SISMICIDAD, TÚNELES Y OTROS

TúnelesSismicidad

◾ Cálculo infiltración agua en túneles 📝 Nuevo

◾ Cálculo del RMR de Bieniawski 📝

◾ Cálculo de la Q Barton 📝

◾ Relación entre el espaciado de las discontinuidades y el RQD 📝

Sismicidad

Cálculo aceleración y coeficientes terreno, norma NCSE-02 📝

◾ Cálculo de parámetros geotécnicos dinámicos 📝 Nuevo

◾ Relación entre ondas p y s con los módulos de elasticidad 📝 Nuevo

Varios

◾ Cálculo rigidez vertical, horizontal, rotacional y torsión  📝 Nuevo

 


Sismicidad geotécnica

Sismicidad, peligrosidad sísmica y aplicaciones en geotecnia

Introducción

La destrucción que acompaña a un gran terremoto tiene consecuencias incalculables en todos los ámbitos de la sociedad y del territorio afectado. La prevención y las medidas de mitigación son el único medio eficaz para evitar sus consecuencias.

La ingeniería geológica contribuye en aspectos fundamentales del estudio del riesgo sísmico tales como:

  • Análisis de las condiciones sísmicas y geológicas.
  • Determinación de la peligrosidad sísmica y efectos de los terremotos.
  • Análisis de las propiedades dinámicas del terreno y su respuesta sísmica.
  • Diseño de estructuras en base a criterios geológicos y sísmicos.
  • Planificación urbana a partir de mapas de microzonificación.
  • Evaluación de vulnerabilidad de edificios e infraestructuras.
  • Determinación de medidas de protección civil, prevención y asistencia en caso de catástrofe.

Análisis de la sismicidad

Los estudios sismotectónicos se basan en el análisis de las relaciones entre la tectónica y la sismicidad (o frecuencia de terremotos por unidad de área), precisando la siguiente información sísmica:

  • Catálogo sísmico que contiene posición del terremoto, magnitud, intensidad, profundidad focal, duración, entre otros parámetros.
  • Distribución de epicentros de terremotos históricos e instrumentales. Mapas de epicentros.
  • Mecanismos focales y distribución de esfuerzos, con el análisis y determinación de campos tensionales.
  • Intensidades observadas, efectos en construcciones y en el terreno. Mapas de isosistas.
  • Acelerogramas del movimiento del suelo.
  • Energía sísmica liberada.

El análisis de la sismicidad incluye estudios como:

  • Revisión de sismicidad histórica.
  • Evaluación de parámetros sísmicos.
  • Determinación de leyes de atenuación.
  • Distribución de recurrencia de terremotos.
  • Regionalización sísmica.
  • Relaciones sismotectónicas.

Relaciones utilizadas en los estudios de sismicidad

  • Relación intensidad-distancia: las leyes de atenuación de la intensidad con la distancia a la zona epicentral se estiman a partir de mapas de isosistas o de relaciones empíricas.
  • Relación frecuencia-magnitud: a partir del análisis de la sismicidad se estima la relación entre el número de terremotos N y su magnitud M según la relación de Gutenberg y Richter:

logN = a – bM

siendo a y b los coeficientes de regresión obtenidos por el método de mínimos cuadrados: a es el nivel de sismicidad en la región considerada y b la relación entre el número de terremotos pequeños con respecto a los grandes. N es el número de terremotos magnitud igual o superior a M.

  • Relación intensidad-magnitud: responde a distintas fórmulas dependiendo de la zona de estudio.
  • Relación entre intensidad y aceleración: cada región tiene sus propias ecuaciones para evaluarlo.

Análisis de la peligrosidad sísmica

El objetivo de la evaluación de peligrosidad sísmica es determinar cuál será el máximo terremoto que puede afectar a una instalación durante su vida operativa, o cuál será el máximo terremoto en un emplazamiento o región en un periodo de tiempo determinado.

Los métodos deterministas de análisis de la peligrosidad se fundamentan en el registro histórico de los terremotos de mayor tamaño, mientras que los probabilistas, en los periodos de recurrencia. En ambos métodos se desconocen partes esenciales de los modelos en los que se basan y los datos son insuficientes. A pesar de esto, la necesidad de llegar a respuestas bajo el punto de vista práctico los hace la mejor opción disponible.

Método determinista

En este método el máximo terremoto ocurrido es el máximo que se prevé que ocurrirá, bajo la premisa de que la sismicidad futura será igual a la pasada. Los resultados obtenidos son conservadores.

El método se desarrolla en cinco fases:

  1. Caracterización de las fuentes sismogenéticas: una fuente sismogenética es un término que incluye a cualquier fuente sismo tectónica.
  2. Selección del terremoto de control: es el terremoto de mayor magnitud que se espera en las fuentes sismogenéticas. Se asigna a cada fuente un potencial terremoto máximo en base a datos históricos o de paleosismicidad.
  3. Traslación del terremoto de control: el terremoto de control es situado dentro de cada fuente sismogenética, a la distancia más cercana al emplazamiento.
  4. Determinación del movimiento del terreno en el emplazamiento: entre los distintos terremotos de control, se elige el que produzca la mayor intensidad en el emplazamiento. Los efectos del terremoto de control en el emplazamiento se estiman utilizando una ley de atenuación apropiada.
  5. Determinación de la peligrosidad sísmica en el emplazamiento: los resultados obtenidos en la fase anterior se expresan en función de la intensidad, aceleración sísmica u otra medida del movimiento sísmico en el emplazamiento.

Método probabilista

Para el caso de los métodos probabilistas, los resultados que se obtienen son curvas de probabilidad para distintos niveles de movimiento. Estas se basan en leyes de recurrencia a partir de la sismicidad registrada.

En el método probabilista que más utilizado, los pasos a seguir son:

  1. Definición de las fuentes sismogenéticas: es el mismo sistema que en el método determinista.
  2. Actividad de las fuentes: los parámetros sísmicos que caracterizan cada zona sismogenética están definidos por la distribución de frecuencias de los distintos tamaños de terremotos según la expresión de Gutemberg y Richter, donde el número de terremotos en una región disminuye de forma exponencial con sus magnitudes.
  3. Efecto de los terremotos en el emplazamiento: se aplican leyes de atenuación, tomándose tantas leyes de atenuación como terremotos se consideren característicos de cada fuente.
  4. Estimación de la peligrosidad: los resultados se expresan como la probabilidad anual de excedencia de diferentes niveles de intensidad o aceleración del suelo en un periodo de tiempo determinado y en cada fuente sismogenética.

Aplicaciones en ingeniería geológica

Los estudios de riesgo sísmico tienen como finalidad disminuir o evitar los daños por terremotos. Las aplicaciones más importantes de estos estudios son las siguientes:

  • Selección de emplazamientos: se eligen en base a criterios geológicos, sísmicos y geotécnicos.
  • Prevención sísmica y medidas de mitigación: se intenta aportar criterios para evaluar daños o pérdidas por los terremotos esperables. Entre los estudios que se realizan se encuentran vulnerabilidad de estructuras, estimación de posibles pérdidas y propuesta de medidas de mitigación y prevención.
  • Planificación territorial y urbana: se realiza con una zonificación sísmica regional y una microzonación sísmica urbana.