Francisco José Sánchez Sesma,
Francisco José Chávez García,
Martha María Suárez López,
David Alvarez Cuevas,
José Luis Rodríguez Zuñiga y
Rafael Avila Carrera
El análisis de la información registrada instrumentalmente mediante técnicas de filtrado en los dominios de frecuencia-numero de onda (f-k) y frecuencia-espacio (f-x), permite describir mejor el movimiento sísmico en el valle de México y comprender los mecanismos de generación local de ondas superficiales y la excepcional duración del movimiento. Por ello, uno de los objetivos de este proyecto es implantar y desarrollar algoritmos para el análisis de señales sísmicas en un arreglo espacial. Estos se apoyan en la aplicación de trasformadas numéricas para pasar la información a los dominio f-k y f-x.
En este estudio la interpretación de los fenómenos observados se basa en el análisis de resultados de modelos teóricos. Con este fin, se ha continuado con el desarrollo (1) de métodos asintóticos basados en la superposición de haces gaussianos; (2) técnicas híbridas para estudiar configuraciones sencillas, (3) del método seudoespectral que permitirá tratar medios heterogéneos y (4) de una técnica de ecuaciones integrales.
Destaca entre los estudios realizados para calcular la respuesta sísmica de depósitos sedimentarios, el desarrollo de una técnica fundamentada en un método de elementos de frontera para cuencas tridimensionales de forma arbitraria que junto con el análisis de los registros de aceleración, ayudaran a la mejor comprensión de los fenómenos de propagación de ondas que se presentan en el valle de México.
Enrique Mendoza Otero,
Orlando Javier Díaz López y
Luis Esteva Maraboto
Se han obtenido espectros de respuesta para diferentes índices de confiabilidad de los sistemas simples.
Sonia Elda Ruiz Gómez
Se realiza un análisis paramétrico de sistemas de cortante con diferentes períodos de vibración y diferentes características de osciladores resonantes. Estos se excitan con acelerogramas simulados a partir de registros obtenidos en las zonas de terreno blando y medio del DF. Simultáneamente, se obtienen respuestas de marcos planos de 20 y 10 niveles, con tres crujias, desayunadas de acuerdo con las recomendaciones del Reglamento del DF 1987, con osciladores resonantes y sin ellos. En cada caso se realizara un análisis de costos iniciales.
En estudios posteriores, se analizara la influencia de las incertidumbres de las propiedades de las estructuras y su excitación en la respuesta estructural.
Martha María Suarez López,
Francisco José Sánchez Sesma,
José Manuel Castillo Covarrubias,
Rafael Avila Carrera
El objetivo es proponer un algoritmo numérico con base en una formulación indirecta del método de elementos de frontera, para calcular la matriz de impedancias (o rigideces dinámicas) de cimentaciones tridimensionales de forma arbitraria desplantadas en un semiespacio elástico o en un estrato homogéneo apoyado sobre una base rígida. La forma como se concibe el algoritmo hace posible su extensión para la obtención de las fuerzas de fijación ante incidencia de ondas S. El problema se trata como un problema de difracción. El método se puede considerar como una simulación numérica del principio de Huygens debido a que los campos de las ondas difractadas se construyen a partir de fuentes localizadas en las fronteras.
El problema de la difracción de ondas generada por la presencia de la cimentación, se resuelve basándose en el método indirecto de integrales en la frontera, que toma en cuenta la representación integral de las ondas difractadas mediante potenciales de capa simple. Estos pueden interpretarse como la superposición de fuentes puntuales. Así, las ondas difractadas se construyen en las fronteras desde donde son irradiadas. Un procedimiento para resolver el problema de la interacción dinámica suelo-estructura, consiste en calcular independientemente las fuerzas que actúan en la cimentación debidas al comportamiento dinámico del suelo y al de la estructura y considerar el equilibrio dinámico de la cimentación.
Las fuerzas del suelo se calculan obteniendo las fuerzas y momentos que es necesario aplicarle a la cimentación para evitar que esta se mueva cuando en el medio donde se desplanta, se propague una excitación armónica con amplitud unitaria (fuerzas de fijación) y las fuerzas que se requieren para producir en ella un desplazamiento (o giro) unitario (funciones de impedancia).
Los resultados que se han obtenido con este método coinciden con los publicados en la literatura por otros autores.
Ernesto Heredia Zavoni
Se extiende una metodología de vibraciones aleatorias desarrollada previamente por el autor para el análisis sísmico de estructuras con múltiples apoyos, al análisis de efectos de torsión inducidos por variación espacial del movimiento sísmico del terreno. Se considera el caso de edificios con distribuciones simetricas en planta de masa y rigidez. El uso de funciones de densidad espectral y espectros de coherencia apropiados, permiten estudiar la influencia de las condiciones locales del suelo y de los efectos de incoherencia y cambio de fase de las ondas sísmicas, en la respuesta torsional. Se toman en cuenta las contribuciones de los componentes de respuesta seudoestática y dinamita, así como las correlaciones cruzadas entre estas, y se avalúa la importancia relativa de dichos componentes en la respuesta total.
Mario Gustavo Ordaz Schroeder,
Miguel Pedro Romo Organista y
Luis Esteva Maraboto
El objetivo del estudio fue valorar con estimaciones preliminares del riesgo sísmico al que están sujetas las presas Chicoasen, Malpaso, La Angostura, Penitas, Caracol e Infiernillo. Para conseguir este propósito se calcularon las tasas medias de excedencia de valores de aceleración que produjeran un estado incipiente de daño en las cortinas. Se utilizaron los catálogos de sismicidad de la zona mas refinados de que se dispone en la actualidad, así como leyes de atenuación de las ondas sísmicas derivadas con una amplia base de datos acelerogrñaicos registrados por la red de Guerrero y modelos sismológicos de fuente que imponen restricciones físicas a las soluciones estadísticas en la determinación de las leyes de atenuación. Para determinar los niveles de aceleración para los que se tiene un estado de daño incipiente, se utilizo un estudio detallado de la presa El Infiernillo, realizado por M P Romo, en que se analiza el comportamiento de la cortina ante temblores previos. Con los resultados del estudio del doctor Romo se determinaron factores de sobre-resistencia -cociente entre la resistencia para la que empiezan a producirse danos y la resistencia de diseño- que fueron aplicados al resto de las presas, con lo que fue posible calcular las medidas de riesgo sísmico deseadas. Los resultados indican que con la excepción del Infiernillo, las presas tienen un bajo nivel de riesgo sísmico. Para el caso del Infiernillo se llevara a cabo un estudio mas exhaustivo.
Martha María Suarez López
Recientemente se desarrollo un algoritmo basado en el método indirecto de elementos de frontera (IBEM) para el calculo de las funciones de impedancia de cimentaciones tridimensionales asimétricas desplantadas sobre un estrato. Los resultados obtenidos son comparables con los publicados en la literatura para cimentaciones circulares y rectangulares. Sin embargo, el método tiene limitaciones. Las conclusiones alcanzadas son aproximadas y los recursos de computo necesarios elevados. La precisión en los resultados mejora si se hace una discretización fina de la geometría del problema, pero esto aumenta considerablemente el tiempo de computo requerido. La re-formulación del algoritmo utilizando el método directo de elementos de frontera (BEM) contribuiría a mejorar los resultados al calcular directamente las tracciones generadas en la cimentación y permitirá explorar las limitaciones de ambos métodos (IBEM y BEM) en la solución de problemas de interacción dinamita suelo-estructura. El objetivo del proyecto será desarrollar un algoritmo numérico con ecuaciones integrales utilizando el método directo de los elementos de frontera para calcular la matriz de impedancias de cimentaciones tridimensionales de forma arbitraria en un semiespacio elástico y en un estrato homogéneo desplantado en base rígida. Para ello, se utilizara la función de Green del espacio completo. Los resultados se calibraran con los obtenidos con otros métodos. Se espera llegar a entender los efectos de torsión inducidos por la asimetría de las cimentaciones.
Sonia Elda Ruiz Gómez
En esta segunda etapa del proyecto, patrocinado por el DDF, se ampliaran los estudios anteriores de la siguiente manera:
- Se tomaran en cuenta el comportamiento no lineal de los marcos y del oscilador resonante.
- Se incluirá la influencia de la incertidumbre en las propiedades del marco en la respuesta dinamita del sistema con oscilador resonante y sin el.
- Se concluirá sobre las ventajas del uso de osciladores resonantes en edificios ubicados en la ciudad de México.
Ernesto Heredia Zavoni
Se propone desarrollar una metodología para el análisis sísmico de sistemas estructurales con amortiguamiento no clásico y múltiples apoyos, con base en la teoría de vibraciones aleatorias.
Desarrollar una metodología eficiente para el estudio de la respuesta sísmica de líneas vitales enterradas que permita reducir el análisis del sistema estructural con amortiguamiento no clásico y múltiples apoyos, al de una serie de osciladores modales simples para los cuales se puede realizar análisis estándar de vibraciones aleatorias. Dicha metodología permitirá llevar a cabo, con relativa facilidad y eficiencia computacional, estudios paramétricos del efecto de la variación espacial del movimiento del terreno en la respuesta sísmica de líneas vitales.
En el presente estudio se propone incorporar la descomposición en términos de la velocidad y desplazamiento de los osciladores modales equivalentes a la metodología de Heredia Zavoni (1993) para sistemas con múltiples apoyos, a fin de extenderla para el caso de sistemas con amortiguamiento no clásico. En este caso será necesario considerar, además de las fuerzas de inercia, las fuerzas de amortiguamiento debidas a las velocidades del terreno en los apoyos. Usando una descomposición similar a la propuesta por Igusa y Der Kiureghian (1983), la respuesta dinamita se expresara como una combinación lineal de desplazamiento, velocidades y aceleraciones de osciladores modales equivalentes.
Mediante la técnica de fracciones parciales empleada por Heredia Zavoni (1993), se encontrara la covarianza entre componentes de respuesta dinamita en función de nuevos parámetros espectrales y coeficientes característicos del sistema estructural.
El uso de espectro de coherencia y funciones de densidad espectral apropiadas permitirá estudiar la influencia de las condiciones locales del suelo y del cambio de fase y perdida de coherencia por efectos de propagación de las ondas sísmicas, en la respuesta de líneas vitales enterradas.
Luis Esteva Maraboto
Se busca determinar espectros sísmicos esperados en el sitio de la Presa La Parota para diversos períodos de recurrencia y proporcionar acelerogramas simulados, congruentes con dichos espectros que sirvan para los análisis de respuesta de la estructura, para fines de diseño.
La amenaza sísmica en el sitio de interés proviene de temblores que se originan en dos fuentes sísmicas:
a) Zonas de subducción de la costa sur de México
b) Masa continental al norte de la zona de subducción.
La actividad de la zona de subducción puede separarse en dos procesos, cada uno actuando sobre una parte de dicha zona: en la parte mas superficial los mecanismos sísmicos son de falla inversa de cortante en la frontera entre la placa continental y la que se introduce bajo ella. En la parte mas profunda los mecanismos son de falla normal, desarrollada sobre la sección transversal de esta segunda placa. A su vez, la actividad correspondiente a los temblores con mecanismo de falla de cortante se puede separar en dos subprocesos: los temblores característicos y la actividad de fondo. De lo anterior, la actividad sísmica se representa mediante cuatro procesos estocásticos cuyas peculiaridades se estimaran utilizando técnicas de estadística bayesiana tomando en cuenta la incertidumbre en la realización de los temblores registrados. Para lograrlo habrá de desarrollarse un modelo matemático nuevo y las herramientas correspondientes de calculo. Para pasar de magnitudes a espectros de respuesta, se emplearan leyes de atenuación de espectros de Fourier del movimiento del terreno, previamente establecidas, y para obtener acelerogramas simulados se empleara el criterio de la función de Green basada en registros de temblores de baja magnitud.
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