aceleraciones espectrales para sismos

1

1CENTRO DE INVESTIGACIONES SCENTRO DE INVESTIGACIONES SÍÍSMICAS Y MITIGACISMICAS Y MITIGACIÓÓNN

DE DESASTRES PERDE DESASTRES PERÚÚ--JAPONJAPON-- CISMIDCISMID

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍÍAAFACULTAD DE INGENIERFACULTAD DE INGENIERÍÍA CIVILA CIVIL

LEYES DE ATENUACIÓN DE ACELERACIONES ESPECTRALES PARA SISMOS PERUANOS

Expositor: Jorge Antonio Chávez Obregón, Ing.Asesor: Jorge E. Alva Hurtado, Dr. Ing.

Co-asesores: Mario Ordaz Schroeder, Dr. Ing.Zenón Aguilar Bardales, Dr. Ing.Fernando Lázares La Rosa, Msc. Ing.

2

* CONCEPTO* METODOLOGÍA * BASE DE DATOS

* RESULTADOS DE LA MODELACION * COMPARACIÓN Y POSIBLES ESCENARIOS* CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

LEYES DE ATENUACIÓN

CENTRO DE INVESTIGACIONES SCENTRO DE INVESTIGACIONES SÍÍSMICAS Y MITIGACISMICAS Y MITIGACIÓÓNNDE DESASTRES PERDE DESASTRES PERÚÚ--JAPONJAPON-- CISMIDCISMID

2

3

Expresiones matemáticas que relacionan la magnitud,

posición relativa fuente-sitio y la intensidad

(Aceleración, velocidad, desplazamiento, etc) .

CONCEPTO


4

METODOLOGÍA


MODELO OMEGA CUADRADO

MODELO OMEGA CUADRADO

TEORÍA DE VIBRACIONES ALEATORIAS

TEORÍA DE VIBRACIONES ALEATORIAS

COEFICIENTES A PRIORI DEL FUNCIONAL

COEFICIENTES A PRIORI DEL FUNCIONAL

ESTADISTICA

BAYESIANAESTADISTICA

BAYESIANA

COEFICIENTES A POSTERIORI

DEL FUNCIONAL

COEFICIENTES A POSTERIORI

DEL FUNCIONAL

FIN

3

5

METODOLOGÍA


FUNCIONAL (Joyner y Boore, 1988)FUNCIONAL (Joyner y Boore, 1988)

lnSa(T)=α1(T)+ α2(T)(Mw-6)+ α3(T)(Mw-6)2+α4(T)lnR+α5(T)R+lnε(T)

ATENUACIÓN

POR

TRAYECTORIA

ATENUACIÓN

POR

TRAYECTORIA

ATENUACIÓN GEOMÉTRICA

ATENUACIÓN GEOMÉTRICA

TAMAÑO DEL SISMO Y

EFECTOS DE SITIO

TAMAÑO DEL SISMO Y

EFECTOS DE SITIO

MAGNITUD COMO

PARÁBOLAS

MAGNITUD COMO

PARÁBOLAS

ACELERACIÓN

ESPECTRAL

ACELERACIÓN

ESPECTRALErrorError

Mw = MAGNITUD DE MOMENTO SÍSMICO

R= DISTANCIA HIPOCENTRAL (KM)

T= PERIODO DEL SISTEMA DE UN GRADO DE LIBERTAD (s)

6

METODOLOGÍA


LEYES LEYES DE DE

ATENUACIATENUACIÓÓNN

4

7

BASE DE DATOS


RED ACELEROGRÁFICA

DEL CISMID

8

BASE DE DATOS


FORMATO DE ARCHIVO ESTÁNDAR DE ACELERACIÓNFORMATO DE ARCHIVO ESTÁNDAR DE ACELERACIÓN

5

9

BASE DE DATOS


MECANISMO DE SUBDUCCIÓNMECANISMO DE SUBDUCCIÓN

GEOMETRÍA DE LA SUBDUCCIÓN DE LA PLACA OCEANICA BAJO LA CONTINENTAL (MATTAUER, 1989)

10

BASE DE DATOS


MAPA DE UBICACIÓN DE 65 SISMOS CON

Mw ≥ 4.0

(CHÁVEZ - ALVA - 2006)

CISMIDMAPA DE UBICACIÓN DE 65 SISMOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

LEYENDA

(Mw > 4.0)

FIGURA 5 2: MAPA DE UBICACIÓN DE 65 SISMOS REGISTRADOS EN EL PERÚ CON MAGNITUD DE MOMENTO SÍSMICO Mw >4 0

SismosInterface 34Intraplaca 25Cortical 6

Total 65

Cantidad

6

11

RESULTADOS DE LA MODELACIÓN


VALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTERFACEVALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTERFACE

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.15

-0.05

0.05

0.15

0.25

0.35

0.45

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)α

E-W

N-S

MG

-1.00

-0.75

-0.50

-0.25

0.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.010

-0.005

0.000

0.005

0.010

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

σ

E-W

N-S

MG

12



VALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTERFACE - LIMAVALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTERFACE - LIMA

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.15

-0.05

0.05

0.15

0.25

0.35

0.45

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)

α

E-W

N-S

MG

-1.00

-0.75

-0.50

-0.25

0.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.010

-0.005

0.000

0.005

0.010

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

σ

E-W

N-S

MG

7

13



VALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTERFACE – ZONA SURVALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTERFACE – ZONA SUR

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.15

-0.05

0.05

0.15

0.25

0.35

0.45

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)

α

E-W

N-S

MG

-1.00

-0.75

-0.50

-0.25

0.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.010

-0.005

0.000

0.005

0.010

0.015

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

σ

E-W

N-S

MG

14



VALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTRAPLACAVALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTRAPLACA

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.15

-0.05

0.05

0.15

0.25

0.35

0.45

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)

α

E-W

N-S

MG

-1.00

-0.75

-0.50

-0.25

0.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.010

-0.005

0.000

0.005

0.010

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

σ

E-W

N-S

MG

8

15



VALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTRAPLACA - LIMAVALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTRAPLACA - LIMA

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.15

-0.05

0.05

0.15

0.25

0.35

0.45

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)α

E-W

N-S

MG

-1.00

-0.75

-0.50

-0.25

0.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.010

-0.005

0.000

0.005

0.010

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

σ

E-W

N-S

MG

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VALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTRAPLACA – ZONA SURVALORES ESPERADOS A POSTERIORI – INTRAPLACA – ZONA SUR

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.15

-0.05

0.05

0.15

0.25

0.35

0.45

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)

α

E-W

N-S

MG

-1.00

-0.75

-0.50

-0.25

0.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T ( s)

α

E-W

N-S

MG

-0.010

-0.005

0.000

0.005

0.010

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

α

E-W

N-S

MG

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

T( s)

σ

E-W

N-S

MG

9

17



ESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTERFACE ESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTERFACE

18



ESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTERFACE - LIMA ESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTERFACE - LIMA

10

19



ESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTERFACE - SURESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTERFACE - SUR

20



ESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTRAPLACAESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTRAPLACA

11

21



ESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTRAPLACA - LIMAESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTRAPLACA - LIMA

22



ESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTRAPLACA - SURESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTRAPLACA - SUR

12

23

COMPARACIÓN


ESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTERFACEESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTERFACE

24

COMPARACIÓN


ESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTRAPLACAESPECTROS DE RESPUESTA – SISMOS DE INTRAPLACA

13

25

POSIBLES ESCENARIOS


26

CONCLUSIONES


Las relaciones de atenuación para aceleraciones espectrales obtenidas en esta investigación, mediante la técnica de regresión lineal bayesiana, presentan resultados muy aceptables y demuestran que las leyes aquí determinadas tienen un mejor comportamiento en comparación al modelo propuesto por Youngs et al.

14

27

CONCLUSIONES


Para el cálculo del peligro sísmico en el Perú y espectros de peligro uniforme, se recomienda utilizar los coeficientes a posteriori correspondiente a la media geométrica, por ser una estimación intermedia y no tan conservadora como usar la ordenada máxima de las componentes horizontales.

28

CONCLUSIONES


Las leyes de atenuación propuestas, predicen adecuadamente los niveles de aceleración espectral registrados para sismos de interface e intraplaca, obteniéndose resultados estadísticamente aceptables con valores de desviación estándar promedio de 0.76 para sismos de interface y de 0.65 para sismos de intraplaca.

15

29

CONCLUSIONES


Los resultados muestran que, para sismos de interface de poca profundidad y con magnitud Mw=8.5, pueden presentarse aceleraciones máximas en la base de hasta 0.81 veces la aceleración de la gravedad, generando aceleraciones espectrales de hasta dos veces la aceleración de la gravedad, para periodos en el intervalo de 0.12s a 0.21s.

30

CONCLUSIONES


Sin la libre disposición de registros de movimientos fuertes obtenidos por la red acelerográfica del CISMID, no hubiera sido posible la presente tesis de investigación.

Los resultados obtenidos en la presente tesis son una primera aproximación estadísticamente aceptable, por lo tanto, con el aumento muy probable de registros de movimientos fuertes, y un mejor conocimiento del mecanismo focal de los sismos, se deberá ir actualizando las leyes de atenuación espectral propuestas en la presente investigación.

16

31

RECOMENDACIONES


Homogenizar y mantener actualizados y revisados los catálogos sísmicos.

Continuar con la implementación de la red acelerográfica del CISMID, mediante la instalación de un mayor número de equipos triaxiales de movimientos (Etna o similares), y mantener actualizada la web del CISMID con la finalidad de continuar las investigaciones en este campo de la ingeniería sísmica.

32

INVESTIGACIONES FUTURAS


Actualizar los parámetros de sismicidad local utilizando técnicas bayesianas.

Calculo del Peligro Sísmico con las leyes de atenuación propuestas, con la finalidad de obtener mapas de isoaceleraciones espectrales y espectros de peligro uniforme para el Perú.

17

33CENTRO DE INVESTIGACIONES SCENTRO DE INVESTIGACIONES SÍÍSMICAS Y MITIGACISMICAS Y MITIGACIÓÓNN

DE DESASTRES PERDE DESASTRES PERÚÚ--JAPONJAPON-- CISMIDCISMID

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

aceleraciones espectrales para sismos

Engineering