte. /i "ien es preciso reconocer el ecelente desempeAo

estructural de las edificaciones, no se puede concluir lo mismo en materia

de protección de función, protección de contenidos y percepción de la

po"lación. !or estas raones, resulta necesario promover el uso de

tecnologías, pro"adas a nivel internacional y reconocidas por la

comunidad profesional, orientadas a me9orar la respuesta sísmica de lasestructuras, más allá de los requisitos mínimos de la normativa nacional

vigente.

=urante su vida til, las estructuras son sometidas a diversas

solicitaciones de servicio, como las provenientes de las cargas propias del

uso del edificio y de fenómenos naturales. Entre estos ltimos, las

mayores demandas o solicitaciones so"re una estructura son causadas,

generalmente, por eventos sísmicos. =urante un sismo, la energía

li"erada en la fuente se propaga a trav$s del suelo en forma de ondas.

Esta energía, que es transmitida luego a las estructuras y sus contenidos,y que se manifiesta fundamentalmente como movimiento, aceleración y

deformación de los componentes y sistemas estructurales y no

estructurales, se disipa a trav$s de daAo de dichos componentes. En el

caso de edificios, la disipación de energía se produce típicamente en la

interacción entre el suelo y las fundaciones, en el daAo de elementos

estructurales tales como muros, vigas, columnas, encuentros viga+

columna, coneiones, y en la interacción entre el sistema estructural y

sistemas no estructurales, principalmente ta"iques.

Esta filosofía de diseAo no se ha orientado a que no se producan daAos

en las estructuras y sus contenidos, los que, en casos etremos, puedenincluso limitar o imposi"ilitar el uso de una estructura con posterioridad a


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un sismo severo. En el caso de estructuras críticas, esenciales yBo

estrat$gicas el o"9etivo de desempeAo de la norma de prevenir el colapso

estructural suele no ser suficiente, ya que se requiere que la estructura

contine operando durante e inmediatamente despu$s de ocurrido un

sismo severo. En algunos casos, puede ser un requerimiento del

propietario o inversionista alcanar o"9etivos de desempeAo superiores alde la normativa, tales como protección de la inversión yBo protección de la

operación. Estos o"9etivos superiores pueden alcanarse aplicando

t$cnicas de diseAo por desempeAo yBo implementando sistemas de

protección sísmica en las estructuras, tales como aislación sísmica y

disipación de energía.

E$ d!#eo #+#&!co convenc!ona$. /e fundamenta en la capacidad de lasestructuras para disipar la energía que le entrega el sismo por medio de

deformaciones inelásticas, las que como se ha mencionado

anteriormente, implican cierto grado de daAo yBo deterioro de laestructura. !ara alcanar niveles de deformación compati"les con las

demandas sísmicas, las estructuras de"en cumplir con los requisitos de

detallamiento sísmico indicados en las normativas correspondientes a

cada material. En las ltimas d$cadas ha ganado aceptación entre la

comunidad profesional el uso de sistemas de protección sísmica en

estructuras. Entre ellos, los sistemas de aislación sísmica y de disipación

de energía han sido los más utiliados. En t$rminos generales, los

sistemas de aislación sísmica actan refle9ando la energía del suelo,

impidiendo que esta ingrese a la estructura, previniendo el daAo

estructural y no estructural. !or su parte, los sistemas de disipación deenergía, que si "ien no evitan el ingreso de energía a la estructura,

permiten que la disipación de energía se concentre en dispositivos

especialmente diseAados para esos fines, reduciendo su"stancialmente la

porción de la energía que de"e ser disipada por la estructura.

El uso de disipadores de energía reduce la respuesta estructural,

reduciendo el daAo de componentes estructurales y no estructurales.

I.2. INGENIERÍA SISMORRESISTENTE

#a ngeniería /ismo+Desistente, es parte de la dinámica estructural, que

estudia el comportamiento de las edificaciones ante la acción sísmica e

investiga los m$todos de cálculo estructural, que garantian su "uen

comportamiento y seguridad estructural ante los sismos.

#a ngeniería /ismorresistente es una propiedad o atri"uto de que se dota

a una edificación, mediante la aplicación de t$cnicas de diseAo

de su configuración geom$trica y la incorporación en su

constitución física, de componentes estructurales especiales que lacapacitan para resistir las fueras que se presentan durante un


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movimiento sísmico, lo que se traduce en protección de la vida de

los ocupantes y de la integridad del edificio mismo.

Es una tecnología que diseAa y e9ecuta procesos constructivos con

elementos estructurales, distri"uidas previa aplicación de principios

"ásicos como la simplicidad, simetría, resistencia, rigide y continuidadde las o"ras, que les permita resistir los usos y las cargas sísmicas a que

estarán sometidas durante su vida til y tam"i$n a los sismos. 0l

determinar durante la etapa de diseAo, cuál ha de ser la forma geom$trica

general de la edificación, se de"e procurar que está conformada por

volmenes de formas simples y dispuestas de manera sim$trica respecto

de los e9es longitudinal y transversal de la planta.

El lograr que la simplicidad de formas y la simetría de volmenes sea una

característica de la geometría general del edificio, garantia que los

efectos que so"re $l causen los posi"les movimientos sísmicos a

que se puede ver sometido a lo largo de su vida til, le causen el

mínimo daAo dado el comportamiento homog$neo que esa configuración

confiere a toda la edificación.

!rincipios de la sismorresistencia

orma regular

?a9o peso

ayor rigide

?uena esta"ilidad

/uelo firme y "uena cimentación

Estructura apropiada

ateriales competentes

Capacidad de disipar energía

i9ación de aca"ados e instalaciones.

II. PRINCIPIOS DEL DISE3O POR DESEMPE3O SISMICO

#os o"9etivos "ásicos de diseAo es evitar colapsos de estructuras durante

sismos de gran intensidad que se presentan durante la vida til de estas

estructuras y que además $stas no presentan daAos de consideración durante

sismos moderados, es decir aquellos que son frecuentes en la mencionada

vida til. /in em"argo, el comportamiento o"servado de estructuras durante

sismos de distintas características en diversas partes del mundo sugiere que

estos o"9etivos no se han alcanado de manera satisfactoria.


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En particular es relevante mencionar los daAos importantes en estructuras de

concreto reforado que se han o"servado en sismos moderados y que no

corresponden al sismo de diseAo del lugar donde ocurrieron estos sismos, y

que sin em"argo han llevado al colapso de estructuras o a daAos en elementos

estructurales o no estructurales. En este ltimo caso, aun cuando los daAos

sólo ocurrieron en elementos no estructurales, fueron de tal magnitud queimpidieron el uso de la edificación un tiempo considera"le, hasta que se llevó

aca"o las reparaciones o reforamientos necesarios.

El mal desempeAo sísmico de estructuras sismo resistentes modernas durante

eventos sísmicos recientes ha puesto en evidencia que la confia"ilidad del

diseAo sísmico no solo era menor que la que se espera"a, sino que presenta

grandes inconsistencias entre estructuras que tienen un mismo sistema

estructural, lo cual ha enfatiado la necesidad de replantear las metodologías

actuales de diseAo sísmico. Es así que, como parte de este replanteamiento, la

comunidad internacional de ngeniería Estructural ha resaltado la importanciade complementar la fase num$rica del diseAo sísmico con una fase conceptual

y de implementación "asadas en el control de la respuesta dinámica de las

estructuras sismorresistentes.

#a filosofía de diseAo por desempeAo se ha constituido dentro de este conteto

como la alternativa más via"le para el planteamiento de metodologías de

diseAo sísmico que den lugar a estructuras que satisfagan las cada ve más

comple9as necesidades de las sociedades modernas. #os avances logrados

hasta el momento han permitido plantear requerimientos de diseAo sísmico

"asados en esta filosofía y sugieren que la siguiente generación de códigos

estará "asados en ella. #a necesidad de replantear los procedimientos actuales

de diseAo sísmico se hio más notoria despu$s de los sismos de #oma !rieta

en %;F;,


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edificio. 0demás tam"i$n se de"e mencionar que Jhay demasiadas incertidum"

res asociadascon la generación de las características del movimiento del

terreno de un lugar específico, así como con los modelos analíticos que se

emplean en la actualidad para representar el comportamiento estructuralK

(Lupta y 6raMin'ler, 1&&&). Esto sugiere que el emplear procedimientos

comple9os o ela"orados para aplicar el criterio de diseAo sísmicopor desempeAo no necesariamente garantia un análisis confia"le del

comportamiento estructural del caso en estudio. Es preocupación de todo

ingeniero dedicado al proyecto estructural, lograr diseAos que no sólo cumplan

con las disposiciones mínimas reglamentarias, sino que adicionalmente

satisfagan las demandas del cliente en cuanto a tiempo de ela"oración del

proyecto estructural con suficiente claridad y cantidad de detalles, costo de

o"ra dentro de las epectativas presupuestarias del inversionista, facilidad

constructiva para el contratista general, etc., /i "ien todas estas

preocupaciones son reales y legítimas, hay una más que permanece para

siempre en la conciencia del proyectista esperar que la estructura se comporte

durante los eventos sísmicos, tal y como lo conci"ió en las diferentes etapas

que constituyen el diseAo estructural. =e alguna manera, todo proyecto

estructural lleva implícitamente un o"9etivo yBo desempeAo esperado de su

comportamiento durante la vida til de la estructura, y este no es un concepto

novedoso, sin em"argo, las tendencias actuales en la normatividad sísmica han

enfocado sus esfueros en esta"lecer límites eplícitos que servirán como "ase

para el diseAo "asado en el desempeAo. En particular para el diseAo sísmico,

los criterios de desempeAo quedan epresados por los o"9etivos que desde

hace muchos aAos se han esta"lecido en las normas y tetos de ingeniería y

que son J!roducir estructuras capaces de resistir sismos de intensidad

moderada sin daAo estructural y con pequeAo o nulo daAo no estructuralN y

lograr una seguridad adecuada contra la falla ante los sismos de mayor

intensidad que puedan llegar a presentarse en el sitio.K #os distintos

planteamientos se concentran en esta"lecer conceptualmente los niveles de

desempeAo que se de"en considerar y las intensidades sísmicas a ellos

asociadas. En general, se definen cuatro niveles de desempeAo (Gperación

Completa, Gcupación nmediata, /eguridad de Hida, Colapso ncipiene) con los

correspondientes niveles de sismo (recuente, Gcasional, Daro y uy Daro).

#levar estos conceptos de diseAo a procedimientos concretos aplica"les en la

práctica diaria de la ingeniería estructural, representa una tarea que todavía no

se ha completado a ca"alidad. !ara tal efecto, se requiere, estrictamente, que

se realicen etapas de pre diseAo, diseAo local y revisión del diseAo, y que se

repitan estos tres pasos para cada uno de los niveles sísmicos de diseAo

contemplados, así como sus estados límites asociados. !ara las aplicaciones

en la práctica de la ingeniería, los niveles de desempeAo necesitan epresarse

en t$rminos de indicadores cuantitativos de la relación entre la amplitud

pro"a"le de la respuesta estructural y la correspondiente capacidad del sistema

para evitar la ocurrencia de cada modo de falla.

Ouiás las grandes p$rdidas económicas o"servadas en los sismosimportantes de los ltimos aAos, no de"erían resultar sorprendentes, pues los


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códigos hasta entonces esta"lecían de manera eplícita como principio

fundamental y casi nico satisfacer los requerimientos de resistenciaN poco o

nada se definía puntualmente en cuanto al nivel de daAo que podría

ser socialmente aceptado, o en cuanto a los grandes trastornos que se generan

por la interrupción en el funcionamiento de ciertas instalaciones. 0mpliamente

se ha reconocido que el proceso de diseAo sísmico seguido hasta ahora, nopodrá satisfacer las necesidades de la sociedad, en cuanto no podrán estimar

de manera confia"le el comportamiento estructural. Esto ha llevado a la

aceptación de un diseAo "asado en el desempeAo, en el que el principal reto

ha sido intentar definir los niveles de desempeAo deseados para los diferentes

niveles de ecitación sísmica, y la forma de implantar estos niveles en la

práctica de la ingeniería a trav$s de los códigos de diseAo. #a definición de los

límites o niveles de desempeAo está relacionada no sólo con aspectos del

comportamiento de elementos estructurales, sino tam"i$n con elementos no

estructurales y con el contenido de los edificios.

El diseAo de estructuras "asado en la resistencia sísmica propuesto en las

normativas y códigos mayormente usados, tiene como o"9etivos principales que

las estructuras sean capaces de resistir sismos de "a9a intensidad sin sufrir

daAos estructurales significativos, es decir que no lleven al colapso posterior de

la estructuraN con daAos repara"les para sismos moderados y de mayor

intensidad. /iguiendo esta filosofía, de diseAo, el desempeAo de las

estructuras, en t$rminos de daAo potencial, no ha sido cuantificado, o por lo

menos no se tiene una norma a la cual regirnos en nuestro medio, de"ido a

que generalmente solo se considera un nivel del movimiento del terreno para el

cual se prev$ que la estructura no colapsará, es decir que en la actual filosofíade diseAo, diseAamos solo para un sismo y no se revisa su desempeAo ante

otras solicitaciones. Estas previsiones raramente reconocen que pueden ocurrir

daAos sustanciales y grandes p$rdidas asociadas a sismos de naturalea

frecuente. !or este motivo es importante notar que la seguridad ante el colapso

de"ido a grandes sismos, no implica necesariamente un comportamiento

acepta"le de la edificación durante sismos de pequeAa y moderada intensidad,

como se ha compro"ado en sismos no muy ale9ados de la actualidad. :na ve

que sectores cada ve más amplios de la comunidad de ingeniería estructural

accedieron al planteamiento del diseAo sísmico por desempeAo, se replanteó

su alcance y se identificaron muchos otros "eneficios en la aplicación.


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evolución de la sismología

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