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Facultad de Ingeniería – Programa Ingeniería Civil UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
Sustentación de modalidad de grado 2020
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Informe final asistente de proyecto de investigación
Asignatura: Sustentación de modalidad de grado
Presentado por: Jaisson Garcia
Docente encargado del proyecto: Oscar Moreno
Docente encargado de la asignatura: Jesús Cuaces
Tema del proyecto: PGV (Peak Ground Velocity)
Santa Marta D.T.C.H
2020
Facultad de Ingeniería – Programa Ingeniería Civil UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
Sustentación de modalidad de grado 2020
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INFORME DE ACTIVIDADES
Proyecto PGV (Peak Ground Velocity)
TUTOR DEL PROYECTO:
Oscar Moreno
ASISTENTE DE INVESTIGACION:
Jaisson García Castrillo
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
SANTA MARTA
D.T.C.H.
2020
Facultad de Ingeniería – Programa Ingeniería Civil UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
Sustentación de modalidad de grado 2020
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TABLA DE CONTENIDO
Pagina
RESUMEN
ABSTRACT
INTRODUCCION…………………………………………………………………….6
OBJETIVOS………………………………………………………………………….7
JUSTIFICACION…………………………………………………………………….8
DESCRIPCION………………………………………………………………………9
MARCO CONCEPTUAL……………………………………………………………10
DESARROLLO……………………………………………………………………….14
CONCLUSIONES…………………………………………………………………….28
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………….29
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RESUMEN
La realización de este proyecto comienza por la idea innovadora de dar una mejor
resistencia a partir de cálculos a las estructuras elaboradas en la realidad. Para
así llegar a un buen punto de partida de dichas estructuras fue necesaria la
escogencia del país Chile ya que presenta una alta actividad sísmica por el sin
números de registros históricos que nos llevara a la obtención de una ecuación
capaz de mejorar el comportamiento de todas las estructuras de la Ingeniería Civil
en un futuro.
Palabras clave: Comportamiento de los sismos, Subducción, Frecuencia,
Desplazamientos, Estructuras, Magnitud
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ABSTRACT
The realization of this project begins with the innovative idea of giving a better
resistance based on calculations to the structures made in reality. In order to reach
a good starting point for these structures, it was necessary to choose the country
Chile since it presents a high seismic activity due to the lack of numbers of
historical records that will lead us to obtain an equation capable of improving the
behavior of all the structures of Civil Engineering in the future.
Keywords: Behavior of earthquakes, Subduction, Frequency, Displacements,
Structures, Magnitude
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INTRODUCCION
Este proyecto de investigación va enfocado al país chile ubicado en el continente
de América, este país es característico por la presencia de una gran actividad
sísmica. Además de demostrar que los sismos que han presentado mayores
magnitudes se encuentran ubicados en esta región.
Por estos y muchos motivos más es de gran importancia realizar estudios y cálculos
sobre los sismos registrados para formular alternativas que puedan ser usadas por
los arquitectos e ingenieros para crear mejores estructuras capaces de soportar los
constantes sismos que se generan en estas zonas
¿Por qué se producen con tanta frecuencia los sismos en chile?
La respuesta es simple y es que chile está ubicado al límite de la placa tectónica de
nazca, la cual choca constantemente con la placa sudamericana
Estas dos placas son grandes bloques de superficie terrestre que intentan avanzar
la una sobre la otra a razón de entre 7 y 8 centímetros por año.
La placa de Nazca (que limita en su lado izquierdo con la placa Pacífica) está siendo
empujada por debajo de la placa Sudamericana.
La fricción entre ambas placas en las profundidades de la corteza terrestre generan
una poderosa presión, y cuando se libera esta presión ocurre un terremoto.
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OBJETIVOS
GENERAL
➢ Calcular los valores máximos de aceleración velocidad y desplazamiento,
así como también codificar los distintos valores que presenta cada sismo en
cada una de sus componentes de dirección y a sus distintos tiempos de
dicha duración del sismo
ESPECIFICOS
➢ Descomprimir los sismos ubicados en las carpetas donde estaban
por año adjuntos
➢ Hacer los cálculos pertinentes por medio de métodos numéricos o en
este caso por medio de un programa con los cuales podremos
obtener los valores deseados para cada sismo
➢ Codificar los valores calculados a cada uno de los periodos
requeridos y necesarios
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JUSTIFICACION
A lo que se quiere llegar con este proyecto es a la obtención de una ecuación que
permita generalizar y ser punto clave para la mejora de caculos estructurales para
las edificaciones de obras civiles por medio de la codificación de sismos pasados
que permitirían para un futuro la elaboración de mejores cimentaciones e
infraestructuras, aporte el cual se viene trabajando por medio del ingeniero Oscar
Moreno con la Universidad Cooperativa de Colombia – Campus Santa Marta y de
la mano de los diferentes asistentes de investigación que se han venido
involucrando en los distintos semestres de trabajo de dicho proyecto; estos
acontecimientos de Subducción en América generados por los constantes roses de
la placa nazca y la placa sudamericana. Han hecho necesarias a la ingeniería crear
nuevos cálculos y nuevas formas de construir para así disminuir el riesgo de algún
accidente o desplome de edificaciones que causen la muerte de miles de personas
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DESCRIPCION DEL PROYECTO
En las carpetas adjuntas codificadas en antiguos semestres de los datos de sismos
históricos de chile se tienen comprimido las distintas estaciones con sus tres
componentes que quedaron registrados de cada sismo, los cuales deberán ser
descomprimidos para extraer los datos de aceleraciones registrados por cada
sismógrafo con los cuales se hacen una serie de cálculos por métodos numéricos
que nos permiten no solo hallar los valores máximos de aceleración, velocidad y
desplazamiento sino que también podremos graficar con esos datos los
comportamientos de dicho sismo
El objetivo de este proyecto es obtener predicciones de PGV (Peak Ground
Velocity). Las cuales se presentan de forma constante en la zona de subducción
estudiada en chile ya que esta será de mucha utilidad debido a su característica alta
presencia de sismos de toda clase, magnitud y profundidad que nos llevara a
obtener resultados eficaces en la elaboración de la nueva ecuación que se busca
crear la cual debería ser tenida en cuenta en países y zonas de alta actividad
sísmica
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MARCO CONCEPTUAL
Actividad sísmica
La actividad sísmica es el continuo movimiento de esa placa. Decimos que hay
mucha actividad sísmica cuando se producen muchos temblores en una zona. Un
lugar donde no se producen temblores es una zona sin actividad sísmica pero puede
ser propensa a esa actividad.
Magnitud
Medida de algo conforme a una escala determinada
Placa tectónica
Las placas tectónicas son fragmentos de la litosfera, compuesta por la parte superior
del manto superior y la corteza terrestre, que se comportan como una capa fuerte,
relativamente fría y rígida. ... Es sobre esta astenósfera que se “deslizan” las placas
tectónicas
Fricción
El término fricción deriva de friccionar. Este verbo refiere a frotar, restregar o rozar
algo. Se conoce como fuerza de fricción a la que realiza una oposición al
desplazamiento de una superficie sobre otra, o a aquélla opuesta al comienzo de
un movimiento
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Presión
Fuerza que ejerce un gas, un líquido o un sólido sobre una superficie
Aceleración
La aceleración es una magnitud derivada vectorial que nos indica la variación de
velocidad por unidad de tiempo
Velocidad
La velocidad es una magnitud física que expresa la relación entre el espacio
recorrido por un objeto, el tiempo empleado para ello y su dirección.
Desplazamiento
Se denomina desplazamiento al cambio de posición que experimenta un cuerpo,
desde un punto inicial A, hasta un punto final B, a través del movimiento.
Sismo
Serie de vibraciones de la superficie terrestre generadas por un movimiento brusco
y repentino de las capas internas (corteza y manto).
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Dirección
Indicación de la orientación o destino de un cuerpo en movimiento.
Métodos numéricos
Los métodos numéricos son técnicas mediante las cuales es posible formular
problemas matemáticos de tal forma que puedan resolverse usando operaciones
aritméticas. ... Se requiere de una secuencia de operaciones algebraicas y lógicas
que producen la aproximación al problema matemático.
Periodo
Es el intervalo de tiempo necesario para completar un ciclo repetitivo, o simplemente
el espacio de tiempo que dura algo.
Frecuencia
Frecuencia es la medida del número de veces que se repite un fenómeno por unidad
de tiempo.
Subducción
En el marco de la tectónica de placas, la subducción es el proceso de hundimiento
de una placa litosférica bajo el borde de otra placa, formándose los llamados límites
convergentes entre placas. La placa subducida, la que se hunde, suele estar
formada por corteza oceánica, más delgada y densa que la continental.
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Partes de un sismo
https://slideplayer.es/slide/14369752/89/images/5/Sismicidad+Partes+de+un+sismo%3A.jpg
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Partes de la subducción
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0a/Subduction-
es.svg/1200px-Subduction-es.svg.png
Componentes de influencia en la subducción
➢ Fuerza de empuje
➢ Fuerzas gravitatorias
➢ Fuerzas volcánicas
.
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DESARROLLO
Al comenzar el semestre y el currículo de la asignatura sustentación de modalidad
de grado primero se realizó un acercamiento y reconocimiento del tema del proyecto
a tratar el cual ya venía con trabajo previo de anteriores semestres por lo cual se
hizo unas inspección rápida de lo que ya estaba hecho y de lo que se continuaría
realizando en el presente semestre 2020-ll. Los cálculos requeridos del proyecto
para cada sismo iba a ser desarrollado con fórmulas indicadas en las tablas de
cálculo de Excel pero luego se optó por manejar un programa que codificara los
datos de los sismos como lo son el número de aceleraciones registrado y el periodo
del sismo con lo cual el programa nos arrojaba los cálculos de los valores máximos
deseados para cada sismo los cuales eran codificados en las tablas elaboradas en
Excel en semestres anteriores.
Este proceso de cálculos es algo muy extenso ya que introduciendo los sismos al
programa y luego sacando los resultados para codificarlos en la hoja de cálculo se
toma más de 6 minutos y hay registro de casi 600 sismos históricos donde la gran
mayoría fueron registrados por más de 20 estaciones las cuales debían ser puestas
una a una en el programa para la extracción de sus resultados
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Secuencia de pasos a seguir para la codificación de cálculos obtenidos
1)
Se extraen los datos comprimidos para dejarlos en carpetas de mejor accesibilidad
y nos dirigimos a la carpeta del winrar que se está descomprimiendo
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2)-A
2)-B
El cual presentara por meses los sismos que ocurrieron durante cada mes del año
teniendo en cuenta que los cálculos serán partiendo desde el año 2012 hasta el
presente año 2020
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3)
Luego de haber ingresado al primer día del mes que hubo presencia de actividad
sísmica encontramos las carpetas comprimidas de las estaciones que reportaron el
mismo sismo del mismo día, el cual que a la hora de descomprimir posee 3
componentes para un mismo sismo
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4)
Luego se ingresa al programa llamado seismosignal que se utilizó para la obtención
de resultados el cual facilito el ingeniero Oscar Moreno para más facilidad y certeza
de los resultados
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5)
Se ingresan de uno en uno los sismos en el programa en formato de texto
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6)
En el siguiente recuadro se hace una serie de correcciones para que el programa
lea de forma óptima los datos brindados por cada estación como lo es:
➢ Número de líneas donde deberá comenzar el programa a leer los valores
➢ Numero de líneas, contando las aceleraciones y los datos básicos del sismo
como lo son, profundidad, magnitud, latitud, longitud y el periodo
➢ Se le indica al programa que solo estamos evaluando aceleraciones
➢ Se enumera la cantidad de columnas que presentan los valores de
aceleraciones
➢ Por ultimo en este recuadro se modifican las unidades consistentes de lo que
queremos obtener, en este caso las aceleraciones, velocidades y
desplazamientos
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7)
El programa nos arroja las gráficas de los picos máximos y mínimos generados en
aceleración, velocidad y desplazamiento a través de la duración de dicho sismo
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8)
En la pestaña del programa donde se encuentran los espectros de respuesta hay
que hacer una modificación mínima como lo son los periodos máximos y mínimos
en que queremos obtener datos del sismo el cual para este caso será mínimo de
0,05 y máximo de 0,05 dándole la orden al programa que cada 0,05 segundos nos
entregue resultados del espectro de respuesta hasta los 4 segundos de duración
del sismo. Luego le damos clic en el botón refrescar para que el programa asuma
los nuevos cambios que se hicieron y nos arroje resultados
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9)-A (Grafica 1) - Aceleración
El programa me arroja la gráfica del espectro tanto para aceleración, velocidad y
desplazamiento
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9)-B (Grafica 2) – Velocidad
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9)-C (Grafica 3) – Desplazamiento
En cada grafica podemos apreciar la variación de valores a medida que el tiempo
del sismo va aumentando
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10)
Se va a las pestañas de aceleración velocidad y desplazamiento para sacar los
valores requeridos para la obtención de la ecuación que se busca crear
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11)
Por último se dirige a la base de datos creada en Excel donde se digita uno a uno
los valores obtenidos para cada componente de cada estación que reporto dicho
sismo, la cual está compuesta de valores máximos de aceleración velocidad y
desplazamientos, y también de los valores en distintos periodos para cada una de
estas anteriormente mencionadas
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CONCLUSIONES
Con la participación en este proyecto una de las conclusiones más certeras a la que
se puede llegar uno como estudiante y futuro ingeniero es la importancia del estudio
de los sismos, ya que no solo afecta a la corteza terrestre sino a todo aquello que
este reposando sobre esta, con este proyecto de estudio de sismos y los
movimientos de las capas tectónicas podre tener a futuro en cuenta la magnitud de
lo que puede ocasionar movimientos de tierras futuras basado en acontecimientos
y registros antiguos ocasionando muertes en magnitud si no se tiene en cuenta a la
hora del diseño y los cálculos tanto para la cimentación de una edificación como
también los elementos que la componen como lo son vigas, columnas y losas.
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BIBLIOGRAFIA
➢ Parte de la introducción
https://www.bbc.com/mundo/noticias/2015/09/150917_terremoto_chile_porq
ue_lp
➢ Link del programa utilizado
https://seismosoft.com/products/seismosignal/?gclid=EAIaIQobChMI8IKIpp-
I7QIVA5SzCh0TPAlQEAAYASAAEgL0zPD_BwE