RIESGO SISMICO Y GEOTECNIA

Transcripción

1 RIESGO SISMICO Y GEOTECNIA Pof. Ramón Vedugo Alvaado DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD DE CHILE CURSO PLAXIS, 006 PONTIFICA UNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARAISO RIESGO SISMICO = VULNERABILIDAD X AMENAZA La vulneabilidad de la infaestuctua (edificios, industias, puentes, pesas, etc.) depende del conocimiento y páctica de la ingenieía, siempe y cuando se tenga una buena estimación de la amenaza. 1

2 AMENAZA RIESGO - VULNERABILIDAD Amenaza: natual. se efiee al evento o poceso Vulneabilidad: tiene elación con la susceptibilidad de sufi daño. Riesgo: se efiee básicamente a las pédidas espeadas, incopoa consideaciones socioeconómicas. AMENAZA SISMICA - MARCO SISMOTECTONICO - FUENTE SISMICA - PROBABILIDAD DE SISMO M, EN TIEMPO T -EFECTO SITIO

3 UBICACIÓN DE LOS SISMOS EN EL MUNDO SISMICIDAD EN SUDAMERICA 3

4 SISMICIDAD MUNDIAL Escape de falla nomal, 60 años después del teemoto de Fuyun (Mongolia, M=8, 11 agosto 1931) P. Tapponnie, IPGP 4

5 FALLA EN SUPERFICIE. TURKIA, 1999 TERREMOTO DE LOMA PRIETA,

6 A.- Sismicidad antes del sismo de Loma Pieta (69-89) B.- Replicas sismo de Loma Pieta SISMICIDAD CHILE CENTRAL 6

7 MARCO DE SUBDUCCION 7

8 CLASIFCACION DE LOS SISMOS EN CHILE CENTRAL TERREMOTOS TERREMOTOS COSTA COSTA AFUERA AFUERA TERREMOTOS TERREMOTOS INTRAPLACA INTRAPLACA Costa SISMOS SISMOS SUPERFICIALES ~100 km TERREMOTOS TERREMOTOS PROFUNDOS PROFUNDOS 8

9 ACELERACION MAXIMA DEL TERRENO PARA ESTRUCTURAS EN GENERAL (Estabilidad de Taludes, Estuctuas Enteadas, etc.) Zona Sísmica a o g 0.40g g Tipo B TERREMOTOS TIPO B Antof., 1995 (M=8.1) Valp., 1985 (M=7.8) Valdivia, 1960 (M=9.5) Combabalá, 1943 (M=8.) Talca, 198 (M~8) Taltal, 19 (M~8.5) Valp., 1906 (M>8.5) 9

10 17,35 m 18 m Depósito de Suelo 00 m Basamento Rocoso SUPERFICIE DEL TERRENO AFLORAMIENTO ROCOSO Popagación SUELOS ROCA BASAL Fente de ondas 10

11 INTENSIDADES SISMO DEL 85 e VACÍOS 1 SÓLIDOS GAS SISTEMA DE TRES FASES: LÍQUIDO SÓLIDO

12 CLASIFICACION DE SUELOS ARCILLA LIMO ARENA GRAVA BOLONES BLOQUES 0.00 mm mm 4.76 mm 15 cm 30 cm CONCEPTO DE CAMBIO DE VOLUMEN EN UN SISTEMA PARTICULADO σ τ δ vetical SUELO NO-COHESIVO EN UN ESTADO SUELTO 1

13 PERDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE FUENTE: UNI. SAN LUIS, 001 VENEZUELA, 1985 ALOFANES 50 Aº 35 Aº 50 Aº Aº 13

14 IMOGOLITAS 10 Aº 0 Aº 0 30 GEL FORMADO POR CONJUNTO DE IMOGOLOTAS 14

15 ESTACION DE LLOLLEO PERFIL ESTRATIGRAFICO ESTACION DE LLOLLEO 15

16 METODO DE NAKAMURA TRANSFER FUNCTION OF HORIZONTAL MOTION: S TF H = S HS HB Amplitude spectum of hoizontal motion at suface Amplitude spectum of hoizontal motion at the base TRANSFER FUNCTION OF VERTICAL MOTION: S E V = S VS VB Amplitude spectum of vetical motion at suface Amplitude spectum of vetical motion at the base CORRECTED TRANSFER FUNCTION: TF TF HW = E H V 16

17 CORRECTED TRANSFER FUNCTION: ~ 1 SHS SVB TFHW = S S VS HB TF = HW S S HS VS MICROTREMOR RECORDS 17

18 H/V SPECTRAL RATIOS FROM MICROTREMORS mean H / V mean H / V AVERAGE H/V SPECTRAL RATIOS GROUND SURFACE E- W G ound suface Peiod (sec) N - S G ound suface P eiod (sec) 18

19 AVERAGE H/V SPECTRAL RATIOS AT THE BEDROCK mean H / V E - W Bedock Peiod (sec) mean H / V N - S Bedock Peiod (sec) AVERAGE TRANSFER FUNCTION OF THE SITE 19

20 Selección de ventanas Elimina las vibaciones inducidas po fuentes puntuales y selecciona las vibaciones estacionaias. Campaña 18 medidas. UTM WGS84 0

21 Ejemplos de Razones Espectales Peíodos Ejemplos de Razones Espectales Peíodos 1

22 Ejemplos de Razones Espectales Peíodos Pofundidad del Basamento Rocoso Melo, 003

23 Intepolación de Peíodos Peak Antumapu Inteplaca 1.0 hz 3

24 Antumapu Cotical 1.0 hz Pudahuel Inteplaca 1.4 hz 4

25 Pudahuel Cotical 1.4 hz EVALUACION DEL PERFIL DE VELOCIDADES DE ONDAS DE CORTE 5

26 6

27 7

28 x 8

29 9

30 30

31 METODO SASW (Spectal Analysis of Suface Waves) 1.- TOMA DE DATOS EN TERRENO.- OBTENCION DE CURVA DE DISPERSION 3.- PROCESO DE INVERSION ONDA DE RAYLEIGH LA VELOCIDAD DE LA ONDA DE RAYLEIGH SE ASOCIA A UNA PROFUNDIDAD ENTRE 0.3 A 0.5 L R 31

32 TOMA DE DATOS CONFIGURACIONES UTILIZADAS DE MEDICION Fuente Fija Fuente Móvil Configuación más ecomendable paa mitiga el efecto del uido, Discontinuidades locales, heteogeneidades en inclinación de los estatos ESQUEMA DE TRABAJO 3

33 CURVA DE DISPERSION ANALISIS EN EL DOMINIO DEL TIEMPO - Pomedio de seie de mediciones (stacking) - Resta valo medio a egisto - Suavizamiento de bodes -X 1 (t) y X (t) ANALISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA - Deteminación del especto de potencia de la señal G 11 y G - Deteminación de especto de potencia cuzado G 1 - Deteminación de la fase: Θ 1 ANALISIS ESPECTRAL & CURVA DE DISPERSION Auto Powe Specta Coss Powe Specta Phase of Coss Powe Specta Coheencia 33

34 Tiempo de viaje de la onda de fecuencia ω Velocidad de la onda de fecuencia ω Longitud de onda CURVA DE DISPERSION INVERSION 34

35 35 PROBLEMA DIRECTO ) ( ) ( z u G z x w G x u G t u = λ λ ρ ) ( ) ( x w G z x u G z w G t w = λ λ ρ Ecuaciones de movimiento de la onda Rayleigh Soluciones de las ecuaciones difeenciales [ ] ) ( )exp, ; ( 1 t kx i k z u ω ω = [ ] ) ( ) exp, ; ( t kx i k z i w ω ω = Tensiones existentes en el plano hoizontal [ ] ) ( )exp, ; ( 3 t kx i k z zx ω ω σ = [ ] ) ( )exp, ; ( 4 t kx i k z i zx ω ω σ = Po simplicidad de notación, definimos: T w u u ),,, ( τ σ = T ),,, ( = En la intefase ente dos estatos cualquiea, tenemos que: B j T j u u = +1 T j j B j u u = T T j j T j u u = T +1 Iteando de esta foma hasta el pime estato (en el fondo), tenemos: T M M T M u T T T u = = = = M j j T R

36 Consideando las condiciones de bode en la supeficie y en la pofundidad, donde la onda Rayleigh tiende a desvanecese, tenemos que: 0 0 = P d Sd u1 w1 0 0 Los elementos de la matiz de Tasfeencia se deteminan a pati de las fómulas de Aki. Donde la solución no tivial se obtiene de esolve: det = 0 Ecuación caacteística que elaciona la fecuencia (ω) con el númeo de onda k. Po ota pate, la velocidad de fase la deteminamos a pati de consideaciones Enegéticas paa calcula la velocidad de fase con especto a la velocidad de onda de cote. Si el medio es consevativo, el pomedio tempoal de la enegía cinética y potencial son iguales, de lo que Aki (1980) infiió: ω I 1 = k I + ki3 + I 4 I1 = ρ 1 + ) 0 = λ + G) 1 0 I ( dz [ + G ] ( dz d d1 I3 = λ1 G dz dz dz 0 d d1 I 4 = ( λ + G) + G dz 0 dz dz Dispesión implícita sujeta a las condiciones de bode y adiación de la onda Rayleigh 36

37 Así, la deivada pacial de la velocidad de fase con especto a la velocidad de la onda de cote queda deteminada po: V ph V s = z j + 1 z j 1 ω I 1 V V ph g V V ph s k d1 dz 4kλG d 1 G λ dz Donde la velocidad de gupo está dada po: I3 I + = k I c V g 1 Con esto, tenemos una expesión que nos pemite calcula la velocidad de fase en función de la fecuencia. PROBLEMA INVERSO Este poblema consiste en la iteación de un pefil que teóicamente calcule una cuva de dispesión (teóica). Esta cuva teóica se compaa con la cuva obtenida en teeno (V obsevada), obteniéndose un eo asociado a la iteación. Así, el poblema estaá esuelto cuando: Eo = Min( V ) obsevada Vteóica Este pocedimiento de iteación se hace genealmente con una apoximación po mínimos cuadados. 37