metodo de newmark
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GEOTECNIATRANSCRIPT
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS
CARRERA DE INGENIERIA CIVIL
GEOTECNIA
METODO DE NEWMARK
ESTABILIZACION DE TALUDES BAJO ACCION SISMICA
NELSON EFRAIN PALACIO JIMENEZ
FECHA: 24 DE FEBRERO DEL 2015
PERIODO OCT 2014 – MARZ 2015
ANALISIS DE TALUDES BAJO ACCION SISMICA
INTRODUCCION
Métodos de análisis sísmico de taludes
El análisis del comportamiento sísmico de taludes de roca se puede llevar a
cabo ya sea, mediante métodos que calculen el factor de seguridad o bien, a
través de métodos cuyo objetivo sea determinar el desplazamiento permanente
total del talud bajo la acción sísmica. Entre esos métodos se pueden
mencionar:
Newmark (1965): método basado en considerar que el talud se desplaza
como un solo bloque colina abajo. Entregó una expresión para calcular la
aceleración crítica que se requiere para que se exceda el equilibrio estático.
Ambraseys (1972) asume a la masa deslizante como una cuña triangular
que se deforma por cortante simple, en una sola dimensión. Además, considera
que los materiales presentan un comportamiento elástico lineal. Ambraseys y
Menu (1988) Desarrollaron una ecuación para desplazamiento simétrico y
asimétrico.
Yegian et al (1991) desarrollaron una ecuación que se refiere a los
desplazamientos permanentes normalizados.
Jibson (1994 y 1998) correlacionó el bloque deslizante del método de
Newmark con la Intensidad de Arias.
Análisis Seudoestático de Taludes
En el análisis seudoestático, se coloca sobre todos los elementos analizados
en el talud, una fuerza horizontal correspondiente a un coeficiente K
multiplicado por el peso del elemento. La localización de la fuerza es un punto
importante a tener en cuenta en este análisis. Terzaghi (1950) sugirió que la
fuerza debía aplicarse sobre el centro de gravedad de cada tajada. Este es un
criterio razonable y conservador. (Duncan and Wright, 2005)
El método utiliza el mismo procedimiento general de cualquiera de los métodos
de equilibrio límite, con la diferencia de que se incluyen fuerzas seudoestáticas
horizontales y verticales debidas al evento sísmico. Estas fuerzas sísmicas se
asumen proporcionales al peso de la masa de deslizamiento potencial y a los
coeficientes sísmicos y , y están expresadas en términos de número de veces
la aceleración de gravedad (g) producida por el sismo. Generalmente, se
recomienda analizar con carga sísmica seudoestática solamente la superficie
más crítica identificada en el análisis estático.
La mayoría de los análisis solamente tienen en cuenta la fuerza sísmica
horizontal y se asume igual a cero, la cual no es representativa para los
deslizamientos en el área epicentral donde sería significativa.
La magnitud del coeficiente sísmico debe simular la naturaleza de la fuerza del
evento que depende de la intensidad o aceleración del sismo, duración del
movimiento y frecuencia. Para un análisis muy conservador, se puede asumir
que el coeficiente sísmico es igual a la máxima aceleración pico esperada de
un evento sísmico en el sitio. Sin embargo, este análisis conservador puede
producir dificultades numéricas para mayor que 0,4.
Coeficientes para el Análisis Seudoestático.
La cuantificación de un valor de aceleración máxima para la estabilidad de
taludes debe tener en cuenta los siguientes criterios empíricos:
Si la masa considerada para el deslizamiento es rígida, la aceleración
inducida sobre la masa debe ser igual a la aceleración máxima esperada con
sus respectivas amplificaciones por sitio y topografía.
Si la masa de suelo no es rígida, como es el caso de la mayoría de
situaciones y si se tiene en cuenta que la aceleración pico sólo se presenta en
períodos de tiempos muy pequeños, no suficientes para producir una falla, se
pueden utilizar valores entre 0.1 y 0.2g, dependiendo de la intensidad del sismo
esperado.
Generalmente, el coeficiente sísmico seudoestático corresponde a una
aceleración horizontal y usualmente no se tienen en cuenta las aceleraciones
verticales y el coeficiente sísmico se representa como una fuerza horizontal. Se
recomienda utilizar valores entre 30% y 50% de la aceleración máxima
esperada con las respectivas amplificaciones. En la Tabla 1 se muestran los
coeficientes sísmicos más utilizados en la práctica.
La razón para utilizar el valor de inferior a la aceleración pico, es que las fuerzas sísmicas son
de corta duración y cambian de dirección muchas veces en un segundo. Aunque el factor de
seguridad puede estar por debajo de la unidad en un período corto de tiempo, mientras la
fuerza cambia de sentido, estos milisegundos no son suficientes para producir la falla (Federal
Highway Administration, 1997).
Debido a que los sismos ocurren en períodos cortos, es razonable asumir que con excepción de
gravas muy gruesas, el suelo no drena apreciablemente durante el sismo. Por lo tanto, en la
mayoría de los casos deben utilizarse resistencias no drenadas para el análisis seudoestático.
METODO DE NEWMARK
Este procedimiento extiende el análisis sísmico a la consideración de la historia de
aceleraciones (acelerogramas) de la masa de deslizamiento. Este acelerograma se
selecciona en tal forma que represente un modelo realístico delos movimientos del
terreno esperados en el sitio y luego se compara con la aceleración límite para
determinar los desplazamientos permanentes.
El método de Newmark (1959) asume que existe una superficie de falla bien
definida, un material rígido y perfectamente plástico, una pérdida despreciable
durante el sismo y la ocurrencia de deformaciones permanentes solamente si el
esfuerzo dinámico supera la resistencia al cortante. Adicionalmente, se supone que
el talud sólo se deforma hacia abajo. El procedimiento requiere que previamente se
determine el valor de la aceleración crítica ky, utilizando métodos convencionales
de equilibrio límite. La principal dificultad de este método es la selección de un
acelerograma apropiado que simule el movimiento del talud; sin embargo, una vez
se ha seleccionado el acelerograma, se pueden calcular los desplazamientos
permanentes por integración doble de las partes del acelerograma que exceden la
aceleración límite para la superficie de falla crítica
Análisis regional de Newmark para deslizamientos inducidos por sismo
Wieczorec et al. (1985) desarrollaron un criterio para evaluar la estabilidad de
pendientes sísmicamente en una región combinando la estabilidad del talud en
estado estático y el análisis de falla de taludes sísmico desarrollado por Newmark
(1965). En general, para modelar la respuesta dinámica de los taludes, se puede
utilizar el método de los desplazamientos permanentes desarrollado por Newmark
(1965). Este método posteriormente fue usado para analizar la estabilidad
dinámica de laderas naturales (Jibson y Keefer, 1993) y para realizar evaluaciones
regionales de peligro por deslizamientos inducidos por sismos, usando Sistemas de
Información Geográfica (Jibson et al., 2000).
El trabajo de Newmark consiste en modelar un deslizamiento como un bloque
rígido y friccionante sobre un plano inclinado (Figura 3). El bloque tiene una
aceleración crítica, ac, que representa el umbral de aceleración requerido para
superar la resistencia cortante y promover el deslizamiento.
El análisis de desplazamientos de Newmark no necesariamente predice los
desplazamientos reales de los deslizamientos en campo, pero resulta una
herramienta útil para definir el comportamiento de cualquier talud ante la acción
de un sismo.
La aceleración crítica es función del factor de seguridad estático y de la geometría del deslizamiento. Puede ser expresada como:
El ángulo en este caso, se refiere a la dirección en la cual se mueve el centro deα
gravedad de la masa cuando ocurre el deslizamiento. En análisis a escala regional,
el valor del ángulo de empuje prácticamente es igual al ángulo de la pendiente de
las laderas. La estabilidad dinámica de las laderas, en el contexto del método de
Newmark, está relacionada con la estabilidad en términos estáticos. Para el caso de
análisis regionales de deslizamientos, se puede usar el método estático de
equilibrio límite, basado en el talud infinito, considerando un comportamiento
cohesivo y friccionante para todos los taludes analizados. Este método permite
hacer análisis en grandes áreas e integrarlos en un SIG, debido a su sencillez. De
hecho, cuando se evalúa la estabilidad de las laderas en grandes áreas, no es
posible usar métodos más exactos pues se desconocen las propiedades mecánicas
de los materiales y la geometría de los deslizamientos (Luzi et al., 2000).
Un análisis riguroso usando el método de Newmark, implica la integración doble
de las partes de registros de aceleración tiempo de sismos específicos, que excedan
la aceleración crítica de los taludes (Figura 4). Para análisis regionales que
implican la creación de mallas de 25 x 25m o de 50 x 50 m, dentro de un SIG, lo
anterior resulta impráctico (Jibson et a. 2000).
METODOS DE EVALUACION DE DESLIZAMIENTO INDUCIDOS POR SISMO
METODO DE TALUD INFINITO
METODO DE NEWMARK PARA RESPUESTAS ELASTICAS
METODO DE NEWMARK PARA RESPUESTAS INELASTICAS
BIBLIOGRAFIA:
- http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/496/A6.pdf?sequence=6
- Capitulo 3 Metodos de Evaluacion de deslizamientos Ricardo Carlos Padilla Tesis de Licenciatura, Facultad de Ingeniería UNAM
- http://www.cib.espol.edu.ec/Digipath/D_Tesis_PDF/D-34077.pdf
- https://es.scribd.com/doc/53170729/ANALISIS-DE-ESTABILIDAD-DE-TALUDES
- TESIS MASTER ALEJANDRA SEPULVEDA BARRAZA comportamiento sísmico de taludes rocosos.