Acciones Sismicas

Cátedra de Análisis Estructural
Carrera de Ingeniería Civil

ACCIONES SISMICAS PARA DISEÑO
ESTRUCTURAL

Carlos A. Prato
Fernando G. Flores

Año 2007

CARACTERIZACION DE LAS ACCIONES SISMICAS
1. INTRODUCCION
Las acciones sísmicas son movimientos oscilatorios complejos de la corteza
terrestre que pueden analizarse desde distintos puntos de vista según el objetivo del
estudio, desdela naturaleza del mecanismo de generación o foco, las características del
medio de transmisión de las ondas desde el foco hasta el punto de observación, de la
distribución espacial y temporal de las componentes de desplazamientos, hasta aspectos
estadísticos e históricos.
En este curso nos concentraremos en los efectos que provocan sobre las
construcciones. En particular nos interesareconocer que los sismos resultan de la
propagación de perturbaciones originadas por la liberación de energía de deformación
acumulada en la corteza a través de un mecanismo de ruptura. Dichas perturbaciones
viajan a través de la corteza como "ondas sísmicas" que se propagan con diversos
mecanismos de deformación elástica.
Las ondas sísmicas están constituidas por dos tipos bien diferenciados demovimientos:
i) Ondas de cuerpo: Son perturbaciones que se generan en el foco y se propagan
sin ser afectadas por las condiciones de contorno de la corteza, tales como
discontinuidades y bordes libres. En un medio elástico e isótropo es posible identificar
dos tipos de ondas de cuerpo de naturaleza diferente:
* Ondas de corte, o distorsionales, también conocidas como ondas "S", que secaracterizan por generar en el punto por el que atraviesan deformaciones del tipo
distorsionales o desviadoras. Estas ondas tienen la característica de involucrar
desplazamientos en un plano perpendicular a la dirección de propagación. La velocidad
de propagación de las mismas en un medio elástico isótropo de módulo de corte G y de
densidad de masa ρ es igual a
VS =

G

ρ

* Ondas volumétricas,también conocidas como ondas "P", que se caracterizan por
producir a su paso deformaciones volumétricas exclusivamente. Para un medio elástico e
isótropo de módulo elástico E, módulo de Poisson ν, y densidad ρ, la velocidad de
propagación de estas ondas es:
VP =

E (1 −ν )
(1 − 2ν )(1 +ν ) ρ

La relación entre VP y VS depende del módulo de Poisson; para ν = 0.20 resulta
VP/VS = 1,6 , porlo que las ondas P llegan al sitio de observación de un sismo antes que
las ondas S.

ii) Ondas superficiales: Son perturbaciones con una configuración más compleja y
de gran diversidad, que se generan cuando ondas de cuerpo inciden en superficies libres.
La amplitud del movimiento asociada a este tipo de ondas disminuye con la distancia a la
superficie. Este tipo de ondas incluye lasondas tipo "Rayleigh" con desplazamientos en
el plano de propagación y las ondas tipo "Love" con desplazamientos perpendiculares a
la dirección de propagación (éstas son ondas de corte superficiales).
Es interesante destacar que las ondas de cuerpo se propagan en un medio elástico e
isótropo con velocidades VS y VP independientes de la forma de la onda. Esto significa
que toda perturbaciónasociada a una onda de cuerpo no cambia de forma, tanto en el
espacio como en el tiempo (ambas variables están relacionadas a través de la constante
VS, o VP). Esta propiedad se conoce como carácter NO DISPERSIVO del medio elástico
para las ondas de cuerpo.
Por el contrario, las ondas superficiales presentan una velocidad de propagación
dependiente de su forma (o contenido de frecuencias) debido ala variación de las
propiedades mecánicas de los estratos superficiales en función de la profundidad. Esta
característica hace que las ondas superficiales sean habitualmente DISPERSIVAS, es
decir que cambian su forma en el proceso de propagación.
Los movimientos sísmicos, tal como se perciben en un punto de la superficie de la
corteza terrestre, están constituidos por la superposición de...