1.7 Efectos sísmicos en las Estructuras

Docencia en Estructuras

28 Aug 202019:30

Summary

TLDREl guion del video trata sobre el efecto sísmico en estructuras, explicando las características de la acción sísmica y cómo se miden. Se discute la importancia de la transformada de Fourier para analizar la composición de las ondas sísmicas y se mencionan los espectros de aceleración y diseño sísmico. Además, se exploran las respuestas lineales y no lineales de las estructuras ante sismos, y se presentan ejemplos de daños comunes en edificios, como grietas y fallas en uniones y muros. El guion también destaca la influencia de factores como la intensidad, duración del sismo, tipo de suelo y características de los edificios en la magnitud de los daños.

Takeaways

🌟 La acción sísmica en estructuras se analiza a través de programas que miden la propagación de ondas durante un terremoto, como el modelo matemático mostrado para el sismo de 1985 en Michoacán.
📊 Se utilizan señales de aceleración del suelo registradas para entender las características de la acción sísmica, como la duración y magnitud de la aceleración horizontal.
🔍 La Transformada de Fourier es una herramienta clave para analizar señales sísmicas, pasando de la representación en el dominio del tiempo al dominio de la frecuencia.
📈 El espectro de Fourier ayuda a identificar las frecuencias con mayor amplitud en las señales sísmicas, lo que es crucial para entender las excitaciones a las que están sujetas las estructuras.
🏗️ Los espectros de diseño sísmico son esenciales para el diseño de nuevas estructuras, basándose en los análisis de espectros de aceleración y respuesta.
🏢 Los periodos estructurales son importantes en la respuesta de las estructuras a los sismos, y varían según la rigidez y el tipo de construcción.
📉 La respuesta lineal y no lineal de las estructuras a los sismos es fundamental para entender el comportamiento estructural y predecir daños potenciales.
🔨 Los daños en estructuras de concreto reforzado después de sismos de alta intensidad son influenciados por factores como la intensidad del sismo, su duración, el tipo de suelo y la característica de la construcción.
🏚️ Los daños comunes en edificios post-sísmico incluyen fallas en cimentaciones, grietas en muros y lazos, y fallas en uniones entre vigas y columnas.
📌 La rigidez de una estructura puede influir en la magnitud del daño: las estructuras rígidas cerca de zonas sismogénicas y con suelos blandos suelen sufrir más daños.
🏛️ Ejemplos del sismo de 1985 muestran daños significativos en edificios, incluyendo colapso de pisos, inclinación de estructuras y daños en elementos estructurales no dúctiles.

Q & A

¿Qué características principales tiene una señal sísmica registrada en el eje horizontal?
-La señal sísmica registrada en el eje horizontal muestra la duración del sismo en segundos y la aceleración del suelo, que puede alcanzar hasta 150 centímetros por segundo al cuadrado.
¿Qué es la transformada de Fourier y cómo se relaciona con el análisis de señales sísmicas?
-La transformada de Fourier es un método matemático que convierte una señal del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. Permite descomponer la señal sísmica en una serie de funciones de frecuencia constante y amplitud, lo que ayuda a identificar las frecuencias con mayor energía en la señal.
¿Cuál es el propósito de los espectros de Fourier en el análisis de señales sísmicas?
-Los espectros de Fourier ayudan a conocer la composición de la señal sísmica, identificando las frecuencias que tienen mayor amplitud y son importantes para entender las excitaciones a las que están sujetas las estructuras.
¿Qué son los espectros de respuesta y cómo se relacionan con la aceleración del suelo en un sismo?
-Los espectros de respuesta son herramientas que miden la respuesta de una estructura a una excitación sísmica dada, usualmente la aceleración del suelo. Ayudan a entender cómo se comportará una estructura ante diferentes frecuencias y amplitudes de vibración durante un sismo.
¿Cómo se clasifican las estructuras según su rigidez y su periodo estructural?
-Las estructuras se clasifican según su periodo estructural y rigidez. Por ejemplo, las estructuras rígidas con un periodo de cero a un segundo suelen ser de mampostería o muros de concreto, mientras que las flexibles con un periodo de 1 a 3 segundos pueden ser edificios de mayor altura y otros tipos de construcción.
¿Qué son los espectros de diseño sísmicos y para qué sirven?
-Los espectros de diseño sísmicos son herramientas que representan las demandas sísmicas que una estructura tendría que soportar. Son útiles para diseñar nuevas estructuras de manera que puedan resistir los efectos de un sismo.
¿Qué es una respuesta lineal y cómo se relaciona con el comportamiento de los materiales elásticos?
-Una respuesta lineal se refiere a un comportamiento proporcional entre esfuerzos y deformaciones en un material. Los materiales elásticos se comportan de esta manera hasta llegar a su punto de弹性 limit, manteniendo una relación lineal directa entre la carga aplicada y la deformación resultante.
¿Qué es una respuesta no lineal y cómo se relaciona con el comportamiento de los materiales más allá de su punto elástico?
-Una respuesta no lineal ocurre cuando los materiales se desplazan más allá de su punto elástico, lo que significa que la relación entre esfuerzos y deformaciones deja de ser proporcional y puede mostrar un comportamiento más complejo.
¿Cuáles son algunos de los daños comunes que pueden ocurrir en estructuras de concreto reforzado durante un sismo?
-Algunos de los daños comunes incluyen grietas en las latas y muros, fallas en las uniones entre vigas y columnas, y problemas en la cimentación y suelo que pueden causar la pérdida de verticalidad o incluso colapso de la estructura.
¿Cómo influye la intensidad, duración y tipo de suelo en los daños causados por un sismo en estructuras?
-La intensidad del sismo, su duración y el tipo de suelo afectan directamente a la magnitud y el tipo de daños. Suelos blandos y arenosos, por ejemplo, pueden amplificar los efectos del sismo y causar daños más severos en estructuras rígidas y cerca de las zonas sísmicas.
¿Qué fenómenos se observaron en los edificios durante el sismo de 1985 en Michoacán y cómo afectaron las estructuras?
-Durante el sismo de 1985, se observó la pérdida de verticalidad en algunos edificios, colapso parcial de pisos y daños en la cimentación y suelo. Estos fenómenos afectaron la integridad y la seguridad de las estructuras, dejando a algunos edificios inclinados o con daños estructurales significativos.

Outlines

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🏗️ Características de la acción sísmica y análisis de señales

El primer párrafo explica cómo se manifiesta la acción sísmica en las estructuras y cómo se utilizan programas para medir las ondas sísmicas. Se menciona un ejemplo del sismo de 1985 en Michoacán y cómo se propagó hasta la Ciudad de México. Se describe la grabación de una señal de terremoto, destacando su duración y la aceleración del suelo. La importancia de la transformada de Fourier para analizar la señal en el dominio de la frecuencia se destaca, permitiendo la identificación de frecuencias con mayor amplitud. Además, se introduce el concepto de espectros de acciones sísmicas y espectros de respuesta, esenciales para entender las excitaciones a las que están sujetas las estructuras y para el diseño de nuevas estructuras.

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🔨 Comportamiento lineal y no lineal de estructuras en sismo

El segundo párrafo se enfoca en el comportamiento de las estructuras durante un terremoto, diferenciando entre respuestas lineales y no lineales. Se describe cómo los materiales elásticos se comportan en comparación con los materiales no lineales, y cómo esto se refleja en el nivel de daño estructural. Se utiliza un ejemplo de un gráfico que muestra la relación entre esfuerzos y deformaciones, y cómo la línea recta indica un comportamiento lineal hasta un punto crítico. Se menciona el daño moderado y el colapso como ejemplos de comportamiento no lineal, y se discuten los daños comunes en edificios de concreto reforzado después de sismos de alta intensidad, influenciados por la intensidad y duración del sismo.

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🏚️ Daños estructurales causados por sismos

El tercer párrafo explora los factores que influyen en los daños causados por los sismos, como la intensidad, la duración, el tipo de suelo y la característica de los edificios. Se resaltan los efectos de suelos blandos y arenosos, que pueden causar licuación y amplificación dinámica. Se describen los tipos de daños, incluyendo la cimentación, muros, uniones entre vigas y columnas, y daños en elementos rígidos como muros y columnas. Se presentan fotografías de daños en la cimentación y estructuras, y se discute cómo los edificios rígidos cerca de las zonas sismogénicas suelen ser los más dañados.

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📸 Ejemplos de daños en la Ciudad de México post-1985

El cuarto y último párrafo presenta casos específicos de daños en la Ciudad de México después del sismo de 1985. Se mencionan ejemplos de colapso de pisos, inclinación de edificios y agrietamientos en varios elementos. Se destaca el fenómeno de 'efecto sándwich', donde la falla de columnas en sistemas de pisos deja a los pisos intactos sin soporte, resultando en su colapso. Se incluyen fotografías de edificios dañados y secciones de la ciudad que aún muestran los efectos de ese sismo, como edificios inclinados y con daños estructurales evidentes.

Mindmap

Keywords

💡Efecto sísmico

El 'efecto sísmico' se refiere a las fuerzas y movimientos que se producen en una estructura debido a un terremoto. Es el núcleo del tema del video, ya que todo lo discutido se centra en cómo los sismos afectan las estructuras y cómo se pueden analizar y diseñar para mitigar ese impacto. En el guion, se discute cómo la acción sísmica se registra y se analiza para entender su composición y sus efectos en las estructuras.

💡Aceleración del suelo

La 'aceleración del suelo' es una medida de la fuerza con la que el suelo se mueve durante un terremoto, expresada en centímetros por segundo al cuadrado (cm/s²). Es crucial para entender la magnitud de las fuerzas a las que están sujetas las estructuras y es un dato clave en el análisis de la acción sísmica, como se muestra en el guion al referirse a los registros de la estación SCT.

💡Transformada de Fourier

La 'Transformada de Fourier' es un método matemático utilizado para analizar señales en el tiempo y transformarlas al dominio de la frecuencia. En el contexto del video, se usa para descomponer la señal de terremoto registrada en funciones de frecuencia y amplitud, lo que permite identificar las frecuencias más afectadas por el sismo y es fundamental para el diseño de estructuras resistentes.

💡Espectro de Fourier

El 'Espectro de Fourier' representa la descomposición de una señal en sus componentes de frecuencia. En el video, se utiliza para entender la composición de las señales sísmicas y para construir espectros de diseño sísmico que son esenciales para el diseño de estructuras que deben soportar terremoto.

💡Espectro de respuesta

El 'Espectro de respuesta' es una herramienta utilizada para evaluar cómo responderá una estructura a una excitación, como la aceleración del suelo durante un terremoto. Es mencionado en el guion como un tema de estudio para entender mejor cómo las estructuras reaccionan a las fuerzas sísmicas.

💡Período estructural

El 'Período estructural' es el tiempo que toma una estructura para completar una oscilación. Es importante en el análisis de la acción sísmica porque las estructuras con periodos que coinciden con las frecuencias dominantes del terremoto pueden experimentar mayor daño. En el guion, se discute cómo el periodo estructural afecta la respuesta de las estructuras a los sismos.

💡Estructuras rígidas y flexibles

Las 'estructuras rígidas' y 'flexibles' se refieren a la capacidad de una construcción de resistir el movimiento durante un terremoto. Las rígidas, como los muros de mampostería, pueden ser más propensas a daños, mientras que las flexibles pueden absorber mejor los efectos del sismo, como se describe en el guion al discutir la respuesta de diferentes tipos de estructuras a las fuerzas sísmicas.

💡Comportamiento lineal y no lineal

El 'comportamiento lineal' se refiere a la relación directa entre la carga y la deformación en un material, mientras que el 'comportamiento no lineal' implica cambios en esta relación bajo cargas más altas o condiciones extremas, como durante un terremoto. El guion ilustra cómo estos conceptos son fundamentales para entender cómo las estructuras se comportan y se deterioran bajo las fuerzas sísmicas.

💡Daño estructural

El 'daño estructural' abarca una variedad de problemas que pueden afectar la integridad de una construcción debido a un terremoto, incluyendo grietas, deformaciones y colapso parcial o total. El guion proporciona ejemplos de daños en muros, uniones entre vigas y columnas, y problemas en la cimentación, que son resultado del efecto sísmico.

💡Suelo blando

Un 'suelo blando' es un tipo de terreno que puede amplificar los efectos de un terremoto, lo que puede resultar en mayor daño estructural. El guion menciona cómo las características del suelo blando en la Ciudad de México, como la amplificación dinámica y la liquación, afectan la intensidad de los efectos sísmicos en las estructuras.

Highlights

Explicación de las características de la acción sísmica y cómo se miden.

Uso de programas para medir la propagación de las ondas sísmicas durante el terremoto de 1985 en Michoacán.

Visualización de cómo se propaga un sismo y su impacto en la ciudad de México.

Descripción de la señal registrada durante el sismo, incluyendo duración y aceleración del suelo.

Importancia de la transformada de Fourier para analizar la composición de la señal sísmica.

Descomposición de la señal en funciones de frecuencia para reconstruir la señal original.

Identificación de las frecuencias con mayor amplitud en el espectro de Fourier.

Construcción de espectros de aceleración para la respuesta de estructuras a los sismos.

Importancia del periodo estructural en la respuesta de las estructuras a los sismos.

Diferenciación entre estructuras rígidas y flexibles y su vulnerabilidad a los sismos.

Creación de espectros de diseño sísmicos para el diseño de nuevas estructuras resistentes.

Concepto de respuestas lineales y no lineales en la respuesta de las estructuras a los sismos.

Importancia del comportamiento material elástico y no elástico en la respuesta estructural.

Ejemplos de vulnerabilidad estructural y daño en edificios durante sismos.

Factores que influyen en la cantidad de daños en edificios después de un sismo.

Tipos de daños comunes en edificios de concreto reforzado después de sismos de alta intensidad.

Efectos de la cimentación y el suelo en la estabilidad de los edificios durante los sismos.

Daños en las uniones entre vigas y columnas y su importancia en la resistencia estructural.

Impacto de los fallos en columnas no dúctiles y la necesidad de refuerzos estructurales.

Consecuencias del terremoto de 1985 en la Ciudad de México y daños en edificios.