• Author / Uploaded
• AnderCastro

Citation preview

U NIVERSIDAD N ACIONAL DE H UANCAVELICA (Creada por Ley Nro. 25265)

FACULTAD DE C IENCIAS DE I NGENIERÍA E SCUELA ACADÉMICO P ROFESIONAL DE C IVIL -H VCA

PROYECTO DE TESIS

RELACIÓN DEL COEFICIENTE DE BALASTO DE UN SUELO Y EL USO DE RESORTES LINEALES EN EL CÁLCULO DE LOSAS DE FUNDACIÓN EN MEDIOS ELÁSTICOS, EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA, 2014

Presentado por: Nuñez Martinez, Vladimir Ronaldo Asesor: Espinoza Quispe, Carlos Enrique PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO CIVIL

H UANCAVELICA -P ERÚ E NERO - 2015

1

Índice general

3

Capítulo 1 PROBLEMA 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.4

6

Capítulo 2 MARCO TEÓRICO 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3 2.4

18

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 4 PROBLEMA GENERAL 4 PROBLEMAS ESPECÍFICOS 4 OBJETIVOS 4 OBJETIVO GENERAL: 4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 4 JUSTIFICACIÓN 5

ANTECEDENTES 6 BASES TEÓRICAS 10 LOS SISMOS Y SUS CAUSAS 10 SISTEMA DE ALERTA TEMPRANA DEFINICIÓN DE TÉRMINOS 16 HIPÓTESIS 17

13

Capítulo 3 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3

TIPO DE INVESTIGACIÓN 18 NIVEL DE INVESTIGACIÓN 18 MÉTODO DE INVESTIGACIÓN 18 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 18 POBLACIÓN, MUESTRA, MUESTREO Población : 18 Muestra : 18 Muestreo : 18

18

Ingeniería Civil-UNH

2

ÍNDICE GENERAL UNH-EAPICH

3.6 3.6.1 3.7 3.8 3.9

20

TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS 19 Instrumentos: 19 PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS 19 TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS 19 ÁMBITO DE ESTUDIO 19

Capítulo 4 ASPECTO ADMINISTRATIVO 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

POTENCIAL HUMANO 20 RECURSOS MATERIALES 20 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 20 PRESUPUESTO (CADENA DE GASTO MENSUALIZADO) FINANCIAMIENTO 20

20

Bibliografía

Ingeniería Civil-UNH

3

1 1.1

PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La región sur-occidental del Perú está situada en la zona de subducción de la placa Nazca y la placa Sudamericana esta es una zona de alta actividad sísmica, aunque Huancavelica tiene una menor concentración de la actividad sísmica pero no está ajeno a riesgos sísmicos, siendo importante disponer de un sistema de alerta temprana que permita identificar el riesgo sísmico. La identificación de dicho riesgo para entonces poder adquirir información de distinta naturaleza originada por la actividad tectónica reciente mediante diferentes instrumentos y tecnologías empleadas en el monitoreo y vigilancia de los fenómenos permiten detectar, dar seguimiento y pronosticar las amenazas naturales que puedan impactar a la población. Por lo tanto los sistemas de monitoreo contribuyen a la toma efectiva de decisiones ante situaciones de riesgo y permiten el acertamiento oportuno. Así el proyecto presentado tiene como objetivo el facultar a las personas y a las comunidades que se encuentren en peligro, para actuar con tiempo suficiente y de manera adecuada para reducir daños personales, evitar la pérdida de la vida y reducir daños a las propiedades y el medio ambiente, el registro de datos sísmicos obtenidos puede ser empleada en ámbitos de investigación más específicos.

Ingeniería Civil-UNH

4

1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA UNH-EAPICH

1.2 1.2.1

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA PROBLEMA GENERAL

¿Cómo minimizar los daños ocasionados por un sismo en la región de Huancavelica? 1.2.2

PROBLEMAS ESPECÍFICOS

¿Cómo minimizar las consecuencias económicas ocasionados por un sismo en la región de Huancavelica? ¿Cómo minimizar las consecuencias sociales ocasionados por un sismo en la región de Huancavelica? ¿Cómo alertar a las instituciones públicas y de primera respuesta ante emergencias en la región de Huancavelica?

1.3 1.3.1

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL:

Minimizar los daños ocasionados por un sismo mediante un sistema de alerta temprana en la región de Huancavelica. 1.3.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Minimizar las consecuencias económicas ocasionados por un sismo en la región de Huancavelica. Minimizar las consecuencias sociales ocasionados por un sismo en la región de Huancavelica. Alertar a las instituciones públicas y de primera respuesta ante emergencias en la región de Huancavelica.

Ingeniería Civil-UNH

5

1.4. JUSTIFICACIÓN UNH-EAPICH

1.4

JUSTIFICACIÓN La ejecución del presente trabajo de investigación es de importancia debido a que es necesaria la implementación de un sistema de alerta temprana en la región Huancavelica ya que esta se encuentra entre las zonas 2 y 3 de la zonificación sísmica nacional consideradas como de alto y mediano riesgo, y contribuirán con alertar a la población con tiempo de anticipación en caso ocurra un sismo de mediana o gran magnitud. Este proyecto constituye un punto de partida para que los demás departamentos puedan gestionar los sistemas de alerta temprana que son de mucha importancia ya que el Perú se encuentra en una zona de alta sismicidad a nivel mundial (Cinturón del Pacífico).

Ingeniería Civil-UNH

6

2 2.1

MARCO TEÓRICO

ANTECEDENTES “VIABILIDAD DE UNA ALERTA SÍSMICA TEMPRANA PARA LA CIUDAD DE MÉXICO USANDO LA RED DEL SERVICIO SISMOLÓGICO NACIONAL“ Antecedentes Esta sección muestra las características de manera muy general de los sistemas de alerta temprana que funcionan actualmente en el mundo y así poderlos comparar con el que funciona en México (SAS). Posteriormente se describe cómo funciona el SAS y también se muestran algunos datos referentes a las alertas públicas y preventivas que el sistema ha emitido. Sistemas de alerta temprana en el mundo. El Sistema de Alerta Sísmica de la Ciudad de México (SAS). Antecedentes en la operación del SAS. Conclusiones 1. La metodología utilizada para el diseño de una nueva alerta ampliaría la cobertura en un área mayor a la de la actual SAS, no obstante, continua dependiendo de la densidad de estaciones. Si el número de estaciones en la zona de mayor peligro sísmico para la ciudad de México aumentara, mejoraría el rendimiento del sistema proporcionando resultados más precisos. Esto a su vez implica inversión, tanto humana como de capital. 2. La cantidad de datos con los que se trabajó superó por 30 eventos sísmicos al análisis realizado por I07 por lo que el re-planteamiento de las fórmulas fue necesario y de utilidad, aun así el ajuste de los datos no se aproxima a un factor de correlación tan cercano a 1 como se esperaría. 3. Una vez establecido el procedimiento en el que se basaría la alerta se puede decir que ésta se dispararía en 10 segundos, o menos, después del arribo de la onda S a la estación en que fue detectado el evento sísmico. 4. Ningún sistema de alerta temprana es 100 % fiable, aunque lo que se busca no es tanto esa fiabilidad total sino un rendimiento satisfactorio que provoque que los

Ingeniería Civil-UNH

7

2.1. ANTECEDENTES UNH-EAPICH

usuarios de la alerta confíen más en ella, esto a su vez traería la inversión necesaria para que se lleven a cabo más estudios al respecto y así ir perfeccionando la metodología utilizada.

TÍTULO: “VIABILIDAD DE UNA ALERTA SÍSMICA TEMPRANA PARA LA CIUDAD DE MÉXICO USANDO LA RED DEL SERVICIO SISMOLÓGICO NACIONAL”. LUGAR: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. AUTOR: RUBÍ ERÉNDIRA SÁNCHEZ CEDILLO.

“ARQUITECTURA E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DISTRIBUIDO DE DETECCIÓN DE SISMOS PARA ALERTA TEMPRANA“ ? UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA Objetivo: Estudiar, analizar, diseñar y desarrollar una arquitectura capaz de cumplir los requisitos en un sistema en tiempo real de alertas tempranas sísmicas eficiente y confiable.

Conclusiones: La aplicación e-Quake realizada en Android cumple con un buen equilibrio entre eficiencia y consumo de batería, incluso pudiendo ser mejorado variando valores de frecuencia de muestreo, tiempos en ventanas deslizantes y tiempos de petición de reconexiones. Con el trabajo realizado tanto teórico como práctico se cumple a cabalidad los objetivos planteados a un inicio logrando realizar una arquitectura funcional completa. Un cliente realizado en Android que interactúe rápidamente con el Servidor con retardos mínimos al usar una comunicación por datos con respecto a WIFI gracias al protocolo MQTT. Con los datos recogidos en las pruebas podemos asegurar que la arquitectura funciona en tiempo real cumpliendo así el objetivo principal: En caso de que el servidor detecte un evento sísmico, el usuario obtendría tiempo extra para la toma de una decisión adecuada. Un segundo de anticipación puede representar la vida de una persona. Se culmina con las primeras dos capas de una gran arquitectura de gestión de emergencias sísmicas capaz de ayudar al usuario antes, durante y después de un evento. Sin duda alguna, está arquitectura podrá ser implantada en lugares de riesgo constante y por falta de recursos (u otra razón) no mantengan una adecuada gestión. TÍTULO: “ARQUITECTURA E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DISTRIBUIDO DE DETECCIÓN DE SISMOS PARA ALERTA TEMPRANA”. LUGAR: UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA. AUTOR: ANA MARÍA ZAMBRANO VIZUETE. FECHA DE COMIENZO: Junio 2012. LUGAR DE TRABAJO: Laboratorio de Sistemas de Tiempo Real Distribuidos.

Ingeniería Civil-UNH

8

2.1. ANTECEDENTES UNH-EAPICH

“MODERNIZACIÓN DE LA ENSEÑANZA APRENDIZAJE EN LA ASIGNATURA DE INGENIERÍA ANTISÍSMICA“ Tabla de Antecedentes de movimientos sísmicos y consecuencias a nivel internacional. Fecha

Magnitud

Ciudades o Región Estados Unidos San francisco

1984, Octubre

7.1

1978, Septiembre 16

7.7

Irán

1964, Marzo 28

9.2

Alaska Anchorage

1960, Mayo 22

8.5

Chile Concepción Valparaíso

1927, Mayo 22

8.0

China Nan Shan

1906, agosto 16

8.6

Chile Valparaiso, Santiago

Consecuencias El sismo azotó el área de la Bahía entera de San Francisco causando daños tremendos en las edificaciones del distrito de Marina . el sismo causó el colapso de la autopista de Oakland y parte del puente de la Bahía de San Francisco De 11.000 a 15.000 muertos, muchos heridos y daños considerables en Bozonabad y áreas circunvecinas. 173 muertos, destrucción en Alaska. Se abrieron grietas en las carreteras y los vehículos en movimiento fueron sacados de su curso. Se estimó en 129 500 kilómetros cuadrados el área de daños y produjo un maremoto registrado en las costas de Hawai. De 6.000 a 10.000 muertos, causó muchas víctimas y grandes daños en Concepción y áreas circunvecinas, dejando cerca de 2.000.000 de damnificados y daños cuantificados en mas de 300 millones de dólares. Produjo un maremoto que causo daños en Hawai y Japón. 200.000 muertos, grandes fallas, se sintió hasta Pekin. 20.000 muertos

DECRETO SUPREMO QUE APRUEBA EL “PLAN DE PREVENCIÓN POR SISMOS 2010” DECRETO SUPREMO N° 037-2010-PCM EL PRESIDENTE DE LA REPÚBLICA CONSIDERANDO: Que, el Artículo 1º: de la Constitución Política del Perú reconoce como fin supremo de la sociedad y del Estado la defensa de la persona humana, lo que implica e involucra la defensa de su dignidad e integridad física. Dado en la Casa de Gobierno, en Lima, a los veinticuatro días del mes de marzo del año dos mil diez. ALAN GARCÍA PÉREZ (Presidente Constitucional de la República del Perú) Antecedentes: Eventos sísmicos antiguos y recientes en el país. Lecciones Aprendidas Sismo Pisco 2007.

Ingeniería Civil-UNH

9

2.1. ANTECEDENTES UNH-EAPICH

Eventos sísmicos recientes internacionales. Atlas de Peligros 2010. Compendios Estadísticos (1994 ? 2008). Plataforma Nacional de Reducción de Riesgos. Objetivos: Promover la mejora de las condiciones de habitabilidad en términos de infraestructura física e implementación de medidas de prevención para reducir los riesgos de desastres ocasionado por sismos, por parte de las autoridades y la población en el ámbito nacional. Resultados: 1. La población conoce e identifica las vulnerabilidades de sus viviendas e implementa medidas de reducción de riesgos frente a los efectos de un sismo. 2. Las autoridades y la población preparadas y concientizadas para actuar en caso se presente un sismo severo. Conoce rutas de evacuación, refugios pre establecidos y centros de salud en la jurisdicción. 3. Hospitales seguros frente a desastres siguen funcionando ante la ocurrencia de un sismo. 4. Infraestructura educativa reforzada frente a la ocurrencia de un sismo severo. 5. Estaciones de Bomberos en condiciones de soportar el impacto de un sismo y continuar operando. TITULO: DECRETO SUPREMO N° 037-2010-PCM FECHA: A los veinticuatro días del mes de marzo del año dos mil diez.

RED NACIONAL DE ACELERÓGRAFOS DEL CISMID Registro sísmico Nacional de mayores intensidades. MOYOBAMBA (san Martín): 1990 - intensidad 6.1 Mb 1991 - intensidad 6.5 Mb CHIMBOTE (Ancash): 1970 - intensidad 6.6 Mb LIMA: 1940 - intensidad 6.6 Mb 1966 - intensidad 6.3 Mb 1974 - intensidad 6 Mb Nazca (Ica): 1942 - intensidad 8.2 Mb: 1992 - intensidad 6.5 Mb: AREQUIPA 1979 - intensidad 6.2 Mb 1999 - intensidad 6.2 Mb

Ingeniería Civil-UNH

10

2.2. BASES TEÓRICAS UNH-EAPICH

2.2 2.2.1

BASES TEÓRICAS LOS SISMOS Y SUS CAUSAS

Varios fenómenos son los causantes de que la tierra tiemble, dependiendo de éstos actualmente se reconocen tres clases de sismos: los sismos de origen tectónico, los de origen volcánico y los artificialmente producidos por el hombre. Siendo más devastadores los sismos de origen tectónico, y por ende los de mayor interés dentro la ingeniería. [1] Para entender el origen de los sismos, es necesario hablar sobre: deriva continental, la composición de la tierra y placas tectónicas y las micro placas, temas que son abordados en el presente apartado. Por otra parte, se indica los países cuya sismicidad está asociada al Cinturón Circunpacífico o Cinturón de Fuego del Pacífico. [3] 2.2.1.1. TECTÓNICA DE PLACAS

La parte más superficial de la Tierra está dividida en un número de bloques o mosaicos a los que se denomina “Placas Tectónicas”. Dichos bloques tienen un espesor que va de los 15 a los 50 km aproximadamente y componen lo que ha dado en llamar la “Litósfera”. La Litósfera es la parte rígida del “cascarón” de la Tierra y comprende tanto a la corteza como a una parte (la parte más superficial) del Manto. La capa de la Tierra que se encuentra inmediatamente debajo de la Litósfera es la Astenósfera, la cual no es rígida. Las placas tectónicas se mueven arrastradas por el material que las suprayace teniendo velocidades del orden de cm/año. [2] Las velocidades y, en ciertos casos, las direcciones de movimiento entre placas son diferentes lo que da lugar a interacciones en las fronteras de dichas placas. Existen tres tipos principales de frontera entre placas: 1. Convergentes.- En este tipo las placas han tenido una colisión y, por lo general, ocurre que una de ellas (la de mayor densidad) penetra por debajo de la otra. 2. Divergentes.- En este tipo de frontera, las placas se separan en dirección opuesta partiendo de la frontera, debido a la emergencia de material proveniente del interior. 3. Fronteras transcurrentes.- En este tipo de linderos las placas se mueven con desplazamientos laterales, es decir, pasan una junto a la otra. [4] 2.2.1.1. CINTURÓN CIRCUNPACÍFICO

En América del Sur, se tiene fundamentalmente el enfrentamiento de la Placa de Nazca o Placa Oceánica con la Placa de Sudamérica o Placa Continental. Este enfrentamiento produce el fenómeno de subducción, por el cual la placa de Nazca por ser más rígida y fuerte se introduce por debajo de la Placa Sudamericana y continua moviéndose hacia el manto. Como se indicó este choque genera los sismos que es lo que interesa en el presente capítulo. Sin embargo se debe manifestar que como consecuencia del movimiento continuo de las placas tectónicas se tienen las erupciones volcánicas y los sismos. [1]

Ingeniería Civil-UNH

11

2.2. BASES TEÓRICAS UNH-EAPICH

2.2.2.2. ONDAS SÍSMICAS

La repentina liberación de energía en el foco o hipocentro del sismo, cuando éste ocurre, se propaga en forma de vibraciones elásticas u ondas elásticas de deformación. Se asume que las deformaciones generadas por el paso de una onda son elásticas, de esta manera, las velocidades de propagación son determinadas sobre la base del módulo elástico y la densidad de los materiales a través de los cuales viaja la onda. Las ondas sísmicas se clasifican según su naturaleza en ondas de cuerpo y ondas de superficie. [1] ONDAS DE CUERPO

.- El fallamiento de la roca consiste precisamente en la liberación repentina de los esfuerzos impuestos al terreno. De esta manera, la tierra es puesta en vibración. Esta vibración es debida a la propagación de ondas. Ahora bien, en un medio elástico pueden transmitirse dos tipos de ondas. El primer tipo es conocido como onda de compresión, porque consiste en la transmisión de compresiones y rarefacciones como en el caso de la transmisión del sonido, en este caso las partículas del medio se mueven en el mismo sentido en que se propaga la onda. El segundo tipo es conocido como ondas transversales o de cizallamiento; las partículas se mueven ahora en dirección perpendicular a la dirección de propagación de la onda. La figura muestra esquemáticamente la propagación de estas ondas en un bloque elástico. [2] Las ondas compresionales y transversales han sido llamadas P y S respectivamente. Son también conocidas como ondas internas o de cuerpo porque se propagan en el interior de un sólido elástico. Dentro de ondas de cuerpo 1. Las ondas P, llamadas también primarias, longitudinales, compresionales o dilatacionales; producen un movimiento de partículas en la misma dirección de la propagación, alternando compresión y dilatación del medio. 2. Las ondas S, llamadas también ondas secundarias, transversales o de cortante; producen un movimiento de partículas en sentido perpendicular a la dirección de propagación. [1]

Ingeniería Civil-UNH

12

2.2. BASES TEÓRICAS UNH-EAPICH

ONDAS SUPERFICIALES

Además de estas dos clases de ondas existen otras ondas de gran importancia llamadas ondas superficiales por los motivos que veremos a continuación: cuando un sólido posee una superficie libre, como la superficie de la tierra, pueden generarse ondas que viajan a lo largo de la superficie. Estas ondas tienen su máxima amplitud en la superficie libre, la cual decrece exponencialmente con la profundidad. Una clase de ondas como éstas son conocidas como ondas de Rayleigh en honor al científico que predijo su existencia. La trayectoria que describen las partículas del medio al propagarse la onda es elíptica retrógrada y ocurre en el plano de propagación de la onda. Estas ondas son similares (aunque no son las mismas) a las ondas que se producen en la superficie de un cuerpo de agua (olas). [2] El movimiento de las ondas L, es similar al de las ondas S que no tienen componente vertical ya que mueven la superficie del suelo de lado a lado sobre un plano horizontal y en sentido perpendicular a la dirección de propagación. [1]

PROPAGACIÓN DE ONDAS SÍSMICAS La velocidad de las ondas depende, como ocurre en todas las manifestaciones ondulatorias, de las propiedades del medio; fundamentalmente de la elasticidad y densidad de los materiales por los cuales se propaga. La onda S es más lenta que la onda P. En una amplia gama de rocas su velocidad, Vs, es aproximadamente igual a la velocidad de la onda P, Vp, dividida entre la raiz cuadrada de tres (esto es conocido como condición de Poisson). Como la onda S es la segunda en llegar se le llamó Secundaria, y de allí su nombre (en inglés se asocia con shake, que significa sacudir). Los valores de Vp pueden ser utilizados directamente como un indice de calidad de la roca, dada la naturaleza esencialmente momominerálica de esas variedades petrográficas

Ingeniería Civil-UNH

13

2.2. BASES TEÓRICAS UNH-EAPICH

carbonatada. La velocidad de propagación de ondas dentro del tipo de roca considerado es prácticamente independiente del contenido de agua que pueda presentar la muestra. Las semejanzas entre valores obtenidos para la roca seca y saturada en agua, asi como la relación de Vs y Vp, indica que se trata de rocas no fisuradas, es decir, su porosidad se debe a espacios vacios de tipo poro. Vp, Vs disminnuyen con la falta de cohesión de las rocas, lo que puede ser debido, tanto a a un bajo grado de consolidación, como a procesos de alteración, guardando relación en general con aumentos de porosidad. [7] Valores aproximados en rocas: Calcita: 6660 m/s. Dolomita: 7500 m/s. Insoluble: 5800 m/s. 2.2.2

SISTEMA DE ALERTA TEMPRANA

Los Sistemas de Alerta Temprana conocidos como SAT, son un conjunto de procedimientos e instrumentos, a través de los cuales se monitorea una amenaza o evento adverso (natural o antrópico) de carácter previsible, se recolectan y procesan datos e información, ofreciendo pronósticos o predicciones temporales sobre su acción y posibles efectos. Millones de personas en todo el mundo salvan sus vidas y sus medios de subsistencia gracias a la implementación de estos sistemas. 2.2.2.1. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y REGISTRO SÍSMICO SISMÓMETRO:

Registra amplitudes de onda (Sismograma). Los sismogramas permiten a los sismólogos localizar el epicentro de un sismo y calcular su magnitud. Midiendo la amplitud máxima del registro y calculando la diferencia entre los tiempos de llegada de las ondas S y P, con ayuda de fórmulas sencillas, se obtiene la magnitud del sismo y con un mínimo de tres instrumentos colocados en diferentes lugares, por triangulaciones, se puede localizar el epicentro. Sin embargo, la interpretación exacta de un sismograma y la distinción de los distintos tipos de ondas que se superponen en el registro es un problema bastante delicado. Existe una desventaja adicional: los valores de desplazamiento o velocidad no se obtienen directamente del registro, sino que están en función de la amplificación, voltaje y frecuencia natural del instrumento. [1] Características del sismómetro: Un SISMÓMETRO Streckeisen STS-2 .- Estos sensores triaxiales permiten registrar ondas sísmicas en una amplia banda de frecuencias, con respuesta plana a la velocidad del suelo entre 0.01 a 30 Hz, y capacidad de registrar sismos en una amplia gama de magnitudes, desde sismos locales pequeños hasta sismos lejanos, sin problemas de saturación. [6] ACELERÓMETRO:

Los acelerómetros, también conocidos como sismógrafos de movimiento fuerte, se diseñan para registrar directamente movimientos del suelo cercanos y producen un registro conocido como acelerograma. Los instrumentos se orientan de tal forma que registren la aceleración del suelo en función del tiempo para tres direcciones o componentes normales. El análisis sísmico requiere de la digitalización numérica de los acelerogramas, es decir convertir el registro en una serie de datos de aceleración - tiempo. Los acelerogramas

Ingeniería Civil-UNH

14

2.2. BASES TEÓRICAS UNH-EAPICH

dan una información directa del movimiento sísmico, especialmente apta para estimar la respuesta de las estructuras y edificios. La aceleración como medida instrumental de la intensidad se ha constituido así en el parámetro base para el análisis estructural sísmico. [1] Características del acelerómetro: Un ACELERÓMETRO Kinemétrics FBA-23. El sensor es de balance de fuerzas. Estos sensores triaxiales permiten registrar las aceleraciones del suelo dentro de un amplio espectro de frecuencias sin saturación de la señal para sismos grandes locales y regionales. Estas características de los sensores, permiten estimar con gran precisión la magnitud de sismos grandes que puedan ocurrir en el territorio nacional. [6] 2.2.2.2. ESTACIONES SÍSMICAS

Al contar con equipo de alta sensibilidad en su interior, las casetas de las estaciones de banda ancha fueron ideadas y construidas con la pauta principal del aislamiento de ruido, cambios de temperatura, tormentas y cambios bruscos de voltaje. Además de los instrumentos descritos con anterioridad, las estaciones albergan también el equipo que transmite las señales registradas a la estación. Para tener la referencia de tiempo, otro elemento en el interior de la caseta, es un reloj GPS de alta precisión. Para asegurar el aislamiento de los diferentes equipos, los sensores se cubren con material aislante. [4]

2.2.2.3. OBTENCIÓN DE DATOS Y OPERACIÓN

Sistema de detección central: Consiste en estaciones sismo sensoras distribuidas en el área de vulnerabilidad. Los sensores son acelerómetros triaxiales, cuya frecuencia de muestreo es de 50 Hz. Este sistema funciona de la siguiente manera: 1. La estación en campo detecta un evento sísmico, detecta las fases P y S de las ondas sísmicas en tiempo real y usa el promedio cuadrático de entrada como función característica para la evaluación de la magnitud. Si la función excede un umbral dado, entonces la fase P se detecta, y un segundo umbral se usa para detectar el arribo de la fase S, todo esto para sismos con M >5. También se calcula la tasa de crecimiento de la energía.

Ingeniería Civil-UNH

15

2.2. BASES TEÓRICAS UNH-EAPICH

2. Dependiendo los resultados del punto anterior se determina si se envía la información al sistema de control central. Si cualquier otra estación manda un mensaje que corresponda al mismo evento, entonces se emite la alerta temprana. Sistema de control central: El sistema de control central es también un sistema dual que cuenta con respaldo. Los mensajes recibidos son procesados pero la única manera en que pueden ser validados es si fueron enviados por dos o más estaciones.

Ingeniería Civil-UNH

16

2.3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS UNH-EAPICH

Instalación y Operación del Sistema de alerta Temprana Los equipos de medición de las estaciones se encuentran alojados en casetas especialmente construidas para protegerlos de la intemperie y minimizar los efectos del ruido y la temperatura. La adquisición y procesamiento de los datos sísmicos se realiza Mediante computadoras personales. Las estaciones cuentan, además, con un reloj GPS que permite obtener referencias de tiempo con una precisión muy alta. Los datos se almacenan, procesa y analiza la información de las diferentes redes. [4]

2.3

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS 1. Sismo, temblor o terremoto: Vibraciones de la corteza terrestre inducidas por el paso de las ondas sísmicas provenientes de un lugar o zona donde han ocurrido movimientos súbitos de la corteza terrestre (disparo sísmico o liberación de energía). 2. Sismología: Es la ciencia y estudio de los sismos, sus causas, efectos y fenómenos asociados. 3. Sismicidad: Es la frecuencia de ocurrencia de sismos por unidad de área en una región dada. A menudo esta definición es empleada inadecuadamente, por lo que se define en forma más general como ?la actividad sísmica de una región dada?, esta última definición implica que la sismicidad se refiere a la cantidad de energía liberada en un área en particular. 4. Amenaza Sísmica: Es el valor esperado de futuras acciones sísmicas en el sitio de interés y se cuantifica en términos de una aceleración horizontal del terreno esperada, que tiene una probabilidad de excedencia dada en un lapso de tiempo predeterminado. 5. Microzonificación sísmica: División de una región o de un área urbana en zonas más pequeñas, que presentan un cierto grado de similitud en la forma como se ven afectadas por los movimientos sísmicos, dadas las características de los estratos de suelo subyacente. 6. Fallas geológicas: Ruptura, o zona de ruptura, en la roca de la corteza terrestre cuyos lados han tenido movimientos paralelos al plano de ruptura. 7. Ondas sísmicas: Son vibraciones que se propagan a través de la corteza terrestre causadas por la repentina liberación de energía en el foco. Acelerograma: Descripción en el tiempo de las aceleraciones a que estuvo sometido el terreno durante la ocurrencia de un sismo real. 8. Sismograma: Es un registro del movimiento sísmico y mide la magnitud de los sismos. Aceleración pico del suelo: Es la aceleración máxima de un punto en la superficie alcanzada durante un sismo. 9. Licuación: Respuesta de los suelos sometidos a vibraciones, en la cual estos se comportan como un fluido denso y no como una masa de suelo húmeda. 10. Epicentro: Punto que se encuentra en la superficie de la tierra inmediatamente por encima del foco.

Ingeniería Civil-UNH

17

2.4. HIPÓTESIS UNH-EAPICH

11. Hipocentro: Foco sísmico o fuente, es el punto o grupo de puntos subterráneos desde donde se origina el sismo. 12. Distancia epicentral (D): Es la distancia horizontal desde un punto en la superficie al epicentro. 13. Riesgo Sísmico: Son las consecuencias sociales y económicas potenciales provocadas por un terremoto, como resultado de la falla de estructuras cuya capacidad resistente fue excedida por un terremoto. 14. Peligrosidad Sísmica: Es la probabilidad de que ocurra un fenómeno físico como consecuencia de un terremoto, provocando efectos adversos a la actividad humana. Estos fenómenos además del movimiento de terreno pueden ser, la falla del terreno, la deformación tectónica, la licuefacción, inundaciones, tsunamis, etc.. 15. Vulnerabilidad Sísmica: Es un valor único que permite clasificar a las estructuras de acuerdo a la calidad estructural intrínseca de las mismas, dentro de un rango de nada vulnerable a muy vulnerable ante la acción de un terremoto.

2.4

HIPÓTESIS H1: Es posible a la población frente a movimientos sísmicos de gran escala y disminuir daños ocasionados por los mismos. H0: No es posible alertar a la población frente a movimientos sísmicos de gran escala y disminuir daños ocasionados por los mismos.

Ingeniería Civil-UNH

18

3 3.1

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

TIPO DE INVESTIGACIÓN Por el tipo de investigación el presente estudio reúne las condiciones metodológicas de una investigación aplicada.

3.2

NIVEL DE INVESTIGACIÓN

3.3

MÉTODO DE INVESTIGACIÓN La metodología de la investigación se encuentra dentro del enfoque cuantitativo en cual se dará la descripción de todas las actividades y procedimientos secuenciales en el desarrollo del proyecto de tesis, especificando cada una de las actividades, los recursos requeridos y avance progresivo al realizar el proyecto de investigación.

3.4

DISEÑO DE INVESTIGACIÓN El diseño de investigación es: no experimental - longitudinal

3.5 3.5.1

POBLACIÓN, MUESTRA, MUESTREO Población :

Eventos sísmicos. 3.5.2

Muestra :

Evento sísmico de magnitud de mayor a 5º en la escala de Richter considerado como moderado. 3.5.3

Muestreo :

Considera técnica no probabilístico.

Ingeniería Civil-UNH

19

3.6. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS UNH-EAPICH

3.6 3.6.1

TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS Instrumentos:

Acelerógrafos Sismógrafos

3.7

PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS Al ocurrir un evento sísmico los instrumentos lo detectan y proporcionan los datos necesarios para analizar y determinar el peligro sísmico.

3.8

TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS Los datos se obtendrán mediante las estaciones receptoras (sensores), los cuales se analizan con los acelerógrafos y sismógrafos. Una vez determinada la magnitud del evento sísmico se lanza la alerta mediante radio emisoras de la región.

3.9

ÁMBITO DE ESTUDIO La presente investigación se desarrollará en la región de Huancavelica.

Ingeniería Civil-UNH

20

4

ASPECTO ADMINISTRATIVO

4.1

POTENCIAL HUMANO

4.2

RECURSOS MATERIALES

4.3

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

4.4

PRESUPUESTO (CADENA DE GASTO MENSUALIZADO)

4.5

FINANCIAMIENTO

Ingeniería Civil-UNH

21

Bibliografía [1] Ivan Richard Goytia Torrez, Rolando Villanueva Inca, Felipe Ramiro Saavedra A. Texto Guía de Ingeniería Antisísmica. Facultad Ciencias y Tecnología, Carrera Ingeniería Civil. [2] J. M. Espíndola C., Z. Jiménez J., Terremotos y Ondas Sísmicas, Cuadernos del Instituto de Geofísica, No. 1, Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Geofísica, UNAM, 1994 [3] Roberto Aguiar Falconí. Análisis Sísmico de Edificios, 1ra Edición. Centro de Investigaciones Científicas, Escuela Politécnica del Ejército, Abril 2008. [4] Rubí Eréndira Sánchez Cedillo, Tesis Viabilidad de una Alerta Sísmica Temprana Para la Ciudad de México Usando la Red del Servicio Sismológico Nacional. Universidad Nacional Autónoma de Mexico 2009 [5] Constitución Política del Perú DECRETO SUPREMO N° 037-2010-PCM, “Plan de Prevención por Sismos 2010“, Ley N° 29158, Ley Orgánica del Poder Ejecutivo, 2010. [6] Juan Carlos Montalvo Arrieta, Héctor de León Gomméz, LNIG: Nueva estación Sísmica digital en el noreste de México, Facultad de Ciencias de la Tierra, UANL, Julio 2006 Vol. IX, N° 32. [7] Alonso, F.J. y Suárez del Río, Velocidad de Propagación de ondas en rocas carbonatadas, Trabajos de Geología, Universidad de Oviedo, España 10 de enero de 1985. [8] J. M. Espíndola C., Z. Jiménez J, Terremotos y ondas sísmicas, Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Geofísica, 1994. [9] Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento, Reglamento Nacional de Edificaciones Norma E 030, DS N° 011-2006-VIVIENDA. [10] R. Hernández S., C. Fernández C., M. Baptista L., Metodología de la Investigación, 5ta edición 2010. [11] Dorbath, L., Dorbath, C., Jimenez, E. y Rivera L., Seismicity and tectonic deformation in the Eastern Cordillera and the sub-andean zone of central Peru. Journal of South American Earth Acisneces, 1991 [12] Tavera, H. y Buforn, E., Sismicidad y Sismotectónica de Perú En: Sismicidad y Sismotectónica de Centro y Sudamérica. E. y Udias, A (eds), Física de la Tierra, 1998.

Ingeniería Civil-UNH

22

BIBLIOGRAFÍA UNH-EAPICH

[13] Suarez, G., Gagnepain, J., Cisternas, A., Hatzfeld, D., Molnar, P., Roecker, S. y Viodé, J., Tectonics deformation of the Andes and the configuration of the subducted slab in Central Perú: results from a microseism experiment. Geophys. J. 1990 [14] Mario Paz, versión española,Structural Dynamics, theory and computation,3ra edition. Editorial Reverté, S.A. Van Nostrand Reinhold Company, Inc, 1992.

Ingeniería Civil-UNH