Estructura 3 1S2020: Clase 1 Sismología

Asignatura	Estructura 3
Del Curso	Estructura 3 - Primer Semestre 2020
Nº	S1
Fecha	30/03/2020

Breve Historia del Problema Sísmico

Breve historia

La primera explicación propuesta para un terremoto, como para otros desastres naturales, fue pensar en un origen divino. Sólo dos culturas antiguas, los chinos y los griegos, propusieron explicaciones naturales.

• 130 D.C.: Zhang Heng inventó el primer sismoscopio. Daba la dirección del sismo.
• Aristóteles, año 330 A.C., atribuyó el sismo al viento que soplaba en cavernas subterráneas. Las ideas de Aristóteles permanecieron en Europa hasta la edad media.
• A partir de las nuevas tecnologías de explosivos químicos en la Europa moderna se asocian los terremotos con explosiones en la tierra o en el aire. Estas teorías fueron respaldadas por las erupciones de los volcanes.
• Siglo XVIII - Se desarrollaron teorías para la electricidad y al explicar los rayos relacionaron entonces los sismos con descargas eléctricas.

El terremoto de Lisboa - 1 de noviembre de 1755

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  Fig.Ia

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  Fig.Ib

Se caracterizó por su gran duración, dividida en varias fases. Hubieron entre 60 000 y 100 000 muertos. Hoy se estima una magnitud 9, con un epicentro en algún punto del Atlántico a menos de 300 km de Lisboa. Dio evidencia de un movimiento que se propagó en una gran distancia. Michell, 1761, y Drijhout, 1765, dijeron que el movimiento se produjo en un lugar determinado y que se propagó en ondas, como el movimiento que se transmite en una alfombra. Estas ideas no se tradujeron en investigaciones posteriores.

Eventos posteriores

• Siglo XIX – primeros registros de datos sistemáticamente y primeros catálogos de temblores. Los datos se usaron para buscar correlaciones con ciclos astronómicos o con eventos meteorológicos. Tal fue el caso del Terremoto de 1906 en Valparaíso, del que figura el siguiente registro:

REPUBLICA DE CHILE ARMADA NACIONAL  Pronóstico sobre fenómenos atmosféricos: La Sección de Meteorología de la Dirección del Territorio Marítimo ha pronosticado fenómenos atmosféricos y sísmicos para el día 16 del presente mes, basada en las siguientes observaciones: El día fijado habrá conjunción de Neptuno con la Luna y máximo de declinación norte de ésta. A causa de estas situaciones de los astros, la circunsferencia del círculo peligroso pasa por Valparaíso y el punto crítico formado con la del Sol cae sobre las inmediaciones del puerto. Cap. Arturo Middleton. Valparaíso, agosto 6 de 1906.

Tales relaciones son, en ocasiones, meras casualidades.

• . Egen, 1828, Rossi y Forel y Mercalli. Noggerath, 1847.- Mapa de intensidades usando isosistas insinuando que el movimiento se propagaba en ondas desde una fuente.

Fig.Ic

• 1829 a 1831 Poisson: estudio de materiales elásticos. Propagación de ondas a dos velocidades, la más lenta perpendicular la dirección de propagación y la más rápida incluía la dilatación del material.

Fig.Id

• 1873 - primera red de instrumento en Italia.Bertelli y Rossi diseñaron instrumentos para medir pequeños movimientos. Buscaba detectar variaciones en el periodo y amplitud. La red no estaba destinada a medir sismos (Fig.Ie)
  

  Fig.Ie
• Terremoto en Tokio.-10 de noviembre de 1855.
  

  Fig.If
  Mucho daño. Al año siguiente se propusieron algunas medidas para prevenir los incendios. Además se agregaron diagonales en las casas de madera para mejorar la resistencia al corte.
• Fines del siglo XIX
  • Inicio de la ingeniería sísmica
  • Ingenieros ingleses sugirieron considerar un porcentaje pequeño del peso de un edificio como fuerzas horizontales para resistir un sismo.
• A comienzos del siglo XX, Los japoneses adoptaron la idea de los ingleses y propusieron el uso de un coeficiente sísmico.

Diseño Sísmico

Fig.Ig

Los primeros edificios de San Francisco, EEUU, provenían de diseños hechos en Chicago, controlados esencialmente por el viento. El corte basal de diseño era del orden de un tres por ciento del peso del edificio. Requerían mayores columnas y vigas en edificios estructurados con marcos.

Algunos terremotos significativos del siglo XX

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  Terremoto de San Francisco, EEUU 1906

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  Terremoto de Valparaíso, CHile 1906

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  Terremoto de Messina, Italia 1908

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  Terremoto de Messina, Italia 1908

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  Terremoto de Kanto, Japón 1923

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  Terremoto de Chillán, Chile 1939

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  Terremoto de Chillán, Chile 1939 - Calle Lincoyán, Concepción

Terremoto de San Francisco - 1906

• Más de 3.000 muertos
• Duración: alrededor de 28 segundos
• Magnitud Mw 7.9

Produjo mucho daño, los edificios altos quedaron en pié, los incendios provocados por el terremoto destruyeron gran parte de la ciudad. Se concluyó que era recomendable no construir en madera y se propició el uso del hormigón armado.

No hubo avances en diseño sísmico. En una publicación en ASCE en 1907, Derleth decía que cualquier intento de calcular esfuerzos sísmicos era inútil porque los resultados conducían a diseños poco prácticos.

Terremoto de Valparaíso - 16 de agosto de 1906

• Magnitud: MW 8,2; MS 7,9
• 3.882 muertos
• Se creó el Servicio Sismológico de Chile

Terremoto de Messina, Italia - 1908

• Magnitud 7.5
• 100.000 muertos

Recomendaciones para el diseño sísmico con un método de fuerzas laterales estáticas equivalentes. Panetti recomendaba diseñar:

• Piso 1 debe resistir 1/12 del peso sobre él,
• Piso 2 y 3 1/8 del peso sobre ellos.

Hasta 1940 fue el método clásico en los códigos de diseño. Panetti decía que en realidad, el problema era dinámico, pero su solución era tan complicada que era preferible recurrir a métodos estáticos.

Terremoto de KANTO - 1 de septiembre de 1923

• Mw 7.8
• 105.385 muertos y 37 000 desaparecidos
• 88 incendios
• Destruyó Yokohama, Chiba, Kanagawa, Shizuoka y Tokio

Tachu Naito había aplicado con éxito el método de Paneti al diseño de edificios de hormigón armado. Suyehiro estimuló el desarrollo de acelerógrafos para medir movimientos fuertes. Después del terremoto de 1923 los japoneses introdujeron el método estático en sus ordenanzas con un coeficiente sísmico de un diez por ciento.

Terremoto de Talca - 1 de diciembre de 1928

A raíz de este terremoto se escribió la Ordenanza General de Construcciones de 1931 que contenía algunas disposiciones sísmicas, basada en estudios hechos en la Universidad de Chile. Esos estudios se basaron en la experiencia dejada por los terremotos de Messina, 1908, y Tokyo, 1923.

Terremoto de Chillán - 24 de enero de 1939

• Falla normal intraplaca
• Mw 7.8, Ms 8.3 de onda superficial
• Más de 30000 muertos, la cifra oficial fue de 1648
• 60 segundos de duración

Se cayeron o quedaron semidestruidas todas las casas de la ciudad que estaban hechas de adobe o de tabiques de madera y adobes, salvo seis casas de albañilería reforzada que resistieron el sismo sin daños, esas casas cumplían con la Ordenanza General de Construcciones. Se adoptó la albañilería reforzada como sistema estructural.

Don Rodrigo Flores y don Julio Ibáñez, propusieron medidas para mitigar daños:

• Pilares y cadenas de confinamiento, como se usaba en Italia.
• Se propuso un coeficiente sísmico
• $\sigma _{adm}$ para el ladrillo de $0,5{\frac {kg}{cm^{2}}}$, este valor determinaba la cantidad de muros que debía usarse.