introduccion al analisis de peligro sísmico
DESCRIPTION
Procedimiento para la realización de un estudio de peligro sismicoTRANSCRIPT
ANALISIS DE PELIGRO SÍSMICO
Dr. Alberto Salgado Rodríguez
ESTIMACIÓN DE MOVIMIENTOS FUERTES
El diseño apropiado de estructuras e instalaciones sismorresistentes requiere la estimación del nivel de las sacudidas del terreno sobre el cual van a estar desplantadas.
Ya que la intensidad de las sacudidas se describe de manera mas conveniente en términos de parámetros del movimiento del terreno, se requieren métodos para estimar los movimientos del terreno, utilizando relaciones de predicción.
Dr. A Salgado
Desarrollo de relaciones de predicción
Las relaciones de predicción, generalmente expresan parámetros del movimiento del terreno como funciones de la magnitud del sismo, de la distancia a la fuente sísmica y, en algunos casos, de otros parámetros.
Y = parámetro de interés del mov. del terreno M= magnitud del sismo R= distancia de la fuente sísmica al sitio de interés P= otros parámetros, por ejemplo: trayectoria de las
ondas sísmicas, condiciones locales del suelo, etc.
),,( PRMfY
Dr. A Salgado
Relaciones de predicción
Se desarrollan mediante un analisis de regresión de las bases de datos de movimientos fuertes registrados.
La forma funcional se elige para que reflejen, tanto como sea posible, el mecanismo de generación de los movimientos del terreno
Dr. A Salgado
Observaciones para la obtención de relaciones de predicción
Los valores pico de los parámetros asociados a los movimientos fuertes están distribuidos, aproximadamente, de manera lognormal (los logaritmos de los valores de los parámetros están distribuidos, aproximadamente, de manera normal). Como resultado de lo anterior, la regresión se realiza sobre el logaritmo de Y mas que sobre la Y misma
La magnitud sísmica se define típicamente como el logaritmo de algún parámetro pico del movimiento.
Dr. A Salgado
Observaciones para la obtención de relaciones de predicción
La dispersión de las ondas de esfuerzo que viajan alejándose de la fuente de un sismo causan ondas de cuerpo cuyas amplitudes decrecen de acuerdo a 1/R y ondas de superficie cuyas amplitudes decrecen de acuerdo a 1/√R.
Algunas de las energías transportadas por las ondas de esfuerzo se absorben por los materiales que encuentran a su paso. Este amortiguamiento del material ocasiona que las amplitudes del movimiento del terreno decrezcan exponencialmente con R.
Dr. A Salgado
Observaciones para la obtención de relaciones de predicción
El movimiento del terreno puede estar influenciado por características de la fuente (tipo de falla y orientación de la misma) o características del sitio (tipos de suelo del sitio de interés)
Combinando las observaciones anteriores, una relación de predicción típica tiene la forma siguiente:
)()()]exp(ln[ln 7653214 sitioffuentefMCCRCMCMCMCY C
Las relaciones predictivas para parámetros que decaen cuando se incrementa la distancia (como son la aceleración y velocidad pico), se les conoce como LEYES DE ATENUACIÓN. Las leyes de atenuación se obtienen de registros sísmicos y se van actualizando (afinando) conforme la información aumenta.
Dr. A Salgado
ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS DE AMPLITUD
Dr. A Salgado
Dr. A Salgado
Procedimiento de obtención de los parámetros de una ley de atenuación
Suponga la siguiente ley de atenuación (propuesta para México por K. Singh)
ln Amax = b1 + b2M + b3 ln (R+25)Donde Amax es la aceleración máxima en un
registro. M es la magnitud del sismo que genero el registro y R es la distancia de la fuente del sismo al aparato que registró el movimiento; b1, b2, b3 , son los parámetros a ser obtenidos de la ley de atenuación.
Dr. A Salgado
Procedimiento de obtención de los parámetros de una ley de atenuación Cuando se cuenta con varios registros de uno o varios
sismos, se obtienen los parámetros mediante el método de mínimos cuadrados. Es decir:
Se trata de resolver el sistema de ecuaciones Ax = b ; donde
3
2
1
max,
1max,11
;ln
ln;
)25ln(1
)25ln(1
bbb
xA
Ab
RM
RMA
nnn
bAAx T 1][ Dr. A Salgado
Tarea
Determinar los parámetros de la ley de atenuación
ln Amax = b1 + b2M + b3 ln (R+25)Tomando en cuenta los siguientes datos de
registros obtenidos en tres ciudades distintas (ciudades a, b, c)
Dr. A Salgado
Tarea
SISMO Ciudad A Ciudad B Ciudad C
Dist.Epic.
Amax Dist.Epic
Amax Dist.Epic
Amax
Sismo 1Ms=7.1
70 125.9 120 96.8 214 72.9
Sismo 2Ms=6.5
90 98.5 98 87.1 190 65.8
Sismo 3Ms=7.4
85 130.5 112 110.7 229 88.6
Sismo 4Ms=6.9
96 113.3 100 100.2 178 68.1
Sismo 5Ms=7.9
59 150.6 145 125.1 183 90.2
Dr. A Salgado
Estimación de parámetros del contenido de frecuencias
-Periodo Dominante-
Dr. A Salgado
Predicción del Espectro de Amplitudes de Fourier
Dr. A Salgado
Dr. A Salgado
Predicción del Espectro de Amplitudes de Fourier
Predicción de ordenadas del espectro de respuesta
Dr. A Salgado
Variabilidad espacial de los movimientos del terreno
Dr. A Salgado
Covariancia cruzada
aj, ak Acelerogramas Cjj Autocovariancia
Dr. A Salgado
Variabilidad espacial de los movimientos del terreno
Coherencia
Sjk Transformada de Fourier de la Covariancia cruzadaSjj Transformada de Fourier de la Autocovariancia
Dr. A Salgado
Variabilidad espacial de los movimientos del terreno
Dr. A Salgado
Variabilidad espacial de los movimientos del terreno
Análisis de peligro sísmico
El objetivo del diseño sismorresistente es producir estructuras o instalaciones que puedan soportar cierto nivel de aceleraciones sin que se presenten daños excesivos. El nivel de aceleraciones se describe mediante movimientos del terreno para diseño.
Gran parte de la dificultad en la definición de los movimientos del terreno para diseño estriba en la inevitable dependencia de decisiones subjetivas que se tienen que tomar en un entorno de información incierta e incompleta.
Dr. A Salgado
Análisis de peligro sísmico
Las definición de las aceleraciones de diseño depende de la determinación de la frontera entre daños aceptables y daños excesivos, y de las incertidumbres asociadas al tamaño, el tiempo de ocurrencia, y la localización de sismos futuros.
Si sólo se acepta un daño muy pequeño, un relativo nivel fuerte de movimiento del terreno se debe usar en el diseño, y las medidas necesarias para resistir tales aceleraciones pueden ser bastantes costosas.
Dr. A Salgado
Análisis de peligro sísmico
Si se aceptan altos niveles de daño, los niveles de las aceleraciones de diseño serán menores y el diseño resultante será menos costoso.
Existen términos medios entre el costo en el corto plazo, de proveer diseño sismorresistente y el potencial costo en el largo plazo, del daño provocado por sismos.
Dr. A Salgado
Identificación y Evaluación de las fuentes sísmicas
Para evaluar el peligro sísmico en un sitio o región particular, se deben identificar todas las posibles fuentes de actividad sísmica, y evaluar su potencial para generar movimientos fuertes en el futuro.
Se debe tomar en cuenta que el hecho de que no se hayan registrado, instrumentalmente, sismos en una determinada área, no garantiza que en esa zona no se hayan presentado en el pasado o se vayan a presentar en el futuro. En la ausencia de registros sísmicos, otros indicios de actividad sísmica se deben descubrir, por ejemplo: evidencias tectónicas o geológicas, sismicidad histórica o preinstrumental.
Dr. A Salgado
Evidencia Geológica
El estudio de los registros geológicos de la actividad sísmica pasada se le conoce como Paleosismología. En algunos lugares es posible, mediante la participación de geólogos experimentados, acceder a los registros geológicos. En otras partes, sin embargo, los registros geológicos pueden ser muy complejos o estar ocultos por gruesas capas de sedimentos relativamente recientes que no han podido ser desplazados por la actividad sísmica reciente.
Dr. A Salgado
Evidencia Geológica
La identificación de las fuentes sísmicas a través de la evidencia geológica es una de las etapas vitales pero al mismo tiempo más difíciles del análisis de peligro sísmico.
La búsqueda de las evidencias geológicas de las fuentes sísmicas se centra en la identificación de las fallas geológicas. Existe una gran variedad de técnicas y herramientas disponibles para los geólogos, se incluyen la revision de la literatura publicada, la interpretación de fotografías aéreas, reconocimiento de trincheras, etc.
Dr. A Salgado
Sismicidad histórica
Las fuentes sísmicas se pueden identificar a partir de registros de sismicidad histórica. Los registros históricos escritos, con que se cuentan, abarcan sólo unos cuantos cientos de años. Las narraciones históricas se pueden utilizar para confirmar la ocurrencia de sismos pasados y para estimar su distribución geográfica y su intensidad.
Dr. A Salgado
Sismicidad instrumental
En los últimos 90 años, alrededor de 10 sismos con magnitud mayor que 7 ocurren cada año en el mundo. Se cuenta con registros sísmicos a partir de 1900, aunque hasta 1960 todavía eran incompletos y de dudosa calidad.
Los registros sísmicos instrumentales representan la mejor información disponible para la identificación y evaluación de las fuentes sísmicas. El alineamiento de epicentros localizados instrumentalmente o hipocentros indican la existencia de fuentes sísmicas. El análisis de las réplicas puede ayudar en la definición de la forma de las fuentes sísmicas.
Dr. A Salgado