domingo, 25 de noviembre de 2012

Columnas Cortas en el Diseño Estructural

Un principio básico en ingeniería estructural es diseñar para que ante un evento sísmico las vigas se comporten plásticamente antes que las columnas, ya que cuando una viga empieza a fallar pasando de un estado elástico a inelástico absorve parte de la energía del sismo; en cambio, si una columna falla primero y empieza a pandearse y deformarse, las cargas verticales de compresión pueden provocar un rápido colapso estructural. Esto último hace más extraño aún que este tipo de falla de concepto sea tan generalizado.

Es una práctica común en el país usar muros de albañilería convencional tanto en amarre de soga como de cabeza como tabiquería interior pero sin tomar en consideración la interacción de la misma con la estructura principal en el caso de las estructuras aporticadas. Para las columnas se asume en forma práctica que este elemento estructural alcanza el máximo de su capacidad de flexión en ambos extremos y bajo curvaturas opuestas, y la fuerza cortante resultante en el entrepiso es V=2M/L, donde “L” es la longitud de la columna. Es por esto que si un elemento no estructural entra en contacto directo (sin ninguna junta) con la columna y hace que esta altura libre se reduzca por ejemplo hasta h/4, tendremos que la fuerza cortante excedería hasta cuatro veces el valor de diseño. En alguna literatura se le conoce a esta falla como de “columna cautiva” .

Falla por corte de una columna corta en típica estructuración destinada a colegios
Ubicación: Ciudad de Nazca
Sismo: Nazca
Estructura: Aporticada con tabiques de albañilería como relleno

 

Columna corta entre comedor y módulo de dormitorios
Ubicación: Hotel Korali en Sutomore
Sismo: Montenegro 1,979
Estructura: Aporticada con tabiques de albañilería como relleno
Fuente: IKPIR

El tabique de albañilería de relleno causó la falla de la columna
Ubicación: Hotel en Petrovac
Sismo: Montenegro 1,979
Estructura: Aporticada con tabiques de albañilería como relleno
Fuente: IKPIR

Falla por corte de una columna corta
Ubicación: Ciudad de Kobe
Sismo: Kobe 1,995
Estructura: Aporticada
Fuente: Peter Fajfar

Falla por corte de una columna corta
Ubicación: Hanshin, Nishinomiya
Sismo: Kobe 1,995
Estructura: Viaducto
Fuente: C. Rojahn

 

Falla por corte de una columna corta
Ubicación: Santa Mónica
Sismo: Northridge 1,994
Estructura: Aporticada con tabiques de albañilería como relleno
Fuente: P. Negro

Falla por corte de una columna corta
Ubicación: Northridge
Sismo: Northridge 1,994
Estructura: Aporticada destinada a parqueo
Fuente: Matej Fischinger

Típica falla estructural debida a tabiquería de relleno y muretes de parapeto
Ubicación: Centro de Salud de Ulcinj
Sismo: Montenegro 1,979
Estructura: Aporticada con tabiques de albañilería como relleno
Fuente: IKPIR

Daño estructural causado por el parapeto
Ubicación: Centro de Salud de Ulcinj
Sismo: Montenegro 1,979
Estructura: Aporticada con tabiques de albañilería como relleno
Fuente: IKPIR

Falla por corte de columnas cortas
Ubicación: Santa Mónica
Sismo: Northridge 1,994
Estructura: Aporticada con tabiques de albañilería como relleno
Fuente: Matej Fischinger

Falla por corte de una columna corta en típica estructuración destinada a colegios
Ubicación: Ciudad de Nazca
Sismo: Nazca
Estructura: Aporticada con tabiques de albañilería como relleno

Otra vista de la foto cc02
Ubicación: Hotel Korali en Sutomore
Sismo: Montenegro 1,979
Estructura: Aporticada con tabiques de albañilería como relleno
Fuente: IKPIR

Columna corta completamente destrozada
Ubicación: Hotel Korali en Sutomore
Sismo: Montenegro 1,979
Estructura: Aporticada con tabiques de albañilería como relleno
Fuente: IKPIR

sábado, 17 de noviembre de 2012

El movimiento del suelo durante un terremoto violento

l movimiento del suelo durante un terremoto violento

Las ondas sísmicas viajan a grandes distancias antes de finalmente perder la mayor parte de su energía. En algún momento después de su generación, estas ondas sísmicas llegan a la superficie de la tierra, y la puso en marcha, que sorprendentemente se refieren como un movimiento telúrico. Cuando este movimiento del suelo terremoto se produce por debajo de un edificio y cuando es lo suficientemente fuerte, se establece el edificio en movimiento, a partir de la base edificios, y transfiere el movimiento a través del resto de la construcción en una forma muy compleja. Estos movimientos, a su vez inducen fuerzas que pueden producir daños.

Haiti Earthquake Damage 2010

Los daños del terremoto de Haití 2010

Movimiento real del suelo terremoto en un sitio de construcción en particular es mucho más complicada que la forma de onda simple. Aquí es útil para comparar la superficie de terreno en un terremoto en la superficie de un pequeño cuerpo de agua, como un estanque. Es posible ajustar la superficie de un estanque en movimiento - por arrojar piedras en él. Las primeras piedras de crear una serie de ondas circulares, que pronto son a chocar unos con otros. Después de un tiempo, las colisiones, que los patrones de interferencia a largo plazo, se están a predominar sobre el patrón de ondas circulares. Pronto toda la superficie del agua está cubierta por ondas, y ya no se puede distinguir las formas de onda originales. Durante un terremoto, el suelo vibra de una manera similar, como ondas de diferentes frecuencias y amplitudes interactúan entre sí.

Edificio Frecuencia y Periodo

Las características de los movimientos sísmicos del terremoto que tienen mayor importancia para los edificios son la duración, la amplitud (de desplazamiento, velocidad y aceleración) y la frecuencia del movimiento del suelo.

Frecuencia

La frecuencia se define como el número de ciclos completos de vibración realizados por la onda por segundo.

Aquí se puede considerar una vibración completa a ser la misma que la distancia entre una cresta de la ola y la siguiente, es decir, una longitud de onda completa. Movimiento de la superficie del suelo en el sitio de construcción, entonces, es en realidad una superposición compleja de vibraciones de frecuencias diferentes. También hay que mencionar que en cualquier sitio dado algunas frecuencias suelen predominar.

La respuesta del edificio al movimiento del suelo es tan complejo como el movimiento de la tierra en sí, sin embargo, suele ser bastante diferente. También comienza a vibrar de una manera compleja, y porque ahora es un sistema vibratorio, sino que también poseen un contenido de frecuencia. Sin embargo, las vibraciones edificios tienden a centrarse alrededor de una frecuencia particular, que se conoce como su frecuencia natural o fundamental. En general ...

Cuanto más corto es un edificio, mayor es su frecuencia natural. El más alto del edificio, menor será su frecuencia natural

Período

El periodo natural es el tiempo que toma para el edificio para hacer una vibración completa.

La relación entre la frecuencia F y el período T es dada así como

T = 1 / F

Esto significa que un edificio corto con una alta frecuencia natural también tiene un período corto naturales. A la inversa, un edificio muy alto con una frecuencia baja tiene un largo período.

lunes, 12 de noviembre de 2012

Diseño Estructural para minimizar los daños del terremoto

Como todos ustedes saben, recientemente ha habido una serie de eventos naturales que sacudieron el mundo, pero una vez más. El masivo terremoto de magnitud 8,8 en Chile no hace mucho tiempo y el de Haití el 12 de enero nos dejó indefensos en esta confrontación permanente entre el hombre y la naturaleza. Sabemos que no podemos hacer cualquier cosa, desde la prevención de un fenómeno de estas proporciones, pero vamos a ver si hay una manera de que podamos minimizar el daño cuando se trata de construir una casa.

life1 9 Structural Design Tips for Minimizing Earthquake Damage

Casi 2600 se producen los terremotos en un día en todo el mundo, la mayoría de ellos, que no sentimos. Sin embargo, los edificios con una estructura débil asumir un daño significativo, en magnitudes muy bajas. Esto no debería ocurrir, sobre todo porque cuando el edificio se tambalea, las vidas de las personas están en peligro.

earthquakehouse 9 Structural Design Tips for Minimizing Earthquake Damage

Hemos recogido una lista de consejos de diseño estructural que se debe tener en cuenta al construir una casa en un área afectada por las acciones sísmicas.

  • En primer lugar, usted debe saber ningún plan de arquitectura está llena a prueba. Sin embargo, cuando se trata de construir una casa en una zona de terremotos, su forma debe ser lo más aerodinámico posible.
  • La fundación de la casa debe ser colocado en un terreno nivelado.
  • Tenga en cuenta que las formas regulares son mucho más estables que las inusuales.
  • El material utilizado debe ser de vidrio y fibra de cemento y como estos son los mejores materiales y la más resistente en el campo de la construcción.
  • El proyecto general del edificio debe ser muy estable, esto significa que su centro de gravedad debe estar siempre en el mismo lugar exacto punto de alfiler. Esto se puede conseguir mediante la consulta con un arquitecto profesional en esta materia.
  • Cantilevers no debe tener más de 3-4 pies de largo o que se debe evitar por completo.
  • Las columnas son muy peligrosos y fácilmente podría colapsar causando una gran cantidad de daño, por lo que la distancia entre ellas debe ser tan pequeña como sea posible.
  • Evite incendios y accidentes que se producen debido a un mal plan de electrificación mediante la instalación de un interruptor general y circuitos.
  • Cuidado con el agua de los tanques de punta de lanza, ya que afectan a la estabilidad del edificio. Es recomendable que utilice más de un tanque y que se colocan en diferentes lugares para no afectar el centro de gravedad.

Esperamos que le hemos proporcionado con una cantidad mínima de información con el fin de que pueda empezar con sus planes de construcción. Si usted tiene algún otro consejo que te gustaría compartir, te dan la bienvenida para dejar un comentario.

Construcción de Estructuras mas Seguras

En este siglo, los grandes terremotos en los Estados Unidos se han dañado o destruido numerosos edificios, puentes y otras estructuras. Al monitorear cómo las estructuras de responder a los terremotos y la aplicación de los conocimientos adquiridos, los científicos e ingenieros están mejorando la capacidad de las estructuras para sobrevivir un terremoto mayor. Muchas vidas y millones de dólares ya han sido salvadas por esta investigación en curso.

Transamerica Pyramid Building(Click en la imagen para una versión en tamaño completo - 216K)
La Pirámide de Transamerica en San Francisco, construido para resistir terremotos, se tambaleó más de 1 pie, pero no fue dañado en la Loma Prieta 1989, California, terremoto.

El 17 de octubre de 1989, la magnitud 7,1 terremoto de Loma Prieta golpeó las montañas de Santa Cruz, en el centro de California.Sesenta kilómetros de distancia, en el centro de San Francisco, los ocupantes de la Pirámide Transamérica se ponía nervioso como el edificio de oficinas de 49 pisos sacudió durante más de un minuto. US Geological Survey (USGS) instrumentos instalados a principios de año, demostró que la planta superior se tambaleó más de 1 pie de lado a lado. Sin embargo, nadie resultó gravemente herido, y la Pirámide Transamérica no fue dañado. Este famoso hito de San Francisco había sido diseñado para soportar mayores tensiones del terremoto, y que el diseño funcionó como estaba previsto durante el terremoto.

Terremotos de EE.UU.(Click en la imagen para una versión en tamaño completo - 128K)
Los terremotos son un peligro muy extendida en los Estados Unidos. Colores muestran magnitudes de terremotos históricos: rojo, 7 o superior, de color anaranjado, 5,5 a 7, de color amarillo, 4,5 a 5,5. El Servicio Geológico de EE.UU. opera instrumentos en muchas estructuras en las áreas sísmicamente activas se muestran.Estos instrumentos miden cómo las estructuras responden a los temblores.

Diseño y construcción de estructuras de gran tamaño es siempre un reto, y ese reto se complica cuando se construyen en zonas propensas a terremotos. Más de 60 muertos y cerca de $ 6 mil millones en daños a la propiedad como resultado del terremoto de Loma Prieta. Como los científicos terrestres aprender más sobre el movimiento del suelo durante los terremotos y los ingenieros estructurales utilizar esta información para diseñar edificios más fuertes, pérdida de la vida tal y los bienes pueden ser reducidos.

Para diseñar estructuras que puedan resistir terremotos, los ingenieros deben comprender las tensiones causadas por agitación. Para este fin, los científicos e ingenieros Coloque los instrumentos en las estructuras y cercanos en el suelo para medir cómo las estructuras de responder durante un terremoto para el movimiento de la tierra debajo. Cada vez que un fuerte terremoto ocurre, la nueva información recopilada permite a los ingenieros para afinar y mejorar los diseños estructurales y de construcción. En 1984, la magnitud 6,2 Morgan Hill, California, terremoto sacudió el West Valley College campus, a 20 millas de distancia. Instrumentos en el gimnasio de la universidad demostró que el techo era tan flexible que en un terremoto más fuerte o más cerca del edificio podría dañarse seriamente, amenazando la seguridad de los ocupantes. En ese momento, estos diseños de techo flexibles fueron permitidas por el Código de Construcción Uniforme (un conjunto de normas utilizadas en varios países). Muchas instalaciones industriales en todo el país fueron construidas con techos de este tipo.

West Valley College(Click en la imagen para una versión en tamaño completo - 82K)
Registros sísmicos (parte superior derecha) obtenidos durante el 1984 Cerro Morgan, California, el terremoto dio lugar a una mejora en el Código Uniforme de Construcción (un conjunto de normas utilizadas en varios países).El centro del techo del gimnasio sacudió lateralmente tres a cuatro veces tanto como los bordes. El Código ha sido revisado para reducir la flexibilidad de estos sistemas de techo de gran envergadura y de ese modo mejorar su resistencia sísmica.

Los códigos de construcción ofrecen la primera línea de defensa contra los daños de un terremoto futuro y ayudar a garantizar la seguridad pública. Los registros de suscitar una respuesta a los terremotos, especialmente los de estructuras que fallaron o fueron dañadas, han dado lugar a numerosas revisiones y mejoras en los códigos de construcción. En 1991, como resultado directo de lo que se ha aprendido sobre el techo West Valley College gimnasio, el Código Uniforme de Construcción fue revisado. Ahora se recomienda que los techos sean hechas menos flexible y por lo tanto más capaces de soportar grandes terremotos cercanos.

Científicos de la Tierra comenzó a registrar los terremotos de 1880, pero no fue hasta la década de 1940 que los instrumentos fueron instalados en edificios para medir su respuesta a los terremotos. El número de instrumentos instalados en strucures aumentó en las décadas de 1950 y de 1960. Los primeros datos abundantes sobre la respuesta de las estructuras de vino del devastador de 1971 en San Fernando, California, terremoto, que produjo varios discos docena. Estos registros fueron primitivo para los estándares de hoy. Los primeros registros de instrumentos sofisticados como para medir la torsión de un edificio se obtuvieron durante el 1979 Valle Imperial, California, terremotos.

Hoy en día existen instrumentos instalados en hospitales, puentes, presas, acueductos y otras estructuras a través de las zonas propensas a los terremotos de los Estados Unidos, incluyendo Illinois, Carolina del Sur, Nueva York, Tennessee, Idaho, California, Washington, Alaska y Hawai. Tanto la División de California de Minas y Geología (CDMG) y el USGS operar instrumentos en California.El USGS también opera instrumentos en las otras regiones sísmicamente activas de la nación.

PresaViaductoAutopista
Hospital(Haz click en las imágenes para las versiones de tamaño completo - 192K, 238K, 98K, 114K)
Científicos del USGS han instalado instrumentos en una variedad de estructuras en los Estados Unidos para controlar su comportamiento durante los terremotos. Los ejemplos que se muestran incluyen una presa, un puente de apoyo a un gran acueducto, un puente de la autopista, y un hospital de veteranos.

La mayoría de las muertes y lesiones causadas por los terremotos son causados ​​por el daño o colapso de edificios y otras estructuras.Estas pérdidas se pueden reducir a través de documentación y comprensión de cómo las estructuras de responder a los terremotos.Obtener conocimiento tal, requiere un compromiso a largo plazo, ya que grandes terremotos devastadores se producen a intervalos irregulares y largos a menudo. Instrumentos de registro debe estar en su lugar y en espera, listo para capturar la respuesta al terremoto próximo siempre que ocurra. La nueva información adquirida por dichos instrumentos a continuación, se puede utilizar para diseñar mejor las estructuras resistentes a los terremotos. De esta manera, los científicos e ingenieros de la tierra ayudan a reducir la pérdida de vidas y bienes en futuros terremotos.

Via USGS

Ondas Sísmicas y Ondas Superficiales

Resumen

La Presente disertación presentada FUE Por El autor de una Raíz Una estancia de las Naciones Unidas Año en la Universidad Nacional Autónoma de México. La fértil Relación Entre las ciencias de la tierra de América Latina con Alemania sí Remonta a Alejandro von Humboldt. Se analizan algunos Aspectos de la Evolución de la sismología en general, y en particular, en Jena, Que Tocan el Desarrollo de la Teoría de ondas y específicamente, de las ondas superficiales. El Trabajo FUE presentado en el Gran Auditorio de la Universidad Federico Schiller en Jena, Alemania, Como Una Conferencia invitada en Ocasión de la Celebración del centésimo Aniversario de la Investigación Sismológica en Jena.

Introducción

En una carta a Schiller (1800), Johann Wolfgang von Goethe llamada la ciudad de Jena un "crisol de conocimiento". Científicos con visión de futuro, como Heinrich v Eggeling, Straubel Rudolf y Adolf Winkelmann pionero en la investigación sismológica en Jena. Aunque el tema puede parecer más bien exótico en el tiempo-y todavía lo es, al menos en algunas partes de Europa-se ajustaba a la universalidad del genio de Goethe. Una celebración de cien años de sismología en Jena es muy oportuna, ya que me permite expresar nuestra deuda con el gran naturalista Alexander von Humboldt (17691859, consulte Ertel, 1953). Debemos a Humboldt un tratamiento precoz monográfico de algunos terremotos específicos y geólogo Leopold von Buch (1774-1853) la teoría terremoto más temprana científico basado en la suposición de una relación causal con la actividad volcánica.

El concepto de vulcanismo era entonces más amplia de lo que es hoy, como los procesos tectónicos fueron incluidos. La asociación de la ciencia terremoto de Jena se hace evidente cuando se tiene en cuenta el interés de Humboldt en los clásicos. En una carta de 1806 dirigida a Karoline von Wolzogen, recuerda:

"Ya lo profundo de la selva amazónica o en las altas cumbres de los Andes pude percibir, de polo a polo, el mismo pulso de la vida en las rocas, las plantas y los animales que anima el espíritu humano. Dondequiera que se sentía transportado por los fuertes sentimientos que nacen de mi experiencia Jena: como profundas ideas de Goethe sobre la naturaleza me había elevado a un estado en el que me sentía como si dotado de nuevos órganos de los sentidos ".

Humboldt fue muy activo en la etapa de desarrollo de la geofísica en un momento en sismología y otras disciplinas geofísicas fueron convirtiendo en campos independientes. Por desgracia se le impidió hacer contribuciones más importantes al campo porque murió antes de sismología había surgido plenamente como una ciencia.

Emil Wiechert (1861-1928) formuló en 1902 el objetivo de la investigación sismológica de la siguiente manera: "Un temblor en los rendimientos de rock señales desde lejos: nos permiten descifrar el mensaje!". Con el fin de alcanzar plenamente este objetivo noble, primero debemos entender el comportamiento de las ondas sísmicas y la teoría de estos fenómenos. Contribuciones independientes en este campo se han logrado en Jena un poco tarde: así me siento justificado al señalar algunos hitos alcanzados en otras partes, aunque sin ninguna pretensión de exhaustividad. La base de la teoría de las ondas sísmicas es, sin duda, la teoría de las ondas elásticas. Elástica de onda teoría comenzó a estancarse hacia el final de la 19 ª siglo, después del experimento de Michelson 1887 había descartado la existencia de éter elástico como un portador de fenómenos de ondas electromagnéticas. Hablando de Jena, vale la pena mencionar que este experimento crucial, ya que fue el desarrollo de la física, se duplicó en Jena por Georg Joos (1894-1959), con márgenes de error más estrechas.

En términos generales, podemos entender olas como fenómenos de propagación en el espacio y el tiempo que satisfacen la ecuación diferencial general de tipo hiperbólico total de

□ donde es el operador de d'Alembert.

Ondas periódicas, un caso particular importante, están representados por la ansatz monocromática

u = A ( x, y, z) e iωt

donde la amplitud A satisface la ecuación de Helmholtz

A menudo representado por la expresión para ondas planas

A ( x, y, z ) = A 0 exp [i k ( n 1 + n x 2 + y + n 3 z ]

con n 1 2 + n 22 + n 32 = 1,

que contiene todas las propiedades principales de las ondas sísmicas. En términos del comportamiento del número de onda k y los componentes del vector unitario en la dirección de propagación de las ondas podemos clasificar como sigue:

• longitudinalmente amortiguado, cuando amortiguada en la dirección de propagación,

• oblicuamente amortiguado, cuando amortiguado en un ángulo a la dirección de propagación, y

• transversalmente amortiguado, cuando amortiguado normalmente a la dirección de propagación.

El fenómeno de la onda de superficie también puede ser explicada por las ondas amortiguadas transversalmente.Mientras que las ondas progresivas son siempre en forma

vibraciones son cambios de estado de una cantidad que es una función periódica de tiempo, como φ ( t ) = A sen ( ωt + ψ ). Debe quedar claro que los sismogramas de todo tipo son siempre las grabaciones de vibraciones, ya que se obtienen en una estación fija mientras que las ondas son procesos más complicados en el espacio y el tiempo. La teoría de las vibraciones es un campo independiente de la física con importantes aplicaciones en ingeniería de la sismología. Un ex miembro y director del instituto de Jena, Hans Martin (1899-1991), se ocupó intensamente con las vibraciones en su tesis y regresó más tarde a este tema. Su capítulo pendiente en "vibraciones mecánicas" en el manual popular de la física experimental de Wien y Harms (1934) merece un lugar importante en la literatura relevante.

El teleseism registró por primera vez fue un récord terremoto japonés obtiene v Rebeur-Paschwitz en Potsdam un tanto casualmente el 17 de abril de 1889 ( Figura 1 ). Alrededor de la vuelta del siglo había ya una grabación continua en Jena. Un ejemplo es el registro N-S del péndulo horizontal Wiechert de un terremoto en Jan Mayen a kilómetros de distancia 2500 ( Figura 2 ). Los arribos de las ondas de cuerpo y ondas superficiales se ven claramente. Ambos tipos de ondas son predichas por las ecuaciones de movimiento en un semiespacio elástico.Ellos representan la respuesta de la Tierra a una excitación a la fuente.

Un tratamiento por separado de estos tipos de onda está condicionado históricamente: se hace también por razones prácticas. La Tierra es excitado por un terremoto y rinde oscilaciones normales como las provocadas al golpear una campana. Este concepto no es nuevo, pero el análisis teórico tuvo un largo período de tiempo y sigue siendo (Dahlen y Tromp, 1998). Oscilaciones normales de la Tierra se representan como complicados armónicos esféricos tales como los mostrados en la Figura 3 para el grado sexto y el orden primero.

Tales oscilaciones permanentes pueden ser usados ​​para sintetizar la propagación de las ondas sísmicas como se observa en la Tierra. A la inversa, las ondas de superficie que han completado por lo menos un camino alrededor de la Tierra pueden ser usados ​​para sintetizar los modos normales por superposición. En su tesis "Velocidad de propagación y absorción de las ondas del terremoto", W. Pechau discutido la propagación de estas ondas en 1912 en Jena.

Los procesos extremadamente complejos que se producen después de un terremoto puede ser ilustrado por el programa informático SeisWave por Alan J. Jones. Figura 4 muestra una instantánea de un terremoto en Nueva Zelanda en 1994. Algunos sismogramas de estaciones de todo el Pacífico se muestran en la parte superior. Las ondas de superficie se ven como delgadas círculos concéntricos alrededor de Nueva Zelanda, y las fases SS, S y PP se muestran como círculos en negrita (abajo, izquierda). La figura de la derecha inferior representa las trayectorias de las ondas de cuerpo diferentes en una sección a través de la Tierra.

Todos los fenómenos de ondas de superficie se puede entender como casos especiales de fenómenos de guía de ondas. Cuando se habla de las ondas de superficie, el trabajo pionero de Lord Rayleigh (18421919) no debe ser omitido. Ya en 1885 se predijo la existencia de ondas guiadas en la superficie libre (ahora conocida como ondas de Rayleigh) y brillante reconoce su importancia en los terremotos de principios básicos. Otros tipos de ondas superficiales fueron descubiertos por Augustus EH Amor (1863-1940), Horacio Cordero (1849-1934) y otros, y son conocidos por sus descubridores ( Figura 5 ).

Tomografía sísmica siguió al éxito de la tomografía médica. Se ha producido avances impresionantes en los últimos veinte años para la exploración del interior de la Tierra. Figura 6 muestra una aplicación del manto tomografía por Wei-jia Su laboratorio de la Universidad de Harvard sismológico, utilizando las ondas P y S. La tectónica de placas es impulsado por convección, y la figura muestra cómo el material más ligero se eleva en los centros de expansión de la subida del océano.

La tendencia actual en la tomografía es hacia el análisis de la sismograma conjunto ("forma de onda tomografía"), en lugar de de tipos de onda individuales. A pesar de la única cabo el siguiente, entre muchos otros. Snieder y Trampert (1999) señalan la importancia de la no linealidad en la tomografía. En la Figura 7 , las trayectorias de los rayos en un experimento tomográfica se muestran con velocidad uniforme (a la izquierda), con una inclusión de baja velocidad (en el centro), y con una inclusión de alta velocidad (a la derecha). En el segundo caso, los caminos se doblan alrededor la inclusión, mientras que en el tercer caso, hay una zona de sombra en la estación central. Ambos casos presentan problemas de interpretación.

Wielandt (1992) señala el hecho sorprendente de que el pensamiento poco se ha dado a la interpretación de los campos de ondas no uniformes. ¿Cuál es el significado de la velocidad de fase en este caso? Resulta que uno debe distinguir cuidadosamente entre una dinámica y un número de onda estructural. Es importante recordar que cada reflexión de las ondas por delante del reflector genera un complicado dependiente del tiempo patrón de interferencia. Figura 8 muestra un ejemplo de incidencia oblicua (j = 10 °), donde las olas transformadas no se muestran.

Incluso para el caso simple de incidencia vertical de la superposición de las ondas directa y reflejada genera un campo de ondas de velocidad de fase no uniforme, en donde se podría hablar de "aceleradas" ondas. Ondas develocidad de fase dependiente del tiempo y la amplitud puede ser descrito por las siguientes expresiones no publicados previamente:

cos ( kx - ωt) + r cos (k + x ω t) = A ( t ) cos [ k x-d ( t )]

donde r es el coeficiente de reflexión, A es la amplitud

y la velocidad de fase variable es

Estos efectos deben ser considerados en investigaciones más precisas.

Las observaciones anteriores son de carácter general. Como información complementaria se presentan algunos primeros trabajos hechos en Alemania y Suiza sobre la teoría y la observación de las ondas superficiales. K. Uller (1914, 1918, 1928) aportaron contribuciones nuevas y no convencionales para la teoría de las ondas de superficie, algunos de los cuales fueron mal interpretadas o desacreditados. Una evaluación final desde un punto de vista moderno se encuentra pendiente. Hay contribuciones a la teoría de las ondas de amor por E. Meissner (1921, 1922, 1927). Tanto Angenheister G. (1906) y O. Meissner (1913) discuten la extinción de las ondas sísmicas de superficie como resultado de anelasticidad. También contribuyeron las observaciones de las ondas de superficie a lo largo de las rutas oceánicas y continentales [O. Meissner (1915), G. Angenheister (1921)].Además, O. Meissner (1929) investigó el problema de la dependencia de la distancia período.

Pasemos ahora a describir el desarrollo de la investigación en la superficie de onda en Jena. Los primeros estudios sistemáticos de las ondas de superficie centrada en las determinaciones de velocidad de grupo a través del "pico y valle" método para terremotos Eurasia ( Figura 9 ) por D. Güth (1962).

Más tarde, la investigación sobre las ondas de superficie se expandió de manera significativa y una red de estaciones sísmicas estándar se construyó en 1969 ( Figura 10 ). Funcionó durante 15 años y ha producido muchos resultados, algunos de los cuales deben ser mencionados aquí. Neunhöfer (1985) obtuvieron curvas de dispersión media de las velocidades de fase ( Figura 11 ) para el sur y el norte Varisco pre-Varisco de la antigua República Democrática Alemana. Se encontraron algunas diferencias significativas procedentes de la corteza y manto superior. Una línea de investigación diferente preocupa el comportamiento de las ondas de superficie en los medios anisótropos. Anisotropía perturba la división de las ondas de superficie en ondas Rayleigh y Love produciendo así las familias generalizadas de ondas superficiales. Neunhöfer y Malischewsky (1981) estudiaron un evento en Nueva Zembla y tuvo éxito en la extracción de un componente z anormal de ondas Love ( Figura 12 ).Otro evento de Kyushu, Japón, mostró un efecto similar. Era tentador suponer que la causa de estas anomalías era anisotropía en la parte norte del continente euroasiático.

Muchas investigaciones sobre la reflexión de las ondas de superficie en las discontinuidades que se ha hecho en Jena. Figura 13 se presenta un ejemplo de Neunhöfer (1985), que obtuvieron los grupos de ondas reflejadas por un terremoto en el sur de América. También intentó localizar los elementos reflectantes para estos grupos de ondas, que deben ser colocados en una elipse por razones geométricas.

Después de 1970 hubo una considerable investigación sobre la teoría de ondas de superficie en Jena, porque la teoría disponible no había explicado todos los efectos de la propagación de las ondas de superficie en guías de onda perturbados. Los siguientes son algunos de los principales resultados de esta investigación:

• Combinación de las ondas de Rayleigh y Love en un sistema homogéneo función propia

• Ortogonalidad y exhaustividad

• Investigación sobre las ondas de superficie reflejada y transmitida

• Formulación de las ecuaciones integrales singulares con la consideración de las ondas de cuerpo

• Tratamiento de las estructuras de guía de ondas complejas

• Análisis de la relación de Poisson críticos

• Los problemas de las ondas superficiales en superficies curvas.

Los resultados obtenidos hasta 1986 se exponen en una monografía de Malischewsky (1987). Las aplicaciones incluyen la costura de carbón sísmica y guías de onda ópticas. Posteriormente, la investigación en grupos de ondas reflejadas se amplió de manera significativa por Meier, quien sucedió en la producción de una base más sólida teórica y experimental para la tomografía de ondas superficiales se refleja y dispersa utilizando ultrasonido experimentos (Meier et al., 1997). GRSN datos se utilizaron ampliamente, y los coeficientes de reflexión experimentales fueron obtenidos para la región de Europa Central. Figura 14 ilustra la importancia de las estructuras geológicas y las nuevas ideas se pueden obtener de esta manera.

Recientemente Meier y Malischewsky (2000) estudiaron el modo de conversión de ondas superficiales en un margen continental pasivo en una Tierra curva. Por último, Malischewsky (2000) revisó las fórmulas antiguas conocidas por la reflexión de las ondas de cuerpo en una superficie libre en términos de su relación con las ondas de Rayleigh. Los nuevos resultados se obtuvieron.

Para concluir me permito citar a William Blake (1757-1827): . todo lo posible para ser creída es una imagen de la verdad Con una reverencia a Blake Yo sostengo que no todo lo que ofrece como verdad por el 3-D tomografía sísmica es posible ser cree, a menos que la estructura fina de la teoría de la onda ha sido considerado.

jueves, 8 de noviembre de 2012

Diseño Sísmico Estructuras de Retención

El diseño sísmico de estructuras de retención es un área de discusión con el activo

desarrollo de la última generación de códigos y por lo tanto el rendimiento de retener las estructuras en el 27 de febrero TH evento fue de gran interés inmediato. Muchos tipos diferentes de retención estructuras, que van desde modernos mecánicamente estabilizada paredes y pilares de puente a mayores estructuras de hormigón cantilever y gravedad fueron sometidas a movimientos de tierra fuerte durante la m evento 8,8. Su desempeño fue uniformemente bueno, si no excelente y no hay problemas significativos se han reportado u observado durante el reconocimiento. Del mismo modo, ningún daño de la pared de sótano

se ha informado de ningún tipo. Los fracasos raras o daños cuando parecen ser debido a

defectos de construcción. El propósito de esta sección del informe es así mostrar ejemplos de varios tipos de estructuras observadas durante el reconocimiento con el fin de proporcionar la documentación de referencia para posibles futuros análisis detallados.

Muros de contención estabilizados mecánicamente paredes de terraplén de tierra mecánicamente estabilizada,

específicamente muros de tierra reforzada, se han utilizado muy ampliamente en Chile para carretera terraplenes, particularmente para pasos a desnivel y estribos del puente. En el gran Santiago

área metropolitana de allí son numerosos pasos inferiores, pasos a desnivel y rellenos de laderas retenidos con Muros de tierra reforzadas. Su desempeño fue excelente, incluso cuando puentes apoyado por la estribos fallados por deslizar sus asientos como sucedió en varios casos, como se muestra en Figura 12.1. El mismo nivel de rendimiento se ha producido a lo largo de la principal autopista norte-sur,

Ruta 5. Figura 12.2 muestra un pilar de un puente colapsado con tierra reforzada a través de una línea de ferrocarril. En este caso, el terraplén de enfoque al norte de este puente de ferrocarril fallido tenía la mayor

fracaso (ver sección 9.15), sin embargo, los pilares mismos no mostraban signos de

deformación apreciable. En este caso, también es compatible el puente mayor adyacente con múltiples realiza muy bien y no mostraron evidencia de daños.

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Figura 12.1. Intersección de Americo Vespucio Norte y la Independencia. Pilar de un puente colapsado. (33 ° 21' 57 \"S, 70 ° 41'17.71\" W)

Del mismo modo, bloque frente pared mecánicamente estabilizada realizada muy bien. Figura 12.3 muestra un bloque frente mecánicamente estabilizada enfoque de puente que perdió la parte superior de hilera de bloques pero de lo contrario se mantuvo intacto.

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Figura 12.2. Estribos de puente de tierra reforzadas en un cruce de ferrocarril derrumbado en la ruta 5 norte de Parral

(36.0803 ° S, 71.788 ° W)

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Figura 12.3. Bloque frente embakment mecánicamente estabilizada, intersección de Americo Vespucio Norte y

Lo Echevers. (33 ° 22'34.54 \"S, 70 ° 44' 52,83\" W)

Figura 12.4 muestra una fotografía de otro MSE típica estructura de retención. Esta pared, situado al oeste de Chillán, fue aproximadamente de 6 m de altura y no exhibió ningún daño a pesar de inestabilidad de la pendiente superficial en la ladera de relleno de aproximación adyacente.

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Figura 12.4 MSE sin daños wingwall en estructura de puente sobre la carretera 152, al oeste de Chillán, a pesar de deslizamiento del talud de relleno adyacente (S36.6588, W72.2776).

Convencionales, gravedad de hormigón y estructuras en voladizo – hormigón convencional gravedad y estructuras de retención del mismo modo se realizan muy bien en muchos lugares diferentes. Figura 12.5 muestra la estructura de una puente en la carretera costera al sur de Coronel,

unos 140 km al sur del epicentro en un área que experimentó sacudida significativa.

La estructura no experimentado ninguna angustia y las estructuras del puente fueron completamente funcionales después el evento.

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Figura 12.5. Múltiples estructuras de retención para la carretera paso superior en el extremo sur de estructuras de Coronel (37.0455 ° S,

73.1421 ° W)

Lo más importante, hubo numerosos diques de enfoque de puente que se agitaron con intensidad suficiente para experimentar caída superficial, pero que forman el pilar muros de contención funcionó muy bien y no mostró evidencia de daño. El puente cubiertas por otro lado a menudo fueron compensadas y se astilló los asientos de hormigón o completamente fracturada. Figura 12.5 muestra un tal terraplén de enfoque de puente y pared de Pilar en la ruta 5 norte de Chillán. El tablero del puente tenía andamios temporales apoyo en el otro pilar que estaba cerca de deslizamiento.

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Figura 12.6. Desprendimiento superficial sobre un terraplén de enfoque de puente, con la proyección de abotment no evidencia de daño, ruta 5, al norte de Chillán.

Fue un fallo raro de la sección superior de una estructura de retención de hormigón armado observó en San Pedro, unos 110 km al sur del epicentro. La pared (Figura 12.7) fue situado a 3 km del enfoque sur el puente Llacolen (el puente intermedio

en el río Bio Bio conexión de concepción y San Pedro). La pared gruesa de 16 pulgadas fue reforzado verticalmente con barras Nº 3 o Nº 4 en centros de 12 pulgadas (Figura 12.8).

Error en la articulación superior como la parte superior pared derrocó al este aparentemente debido a las fuerzas inerciales. El relleno granular es claramente auto apoyo (Figura 12.9). Figuras

12.9 y 12.10 Mostrar filtraciones de agua detrás de la porción intacta de la pared y la corrosión de el refuerzo horizontal a lo largo de la articulación.

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Figura 12.7. Error en concreto reforzado, conservando la estructura en San Pedro.

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Figura 12.8. Derribaba parte de proyección de pared gruesa de 16 pulgadas doblado de barras de compresión y rompió la tensión barras.

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Figura 12.9. Suelos de relleno granular y evidente detrás de parte fallida de la pared de la filtración de agua.

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Figura 12.10. Corrosión del acero de refuerzo horizontal donde entrado agua en la articulación.

Estructuras de contención temporales – estructuras de retención temporales no fueron ampliamente

observado; Sin embargo, aquellos observaron actuaron bien. Figura 12.11 muestra temporal cimbra en Santiago que parece se han construido algunos meses antes de la

terremoto dado el crecimiento vegetativo en la cara de la pared. Los miembros verticales y una hilera de anclajes tieback aparecieron intactas mientras las gravas expuestas entre los miembros verticales experimentó algunos deshilache.

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Figura 12.11. Estructura de retención temporal sin daños en Santiago.

domingo, 4 de noviembre de 2012

Principios de diseño sísmico

INTRODUCCIÓN

Diagrama de configuraciones de construcción irregulares y regulares. Las configuraciones irregulares son edificios con una configuración irregular (en forma de T, plan en forma de L, plan en forma de U, planta cruciforme, otras formas complejas, múltiples torres, los niveles de partidas, historia inusualmente alta, historia inusualmente baja, retrocesos y uniforme hacia el exterior apariencia, pero la distribución no uniforme de masas), los edificios con los cambios bruscos en la resistencia lateral (

La esencia del diseño sísmico éxito es triple. En primer lugar, el equipo de diseño debe tener un enfoque multirriesgo hacia el diseño que tiene en cuenta los posibles efectos de las fuerzas sísmicas, así como todos los riesgos mayores que una zona es vulnerable. En segundo lugar, los requisitos basados ​​en el rendimiento, que puede superar los requisitos mínimos de seguridad de vida de las actuales normas sísmicas, se debe establecer para responder adecuadamente a las amenazas y los riesgos derivados de los peligros naturales en la misión del edificio y de sus ocupantes. En tercer lugar, y tan importante como los otros, porque las fuerzas sísmicas son dinámicos y cada edificio responde de acuerdo a su complejidad de diseño propio, es esencial que el trabajo del equipo de diseño en colaboración y tener un entendimiento común de los términos y métodos utilizados en el proceso de diseño sísmico .

Además, por regla general, los edificios diseñados para resistir los terremotos también debe resistir explosión (terrorismo) o del viento, sufren menos daño. Por ejemplo, ¿el Edificio Federal de Oklahoma diseñadas siguiendo los estándares de diseño sísmico, los daños causados ​​por la explosión habría sido mucho menor (véase el Informe de FEMA BPAT - Publicación 277 ). Para obtener más información, consulte WBDG el diseño de edificios para resistir las amenazas explosivas sección de Protección Sísmica vs Blast.

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DESCRIPCIÓN

Alrededor de la mitad de los estados y territorios en los Estados Unidos-más de 109 millones de personas y empresas-y 4,3 millones de la mayoría de las otras regiones pobladas de la tierra están expuestos a riesgos derivados de los peligros sísmicos. Sólo en los EE.UU., el costo directo promedio de los daños del terremoto se estima en $ 1 mil millones / año, mientras que las pérdidas indirectas de negocios se estima que exceda los $ 2 mil millones / año.

Sismicidad Mapa de los Estados Unidos que muestra las áreas que son muy altos en la costa oeste, las Carolinas, Tennessee y noroeste. Las áreas de alto y moderado rodean estas zonas muy altas.

La figura. 1. Sismicidad de los Estados Unidos

A. Origen y Medición de Sismos
Tectónica de placas, la Causa de los terremotos

Los terremotos son el choque agitación, laminados, o repentina de la superficie de la tierra.Básicamente, la corteza terrestre se compone de una serie de "placas" que flotan en el interior, continuamente en movimiento (de 2 a 130 milímetros por año), se extiende desde el centro, hundiéndose en los bordes, y se regenera. La fricción causada por placas que chocan, se extiende, o subducida (se desliza la placa de debajo de la otra) se acumula subraya que, cuando se suelta, provoca un terremoto a irradiar a través de la corteza en un movimiento de onda compleja, produciendo fallo a tierra (en la forma de la superficie de falla [una división en la tierra], deslizamientos de tierra, licuefacción, o hundimiento), o tsunami. Esto, a su vez, puede causar daños menores en cualquier lugar de la devastación total del ambiente construido cerca de donde ocurrió el terremoto.

Foto ejemplo de fracaso, deslizamientos de tierra - Alaska, 1964Ejemplo de fotografía de licuefacción daños Niigata, Japón 1964

La figura. 2 Izquierda:. Fallo a tierra, deslizamientos Alaska, 1964 y Derecho: Licuefacción de daños Niigata, Japón 1964

Foto de Saada Hotel (antes)-Agadir, Marruecos, 1960Foto de Saada Hotel (después) de los temblores de tierra de daños Agadir, Marruecos, 1960

La figura. 3 Izquierda:. Saada Hotel (antes)-Agadir, Marruecos, 1960 y Derecho: Hotel Saada (después) de los temblores de tierra de daños Agadir, Marruecos, 1960

Medición de fuerzas sísmicas

Con el fin de caracterizar o medir el efecto de un terremoto en el suelo (también conocido como el movimiento del suelo), las siguientes definiciones son de uso general:

  • La aceleración es la tasa de cambio de velocidad, medida en "g" s a 980 cm / seg ² o 1,00 g.
    • Por ejemplo,
      • 0,001 g ó 1 cm / s 2 es perceptible por las personas
      • 0,02 g o 20 cm / seg 2 hace que las personas pierdan el equilibrio
      • 0,50 g es muy alto, pero los edificios pueden sobrevivir si la duración es corta y si la masa y la configuración tiene suficiente amortiguación
  • Velocidad (o velocidad) es la tasa de cambio de posición, medida en centímetros por segundo.
  • El desplazamiento es la distancia desde el punto de reposo, medida en centímetros.
  • La duración es la duración de tiempo de los ciclos de choque persiste.
  • La magnitud es el "tamaño" del terremoto, medida por la escala de Richter, que oscila entre 1-10.La escala de Richter se basa en la amplitud máxima de ciertas ondas sísmicas, y los sismólogos estiman que cada unidad de la escala de Richter es un aumento de 31 veces de la energía.Escala Momento magnitud es una medida reciente que es cada vez más frecuente.

Si el nivel de aceleración se combina con la duración, el poder de destrucción se define. Por lo general, la mayor duración, la aceleración menos el edificio puede soportar. Un edificio puede soportar aceleración muy elevada durante un tiempo muy cortos en proporción con las medidas de amortiguación incorporados en la estructura.

La intensidad es la cantidad de daño del terremoto provoca localmente, lo que puede ser caracterizado por el nivel 12 Modified Mercalli Scale (MM) en donde cada nivel designa una cierta cantidad de destrucción correlacionada con aceleración del suelo. Terremoto daño puede variar dependiendo de la distancia desde el origen (o epicentro), las condiciones locales del suelo y el tipo de construcción.

B. Efectos de sismos en edificios

Sísmica Terminología (Para las definiciones de los términos utilizados en esta página de recursos, consulte Glosario de Terminología Sísmica )

Las medidas mencionadas sísmicos se utilizan para calcular las fuerzas que los terremotos imponen a los edificios. Los temblores de tierra (empujando hacia atrás y hacia adelante, hacia los lados, arriba y abajo) genera fuerzas internas dentro de los edificios llamados la fuerza de inercia (F inercial), que a su vez provoca daños más sísmico.

F = masa inercial (M) X Acceleration (A).

Cuanto mayor es la masa (peso de la construcción), mayores son las fuerzas de inercia interno generado. Construcción ligera con menos masa suele ser una ventaja en el diseño sísmico. Una mayor masa genera mayores fuerzas laterales, lo que aumenta la posibilidad de columnas que se desplaza, fuera de plomo, y / o la deformación bajo carga vertical (P Efecto delta).

Los terremotos generan ondas que pueden ser lento y largo, o corto y brusco. La longitud de un ciclo completo en segundos es el periodo de la onda y es la inversa de la frecuencia. Todos los objetos, incluyendo edificios, tienen un periodo natural o fundamental a la que vibran si sacudida por un shock.El periodo natural es una consideración primordial para el diseño sísmico, aunque otros aspectos del diseño del edificio también pueden contribuir a un menor grado a las medidas de mitigación. Si el período de la onda de choque y el periodo natural del edificio coinciden, entonces el edificio "resonar" y su vibración aumentará o "amplificar" varias veces.

Diagrama que ilustra la determinación de la altura del edificio Período Fundamental. El diagrama muestra el equipo en 0,05, un edificio de un piso de 0,1 a 0,5, edificio de 4 pisos en el 1,0 a 2,0, 10-20 construcción de una historia a otra Citicorp 40 en 7,0.

La figura. 4. La altura es el principal determinante del período fundamental, cada objeto tiene su propio período fundamental en el que se va a vibrar. El período es proporcional a la altura del edificio.

El suelo también tiene un período que varía entre 0,4 y 1,5 seg., El suelo muy blando ser 2,0 seg.Suelos blandos generalmente tienen una tendencia a aumentar la agitación tanto como 2 a 6 veces en comparación con la roca. Además, el período del suelo coincidiendo con el periodo natural del edificio amplifican grandemente la aceleración de la construcción y por lo tanto es una consideración de diseño.

Diagrama que ilustra los modos de vibración edificio. El primer modo se muestra la construcción de balanceo hacia la derecha. El segundo modo muestra el edificio arqueándose hacia la izquierda. El tercer modo muestra el edificio haciendo una onda.

La figura. 5. Los edificios altos se someterá a varios modos de vibración, pero para los propósitos sísmicos (excepto para edificios muy altos) el período fundamental, o primer modo es por lo general el más significativo.

Factores de diseño sísmico

Los siguientes factores afectan y se ven afectados por el diseño del edificio. Es importante que el equipo de diseño comprende estos factores y tratar con ellos con prudencia en la fase de diseño.

Torsión: Los objetos y edificios tienen un centro de gravedad, un punto que permita el objeto (edificio) sin rotación equilibrada ocurriendo. Si la masa se distribuye uniformemente a continuación, el centro geométrico de la planta y el centro de masa pueden coincidir. Desigual distribución de la masa se posiciona el centro de masa fuera del centro geométrico causando "torsión" generar concentraciones de tensión. Una cierta cantidad de torsión es inevitable en cada diseño del edificio. Disposición simétrica de masas, sin embargo, dará lugar a la rigidez equilibrada contra cualquier dirección y mantener la torsión dentro de un intervalo manejable.

Amortiguación: Edificios en general son pobres a los resonadores choque dinámico y disipar las vibraciones mediante la absorción de la misma. La amortiguación es una velocidad a la que se absorbe la vibración natural.

Ductilidad: La ductilidad es la característica de un material (como el acero) para doblar, flexión, o moverse, pero no sólo después de la deformación considerable se ha producido. No dúctiles materiales (como el hormigón armado mal) no abruptamente por desmoronando. Buena ductilidad se puede lograr con articulaciones cuidadosamente detalladas.

Resistencia y rigidez: La fuerza es una propiedad de un material para resistir y soportar las fuerzas aplicadas dentro de un límite de seguridad. La rigidez de un material es un grado de resistencia a la deflexión o la deriva (Drift ser una historia horizontal-a-historia desplazamiento relativo).

La construcción de Configuración: Este término define el tamaño de un edificio y la forma y los elementos estructurales y no estructurales. Configuración del edificio determina la forma en las fuerzas sísmicas se distribuyen dentro de la estructura, su magnitud relativa, y las preocupaciones problemáticas de diseño.

  • Edificios regulares de configuración tiene muros de corte o resistentes Moment-frames o marcos arriostrados y tienen en general:
    • Estatura baja proporción de Base
    • La misma altura piso
    • Planes simétricos
    • Secciones y alzados uniformes
    • Resistencia a la torsión máximo
    • Poca capacidad y redundancia
    • Caminos directos de carga
  • Edificios irregulares de configuración son aquellos que difieren de la "Regular" definición y presentan concentraciones problemáticas de tensión y torsión.

Diagrama de configuraciones de construcción irregulares y regulares. Las configuraciones irregulares son edificios con una configuración irregular (en forma de T, plan en forma de L, plan en forma de U, planta cruciforme, otras formas complejas, múltiples torres, los niveles de partidas, historia inusualmente alta, historia inusualmente baja, retrocesos y uniforme hacia el exterior apariencia, pero la distribución no uniforme de masas), los edificios con los cambios bruscos en la resistencia lateral ("blandos" niveles más bajos, grandes aberturas en muros de corte, columnas Jof interrupción, la interrupción de las vigas, y aberturas de diafragma), y edificios con cambios bruscos en la lateral rigidez (muros de cortante en algunas historias, marcos resistentes a momento, en los demás, la interrupción de la transmisión vertical, elementos resistentes, cambios abruptos en el tamaño de los miembros, y los cambios dramáticos en relación lío / rigidez). Los edificios con una configuración regular son muros de corte, marcos barced y marcos resistentes a momento.Foto del edificio derrumbado

Izquierda: la fig. 6. Configuraciones de construcción irregulares y regulares Ver ilustración ampliada
Derecha: la fig. 7. Edificios raramente anular-se desintegran o "panqueque"

First Story Soft es una discontinuidad de fuerza y rigidez para la carga lateral en el nivel del suelo.

Discontinuos muros de corte no se alinean sistemáticamente una sobre la otra causa "suaves" los niveles.

Variación en la resistencia y rigidez del perímetro tales como un frente abierto en el nivel del suelo suele causar excentricidad o torsión.

Esquinas reentrantes en las formas de H, L, T, U, +, o [] desarrollar concentración de tensión en la esquina reentrante y torsión. Diseños sísmicos debe separar adecuadamente las esquinas reentrantes o fortalecerlos.

El conocimiento del período del edificio, la torsión, la amortiguación, la ductilidad, resistencia, rigidez y configuración puede ayudar a determinar los dispositivos sísmicos más apropiadas de diseño y estrategias de mitigación a emplear.

C. Estrategias de Diseño Sísmico y dispositivos

Diafragmas: pisos y techos se puede utilizar como rígidos planos horizontales, o diafragmas, para transferir las fuerzas laterales verticales de elementos resistentes, tales como paredes o marcos.

Muros de corte: Estratégicamente ubicados paredes rígidas son muros de corte y son capaces de transferir las fuerzas laterales de los pisos y los techos a la fundación.

Pórticos arriostrados: marcos verticales que transfieren las cargas laterales de los pisos y los techos de las fundaciones. Al igual que los muros de corte, pórticos arriostrados están diseñados para soportar cargas laterales, pero se utilizan en muros de cortante son prácticos.

Resistentes a Momento-Frames: Columna / manga uniones de los marcos resistentes a momento, están diseñados para soportar tanto esfuerzo cortante y flexión eliminando así las limitaciones de espacio de sólidos muros de cortante o marcos arriostrados. Las articulaciones de la columna / viga están cuidadosamente diseñado para ser rígido aún para permitir una cierta deformación para la disipación de energía aprovechando la ductilidad del acero (hormigón armado puede ser diseñado como un marco Momento resistente también).

Foto de concéntrico ejemplo braced frameFoto ejemplo de marco excéntrico preparó, con vigas de enlace

La figura. 8 A la izquierda:. Frame concéntrico Braced y derecha: Marco excéntrico Braced, con vigas de enlace

Los dispositivos de disipación de energía: Haciendo la estructura del edificio más resistente aumentará sacudiendo lo que puede dañar el contenido o la función del edificio. Los dispositivos disipadores de energía se utilizan para minimizar temblando. Energía se disipará si los materiales dúctiles deformarse de una manera controlada. Un ejemplo es el uso de aparatos ortopédicos excéntricas por lo que la deformación controlada de los miembros de la estructura disipa energía. Sin embargo, esto no será eliminar o reducir el daño al contenido del edificio. Una solución más directa es el uso de dispositivos de disipación de energía que funcionan como amortiguadores de choque en un automóvil en movimiento. El período de la construcción se alargó y el edificio "capear" la agitación dentro de un rango tolerable.

Ejemplo de soporte de aislamiento de base

La figura. 9. Rodamientos de aislamiento de base se utilizan para modificar la transmisión de las fuerzas desde el suelo hasta el edificio

Aislamiento de la Base: Esta estrategia de diseño sísmico consiste en separar el edificio desde los cimientos y actúa para absorber los golpes. Como el suelo se mueve, el edificio se mueve a un ritmo más lento porque los aisladores disipar una gran parte del choque. El edificio debe estar diseñado para actuar como una unidad, o "caja rígida", de altura adecuada (para evitar el vuelco) y tienen conexiones flexibles de utilidad para acomodar el movimiento en su base.Aislamiento de la Base es más fácil de incorporar en el diseño de la nueva construcción. Los edificios existentes pueden requerir alteraciones a ser más rígido para moverse como una unidad con bases separadas de la superestructura para insertar la Base aisladores. El espacio adicional (un "foso") debe ser proporcionada para el desplazamiento horizontal (el edificio entero se mueve hacia atrás y adelante un pie entero o más). Base Aislamiento de adaptación es una operación costosa que es más comúnmente adecuado en instalaciones de alto valor de los activos y pueden requerir parcial o la eliminación completa de los ocupantes del edificio durante la instalación.

Foto ejemplo de fluidos amortiguadores viscosos

La figura. 10. Disipación de energía pasiva incluye la introducción de dispositivos tales como amortiguadores de fricción para disipar el terremoto de producción de energía o deformación.

Los materiales utilizados para elastómeros sonaisladores de caucho natural, caucho de alto amortiguamiento, u otro elastómero en combinación con piezas de metal. Frictive Aisladores también se utilizan y se hacen principalmente de piezas de metal.

Los edificios altos no puede ser aislado o base-que se vuelque. Al ser muy flexibles en comparación con edificios de baja altura, su desplazamiento horizontal tiene que ser controlado. Esto se puede lograr por el uso de amortiguadores, que absorben una buena parte de la energía haciendo que el desplazamiento tolerable. La adaptación de edificios existentes es a menudo más fácil que con amortiguadores con base de aisladores, especialmente si la aplicación es externo o que no interfiera con los ocupantes.

Hay muchos tipos de amortiguadores se utilizan para mitigar los efectos sísmicos, incluyendo:

  • Amortiguadores Hysteric utilizar la deformación de las piezas metálicas
  • Visco-elástico amortiguadores estirar un elastómero en combinación con piezas metálicas
  • Amortiguadores Frictive usar metal o de otras superficies de fricción
  • Amortiguadores viscosos comprimir un fluido en un dispositivo de tipo pistón
  • Amortiguadores híbridos utilizan la combinación de elastómero y metal o de otras partes
D. Control de Daños no estructurales

Todos los artículos que no son parte del sistema estructural, son considerados como "no estructurales", e incluyen elementos tales como la creación de:

  • Revestimiento exterior y muro cortina
  • Parapetos
  • Toldos y carpas
  • Chimeneas y pilas
  • Particiones, puertas, ventanas
  • Falsos techos
  • Las vías de salida y entrada
  • Mecánicos, Eléctricos y Equipo de comunicaciones
  • Ascensores
  • Mobiliario y equipo

Estos artículos deben ser estabilizados con un corsé para evitar su daño o destrucción total.Maquinaria y equipo de construcción puede ser equipado con dispositivos de aislamiento sísmico, que son versiones modificadas de la vibración estándar aisladores.

Las pérdidas derivadas del daño no estructural puede ser un múltiplo de las pérdidas estructurales. La pérdida de negocio y el fracaso de las empresas de todo fue muy alto en la Loma Prieta, Northridge, y los terremotos de Kobe debido a daños sísmicos tanto estructurales como no estructurales.

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APLICACIÓN

Los principios y estrategias de diseño y construcción sísmico se aplican en un enfoque sistemático que coincide con una respuesta adecuada a las condiciones específicas a través de los siguientes pasos principales:

1. Analizar las condiciones del sitio

La ubicación y las características físicas del sitio son las influencias primarias del proceso de diseño.Las siguientes preguntas pueden servir como una lista de verificación para identificar los objetivos de diseño sísmico.

  1. ¿Dónde está la ubicación de la falla más cercana?
  2. ¿Hay no consolidadas natural o provocados por el hombre se llena la actualidad?
  3. ¿Hay alguna posibilidad de deslizamientos o licuefacción en o cerca del sitio?
  4. ¿Hay transporte vulnerable, la comunicación y las conexiones de servicios públicos?
  5. ¿Existen materiales peligrosos en el lugar para estar protegido?
  6. ¿Hay posibilidad de maltrato por los edificios adyacentes?
  7. ¿Existe la exposición al potencial de inundación de tsunami, seiche o rotura de la presa?

Considere la posibilidad de la continuidad de la misión amenazas críticas o de negocios de la sismicidad en los sitios adyacentes o en otros lugares en los alrededores que pueden hacer que el sitio del proyecto o inaccesible provoca la pérdida de los servicios públicos, la amenaza de incendios, o la liberación de materiales tóxicos en el sitio. Llevar a cabo las investigaciones del subsuelo para descubrir los suelos sueltos o relleno sin control que podrían aumentar el movimiento del suelo. Hard suelos densos permanecer más estable, mientras que el rock denso sólido es la base del edificio más previsible y segura sísmicamente.

2. Establecer objetivos de diseño sísmico

Un enfoque basado en el desempeño sísmico de establecer objetivos de diseño se recomienda. Esto determina un nivel de comportamiento predecible edificio respondiendo al terremoto máximo considerado. Una evaluación de la amenaza / vulnerabilidad y análisis de riesgo se pueden utilizar para definir el nivel de rendimiento deseado para el proyecto de construcción. Algunos propusieron metas de desempeño sísmico de diseño son:

  • Cumplir con los códigos locales de construcción que ofrecen "Seguridad Humana", es decir que el edificio puede derrumbarse con el tiempo, pero no durante el terremoto.
  • Diseño para reparar daños estructurales, evacuación requerida del edificio, y la pérdida aceptable de negocio para determinado número de días.
  • Diseño de los daños reparables no estructural, la evacuación parcial o total, y la pérdida aceptable de negocio para determinado número de días debido a reparar.
  • Diseño de los daños reparables estructural, no requiere evacuación, y la pérdida aceptable de negocio para determinado número de días debido a reparar.
  • No hay daño estructural, daños no estructurales reparable, la evacuación no, y la pérdida aceptable de negocio para determinado número de días debido a reparar.
  • No hay daño estructural o no estructural, y sin pérdida de negocio causado por cualquiera (sin daños a los equipos de los propios inquilinos, tales como archivadores, estanterías, muebles, equipo de oficina, etc si no están adecuadamente anclados).

En cuanto a la magnitud del terremoto también puede ser estipulado como "baja", "moderada" o "grande" como otra matriz de amenaza de clasificación y el establecimiento de objetivos de rendimiento correspondientes de construcción.

3. Seleccionar / diseño apropiado Sistemas Estructurales

Objetivos de diseño sísmico puede influir mucho en la selección del sistema estructural más adecuada y los sistemas conexos de construcción del proyecto. Algunas opciones de tipo de construcción, y las correspondientes propiedades sísmicas, son los siguientes:

  • Marco de madera o de madera (absorción buena energía, peso ligero, enmarcando las conexiones son fundamentales).
  • Paredes reforzadas de albañilería (absorción de energía positiva si las paredes y los pisos están bien integrados; proporción de enjutas y pilares son fundamentales para evitar la formación de grietas)
  • Muros de hormigón armado (absorción de energía si bien las paredes y suelos bien integrados, proporción de los tímpanos y los muelles son fundamentales para evitar la formación de grietas)
  • Estructura de acero con mampostería de relleno en las paredes (absorción de energía bien si el tamaño de la bahía son pequeñas y plan de construcción es uniforme)
  • Estructura de acero, con férula (ortesis extensas, detalles y proporciones son importantes)
  • Estructura de acero, resistentes a momento (absorción de energía positiva, las conexiones son fundamentales)
  • Estructura de acero, reforzado excéntricamente (excelente absorción de energía, las conexiones son fundamentales)
  • Pre-cast estructura de hormigón (ejecutante pobres sin conexiones especiales de energía que absorben)

Detalles estructurales y arquitectónicos y control de calidad de la construcción es muy importante para asegurar la ductilidad y la amortiguación natural y para mantener los daños a un rango limitado y reparable. La posibilidad de daños estructurales y no estructurales no es probable que se elimine sin el uso prudente de los dispositivos disipadores de energía. El coste de la adición de disipar la energía de dispositivos está en el intervalo de 1-2% del coste estructural total. Esto no es un gran número, especialmente cuando se relaciona con el coste del ciclo de vida del edificio. Dentro de un ciclo de vida de 30-50 años el coste es insignificante.