Sismos americanos 2010 Jornadas de Estabilidad RBertero Archivo

LOS GRANDES TERREMOTOS
AMERICANOS DEL AÑO 2010
ENSEÑANZAS PARA EL DISEÑO Y LA
CONSTRUCCIÓN SÍSMICA
Raul Bertero
Laboratorio de Dinámica de Estructuras
FIUBA
LOS GRANDES TERREMOTOS
AMERICANOS DEL AÑO 2010
Magnitud Mw
Fecha y hora
Tipo de Falla
Profundidad
del epicentro
Distancias al
epicentro
HAITI
7.0
12 de Enero 2010 – 04:53 PM
Falla de desgarre (“strike-slip”) donde la
Placa del Caribe se desplaza 20 mm por
año en relación con la Placa
Norteamericana. Longitud de ruptura: 65 km
con un desplazamiento medio de 2 m.
MAULE – CHILE
8.8
27 de Febrero 2010 – 03:34 AM
Falla inversa(“thrust”) causada por la
subducción de la Placa de Nazca por
debajo de la Placa Sudamericana (80 mm
por año). Longitud de ruptura: más de 700
km con un desplazamiento medio de 7 m.
13 km
35 km
Puerto Príncipe, Haití
25 km
SE de Miami, Florida, USA 1125 km
Población afectada por el terremoto (Intensidad de Mercalli
Modificada ≥ VIII)
Muertos
Personas sin hogar luego del terremoto
Chillan, Chile
Concepción, Chile
Talca, Chile
Santiago, Chile
Buenos Aires, Argentina
95 km
105 km
115 km
335 km
1350 km
HAITI
MAULE - CHILE
3,100,000
5,540,000
300,000
1,000,000
521
800,000
10 TERREMOTOS DE MAYOR
INTENSIDAD EN LOS ÚLTIMOS 100 AÑOS
DATE
LOCATION
NAME
MAGNI
TUDE
May 22, 1960
Valdivia, Chile
1960 Valdivia earthquake
9.5
1964 Alaska earthquake
9.2
2004 Indian Ocean
earthquake
9.1
Prince William
March 27, 1964
Sound, Alaska,
USA
Indian Ocean,
December 26, 2004
Sumatra, Indonesia
November 4, 1952 Kamchatka, Russia 1952 Kamchatka earthquakes
9.0
March 11, 2011
Pacific Ocean,
Tōhoku region,
Japan
2011 Tōhoku earthquake
9.0
February 27, 2010
Maule, Chile
2010 Chile earthquake
8.8
Rat Islands, Alaska,
1965 Rat Islands earthquake
USA
Assam, India –
August 15, 1950
1950 Medog earthquake
Tibet, China
Andreanof Islands,
1957 Andreanof Islands
March 9, 1957
Alaska, USA
earthquake
February 4, 1965
March 28, 2005
Sumatra, Indonesia
2005 Sumatra earthquake
8.7
8.6
8.6
8.6
TERREMOTOS CON MÁS DE 100,000
MUERTOS EN LA HISTORIA
DEATH
TOLL
EVENT
LOCATION
DATE
1
830,000
1556 Shaanxi earthquake
China
January 23, 1556
2
300,000
2010 Haiti earthquake
Port au Prince, Haiti
January 12, 2010
3
242,419
1976 Tangshan earthquake
China
July 28, 1976
4
250,000
526 Antioch earthquake
Antioch, Byzantine Empire
(now Turkey)
05 May 526
5
235,502
1920 Haiyuan earthquake
China
December 16, 1920
6
230,210 2004 Indonesian earthquake
Indonesia
December 26, 2004
7
230,000
1138 Aleppo earthquake
Syria
October 11, 1138
8
200,000
856 Damghan earthquake
Iran
December 22, 856
9
150,000
893 Ardabil earthquake
Iran
March 23, 893
10
142,000
1923 Great Kanto
earthquake
Japan
September 1, 1923
11
123,000
1908 Messina earthquake
Italy
December 28, 1908
12
110,000
1948 Ashgabat earthquake
Turkmen SSR, Soviet
Union (now Turkmenistan)
October 5, 1948
13
100,000
1290 Chihli earthquake
China
September 27, 1290
LOS GRANDES TERREMOTOS
AMERICANOS DEL AÑO 2010
 Introducción





Mitología
Ingeniería
Tectónica de placas
Magnitud e Intensidad
Peligro sísmico y riesgo sísmico
 Principales características geológicas de los terremotos de
Haití y Chile
 Población afectada por el terremoto e intensidades
 Efectos sobre las estructuras
 Haití – Colapsos
 Chile - Función
 Conclusiones y recomendaciones
Mitología antigua
Aristotle believed that
earthquakes were caused
by subterranean winds.
(Book illustration)
Beating the catfish which caused the 1855 Tokyo
earthquake. (Japanese woodblock print, 19th c.)
INGENIERÍA CIVIL
Falla superficial – El Asnam EQ 1980 M=7.2
Placas tectónicas
Epicentros 1963-1998
Magnitud de un terremoto
La magnitud Mw es un número adimensional definido por
M w  2 3log10 M 0  10.7
M0
= energía liberada en el terremoto medida en 10-7 Nm.
La diferencia de energía entre dos magnitudes=
103 2( M1M 2 )
Un sismo de Mw=8.8 libera 500 veces más energía que un sismo de Mw=7.0
Magnitud de un terremoto
Un sismo de Mw=8.8 libera 500 veces más energía que un sismo de Mw=7.0
Energía liberada
M 0  F    u A
Qué controla el nivel del
movimiento en un sitio dado?
 Magnitud
 Más energía liberada
 Distancia
 Movimiento se amortigua con la distancia
 Tipo de suelo en el sitio
 Amplifica o reduce el movimiento
PELIGRO SÍSMICO
Intensidades de Mercalli
Modificada
GRADO
CARACTERISTICAS DEL SISMO
1
Registrado solamente en los instrumentos
2
Sentido solamente por individuos que descansan
3
Sentido por algunos solamente. Parcialmente percibido
4
Ampliamente percibidos ,platos y otros objetos tintinean
5
Los objetos colgantes oscilan, muchos se despiertan
Ligeros daños en edificios y ligeras grietas en los
revestimientos
Grietas en los revestimiento, se rajan paredes y chimeneas
Amplias grietas en obras de albañilería, parte de rimotes ,
piráculos y cornisas se caen
Pánico generalizado, en algunos edificios se derrumban techos
y paredes, corrimiento de tierra
Destrucción generalizadas de edificios, grietas en el terreno de
hasta 1 m de ancho
Catástrofe, daños graves deformación del suelo , corrimientos
y caídas de rocas
Cambios en el paisaje y se destruye todo
6
7
8
9
10
11
12
Intensidad de MM terremoto de
Caucete (San Juan – 1977)
Qué controla el nivel de daño en un
sitio dado? (Riesgo sísmico)
Riesgo Sísmico = Peligro sísmico x Vulnerabilidad
INGENIERIA CIVIL
Longitud de la falla (en la
misma escala)
HAITI
Longitud de ruptura: 65 km
con un desplazamiento
medio de 2 m.
CHILE
Longitud de ruptura: más
de 700 km con un
desplazamiento medio
de 7 m.
Color indica intensidad instrumental
Población afectada por el
terremoto y IMM
Población afectada por el terremoto (Intensidad de Mercalli
Modificada ≥ VIII)
Muertos
Personas sin hogar luego del terremoto
HAITI
MAULE - CHILE
3,100,000
5,540,000
300,000
1,000,000
521
800,000
Puerto Príncipe, 700,000
habitantes a solo 25 km del
epicentro.
Concepción, Chillan y Talca
del orden de los 200,000
habitantes cada una a unos
100 km del epicentro del
terremoto del Maule.
IMM alcanzaron intensidades
de IX en Puerto Príncipe y VIII
en las ciudades de Chile
Nivel de aceleraciones
Las aceleraciones pico en suelo firme
en Puerto Príncipe y en las ciudades
importante de Chile fueron del mismo
orden (0.30 g)
Diferencias en la diseño y
construcción sísmicas
 Haití es el país más pobre de América, con una gran proporción de
viviendas autoconstruidas sin ingeniería ni reglamentos sísmicos
aplicables.
 Chile, considerado un país desarrollado en relación con su nivel de
preparación y construcción sismorresistente. Norma NCh433 (1996), “Esta
norma está orientada a lograr estructuras que: a) resistan sin daños
movimientos sísmicos de intensidad moderada; b) limiten el daño a
elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad; y c)
aunque presenten daños, eviten el colapso durante sismos de intensidad
excepcionalmente severa.”
 La existencia de un reglamento sísmico (en su concepción actual e
incluyendo una inspección responsable de la construcción) resulta
adecuada para minimizar el número de víctimas y evitar colapsos, pero es
insuficiente para limitar los daños a niveles que resulten tolerables para las
expectativas y necesidades de los habitantes.
Efectos sobre las estructuras Haití
Efectos sobre las estructuras Haití
 Colapso de 250,000 viviendas y edificios
 28 % de los edificios del centro de P. Príncipe
completamente destruidos
 Leogane (a la misma distancia del epicentro pero de inferior
condición económica) 62% de las viviendas completamente
destruidas
 El 89% de las víctimas fatales en construcciones con
columnas y losas de hormigón armado con cerramientos de
bloques de hormigón no reforzados
Viviendas con columnas y losas de hormigón
armado alivianadas con bloques
a) Mezcla de muy mala
calidad y resistencia
b) bloques de hormigón
muy cerca de las
columnas reduciendo la
resistencia al
punzonado
c) muros de bloques
internos y externos sin
armadura de refuerzo,
construidos después de
la estructura de
hormigón,
incrementando la masa
de la estructura sin
aportar a la resistencia
de la misma.
Viviendas con columnas y losas de hormigón
armado alivianadas con bloques
a) columnas cuadradas
de pequeñas
dimensiones (20 a 25
cm de lado)
reforzadas con 4
barras de 12 mm (en
muchos casos de
acero liso) con
estribos de 6 mm
separados entre 20 y
25 cm (es decir,
columnas no
confinadas sin
ductilidad)
Efectos sobre las estructuras Haití
Efectos sobre las estructuras Haití
Efectos sobre las estructuras –
Haití - Conclusiones
 El número de víctimas del terremoto de Haití podría haber sido
reducido a los niveles del terremoto de Chile, si la tipología
estructural, las dimensiones de los elementos y las prácticas del
detallado y construcción hubieran sido las adecuadas para resistir
movimientos sísmicos de gran intensidad.
 Pero es de esperar que se vuelvan a repetir en otras ciudades de
países en vías de desarrollo en todo el mundo, particularmente en
los sectores más pobres de esos centros urbanos, si no se
implementa una rápida acción para la educación de los
profesionales y, particularmente, de quienes efectivamente
construyen las viviendas de los sectores de menores recursos (la
mayoría de las veces producto de la autoconstrucción en la
migración interna de sectores empobrecidos hacia las grandes
ciudades).
Efectos sobre las estructuras Haití
La sufrida población de Haití está reconstruyendo sus viviendas actualmente,
con los mismos procedimientos y detalles anteriores al devastador terremoto de
enero de 2010
Efectos sobre las estructuras - Chile
Chile utiliza tabiques de hormigón armado. Elogiado por su efectividad en evitar el
colapso de los edificios sin depender crucialmente de los detalles de armado, como
ocurre con las estructuras aporticadas .
El diseño chileno se basa en proporcionar una cantidad de tabiques tal que la relación
del área de tabiques de hormigón respecto de la superficie de la planta sea mayor al
3% la estructura. La resistencia es suficientemente elevada como para minimizar los
requerimientos de ductilidad y por lo tanto los niveles de daño estructural
Efectos sobre las estructuras - Chile
El comportamiento de los edificios fue exitoso en cuanto a evitar víctimas:
9,974 Edificios 3 o más plantas --- 4 colapsos y 50 debieron ser demolidos --- 0.5 %
1,939 Edificios 9 o más plantas --- edificios colapsados o demolidos --- 2.8 %
Capacidad de la construcción de seguir prestando la función para la cual fue
diseñada?
En construcciones de una o dos plantas, 800,000 personas quedaron sin hogar luego
del terremoto como consecuencia de los daños a sus viviendas.
Es decir que el número de personas que debieron abandonar sus hogares fue,
notablemente, del mismo orden que la de los afectados por el terremoto de Haití.
Efectos sobre las estructuras – Chile –
Energía, Comunicaciones, Escuelas
 Corte de energía eléctrica que afectó al 93% de la población del país
y que continuó en algunas localidades durante varios días
 De acuerdo con la Presidente Michelle Bachelet, la salida de servicio
de las comunicaciones impidió la rápida reacción del gobierno para
impedir el caos y los desmanes que asolaron las zonas afectadas en
los días siguientes al terremoto
 El nuevo presidente chileno, Sebastián Piñera, estimó en 30,000
millones de dólares los costos de la reconstrucción de Chile, una cifra
aproximadamente igual al total del presupuesto de Chile de un año
 Más de 1,2 millones de estudiantes no pudieron iniciar el año escolar
2010 porque sus colegios resultaron destruidos o severamente
dañados por el terremoto, principalmente en las regiones de Bío Bío y
Maule
Efectos sobre las estructuras –
Chile - Hospitales
De un total de 100 hospitales existentes en la región afectada (los cuales deben
continuar funcionando, precisamente, en el caso de un terremoto), 17 deben ser
completamente reconstruidos, 8 sufrieron daños mayores y 54 requieren reparaciones
menores. En muchos casos los hospitales debieron ser evacuados, debido a los daños
no estructurales y a los equipos e instalaciones
Efectos sobre las estructuras –
Chile – Rutas y Aeropuertos
Las comunicaciones terrestres entre Santiago y Concepción se vieron dificultadas
por las fallas en algunos de los puentes a lo largo de la ruta. Varios puentes
cayeron porque sus apoyos no fueron diseñados con una longitud mayor que la
capacidad de desplazamiento de los pilares adyacentes
Efectos sobre las estructuras –
Chile – Rutas y Aeropuertos
En puentes modernos construidos después de mediados de los años 90, las fallas se
debieron a la falta de integridad de los mismos debido a la ausencia de diafragmas y
“stopper” efectivos de los desplazamientos transversales. Los puentes construidos
anteriormente a la década del 90, basados en la práctica original de Chile que
comprendía la utilización de diafragmas, no sufrieron daños importantes.
Efectos sobre las estructuras –
Chile - Conclusiones
 Si bien las prácticas de diseño y construcción en Chile parecen
haber resultado exitosas en minimizar la cantidad de colapsos y por
lo tanto de muertes, resultaron insuficientes para limitar los daños a
niveles aceptables para la sociedad, así como para asegurar el
estado operativo de instalaciones esenciales como hospitales,
telecomunicaciones, energía, puentes principales y carreteras (aún
en los casos de infraestructura moderna).
 Estas conclusiones no son exclusivas de Chile sino que son
aplicables a la mayoría de los reglamentos sísmicos actualmente en
vigencia.
Enseñanzas para el diseño y la
construcción sísmica
 a) Instalaciones esenciales (hospitales,
telecomunicaciones, energía, puentes principales,
aeropuertos) que deben continuar operativas
inmediatamente después de un terremoto;
 b) Edificios convencionales diseñados y
construidos por profesionales de nivel estándar; y
 c) Viviendas sin ingeniería o de autoconstrucción
habitualmente en asentamientos precarios.
Instalaciones esenciales
 El mero incremento de las fuerzas de diseño se ha demostrado
completamente insuficiente e inconveniente para asegurar el
comportamiento continuo de las instalaciones esenciales luego del
terremoto.
 Ejemplo, los hospitales, que debieron ser evacuados debido a los
daños en instalaciones y equipos aún cuando la estructura resistió
con daños menores fuerzas sísmicas significativamente mayores
que las de diseño.
Instalaciones Esenciales - Diseño
sísmico basado en la performance
NIVELES DE PERFORMANCE SISMICA
Servicio
Operacional
Seguridad de Vida
Colapso próximo
NIVEL DEL SISMO DE DISEÑO
Frecuente
(10 años)
Performance Inaceptable
(para construcciones
nuevas)
Ocasional
(50 años)
Raro
(500 años)
Muy raro
(1000 años)
Ins
tal
ac
Ins
tal
ac
ion
es
Cr
ion
es
ític
as
Ob
jet
ivo
sB
ás
ico
s
Es
en
cia
les
Edificios convencionales
 El estudio de las fallas en edificios de vivienda convencionales mostró
que las mismas se debieron mayoritariamente a la ignorancia de
conceptos o detalles sismorresistentes bien establecidos en el mundo
académico, o bien a errores humanos de los profesionales de diseño,
construcción e inspección.
 a) Educación continua y certificación de los profesionales de diseño y
construcción;
 b) la implementación de una inspección municipal adecuadamente
capacitada y exhaustiva de las construcciones sismorresistentes y de
su mantenimiento
 c) el desarrollo de un reglamento sísmico gráfico y simplificado,
complementario del reglamento principal, que pueda fácilmente ser
utilizado por los profesionales de formación estándar en el caso de
edificios de tamaño y altura limitados
Viviendas sin ingeniería o de
autoconstrucción en asentamientos
precarios
 Hasta tanto el desarrollo económico permita que ese tipo de
construcciones y asentamientos sea convertido en un programa
habitacional con sentido urbanístico y social, es urgente transformar la
tradición constructiva local por un conjunto de procedimientos, también
económicos y utilizando los materiales y procedimientos locales, pero
que aseguren la minimización de los daños en caso de terremotos de
gran intensidad.
 Es necesario desarrollar y luego distribuir en forma gratuita manuales
prescriptivos con lineamientos gráficos que deberán ser seguidos por
quienes construyen las viviendas. La publicación tiene que ser de fácil
lectura por parte de personas sin formación técnica,
Viviendas sin ingeniería o de
autoconstrucción en asentamientos
precarios
Ejemplo de manuales prescriptivos para autoconstrucción de viviendas
(Nisnovich J. 1994)
Viviendas sin ingeniería o de
autoconstrucción en asentamientos
precarios
Guía de construcción en Perú Sencico, Marcial Blondet et. al.
LOS GRANDES TERREMOTOS
AMERICANOS DEL AÑO 2010
ENSEÑANZAS PARA EL DISEÑO Y LA
CONSTRUCCIÓN SÍSMICA
Raul Bertero
Laboratorio de Dinámica de Estructuras
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