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FUNDAMENTOS Y EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA NORMATIVA SÍSMICA EN ESPAÑA ASPECTOS SISMOGEOTÉCNICOS

Rafael Blázquez MartínezDr Ingeniero de Caminos, PhD

Catedrático de Ingeniería del Terreno, UCLM

CRONOLOGCRONOLOGÍÍA DE LA NORMATIVA SA DE LA NORMATIVA SÍÍSMICA EN ESPASMICA EN ESPAÑÑAA

1962 1962 Norma MV-101 (Acciones en la edificación). Ministerio de la Vivienda19671967 Instrucción para el proyecto, construcción y explotación de grandes

presas (IGP). Ministerio de Obras Públicas

1968 1968 Norma Sismorresistente PGS-1*1974 1974 Norma Sismorresistente PDS-1

Comisión Interministerial de Normas Sismorresistentes

1994 1994 Norma de Construcción Sísmorresistente (NCSE-94)2002 2002 Norma de Construcción Sísmorresistente:

Parte general y edificación (NCSE-02)2007 2007 Norma de Construcción Sísmorresistente:

Parte de puentes (NCSP-07)

* Norma provisional experimental

Comisión Permanente de Normas Sísmorresistentes

CONCEPTOS BCONCEPTOS BÁÁSICOS DE SISMOLOGSICOS DE SISMOLOGÍÍA E INGENIERA E INGENIERÍÍA A SSÍÍSMICA DEL TERRENOSMICA DEL TERRENO

Origen de los terremotos. Ondas sOrigen de los terremotos. Ondas síísmicassmicas

Sismicidad histórica vs. sismicidad instrumental. Tamaño de los terremotos

Peligrosidad y riesgo sísmico

Acciones sísmicas de diseño

Efectos de sitio

Licuefacción de suelos

TectTectóónica de Placasnica de Placas

Placas litosféricas (17) que se mueven lateralmente sobre la astenosfera

Origen de los TerremotosOrigen de los Terremotos

Mapa de sismicidad mundial entre 1961 y 1967 (30.000 eventos)

Relaciones causa efecto en los problemas sísmicos

Causa: Propagación de ondasondas sísmicas en la corteza terrestre

Efecto: VibracionesVibraciones transitorias de las estructuras y el terreno

Tipos de FallasTipos de Fallas

Rotura de FallasRotura de Fallas

Modelo del rebote elástico

para la generación de

terremotos (Reid, 1911)

Daños producidos por la falla en una línea ferroviaria

(Nueva Zelanda, 1987)

Falla cruzando la autopista

Carretera deteriorada por la traza de la falla. Puente colapsado.

Edificio construido al lado de la falla

Efectos del desplazamiento de la falla, Gölcük

SISMICIDAD DE LA REGIÓN DE MURCIA

Terremoto de Agadir (Marruecos)

M=5.7; 12000 muertos

Profundidad focal pequeña Gran destructividad sísmica

Terremoto de Lorca (2011)

Mw=5.1; 9 muertos

Sismo superficial

Terremoto de Kobe (1995)

Mw=6.9; 5500 muertos

Sismo de subducción

(Piso débil en planta baja)


Origen de los terremotos. Ondas sísmicas

Sismicidad histSismicidad históórica vs. sismicidad instrumental. Tamarica vs. sismicidad instrumental. Tamañño de los terremotoso de los terremotos



Efectos de sitio


Mapa de sismicidad instrumental de la Península Ibérica (1951 – 1980)

SISMICIDAD HISTÓRICA DE ESPAÑATerremotos más importantes desde el año 1396

Escala de Intensidades Mercalli ModificadaEscala de Intensidades Mercalli Modificada

I. Instrumental

II. Muy Débil

III. Débil

IV. Moderada

V. Poco Fuerte

VI. Fuerte

VII. Muy Débil

VIII. Destructiva

IX. Ruinosa

X. Desastrosa

XI. Muy Desastrosa

XII. Catastrófica

MAGNITUD:

Medida física (objetiva) del �“tamaño�” del terremoto y de la energía liberada en el foco (CONCEPTO SISMOLÓGICO)

Tipos: ML; mb; Ms; Mw

INTENSIDAD:

Medida empírica (subjetiva) o física (objetiva) de los daños o efectos del terremoto sobre las construcciones, las personas y el medio ambiente (CONCEPTO INGENIERIL). Escalas: MM, MSK, OCJ, etc.

Magnitud Richter (1935): logaritmo decimal de la máxima amplitud en micras (10-6 m) del sismograma Wood-Anderson a 100 Km del foco

DESARROLLO DE LA SISMICIDAD INSTRUMENTAL EN ESPADESARROLLO DE LA SISMICIDAD INSTRUMENTAL EN ESPAÑÑAA

1898 Instalación del primer sismógrafo en España (Observatorio de San Fernando, Cádiz). Creación de la Red Sísmica Nacional

1977 Instalación de los primeros acelerógrafos analógicos (9) mantenidos por el Instituto Geográfico Nacional

1984 Primeros acelerogramas registrados en España (Presa de Béznar, Granada)

1989 Creación de la Red Nacional de Acelerógrafos (IGN). Instalación de los primeros acelerógrafos digitales

Red Acelerográfica Nacional en 1995

ACELERÓGRAFO DE LORCA (RED DEL IGN)

EMPLAZAMIENTO DEL ACELERÓGRAFO DE LORCA

TERRENO DEL EMPLAZAMIENTO

ACELEROGRAMA DEL SISMO PRINCIPAL DEL TERREMOTO DE LORCA




Peligrosidad y riesgo sPeligrosidad y riesgo síísmicosmico


Efectos de sitio


CCáálculo de la Peligrosidad Slculo de la Peligrosidad Síísmica de un smica de un Emplazamiento, p(E)Emplazamiento, p(E)

RIESGO SRIESGO SÍÍSMICO SMICO (en sentido lato)(en sentido lato)

Definición probabilística de la aceleración de diseño, ad

NRAM = nivel de riesgo anual medio p(a)

p(a) = probabilidad de excedencia en 1 año = 1/T(a)

p*(a)=1-p(a) = probabilidad de no excedencia en 1 año

p*v(a)=[1-p(a)]v = probabilidad de no excedencia en v años =[1-p(a)]v

NRA = nivel de riesgo admisible

NRA=1-[1-1/T(a)]v = probabilidad de que el terremoto de aceleración �“a�” se

supere al menos una vez en v años (vida útil de la obra)

Si T(a) = 500 años p(a=ad)=1/500 = 0.002 = 2�‰ anual

Si v = 50 años NRA 50/500 =0.1 = 10%

La aceleración de diseño, ad, corresponde a un nivel de riesgo admisible del 10% acción sísmica de 500 años de periodo de retorno que tiene una probabilidad = 90% de no ser superada en la vida útil de la obra (50 años)

)(...

)(1

)(1

1lim)(lim)( )(

)()( aTvNRA

aTve

aTapaTPara aT

vv

aTvaT

uv

Puerto de CartagenaZonificación sismogenética empleada en el estadio de peligrosidad sísmica (Principia;

4/4/2000)

HITO NORMATIVO No 1 (Norma NCSEHITO NORMATIVO No 1 (Norma NCSE--94): Introducci94): Introduccióón de los n de los conceptos de peligrosidad sconceptos de peligrosidad síísmica y riesgo ssmica y riesgo síísmico smico (definici(definicióón n

probabilistica de la sismicidad)probabilistica de la sismicidad)

Mapa de peligrosidad

Isolíneas de aceleración del terreno, ag, para un período de retorno de 500 años (ag ab)

Para cualquier otro perído de retorno de la aceleración horizontal (ag ab):

:

37.0

500R

bbgTaaa

(ab= aceleración sísmica básica)

Mapa de Peligrosidad Sísmica (Norma NCSE-02)

Norma PDS-1 (1974) Mapa de zonas sísmicas generalizadas (determinista)

Zonas SísmicasIntensidad baja: IMSK<VIIntensidad intermedia: VI IMSK<VIIIIntensidad alta: IMSK VIII

�• 600 años de sismicidad histórica fiable en el Catálogo Sísmico�• Ausencia casi total de terremotos fuertes en la era instrumental (siglo XX)





Acciones sAcciones síísmicas de disesmicas de diseññoo

Efectos de sitio


Correlaciones Intensidad – Aceleración Máxima

VALORES MÁXIMOS DEL MOVIMIENTO DEL SUELO: amax, vmax, dmax

Ajuste:

magnitudDist. Hipoc. suelo

Distrib. Log-normal

lnamax

vmax

dmax

= A + f(M) + f1(R) + f2(s)

amax= 0.33g

vmax= 34.8 cm/seg

dmax= 21.1 cm

Comp. N-S del sismo de El Centro (California, 1940).

a) Aceleración, b) Velocidad, c) Desplazamiento

LEYES DE ATENUACIÓN DE LAS ACELERACIONES MÁXIMAS REGISTRADAS EN LORCA

DefiniciDefinicióón del Espectro de Respuesta de un n del Espectro de Respuesta de un AcelerogramaAcelerograma

definicion del espectro de respuesta de un acelerograma parte 1

ESPECTROS DE RESPUESTA DE PROYECTO

Pseudoespectros de respuesta de la componente N-S del terremoto de El

Centro (18-5-1940)

Esquema de cálculo del espectro de respuesta de proyecto en el diagrama

tripartito

f1, f2 = frecuencias de control

Ad, Av, Aa = factores de amplificaciónNewmark y Hall (1969)

Espectro de respuesta de proyecto Espectro de respuesta de proyecto (comentarios de la Norma PDS(comentarios de la Norma PDS--1/1974)1/1974)

Espectro de proyecto inspirado en los estudios pioneros de Alford, Housner y Martel (1953)

3.1cos2 5 TTsenePSV TI

Espectro �“analítico�” de respuesta (Gómez Guillamón, IGN)

Geometrización aproximada del espectro de proyecto

2TPSVSD

PSVT

PSA 2

HITO NORMATIVO No 2: IntroducciHITO NORMATIVO No 2: Introduccióón de los conceptos de efecto de n de los conceptos de efecto de la geologla geologíía local y coeficiente de contribucia local y coeficiente de contribucióón en los espectros de n en los espectros de

proyecto para respuesta estructural elproyecto para respuesta estructural eláástica (Norma NCSEstica (Norma NCSE--94)94)

GranadaGranada

K=1.0

Coeficiente de suelo, C

suelo tipo I (duro) 0.1Csuelo tipo II (intermedio) 4.1C

suelo tipo III (blando) 8.1C

caPSAT

HuelvaHuelva

Coeficiente de contribución, Kpara terremotos con foco en la parte central de la falla Azores-Gibraltar: K 1,5

caPSAT

5,10,1 K para terremotos peninsulares: K 1,0

K=1.4

ModificaciModificacióón de los espectros de respuesta de proyecto para que la n de los espectros de respuesta de proyecto para que la aceleraciaceleracióón efectiva mn efectiva mááxima, EPA, tenga un valor constante con xima, EPA, tenga un valor constante con

independencia del tipo de suelo (Norma NCSEindependencia del tipo de suelo (Norma NCSE--02)02)

5.2PSAEPA

Rotura Progresiva de un EdificioRotura Progresiva de un Edificio(por efecto de la variación de la forma del espectro con las condiciones del suelo)

Edificios Suficientemente Dúctiles

T1 Período propio del edificio antes de la fisuración (puntos B y E)

T2 Período propio del edificio después de la fisuración (puntos C y F)

ESPECTROS DE RESPUESTA (5%) DE LA COMPONENTE N-S Y ESPECTROS NCSE-02






Efectos de sitioEfectos de sitio


Influencia del Terreno Influencia del Terreno en los Movimientos Sen los Movimientos Síísmicossmicos

�• Efecto topográfico en la coronación de laderas y bordes de valles

�• Amplificación selectiva del movimiento en función del tipo de suelo (efecto geológico)

Efecto de la TopografEfecto de la Topografíía Locala Local

Terremoto de Chile (3-III-85) en

Canal Beagle, Viña del Mar

Calabritto (Sur de Italia). Terremoto de Campania-Lucano (1980)

Estado en que quedó la plaza de Arenas del Rey (Granada) después del terremoto del 25 de diciembre de 1884.

(Foto de D. de Orueta y Duarte.)

EurocEurocóódigo 8: Parte 5 / Anejo Adigo 8: Parte 5 / Anejo A

a) Laderas y Acantilados de Gran Longitud

b) Crestones con Coronación Estrecha

ac=av·S si H 30 m y 15º

SB 1,4 si > 30º

SB 1,2 si < 30º

S debe incrementarse en un 20% en ambos casos si el suelo de la zona de coronación es flojo

Aceleraciones máximas (en gals) registradas simultáneamente en varios lugares durante el terremoto Higashi-Matsuyama (Japón, 1968)

EFECTO DE LA GEOLOGÍA LOCAL

Variación de la máxima aceleración registrada en la cimentación de edificios con la profundidad de ésta

Terremoto de Tokyo –Higashi – Matsuyoma (1968).

(Ohsaki y Hagiwara; 1970)

Efecto del tipo de terreno sobre el espectro de Efecto del tipo de terreno sobre el espectro de respuesta (Siterespuesta (Site--dependent spectra)dependent spectra)

HITO NORMATIVO No 3: HITO NORMATIVO No 3: IntroducciIntroduccióón del efecto de amplificacin del efecto de amplificacióón del n del terreno en la aceleraciterreno en la aceleracióón sn síísmica de csmica de cáálculo,lculo, aac c (Norma NCSE(Norma NCSE--02)02)

bc aSa

S = coeficiente de amplificación del terreno (función de C y ab)

C = coeficiente del terreno

TIPO DE TERRENO

vs (m/s) COEFICIENTE C

I >750 1,0II 750 vs>400 1,3

III 400 vs>200 1,6

IV 200 2,0






Efectos de sitio

LicuefacciLicuefaccióón de suelosn de suelos

LicuefacciLicuefaccióónnPérdida de la resistencia a esfuerzo cortante de suelos granulares sin drenaje como consecuencia del aumento de la presión intersticial dinámica originada

por el sismo ( la presión efectiva se anula)

LicuefacciLicuefaccióón del suelo n del suelo (comentarios Norma NCSE(comentarios Norma NCSE--02)02)

Deberá analizarse si los primeros 20 m de suelo bajo la superficie del terreno están constituidos por capas o lentejones de arena suelta saturada.

PAUTAS FUTURAS PARA LA MEJORA DE LA NORMAPAUTAS FUTURAS PARA LA MEJORA DE LA NORMA

Desarrollo de leyes de atenuación espectral para los tres espectros de respuesta: SD, PSV, PSA

Sustitución progresiva del escalado de espectros de proyecto normalizados por los espectros de respuesta de peligrosidad uniforme

Homogeneización del catálogo sísmico en magnitudes (necesarias, por ejemplo, en análisis de licuefacción)

PAUTAS FUTURAS PARA LA MEJORA DE LA NORMA (cont.)PAUTAS FUTURAS PARA LA MEJORA DE LA NORMA (cont.)

Refinamiento del coeficiente de contribución y/o desarrollo de formas espectrales más fundamentales para los terremotos peninsulares y de la falla Azores-Gibraltar

Utilización creciente del método dinámico directo en el diseño sismorresistente de estructuras y obras geotécnicas

Incorporación del efecto de la topografía local

Sustitución del diseño convencional por el diseño basado en comportamiento

DiseDiseñño Basado en Comportamientoo Basado en Comportamiento

S, A, B, C Grados de importancia del sistema o estructura

El grado de importancia (o de comportamiento) de la estructura define el tipo de análisis:

�• pseudoestático

�• dinámico simplificado

�• Dinámico avanzado

�• Si un constructor hace una casa para un hombre

y no realiza bien su trabajo, y si esa casa que

construyó se cae, causando la muerte del

amo de la casa, el constructor debe ser condenado a muerte.

�• Si causa la muerte del hijo del amo de la casa, se condenará a muerte a un hijo del constructor.

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