sismo de Kobe - masias guillen estructuras

Transcripción

UNIVERSIDAD PRIVADA SAN PEDRO
Facultad de Ingeniería
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil
Kobe – Japón
Sismo del 17 de enero de 1995
Introducción
El sismo de la ciudad de Kobe en Osaka – Japón fue por su característica en cuanto a magnitud,
estimada en 7.2, muy cercano al de Loma Prieta en San Francisco – E.E.U.U., pero a diferencia
de este el de Kobe fue el más destructivo, cada kilómetro dentro de la zona de efecto del sismo
tuvo comportamiento diferente, además de que el epicentro estuvo ubicado cerca de zonas de alta
densidad de población, si bien la televisión exageró los daños causados no se debe ser indiferente
a las casi 5000 víctimas del sismo y los problemas clásicos causados por un sismo de esta
magnitud como la falta de energía eléctrica, agua potable y el colapso del alcantarillado.
Fig. 1
Ubicación
de la zona
de desastre.
Japón es uno de los países con estructuras mejor preparadas frente a sismos y aunque la
televisión tendió a mostrar solo las estructuras dañadas, se debe tomar en cuenta que estas se
produjeron en estructuras diseñadas y construidas bajo un reglamento antiguo al nuevo a un
reciente estricto reglamento, que dio buenos resultados en otras estructuras, a parte de los
problemas de suelos que se presentaron.
CURSO DE TITULACION PROFESIONAL
J. C. MASIAS GUILLEN
Fig. 2
Zonificación
de los daños
causados por
el sismo
El sismo de Enero de 1995
El 17 de enero de 1995, a las 5:46 a.m., hora local, se produce un sismo de 7.2 en al escala de
Richter, el epicentro se localizó en las coordenadas 34.6 N y 135.0 E, en la isla Awajishima, a 32
kilómetros al sur de Kobe, que para esa fecha contaba con 1.5 millones de habitantes, siendo la
sexta ciudad más grande del Japón.
Fig. 3
Se muestra la falla
de Nojima, donde se
produjo la falla que
dio origen al sismo
El sismo producido al norte de la isla Awajishima fue de un largo período, producido por un gran
desplazamiento a través de una falla de 9 Km de largo, a consecuencia de una falla existente,
llamada la falla de Nojima que corre a lo largo de la costa oeste de la isla de Awajishima. El
máximo desplazamiento lateral fue de 1.7 m y el desplazamiento vertical de 1.3 m. El momento
total sísmico se estimó en 2.4 x 1026 dinas –cm.
Fig. 4
El movimiento del terreno en la zona de la
falla fue de levantamiento y
desplazamiento
El problema de la ciudad de Kobe es que el suelo esta formado por diferentes tipos de suelos
sueltos, rocosos y blandos, problema que se presentó también en el de la ciudad de México y de
San Francisco. El movimiento del terreno fue de período largo de aproximadamente 16 cm en la
dirección horizontal y de 10 cm en la dirección vertical, las más grandes jamás registradas en
Japón.
Fig. 5
Sismograma
Respecto a las aceleraciones y velocidades máximas se estimó en 832 gals y de más de 40
cm/seg. , Lo cuál varía de acuerdo a la distancia al epicentro, esto significa aceleraciones
cercanas al de la gravedad terrestre, lo que indica que muchos objetos e inclusive persona no
podían mantenerse en pie, ya que para aceleraciones de 1000 gals, los objetos serían despedidos
por los aires, inclusive aceleraciones del 50% de la gravedad arrojarían al suelo objetos de pie;
así mismo se muestran (fig. 6) unos sismogramas registrados en una estación ubicada en zona
rocosa (izquierda) y otra ubicada en suelos saturados cerca de la costa (derecha).
Fig. 6 Sismogramas referentes al párrafo anterior
Se presentaron amplificaciones del sitio que sumadas con desplazamientos de corta duración
provocaron serios daños.
Tipos de fallas estructurales
La razón de la falla de algunos edificios se debió a la intensidad del sismo que se alcanzó en
algunas zonas de la ciudad, tal como el sismo de México, donde los movimientos del terreno
fueron amplificados. El movimiento del suelo se caracterizó por la repetición de un número de
ciclos de gran amplitud y frecuencias de 1 a 2 segundos.
Las construcciones de alto período de vibración, respondieron con vibraciones elevadas que
introdujeron fuerzas de inercia de gran magnitud y que en muchos casos provocaron daños que
redujeron la rigidez de la estructura, aumentando su período de vibración natural, por lo que las
solicitaciones aumentaron, que en ocasiones llevaron a la falla e inclusive al colapso.
Muchas casa de madera sufrieron daños estructurales, inclusive en la mayoría de ellos sufrieron
colapso, esto debido a que en aquella zona las casas poseen techos demasiado pesados, aunque
las casas de madera resistan mejor un sismo, este es un gran inconveniente, algunas casas de
albañilería o de concreto resistieron mejor los movimientos del terreno, ya que su gran peso fue
la causa de su poco daño.
Fig. 7
Se muestra una casa de madera
colapsada y en la parte posterior
una casa de concreto y albañilería
sin daño alguno
Los techos de cerámicos en japón sobre casas de madera provocan que la fuerza cortante sea
mayor y por ende, el momento en la base aumenta, con la consiguiente falla del marco al no
tener un puntal o riostra o el volteo de la estructura.
Fig. 8
Casa de madera colapsada debido al
gran peso del techo por causa de
cerámicos
Edificios de varios pisos de 20 años de antigüedad colapsaron en el 5to. piso debido a que el
antiguo código permitía que la estructura fuera más débil a partir del 5to. piso.
Fig. 9
Edificio que falla en el quinto piso por
ser los pisos superiores diseñados con
poca capacidad
En Kobe muchas autopistas aéreas e inclusive ferrocarriles sufrieron daños debido a que la
ciudad fue construida hace 20 a 30 años, en esas épocas las estructuras fueron diseñadas sin
tomar en cuenta los actuales y modernos métodos de diseño y configuración sísmica.
Las autopistas de un solo pilar sufrieron mayores daños debido al efecto del péndulo invertido.
Fig. 10
Colapso de una autopista elevada por causa
del poco refuerzo transversal de la columna
y el efecto del sistema tipo péndulo. Así
también se tuvo problemas de
desplazamientos en las juntas con la caída
de los tableros.
Las columnas de los puentes o autopistas elevadas fueron construidas y diseñadas tomando en
cuenta el gran peso de la superestructura, sin considerar el efecto de la fuerza cortante debido al
aumento de la carga durante el sismo, el acero longitudinal era eficiente hasta cierto punto, pero
el concreto al no tener confinamiento, debido al pobre refuerzo transversal, estribos o zunchos,
estalló.
Fig. 11 obsérvese la toma de la izquierda, se
tiene una falla por tracción diagonal, debido al
poco refuerzo transversal, esto sumado al efecto
de columna corta.
Fig. 12 columna con gran refuerzo
longitudinal, bueno para las cargas verticales u
horizontales pero poco refuerzo transversal, la
falla es por compresión.
Otro problema grave es el de la licuefacción, este consiste en que ante un movimiento sísmico el
terreno baja su capacidad portante.
Fig. 13
Problema de licuefacción de suelos, ante el
movimiento sísmico se produce la falla del
suelo
El problema de licuefacción se presenta en zonas localizadas en suelos de poca densidad, esto
provoca el volteo de la estructura, es decir la falla del terreno, antes de que la edificación llegue
siquiera al colapso.
Fig. 14
Note la inclinación del edificio debido
a un problema de suelos localizado, la
superestructura no sufrió daño alguno.
Conclusiones
-
Del sismo de Kobe no se aprendieron nuevas cosas sobre fallas estructurales.
-
El problema de la licuefacción de suelos debe ser tomado en cuenta.
-
Los reglamentos modernos brindan un diseño seguro, pero no exageradamente confiable si se
antepone el costo contra la seguridad.
-
Reforzar en forma urgente obras existentes.

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