1. ¿Qué es un sismo? Son las sacudidas o movimientos bruscos del terreno provocados por el desprendimiento de energía de placas tectónicas en el interior de la tierra, actividad volcánica, desastres naturales o por la propia actividad de hombre, como como las explosiones.
2. Explique la teoría tectónica de las l as placas y su fundamento científico (evidencias, etc) Esta teoría, que es una teoría geológica explica cómo está estructurada la litosfera donde se explica que la superficie de la tierra está conformada por placas. La teoría estudia el movimiento de las placas, su dirección e interacciones como también explica la formación formaci ón de las cadenas montañosas y da una explicación completa de por qué los terremotos y volcanes se encuentran y concentran solo en ciertas regiones del planeta como (el cinturón de fuego del pacifico). Las placas tectónicas se componen de dos tipos distintos de litosfera: la corteza continental, más gruesa, y la corteza oceánica, la cual es relativamente delgada. La parte superior de la litosfera se le conoce como Corteza terrestre, nuevamente de dos tipos (continental y oceánica). Esto significa que una placa litosférica puede ser una placa plac a continental, una oceánica, o bien de ambos, si fuese así se le denomina placa mixta. Las evidencias geofísicas sugiere que la estructura de las placas, tal como se muestra en la figura, no es permanente, sino que experimenta cambios constantes y graduales. La lava fluye continuamente hacia fuera en las dorsales centro oceánicas. Esta roca se mueve lentamente sobre la superficie de la tierra tier ra formando un nuevo suelo submarino a ambos lados de la dorsal. Mapa con la distribución de volcanes activos (triángulos) y sismos (puntos pequeños). Nótese su distribución a lo largo de fajas largas y angostas. Estas fajas de actividad sísmica y volcánica definen los límites entre placas.
Mapa que muestra los límites entre las placas principales
tectónicas de
la
Tierra
3. ¿A qué se denomina Sismo intra-placa? De algunos ejemplos de lugares donde se presentaron estos sismos? De denomina a aquellos sismos que ocurren dentro de una placa, generalmente donde existen fallas geológicas activas, se localizan a menos de 10 km de profundidad y pueden llegar a tener efectos destructivos considerables. Lugares que se presentaron:
Nuevo Madrid en Missouri en 1811 – 1812 (es el mas importante).
Chile en 1960.
Alaska en 1964.
4. Desde el punto de vista tectónico, ¿cómo debe interpretarse el fenómeno de isostaticidad que se presentan en los Andes? La teoría de flotación dice que todo cuerpo de menor densidad que el agua este flota, es como se puede interpretar el principio de ISOSTATICIDAD, bajo este principio posiblemente los Andes que tuvieron grandes masas debajo del nivel de mar, se formaron.
Andes
F2
F
5. ¿A qué se denomina profundidad focal? y ¿cómo se clasifican los sismos desde este punto de vista? Se denomina profundidad focal al punto donde hubo el desprendimiento de energía, llamado también hipocentro, esta profundidad puede ser medida entre el hipocentro y epicentro (distancia focal). Se clasifican desde este punto de vista:
Foco Superficiales:
Si el hipocentro está a unos 60 km de profundidad.
Focos intermedios. Los terremotos con foco entre 70 y 300 km.
Focos Profundos.
Los de mayor profundidad.
6. ¿A qué se denomina discontinuidad de Mohorovich, en que lugares se encuentra y a que profundidad aproximadamente? Se denomina discontinuidad de Mohorovich a las sucesiones o roturas de las secuencias estratigráficas que es la transición entre la corteza terrestre y el manto.
Se sitúa a una profundidad media de unos 35 km, pudiendo encontrarse a 70 km de profundidad bajo los continentes o a tan solo 10 km bajo los océanos
7. ¿Qué lugares abarca y que nombre tiene la zona sísmica mas activa de la tierra? La zona sísmica más activa de la tierra es llamada el cinturón de fuego del pacifico que abarca los siguientes lugares:
Lado Pacífico del Sur., Centro y Norteamérica.
Islas Aleutianas.
Península de Kamchatka.
Japón.
Indonesia.
Nueva
Zelandia
8. ¿Explicar e ilustrar con esquemas el fenómeno de subducción de la placa Nazca? Llega un momento en el que la litosfera oceánica creada a partir de una dorsal alcanza un tamaño que produce su fractura. El proceso de ruptura está rela cionado con el enfriamiento de la litosfera oceánica al alejarse de la dorsal que provoca que se vuelva frágil. Este hecho, junto a la acumulación de sedimentos, provoca que la placa se deforme y curve. En est e momento se inicia la subducción. El proceso de subducción puede suceder cerca de un continente o bajo una placa con corteza oceánica
9. ¿A qué se denomina sismo superficial, que relación tiene este sismo con la cantidad de energía liberada y con el daño en las estructuras? Son los terremotos de foco superficial, que se hallan justo debajo de la superficie de la tierra. La relación de este sismo con la cantidad de energía liberada es a las tres cuartas partes de la energía total liberada por terremotos en todo el mundo. Son estos sismos los que causas mayor daño a las estructuras.
10. ¿A qué se denomina sismo profundo, que relación tiene este sismo con la cantidad de energía liberada y con el daño en las estructuras? Son los terremotos de foco profundo, ubicados a más de 300 kilómetros de profundidad. La energía total liberada es pequeña en comparación a la de un sismo superficial y el daño a estructuras no es tan grave.
11. Describa las características principales de las ondas de cuerpo en cuanto a su velocidad, transmisión de esfuerzos y efectos destructivos. Ondas P (principales o dilatación) ONDAS DE CUERPO
Movimiento paralelo a la dirección de propagación Viaja a 7 km/seg
Velocidad:
Ondas S (secundarias o cortante)
Ondas P > Ondas S
Movimiento transversal a la dirección de propagación Es la que ocasiona más daños.
12. En relación a su profundidad focal ¿Qué tipo de sismos son los más destructivos y por qué? Los sismos de foco Superficiales son los más destructivos ya que su hipocentro está a unos 60 km de profundidad y esto hace que la liberación de energía a la superficie sea más rápida y violenta.
13. Describa las características principales de las ondas de superficie en cuanto a su velocidad, transmisión de esfuerzos y efectos destructivos. Las ondas de Superficie, se propagan en la superficie de la tierra y se manifiestan con más frecuencia en sismos poco profundos, esta se clasi fican en:
Ondas L (love)
Tiene lugar en las formaciones estratificadas.
Vibra en un plano paralelo a la superficie a la tierra y perpendicular a la dirección de propagación de la onda.
Los efectos de las ondas l son devastadores.
Ondas R (Rayleigh)
Vibra en un plano perpendicular a la superficie de la tierra y presenta un movimiento elíptico.
Su velocidad es muy menor, aunque es muy semejante a las ondas S.
14. ¿Qué onda símica es la que registra primero en un sismógrafo y por que? La onda que primero se registra siempre son las ondas P, esto se debe a que estas ondas son longitudinales o de compresión, lo cual significa que el suelo es alternadamente comprimido y dilatado en la dirección de la propagación lo que conlleva a tener una velocidad de 1.73 veces mayor que las ondas S.
15. ¿Qué fenómeno sucede con una onda sísmica que se propaga desde estratos profundos hasta llegar a la superficie? El fenómeno que sucede es una pérdida de energía ya que la descar ga de energía en el epicentro no es la misma que en el hipocentro.
16. Explique qué sucederá con una onda sísmica cuando esta atraviesa un estrato arcilloso blando? ¿En qué relación está basada?, exprese dicha relación e ilústrela con un esquema sencillo. El tamaño de las ondas sísmicas puede incrementar al pasar hacia la superficie arcillosa blanda desde una roca más rígida. Está basada en la relación de ondas de un terremoto y condiciones del suelo y topografía.
17. Explicar por que la Ingeniería Sísmica tiene carácter probabilística. Se dice que tiene carácter probabilístico porque en la aplicación o estudio de la ingeniería sísmica esta siempre estará sujetos a parámetros muy variables y dependientes del comportamiento de la superficie terrestre (sismos) como por ejemplo, la Intensidad de un sismo la cual tiene una probabilidad preestablecida de ser excedida en un lapso comparable a la vida útil esperada de las edificaciones.
18. Explicar cuáles son las medidas cuantitativas y cualitativas para evaluar los sismos y las Escalas respectivas que en cada caso se utilizan. Las medidas cuantitativas que se le hace a un sismo es la medida o magnitud de esta en una escala (numero) respectivo. Las medidas cuantitativas que se realizan son con respecto a cuánto daño produjo el sismo o cuan devastador fue el sismo respecto a una población. Las escalas de Intensidades son.
La Escala de Mercalli – Cancani – Iceberg, que fue modificada a la Escala Modificada de Mercalli (MM) de 12°.
Escala de Intensidad de 12° de Medvedev – Sonhever – Karnik (MSK).
Escala de Intensidad de 8° de Agencia Metereologica Japonesa (IMA).
Escalas de magnitud
Escala de Richter.
19. Explique brevemente y compare los conceptos de Intensidad y magnitud Sísmica. ¿Existirá relación entre ambos? ¿si o no? y ¿por qué?
Magnitud: Es una medida cualitativa del tamaño sísmico y está determinada por la amplitud de las ondas elásticas generadas por el sismo.
Intensidad: Es una medida subjetiva de la violencia de un sismo en un lugar determinado según la forma que fue percibido por las personas, por el grado de destrucción que causan sobre las construcciones y por el efecto que tiene sobre la naturaleza. No, no existe relación directa entre estos dos parámetros en razón de que se pueden tener sismos de gran magnitud pero de poca intensidad y contrariamente se pueden tener si smos de moderada magnitud pero de gran intensidad; por lo que para que haya correlación entre ambos se necesita otros parámetros.
20. La relación entre energía “E” y la magnitud “M” de un sismo esta dada por la formula semi-empírica log E 4.8 1.5 M , al respecto, establezca la relación aproximada de liberación de energía entre dos sismos que difieren en 4 grados de magnitud (Richter)
log E 4.8 1.5 M , entonces asumiendo
Se tiene.
Si M = 4 E 1 6309573444 8 Si M = 8 E 1 6309573444 8 x 10 6 Por lo tanto, la relación de energía entre estos 2 sismos es: E 1 E 2
E 1 6309573444 8 6 10 6 E 2 6309573444 8 x10
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¿Qué energía liberara un sismo de magnitud cero en la escala de Richter? Dar una explicación coherente
log E 4.8 1.5 M , entonces asumiendo
Se tiene.
Si M = 0 E 63095 julios Para una magnitud cero en la escala de Richter hay poco movimiento del terreno, se entiende en una distancia epicentral mayor a 600 kilómetros aproximadamente y profundidad focal mayor a 30 kilómetros, en conclusión la energía liberada es mu y pequeña para que pueda vibrar las estructuras. 22
¿Qué nivel de daños le permitiría a Usted clasificar un sismo como de intensidad VI y otro de intensidad VIII en la Escala MM (Mercalli Modificada)? Bajo una escala modificada de Mercalli se puede clasificar los daños de la siguiente manera:
GRADO
DESCRIPCIÓN Sentido por todas las personas, muchos sufren pánico y corren hacia el exterior, se tiene dificultad en caminar establemente, vidrios y
VI
vajillas se quiebran, libros y objetos son lanzados de los anaqueles y estantes, los muebles son desplazados o volcados, el revoque y enlucido de mortero de baja calidad y mampostería tipo D se fisuran, campanas pequeñas tañen. La conducción de vehículos se dificulta, daños de consideración y colapso parcial de mampostería tipo C, algún daño en mampostería tipo B; algún daño en mampostería tipo A; caída del revoque de
VIII
mortero y de algunas paredes de mampostería, caída de chimeneas de fábricas, monumentos y tanques elevados, algunas ramas de árboles se quiebran, cambio en el flujo o temperatura de pozos de agua, grietas en terreno húmedo y en taludes inclinados.
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¿A qué se denomina isosistas de un sismo, ¿Qué uso tiene en la Ingeniería Sísmica? Ilustre su respuesta con un esquema. Una forma de representar gráficamente los niveles de intensidad de un sismo es a través de mapas de isosistas, los cuales representan curvas con igual nivel de intensidad a partir de observaciones de un evento en particular. La escala de intensidades utilizada es la de Mercalli Modificada (MM). USO: el uso que se da a los isosistas es determinar regiones sísmicas o peligros sísmicos de un determinado lugar esto se conoce como micro zonificación.
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¿Qué tipo de falla activa se ha presentado en la falla Tambomachay y Qoricocha (Cusco) en el sismo 1986? Se denomina fallas activas a aquellas que tuvieron tectónica a partir de los 10 000 años al presente como las de Tambomachay y Qoricocha las cuales están relacionadas con una actividad sísmica continua. Se trata de un sistema de fallas normales de orientación N120°E, fuertemente buzantes al sur y que se distribuyen sobre unos 4 km. de longitud.
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Concibiendo un sismo como un fenómeno dinámico vibratorio ¿cuál es el parámetro mas importante que se necesita conocer de él y por que? El parámetro más importante es la aceleración, porque durante un sismo se originan esfuerzos y desplazamientos en la estructura por efecto de la perturbación dinámica en su base, la que generalmente se introduce al problema en forma de pulsos de aceleración en una orientación determinada.
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Para estudiar sismicidad de una zona, A ¿a qué tipo de información recurriría, en caso de no disponer de registros instrumentales? Cuando no se tiene registros instrumentales del movimiento del terreno durante un sismo, se puede describir la serenidad de las vibraciones en la superficie por medio de alguna escala de intensidad, determinando un mapa de isostaticidad, por tanto es recomendable estimar la intensidad de un sismo mediante una encuesta adecuadamente diseñada, que tome en cu enta los diferentes sistemas constructivos así como su calidad de ejecución para la zona de estudio.
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¿A qué se denomina Movimiento fuerte del terreno y por que es importante su estudio en la Ingeniería Sísmica? Es la predicción del movimiento del suelo causado por los terremotos que pueden afectar a un cierto emplazamiento, es uno de los retos que se plantean actualmente en el campo de la sismología y que presenta, a su vez, gran interés en el ámbito de la ingeniería sísmica. También se diría que es importante porque se cent ra en los aspectos relacionados con la caracterización del movimiento del suelo en un emplazamiento dado, con fines de diseño sismorresistente, que se aborda tras el estudio de la peligrosidad y puede considerarse concluyente del mismo.
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Defina brevemente e indique el algoritmo de la Intensidad Espectral de Potencia propuesto por HOUSNER. Se utiliza con frecuencia a fin de expresar el efecto de movimiento del terreno en una estructura. Está es el área de un espectro de respuesta de velocidades dentro de un período prescrito para un valor específico del amortiguamiento. La Intensidad del Espectro representa una escala promedio de la intensidad del movimiento del terreno respecto a la influencia en un sistema elástico.
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¿Qué expresa la densidad espectral de potencia de un sismo y como se relaciona con el espectro de amplitud de Fourier? La Densidad Espectral de Potencia, expresa el contenido de la energía y es proporcional al cuadrado del espectro de amplitud de Fourier.
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Señale y explique dos condiciones básicas que deben considerarse como parte de la concepción estructural sismorresistente, según la Norma E.030 El comportamiento sísmico de las edificaciones mejora cuando se observa las siguientes condiciones:
La Simetría; para tener fuerzas cortantes iguales y poder determinar con facilidad los momentos torso y las fuerzas de traslación, así como también determinar rigideces equitativas a la estructura. PARA QUE LA FUERZA BASAL SE DISTRIBUYA EN LA ESTRUCTURA.
Determinar bien la carga muerta y viva de acuerdo a reglamento en esta última para evitar sobre cargas (escalonamiento) que en el futuro traerían consecuencias lamentables.
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¿A qué se llama fuerza basal y de que factores depende? La Fuerza Basal (V) también se le conoce como Fuerza Sísmica (V) o Fuerza cortante en la Base de la estructura, correspondiente a la dirección considerada. La Fuerza Basal (V), es una fuerza hipotética, esta fuerza se obtiene por diferentes parámetros: factor de zona en el sitio (ciudad, distrito, etc.), tipo de suelo, uso, periodos de vibración y una supuesta reducción por ductilidad de eso sale un coeficiente cortante que multiplicado por el peso y por el criterio de la 2 da Ley de Newton se determina la Fuerza Basal, que se detalla en la siguiente fórmula.
V
ZUCS . P , R
(*) debiendo considerarse para C/R el siguiente valor mínimo:
FACTORES Z
Factor de Zona
U
Factor de Uso e importancia
C
Coeficiente de amplificación sísmica
S
Factor de Suelo
R
Factor de Reducción de solicitaciones sísmicas
P
Peso total de la edificación
C R
0,1
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¿Qué criterio usa la Norma E.030 para evaluar la distribución de cargas laterales en lo alto de edificios? El criterio siguiente a usarse es la determinación de la cortante vasal (V): Si el periodo fundamental T, es mayor que 0,7 segundos, una parte de la fuerza cortante V, denominada Esta fuerza
F a ,
F a se
deberá aplicarse como fuerza concentrada en la parte superior de la estructura. determinará mediante la expresión: F a 0,07.T .V 0,15 .V
donde el periodo T en la expresión anterior será el mismo que el usado para la determinación de la fuerza cortante en la base.
El resto de la fuerza cortante, es decir (V F a ) se distribuirá entre los distintos niveles, incluyendo el último, de acuerdo a la siguiente expresión:
F i
P i .hi n
.(V F a )
P j .h j j 1
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En relación a las juntas de separación sísmica, ¿Qué requisitos establece la Norma E.030 y con qué objetivo? Toda estructura debe estar separada de las estructuras vecinas una distancia mínima s con el objetivo de evitar el contacto durante un movimiento sísmico. Esta distancia mínima no será menor que los 2/3 de la suma de los desplazamientos máximos de los bloques adyacentes ni menor que: s 3 0,004.(h 500) (h y s en cm) , s > 3cm
Donde h es la altura medida desde el nivel del terreno natural hasta el nivel para evaluar s. El edificio se retirará de los límites de propiedad adyacentes a otros lotes edificables, o con edificaciones, distancias no menores que 2/3 del desplazamiento máximo calculado según artículo 16 (16.4) ni menores que s/2.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
INGENIERÍA SÍSMICA “Tarea N° 01”
Docente:
Ing. Julio Rojas Bravo
Alumno:
Acuña Villavicencio Ernesto
Código:
090181-A
Semestre:
2013-II
CUSCO – PERÚ