ENSAYO SOBRE SISMOS Y DISEÑO SISMICO DE EDIFICIOS

ENSAYO SOBRE SISMOS Y DISEÑO SISMICO DE EDIFICIOS

Nombre: Elizabeth Leyton. Carrera: Construcción Civil. Nivel: 4° año, Diurno. Profesor: Alejandro Olivos. Modulo: Análisis Estructural II Fecha: 08-11-2011.

INTRODUCCIÓN Después de los desastres ocurridos en Japón, Haití y Chile, la sociedad es muy sensible al tema de los sismos. Sismo, temblor o terremoto corresponden a un mismo fenómeno, la costumbre arraigada en Chile y en muchos países latinoamericanos tiende a llamar sismo o temblor a aquel movimiento telúrico que causa daños menores y escasas víctimas, y terremoto al que tiene una dimensión mayor en ambos sentidos. El gran terremoto, magnitud 8.8 (MW), que ocurrió el 27 de Febrero a las 03:34 a.m. (hora local) en la zona central de Chile, se originó debido al desplazamiento súbito de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana en un área que se extiende aproximadamente desde la Península de Arauco por el sur hasta el norte de Pichilemu, cubriendo unos 450 km de longitud en dirección prácticamente nortesur por un ancho de unos 150 km. Esta zona de contacto entre las placas, cuya expresión superficial es la fosa marina que se ubica unos 130 km de la costa hacia el Oeste, se localiza a lo largo del plano inclinado que define el área de fallamiento causante del terremoto.

Luego de la ocurrencia de cualquier sismo en la zona de subducción, es de esperar que ocurran réplicas, aunque sean detectadas solamente de manera instrumental. Es un proceso natural ya que el campo de tensiones internas en las placas así como en la zona de contacto se ha alterado considerablemente luego de la ocurrencia del evento mayor. Las réplicas ocurren principalmente en la zona que ha sido fracturada como también en los extremos de la zona de ruptura, en este caso tanto el extremo norte (V Región) como el extremo sur (VIII Región). Las réplicas posiblemente continuarán por varios meses más y su magnitud debiese disminuir al igual que su frecuencia; sin embargo, no es posible descartar la ocurrencia de réplicas de magnitud significativa. Es necesario destacar que las probabilidades de ocurrencia de un evento de las mismas características, es decir, la activación de la falla que genere un terremoto de magnitud 8.8 en la misma región, son muy bajas. Estimaciones preliminares de desplazamiento ocurridas en la falla alcanzan a valores del orden de 10 a 12 m. Para permitir desplazamientos de este orden en el futuro, es necesaria la acumulación de energía elástica durante decenas de años, ya que la tasa de convergencia es del orden de 6.7 cm/año.

SISMOS Y DISEÑO SISMICODE EDIFICIOS LA GENERACIÓN DE UN SISMO Se produce en la corteza terrestre como consecuencia de la liberación repentina de energía en el interior de la Tierra. Esta energía se transmite a la superficie en forma de ondas sísmicas que se propagan en todas las direcciones. En la actualidad se reconocen tres clases generales de terremotos: tectónicos, volcánicos y artificiales. Los sismos de la primera de ellas son los más devastadores. A la zona del interior de la corteza terrestre donde se produce el sismo se le llama hipocentro o foco; si este punto se encuentra a menos de 70 km. de la superficie se dice que es un sismo superficial; si está entre los 70 y 300 km. es un sismo intermedio; si está en zonas más internas se trata de un sismo profundo. A la zona de la superficie situada en la vertical del hipocentro se le llama epicentro; es el punto del exterior donde el seísmo se manifiesta con mayor intensidad. Para localizar el epicentro de un sismo se recurren a las llamadas isosistas; éstas son líneas que se obtienen uniendo sobre un mapa los puntos en los que el seísmo ha tenido la misma intensidad.

PLACAS TECTONICAS Una placa tectónica es un fragmento de litosfera que se mueve como un bloque rígido sin presentar deformación interna sobre la astenósfera de la Tierra. La tectónica de placas es la teoría que explica la estructura y dinámica de la superficie de la Tierra. Establece que la litosfera (la porción superior más fría y rígida de la Tierra) está fragmentada en una serie de placas que se desplazan sobre la astenósfera. Esta teoría también describe el movimiento de las placas, sus direcciones e interacciones. La litosfera terrestre está dividida en placas grandes y en placas menores o microplacas. En los bordes de las placas se concentra actividad sísmica, volcánica y tectónica. Esto da lugar a la formación de grandes cadenas y cuencas. Las placas litosféricas son esencialmente de dos tipos, en función de la clase de corteza que forma su superficie. Hay dos clases de corteza, la oceánica y la continental.  Placas oceánicas. Son placas cubiertas íntegramente por corteza oceánica, delgada y de composición básica. Aparecerán sumergidas en toda su extensión, salvo por la presencia de edificios volcánicos intraplaca, de los que más altos aparecen emergidos, o por arcos de islas en alguno de sus bordes. Los ejemplos más notables se encuentran en el Pacífico: la placa Pacífica, la placa de Nazca, la placa de Cocos y la placa Filipina.  Placas mixtas. Son placas cubiertas en parte por corteza continental y en parte por corteza oceánica. La mayoría de las placas tienen este carácter. Para que una placa fuera íntegramente continental tendría que carecer de bordes de tipo divergente (dorsales) en su contorno. En teoría esto es posible en fases de convergencia y colisión de fragmentos continentales, y de hecho pueden interpretarse así algunas subplacas de las que forman los continentes. Valen como ejemplos de placas mixtas la placa Sudamericana o la placa Euroasiática.

La placa de Nazca es una placa tectónica oceánica que se encuentra en el océano Pacífico oriental, junto a la costa occidental de América del Sur, más específicamente en frente de Chile y el Perú. El borde oriental de la placa se encuentra en una zona de subducción bajo la placa Sudamericana, lo que ha dado origen a la cordillera de los Andes y a la fosa chileno-peruana. La fractura de estas placas produjo el terremoto del 27F. FALLAS GEOLÓGICAS Una falla es la fractura de la corteza terrestre en dos o más bloques que origina el desplazamiento horizontal o vertical de éstos. Las fallas se originan debido a las presiones que ejercen los materiales incandescentes del interior de la Tierra. El plano de falla es la superficie casi llana a largo de la cual se produce la fractura y el desplazamiento de los bloques rocosos. Falla normal o directa. Se forma cuando el plano de la falla está inclinado en forma descendente hacia el bloque hundido. Falla de desgarre. Se produce cuando predomina el movimiento horizontal de los bloques sin que implique su hundimiento o elevación. Falla inversa. Se produce cuando la inclinación del plano de falla se orienta hacia el bloque levantado, es decir, cuelga sobre los bloques hundidos.

Bajo el territorio chileno hay más de 50 fallas geológicas algunas activas y otras no. Las de la corteza continental son de menores dimensiones que las de subducción y se rompen tramos más pequeños. No generan megaterremotos como los continentales. Como son cercanos a la superficie los daños pueden ser grandes, pero jamás van a dañas a abarcar regiones y los efectos son mas acotados, solo a algunos kilómetros.

Los especialistas ubican tres grandes sistemas de fallas en Chile, el de Atacama, el de Magallanes y el de Liquiñe-Ofqui. Existen otras de escala intermedia, como la de Domeyco, en el Norte que está inactiva, y la que está en Santiago, la falla de San Ramón, de la cual no existe registro que precise la última vez que produjo un terremoto, pero se considera activa y potencialmente sísmica. INTENSIDAD Escalas de intensidad Representan únicamente una medida del poder destructivo de un temblor o de los efectos que éste tuvo sobre seres humanos y edificaciones en un lugar determinado. Para un sismo es claro que la intensidad puede variar notablemente de un sitio a otro, dependiendo de la distancia al epicentro y de las condiciones geológicas locales. MAGNITUD Escala de magnitud Muy pronto se hizo evidente que la intensidad, si bien es útil para describir los efectos de un terremoto, no es un parámetro apropiado para describir la cuantía o magnitud de un sismo al ocurrir un fracturamiento en el interior de la tierra. Para dar una idea más clara del problema de medir la cuantía a de un sismo, podemos tomar el siguiente ejemplo: el sismo de Managua en 1972 causó la muerte de 5 000 personas y ocasionó daños materiales por 1 300 millones de dólares, mientras que el gran terremoto de Alaska en 1964, que fue casi treinta veces mayor en energía liberada, ocasionó la muerte de 131 personas y daños por 1 020 millones de dólares. ¿Como, entonces, discriminar entre temblores grandes y pequeños? Fue hasta 1931 cuando el sismólogo japonés Wadati observó, al comparar los sismogramas de diferentes temblores, que la amplitud máxima de las ondas sísmicas registradas parecía proporcional a la dimensión del sismo. Este concepto fue posteriormente desarrollado en 1935 por Charles Richter quien, estableciendo analogías con la medida de brillantez de las estrellas en astronomía, empleó por primera vez el término magnitud para catalogar los temblores. La escala original de Richter tomaba las amplitudes máximas de ondas superficiales de sismos ocurridos a distancia cortas para calcular lo que él denominado magnitud local o magnitud ML . Escalas sísmicas: Mercalli y Richter. Las escalas de Mercalli y Richter se utilizan para evaluar y comparar la intensidad de los terremotos. La escala de Richter mide la energía de un temblor en su centro, o foco, y la intensidad crece de forma exponencial de un número al siguiente. La escala de Mercalli es más subjetiva, puesto que la intensidad aparente de un terremoto depende de la distancia entre el centro y el observador. Varía desde I hasta XII, y describe y evalúa los terremotos más en función de las reacciones humanas y en observaciones que la escala de Richter, basada más en las matemáticas.

ONDAS SÍSMICAS Terremotos y ondas de choque Los terremotos se producen cuando se libera de forma súbita la presión o tensión almacenada entre secciones de roca de la corteza, causando temblores sobre la superficie terrestre. El lugar en el que las capas de roca se desplazan y disponen unas en relación a otras se llama foco, centro efectivo del terremoto. Justo encima del foco, un segundo lugar llamado epicentro señala el punto superficial donde la sacudida es más intensa. Las ondas de choque se propagan como ondulaciones desde el foco hasta el epicentro decreciendo en intensidad. Los tipos principales de ondas sísmicas son las ondas primarias (ondas P) y las de cizalla (ondas S). Las ondas P desplazan las partículas en la misma dirección que la onda (izquierda). Son las detectadas

primero porque son más rápidas que las S (derecha), que provocan vibraciones perpendiculares a la dirección de propagación.

Una vibración se produce cuando el sistema en cuestión es desplazado desde una posición de equilibrio estable, el sistema tiende a retornar a dicha posición, bajo la acción de fuerzas de restitución elástica o gravitacional, moviéndose de un lado a otro hasta alcanzar su posición de equilibrio. El intervalo de tiempo necesario para que el sistema efectúe un ciclo completo de movimiento se llama periodo de vibración, el número de ciclos por unidad de tiempo define la frecuencia y el desplazamiento máximo del sistema desde su posición de equilibrio se denomina amplitud de vibración. Los sistemas oscilatorios pueden clasificarse como lineales o no lineales. Para los sistemas lineales rige el principio de superposición y las técnicas matemáticas para su tratamiento están bien desarrolladas (Ley de Hooke). Por el contrario las técnicas para el análisis de sistemas no lineales son más complicadas y no muy conocidas. Existen dos clases de vibraciones, las libres y las forzadas. Cualquier sistema elástico puede tener una vibración libre a consecuencia de un impulso inicial, donde el movimiento es mantenido únicamente por las fuerzas de restitución inherentes al mismo. El sistema bajo vibración libre vibrará en una o más de sus frecuencias naturales, dependientes de la distribución de su masa y rigidez. Una estructura está en vibración libre cuando es perturbada de su posición estática de equilibrio y comienza a vibrar sin la excitación de fuerza externa alguna. FRECUENCIA Es la magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno. Frecuencia natural de vibración Frecuencia con la que tiende a vibrar un objeto luego de una perturbación. El fenómeno por el que una fuerza relativamente pequeña aplicada de forma repetida hace que la amplitud un sistema oscilante se haga muy grande se denomina resonancia. Por ejemplo, si la frecuencia natural de un soporte, en alguna dirección coincide con la frecuencia de excitación se producirá un importante incremento de las vibraciones ya que está en un fenómeno de resonancia. Para solucionar este problema, una vez detectado el fenómeno de resonancia, es necesario cambiar o la frecuencia de excitación (rpm) o la frecuencia natural. Si no es posible cambiar las RPM, es necesario el cambio de la frecuencia natural y esta depende de la rigidez del sistema y la masa.

SISMOS IMPORTANTES Y/O DESTRUCTIVOS (1570 - A LA FECHA) ( Magnitud Ms mayor o igual a 7.0 )

Fecha 08-021570 17-031575 16-121575 24-111604 16-091615 13-051647 15-031657 10-031681 12-071687 08-071730 24-121737 25-051751 30-031796 11-041819 19-111822 26-091829 08-101831 18-091833 20-021835 07-111837 08-101847 17-121849 06-121850 02-041851 05-101859 13-081868 24-081869 05-101871 09-051877 23-011878 02-021879 15-081880 16-081906 08-061909 04-101910 15-091911 29-011914 14-021917 20-051918 04-121918 01-031919 02-031919 10-121920

Hora

Lat

9:00 36.800 10:00 33.400 14:30 39.800 12:30 18.500 23:30 18.500 22:30 35.000 19:30 36.830 18.500 2:00 32.750 4:45 33.050 39.800 1:00 36.830 6:45 27.350 10:00 27.350 22:30 33.050 14:00 33.050 6:00 18.500 5:45 18.500 11:30 36.830 8:00 39.800 11:30 31.610 6:00 29.950 6:52 33.810 6:48 33.320 8:00 27.350 16:45 18.500 13:30 19.600 5:00 20.200 21:16 19.600 8:00 6:30 8:48 19:48 1:00 19:00 8:10 23:30 20:48 12:57 7:47 23:37 7:45 0:25

-20 53.000 31.620 33.000 26.500 22.000 20.000 35.000 30.000 28.500 26.000 41.000 41.000 39.000

Lon

Ms

Prof Mw Efec.Sec

-73.000 8.3

-

-

TD

-70.600 7.3

-

-

-

-73.200 8.5

-

-

TD

30 -

TD

-70.400 8.5 -70.350 8.8

-

-

TM

-72.000 8.5

-

-

-

-73.030 8.0

-

-

TD

-70.350 7.3

-

-

-

-70.730 7.3

-

-

-

-71.630 8.7

-

-

TD

-73.200 7.7

-

-

T

-73.030 8.5

-

-

TM

-70.350 7.7

-

-

-

-70.350 8.3

-

-

TD

-71.630 8.5

-

-

TM

-71.630 7.0

-

-

-

-71.000 7.8

-

-

-

60 -

-

-70.400 7.7 -73.030 8.5

-

-

TD

-73.200 8.0

-

-

TM

-71.180 7.3

-

-

-

-71.370 7.5

-

-

TM

-70.220 7.3

-

-

-

-71.420 7.1

-

-

-

-70.350 7.6

-

-

TM

-70.350 8.5

-

-

TD

-70.230 7.5

-

-

TM

-70.170 7.3

-

-

T

-70.230 8.5

-

-

TD

-70,3 7.9

40 -

-

-70.670 7.3

-

-

-

-71.180 7.7

-

-

-

-72.000 7.9

25 8.2

TM

-70.500 7.6

-

-

-

-69.000 7.3

-

-

-

-72.000 7.3

-

-

-

-73.000 8.2

-

-

-

-73.000 7.0

-

-

-

-71.500 7.9

-

-

-

-71.000 8.2

60 -

TM

-73.500 7.2

40 -

-

-73.500 7.3

40 -

-

-

-

-73.000 7.4

-

07-111922 10-111922 04-051923 15-051925 28-041926 21-111927 20-111928 01-121928 19-101929 18-031931 23-021933 01-031936 13-071936 24-011939 18-041939 11-101940 08-071942 14-031943 06-041943 01-121943 13-071945 02-081946 19-041949 25-041949 29-051949 17-121949 17-121949 29-011950 09-121950 06-051953 06-121953 08-021954 19-041955 08-011956 17-121956 29-071957 13-061959 21-051960 22-051960 22-051960 19-061960 01-111960 13-071961 14-021962 03-081962 23-021965 28-031965 28-121966

19:00 28.000 23:53 28.500 17:47 28.750 7:18 26.000 7:13 24.000 19:17 44.500 16:35 22.500 0:06 16:18 4:02 4:09 17:45 7:12 23:32 2:22 14:41 1:55 14:37 12:07 6:34 7:17 15:19 23:29 9:54 21:32 2:53 11:07 20:56 17:38 13:16 22:05 16:24 16:54 22:31 13:15 20:12 6:02 6:32 15:11 22:01 4:45 17:19 2:36 4:56 18:11 12:33 4:18

13-03- 12:06

-35 23.000 32.500 20.000 40.000 24.500 36.200 27.000 41.500 24.000 20.000 30.750 21.000 33.250 26.500 38.000 19.750 22.000 54.000 54.000 53.500 23.500 36.500 22.100 -29 30.000 19.000 25.500 23.500 20.420 37.500 37.500 39.500 38.000 38.500 41.700 37.800 23.300 25.670 32.418 25.510

-72.000 7.0

-

-

-

-70.000 8.39

25 8.5

TM

-71.750 7.0

60 -

-

-71.500 7.1

50 -

-

-69.000 7.0 -73.000 7.1

## -

-70.500 7.1 -72 8.3

-72.000 7.1

TM

-

T

-

-

-

-

40 -

-

-

-72.500 7.1

-

-

##

-71.000 7.6

-

25 -

-69.000 7.5

-

##

-

-

-70.000 7.3

60 -

-

-72.200 8.3

60 -

-

-70.500 7.4 -74.500 7.0

## -

-

-

-

-

-70.000 7.0

##

-

-

-69.500 7.2

##

-

-

-72.000 8.3

55 8.2

T

-69.000 7.0

##

-

-

-70.500 7.1

##

-

-

50 -

-

70 -

-

-70.500

7,9

-73.500 7.3 -69.000 7.3

##

-

-

-69.000 7.0

##

-

-

-71.000 7.8

-

-

-

-71.000 7.8

-

-

-

-71.500 7.0

-

-

-

-

-

60 -

-

-67.500

8,3

-72.600

7,6

##

-68.700 7.4 -70,5

##

-

-

-

-

-

T

11 -

-

7,7 -

-72.000 7.1

-

-70.000 7.1 -68.500 7.0

-

-

-

-71.500 7.0

-

-

-

83 -

-

-69.000 7.5 -73.500 7.3

-

-

-

-73.000 7.3

-

-

-

-74.500 8.5

-

9.5

TD

-73.500 7.3

-

-

-

-75.100 7.4

55 -

-

-75.200 7.0

40 -

-

-72.500 7.3

45 -

-

-68.100 7.1

##

-

-

-70.630 7.0

36 -

-

-71.100 7.4

68 -

-

-70.740 7.8

23 -

-

- -74.680 7.3

33 -

-

1967

40.120

21-121967 22:25 -21.80 17-061971 08-071971 18-081974 10-051975 29-111976

17:00 25.402 23:03 32.511 6:44 38.453 10:27 38.183 21:40 20.520

03-081979 16-101981 04-101983 03-031985 08-041985

14:11 26.518 0:25 33.134 14:52 26.535 19:46 33.240 21:56 34.131

-70.00

7.5

33 -

-

-69.058 7.0

76 -

-

-71.207 7.5

40 -

TM

-73.431 7.1

36 -

-

-73.232 7.7

6 -

-

-68.919 7.3

82 -

-

-70.664 7.0

49 -

-

-73.074 7.5

33 -

-

-70.563 7.3

14 -

-

-71.850 7.8

33 8.0

T

-71.618 7.5

37 -

-

62 -

T

42 -

-

47 8.0

T

56 7.1

-

05-031987 6:17 24.388 -70.161 7.3 08-081987 11:48 19.000 -70.000 7.1 30-071995 1:11 23.360 -70.310 7.3 15-101997 1:03 30.773 -71.315 13-062005 18:44 19.895 -69.125 7.8 14-112007 12:40 22.314 -70.078 7.5 27-022010 3:34 36.290 -73.239 -

##

7.8

-

47.7 7.7

-

30 8.8

TD

NCh 433 Of1996 Mod 2009 “Diseño sísmico de edificios. (Modificada 2011) Zonificación sísmica Se distinguen tres zonas sísmicas en el territorio nacional. Para la zonificación sísmica de las regiones IV, V, VI, VII, VIII, IX y Metropolitana, debe prevalecer la zonificación basada en la división política por comunas. Efectos del suelo de fundación y de la topografía en las características de movimiento sísmico. (Modificación 2011) Los siguientes tipos de suelo requieren de un estudio especial en el cual se establezca un espectro de diseño local:  Suelos potencialmente licuables (arenas limosas olimos, saturados), con Índice de Penetración Estándar N menor que 20.  Suelos susceptibles de densificación por vibración.  Suelos clasificados como tipo IV, V o no clasificables en los alcances de la tabla siguiente:

Clasificación de ocupación de edificios y otras estructuras de acuerdo a su importancia, uso y riesgo de falla.  Edificios y otras estructuras aisladas o provisionales no destinadas a habitación, como: instalaciones agrícolas, instalaciones menores de almacenaje. Se encuentran en la categoría de ocupación I.  Todos los edificios y otras estructuras destinadas a la habitación privada o al uso público. Se encuentra en la categoría de ocupación II.  Edificios y otras estructuras cuyo contenido es de gran valor, como: bibliotecas y museos. Se encuentra en la categoría de ocupación III.  Edificios y otras estructuras donde existe frecuentemente aglomeración de personas, como: estadios, escuelas, cárceles, centros comerciales, etc. Se encuentra en la categoría de ocupación III.  Edificios y otras estructuras clasificadas como edificios gubernamentales, municipales, de servicio público, como: cuarteles de policía, centrales eléctricas y telefónicas, correos, radioemisoras, canales de televisión, plantas de agua potable. Se encuentra en la categoría de ocupación IV.  Edificios y otras estructuras clasificadas como instalaciones esenciales cuyo uso es de especial importancia en caso de catástrofe, como: hospitales, cuarteles de bomberos, refugios de emergencia, etc. Se encuentra en la categoría de ocupación IV.  Edificios y otras estructuras que contienen sustancias peligrosas en cantidades superiores a las establecidas por la Autoridad Competente, como: instalaciones que manufacturan, procesan, manipulan, almacenan, usan o desechan sustancias tales como combustibles, productos químicos, residuos o explosivos. Se encuentra en la categoría de ocupación IV. INSTRUMENTOS SÍSMICOS Al proyectar una obra, la Autoridad Competente puede exigir que en el proyecto se contemple la inclusión de por lo menos dos recintos adecuados para la instalación de acelerógrafos de movimiento fuerte. Acelerógrafos. El objetivo de esta instrumentación es la recolección de registros que permitan la medición de los periodos de vibración de la edificación al verse sometida a movimiento sísmico, la determinación del nivel de daño que ocurrió a la edificación, la identificación de efectos causados por la amplificación de las ondas sísmicas.

La ubicación del instrumento dentro del edificio es responsabilidad por el ingeniero que realice el diseño estructural del proyecto. La localización de los instrumentos debe estar comprendida dentro de los siguientes tipos: a) Instrumentación en altura: Se dispone al menos de tres instrumentos en la altura de edificación, de tal manera que exista uno en su base, uno a media altura y uno en el nivel superior. b) Instrumento único en la edificación: Se coloca el instrumento en la base de la misma. c) Instrumento de campo abierto: Se coloca un instrumento sobre el terreno, alejado de la edificación, por lo menos una distancia igual a su altura. El espacio físico donde se coloca el instrumento debe tener al menos un área de 2 , con una dimensión mínima de planta de 1,20m y una altura libre mínima de 2m. Deben colocarse instrumentos sísmicos en los siguientes casos: Zonas de amenaza sísmica alta. a) En toda edificación con un área construida de 20.000 , que tenga entre 3 y 10 pisos, debe colocarse a lo menos un instrumento símico. b) En toda edificación con un área construida de 20.000 , que tenga entre 11 y 20 pisos, debe colocarse uno en el nivel inferior y otro cerca de la cubierta. c) En toda edificación de más de 21 pisos, deben colocarse tres instrumentos. Zonas de amenaza sísmica intermedia. a) En toda edificación con un área construida de 30.000 , que tenga entre 5 y 15 pisos, debe colocarse a lo menos un instrumento símico. b) En toda edificación con un área construida de 30.000 , que tenga entre 16 y 25 pisos, debe colocarse uno en el nivel inferior y otro cerca de la cubierta. c) En toda edificación de más de 25 pisos, deben colocarse tres instrumentos. d) Todo conjunto habitacional que tenga más de 300 unidades de viviendas, que no sea de interés social, debe colocarse un instrumento a campo abierto. Zonas de amenaza sísmica baja. No hay obligación de colocar instrumentos sísmicos. DISPOSICIONES GENERALES SOBRE DISEÑO Y MÉTODOS DE ANÁLISIS. Sistemas estructurales. La transmisión de las fuerzas desde su punto de aplicación a los elementos resistentes y al suelo de fundación, se debe hacer en la forma más directa posible a través de elementos dotados de la resistencia y la rigidez adecuadas. Se distinguen los siguientes tipos de sistemas estructurales:  Sistema de muros y otros sistemas arriostrados: Acero estructural. Las acciones gravitacionales y sísmicas son resistidas por muros, o bien, por pórticos arriostrados que resisten las acciones sísmicas mediante elementos que trabajan principalmente por esfuerzo axial.  Sistema de pórticos: Acero estructural, hormigón armado, Hormigón armado y albañilería confinada, Madera, Albañilería confinada, Albañilería armada. Las acciones gravitacionales, y las sísmicas en ambas direcciones de análisis, son resistidas por pórticos.  Sistemas mixtos: Las cargas gravitacionales y sísmicas son resistidas por una combinación de los sistemas anteriores. Modelos estructurales Para el cálculo de las masas se deben considerar las cargas permanentes más un porcentaje de la sobrecarga de uso, que no puede ser inferior a 25 % en construcciones destinadas a la habitación privada o al uso público donde no es usual la aglomeración de personas o cosas, ni a un 50% en construcciones en que es usual esa aglomeración. 

Diafragmas de piso (Modificación 2011). Se debe verificar que los diafragmas tienen la rigidez y la resistencia suficiente para lograr la distribución de las fuerzas inerciales entre los planos o subestructuras verticales resistentes. Si existen dudas sobre la rigidez del diafragma, se debe tomar en cuenta su flexibilidad agregando los grados de libertad que sea necesario o introduciendo separaciones estructurales. Del mis modo se puede incorporar la rigidez a flexión y corte de los diafragmas si se considera que atreves de ellos se produce un acoplamiento que altera los parámetros vibratorios de la estructura y la distribución y magnitud de los esfuerzos sísmicos en los planos verticales resistentes, como es el caos, entre otros de vanos cortos de puertas o ventanas de pasillos de circulación.

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Compatibilidad de deformaciones horizontales. En los pisos sin diafragma rígido los elementos resistentes se deben calcular con las fuerzas horizontales que inciden directamente sobre ellos. La definición del modelo de la estructura se debe hacer de acuerdo a:

Fundaciones superficiales: - Se puede considerar la restricción lateral del suelo que rodea la fundación siempre que las características de rigidez y resistencia de dicho suelo garanticen su colaboración y que la fundación se haya hormigonado contra suelo natural no removido. En caso de colocar rellenos en torno a las fundaciones, la restricción lateral que se considere se debe justificar adecuadamente y la colocación de dichos rellenos se debe hacer siguiendo procedimientos de compactación y de control claramente especificados. - Para calcular las fuerzas sísmicas que se desarrollan en la base de fundaciones enterradas en terreno plano, se pueden despreciar las fuerzas de inercia de las masas de la estructura que queden bajo el nivel de suelo natural y los empujes sísmicos del terreno, siempre que exista la restricción lateral. - El nivel basal del edificio se debe considerar en la base de sus fundaciones. La consideración de otra posición del nivel basal se debe justificar mediante un análisis. LIMITACIONES PARA EL USO DE LOS MÉTODOS DE ANÁLISIS. Análisis estático a) Todas las estructuras de las categorías I y 11 ubicadas en la zona sísmica 1 de la zonificación indicada. b) Todas las estructuras de no más de 5 pisos y de altura no mayor que 20 m. c) Las estructuras de 6 a 15 pisos cuando se satisfagan las siguientes condiciones para cada dirección de análisis. i) Los cocientes entre la altura total h del edificio, y los períodos de los modos con mayor masa traslacional equivalente en las direcciones "x" e "y", T x Y T y , respectivamente, deben ser iguales o superiores a 40 mIs; ii) El sistema de fuerzas sísmicas horizontales del método estático debe ser tal que los esfuerzos de corte y momentos volcantes en cada nivel no difieran en más de 10% respecto del resultado obtenido mediante un análisis modal espectral con igual esfuerzo de corte basal.  Si se cumplen las condiciones (i) e (ji) anteriores y el esfuerzo de corte basal que se obtenga de la aplicación de las fuerzas sísmicas estáticas horizontales resultase menor que el determinado según 6.2.3, dichas fuerzas se deben multiplicar por un factor de manera que el esfuerzo de corte basal alcance el valor señalado, como mínimo. 6.2.3 El esfuerzo de corte basal está dado por: Qo=CIP Análisis modal espectral Este método se puede aplicar a las estructuras que presenten modos normales de vibración clásicos, con amortiguamientos modales del orden de 5% del amortiguamiento crítico. FACTOR DE LA MODIFICACIÓN DE LA RESPUESTA (RO Ó R). Este factor refleja las características de absorción y disipación de energía de la estructura resistente, así como la experiencia sobre el comportamiento sísmico de los diferentes tipos de estructuraciones y materiales empleados. Basados en el hecho de que durante la respuesta inelástica a la acción de cargas dinámicas, las estructuras disipan energía y pueden activar tres recursos esenciales a saber: la ductilidad, la sobre-resistencia y la redundancia; el Factor-R se utiliza para reducir la intensidad de las cargas elásticas usadas para el diseño a niveles inelásticos. ACCIONES SÍSMICAS SOBRE LA ESTRUCTURA Las pérdidas económicas y el número de víctimas que se producen durante los terremotos dependen directamente del daño sufrido por las construcciones, por el elevado número de edificios vulnerables existentes en las zonas sísmicas. Durante los seísmos se libera de forma brusca la energía de deformación acumulada durante períodos de tiempo elevados en las zonas de contacto entre las placas tectónicas, pudiendo producirse a mayor o menor profundidad de la corteza terrestre.

DEFORMACIONES SÍSMICAS. 

Estructuras de hormigón armado - Descripción de los daños Entenderemos por daños directos los que ocurren físicamente en las estructuras durante los terremotos. Así mismo, se dan otros daños indirectos: producidos por fuego, liberación de materias peligrosas, inundaciones por fallo de diques o presas, desprendimientos de objetos o de elementos estructurales o no estructurales, etc. Dentro de los daños directos existen diversos grados hasta llegar al colapso de la estructura. Si bien un cúmulo de daños leves a moderados puede llevar a la consideración de ruina económica del edificio, procediendo su demolición. Las lesiones que podríamos considerar como leves o de grado medio, previas al colapso parcial o total de la estructura, serían: a) Daños en elementos verticales: • Deslizamiento o punzonamiento de los pilares en los capiteles de las estructuras reticulares provocadas por tensión diagonal. • Agrietamiento inclinado de los pilares, provocado por tensión diagonal. Las grietas pueden orientarse en una dirección, o en dos formando una cruz, por efecto de la inversión de esfuerzos. • Agrietamiento inclinado de los pilares en una sola dirección, sobretodo en estructuras que sufren asentamientos diferenciales antes o durante el terremoto. • Desprendimiento y desmoronamiento del hormigón en los pilares, así como pandeo del acero de refuerzo. • Agrietamientos diagonales en cruz en muros de carga, provocados por tensión diagonal al haber exceso de carga en ambos sentidos. b) Daños en elementos horizontales: • Desmoronamiento inclinado de las vigas en la proximidad de sus extremos provocado por la tensión diagonal. Pueden aparecer dos grietas formando una cruz como consecuencia de la inversión de esfuerzos. • Desprendimiento y desmoronamiento del hormigón en la parte inferior de las vigas cerca de la unión con los pilares, debido al exceso de compresión por flexión y al pandeo del acero de refuerzo del lecho inferior de las vigas. En algunos casos puede existir el mismo tipo de daño en la parte superior e inferior de las vigas causado por inversión de momentos flectores. - Origen Los daños producidos por los terremotos y su magnitud dependen de varios factores, como son: • La fuerza del movimiento. • La duración de la sacudida. • Tipo de suelo, ya que modifica las características de las sacudidas. • Tipología de las construcciones. • Cimentación inadecuada, insuficiente o mal arriostrada • Terrenos con pendiente pronunciada falta de separación entre edificios colindantes.

SEPARACIONES ENTRE EDIFICIOS O CUERPOS DE EDIFICIOS.(MODIFICACIÓN 2011). La distancia de un edificio al plano medianero en cualquier nivel no debe ser inferior al desplazamiento a ese nivel calculado según el cálculo del espectro elástico de desplazamiento ni a 5cm.

EL ADOBE La construcción en adobe es una de las múltiples técnicas constructivas que ha servido como hábitat para la humanidad, la construcción con adobe tiene presencia en todos los continentes habitados, abarcando una población cerca a los 2.000 millones de habitantes. Además pueden hacer uso de la autoconstrucción empleando las técnicas adecuadas y con la asesoría profesional debida. No existe norma técnica de adobe en Chile y no hay disposición por elaborar una. Actualmente Nueva Zelandia, U.S.A. y Perú cuentan con normas técnicas oficiales de construcción en adobe. Equipos multidisciplinarios de México, Colombia, El Salvador y Ecuador están preparando normas. GRADO DE DAÑO SEGÚN MATERIAL Zona del terremoto del Norte Grande, Tarapacá. La mayor parte de las construcciones que utilizaron métodos tradicionales de construcción sufrieron un alto nivel de daños. Esto puede explicarse tanto por la calidad de los materiales empleados, como por la utilización de técnicas constructivas que no consideraban la situación sísmica de Tarapacá. Ello se manifiesta con bastante claridad en el uso del adobe, que en la mayor parte de los casos no contaba con algunos elementos que podrían haber contribuido a responder mejor frente al terremoto, como el uso de escalerillas o la apertura de vanos de pequeñas dimensiones. En el sentido opuesto, es necesario destacar el buen desempeño obtenido por técnicas mixtas de construcción en tierra, como es el caso de la quincha. En contraste, la utilización de técnicas “modernas” como los bloques de hormigón o la albañilería reforzada, no respondió de la manera más eficiente debido a que las técnicas empleadas no cumplían con estándares antisísmicos. Por ejemplo, en algunos casos se constató que los pilares y las cadenas no estaban bien amarrados o que el cemento se había secado muy rápido, lo que habría impedido que fraguara correctamente la mezcla. Cuadro siguiente se presenta el cruce de información proveniente de los métodos constructivos y los daños ocasionados por el terremoto.

DAÑOS COMUNES EN VIVIENDAS RURALES Daños típicos provocados por movimientos sísmicos y errores de diseño en la construcción. En los vanos de las ventanas a partir de las esquinas inferiores aparecen grietas diagonales hacia abajo. Si el área de muro entre los vanos de la ventana y la puerta es muy angosta, esta se debilita y tiende a derrumbarse. Si los dinteles no penetran suficientemente en la mampostería, estos colapsan.

Si no hay una traba entre los dinteles y la mampostería sobre los mismos, aparecen grietas horizontales. Si no se ejecuta un encadenado y si este no tiene traba con la sección superior del muro esta se quiebra.

Errores estructurales que provocan riesgos de derrumbe durante un sismo.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Ausencia de un refuerzo horizontal (viga cadena). Los dinteles no penetran suficientemente en la mampostería. El ancho de muro entre los vanos de la ventana y la puerta es demasiado angosto. El ancho entre los vanos de la ventana y la puerta en relación a las esquinas es demasiado angosto. Ausencia de un sobrecimiento. El vano de la ventana es demasiado ancho. El muro es muy largo y delgado sin tener elementos de estabilización. La calidad de la mezcla del mortero es pobre (con una baja capacidad aglutinante), las uniones verticales no están completamente rellenas, las uniones horizontales son demasiado gruesas (más de 1,5 cm). 9. La cubierta es demasiado pesada. 10. La cubierta tiene un arriostramiento débil con el muro. SOLUCIONES COMUNES DE REPARACIÓN AISLADOR ELÁSTOMERO En el sistema de aislamiento sísmico en la base se instalan dispositivos, generalmente en el nivel más bajo del edificio, con el fin de que absorban, de forma parcial, la energía impuesta por el sismo antes de que sea transmitida a la superestructura (figura 3). Entre los dispositivos empleados en la técnica de aislamiento sísmico en la base se cuenta con los aisladores flexibles y los aisladores de fricción deslizantes o basculantes, combinados con amortiguadores. El trabajo de esta combinación de los aisladores como elementos flexibles que trabajan en el rango elástico y los amortiguadores como elementos rígidos con comportamiento elasto-plástico hace que la energía sísmica se atenúe, de forma parcial, antes de ser transmitida a la superestructura.

OBRAS CIVILES, REPRESAS La NCh 433 no se aplica al diseño sísmico de obras civiles tales como puentes, presas, tuneles, muelles, canales, etc.

CONCLUSIÓN Como consecuencia del terremoto ocurrido en Chile en febrero de 2010 se modificaron las normas NCh 433 Of1996 Mod 2009 “Diseño sísmico de edificios” y NCh 430 Of2008 “Hormigón Armado” publicando los decretos Decretos N° 117 y 118. El DS 117 modifica tres aspectos de la NCh 433, el espectro de pseudo-aceleraciones, la clasificación de suelos y agrega algunas condiciones para el diseño de las modelaciones de las estructuras, mientras que el DS 118 reemplaza la NCh 430, permitiendo el uso del ACI 318-2008 con condiciones especiales para ciertos tipos de muros. En la 433 el espectro nuevo recoge lo observado por los registros del 27F aumentando el momento volcante para estructuras con períodos superiores a 0,8 seg. La nueva clasificación de suelos incorpora un nuevo tipo de suelo y fija parámetros medibles para la clasificación de los mismos. En la 430 se restringe la compresión en muros, se dan parámetros específicos para el confinamiento de muros y se aumenta el corte de diseño. Con estos cambios se espera la mejora de la resistencia de las estructuras, con edificios cuyo diseño sea más dúctil y materiales como el acero se comporten de forma controlada frente a elevadas solicitaciones. Las normas y los decretos tienen carácter de ley, por lo que su incumplimiento puede originar procesos legales, adicionalmente se está trabajando en una modificación al Artículo 18 de la Ley General de Urbanismo y Construcciones que creará el registro de Inspectores técnicos de obra y le asigna responsabilidades directas a su función. El nuevo diseño sísmico requerirá de un mayor porcentaje de acero en las estructuras. La estimación del aumento de los costos en obra gruesa según las oficinas de cálculo estructural es de un 15% y un 20%. Las enseñanzas en términos de ética y construcción que se rescatan tras el terremoto del 27/F, en general, la edificación chilena resistió de buena forma el terremoto del 27F, sin embargo el modo de falla de algunos edificios demostró que eventos de esta naturaleza pueden tener otras implicancias sobre las estructuras, es por ello que se buscó la forma de incorporar las lecciones aprendidas y mejorar los estándares de la edificación frente a eventos similares que pudiesen ocurrir en el futuro. En general se estima que los estándares de la construcción chilena están muy bien controlados ya que sólo el 0,1% de los edificios presentaron fallas graves y colapsos y menos de un 1% presentaron fallas de menor nivel, sin embargo no podemos ignorar un evento de estas características y debemos seguir trabajando para mejorar nuestros estándares de construcción que tienen como objetivo preservar la vida de las personas.