El método de análisis de bloques deslizantes de Newmark es una ingeniería que calcula los desplazamientos permanentes de las pendientes del suelo (también terraplenes y presas) durante la carga sísmica. El análisis de Newmark no calcula el desplazamiento real, sino que es un valor de índice que se puede utilizar para proporcionar una indicación de la probabilidad de falla de las estructuras durante un evento sísmico. También se denomina simplemente análisis de Newmark o método de bloque deslizante de análisis de estabilidad de taludes .
Historia
El método es una extensión del método de integración directa de Newmark propuesto originalmente por Nathan M. Newmark en 1943. Se aplicó al problema del bloque deslizante en una conferencia que pronunció en 1965 en la Quinta Conferencia Rankine de la Asociación Geotécnica Británica en Londres y publicado posteriormente en la revista científica de la Asociación Geotechnique . [1] La ampliación le debe mucho a Nicholas Ambraseys, cuya tesis doctoral [2] sobre la estabilidad sísmica de las presas de tierra en el Imperial College de Londres en 1958 formó la base del método. En su conferencia Rankine, el propio Newmark reconoció la contribución de Ambraseys a este método a través de varias discusiones entre los dos investigadores, mientras que este último era profesor invitado en la Universidad de Illinois .
Método
Según Kramer, [3] el método de Newmark es una mejora sobre la tradicional pseudo- estática método que considera la falla de la pendiente sísmica sólo a limitantes condiciones (es decir, cuando el factor de seguridad, FOS, se hizo igual a 1) y que proporciona información sobre el estado de colapso pero sin información sobre las deformaciones inducidas. El nuevo método señala que cuando el FOS se convierte en menos de 1 " falla " no ocurre necesariamente ya que el tiempo durante el cual esto ocurre es muy corto. Sin embargo, cada vez que el FOS cae por debajo de la unidad, ocurren algunas deformaciones permanentes que se acumulan siempre que FOS <1. El método sugiere además que una masa que falla de la pendiente puede considerarse como un bloque de deslizamiento de masa (y por lo tanto, un bloque deslizante ) [4] sobre una superficie inclinada solo cuando la fuerza de inercia (aceleración x masa) que actúa sobre ella es igual o superior a la fuerza necesaria para provocar el deslizamiento.
Siguiendo estos supuestos, el método sugiere que siempre que la aceleración (es decir, la carga sísmica) sea mayor que la aceleración crítica requerida para causar el colapso, que puede obtenerse del método pseudoestático tradicional (como el método Sarma [5] ), se producirán desplazamientos. La magnitud de estos desplazamientos se obtiene integrando dos veces (la aceleración es la segunda derivada del desplazamiento en el tiempo ) la diferencia de la aceleración aplicada y la aceleración crítica con respecto al tiempo. [6]
Alternativas modernas
El método todavía se usa ampliamente hoy en día en la práctica de la ingeniería para evaluar las consecuencias de los terremotos en las pendientes. En el caso especial de las presas de tierra , se utiliza junto con el método de la viga cortante que puede proporcionar el historial del tiempo de aceleración al nivel de la superficie de falla. Se ha demostrado que proporciona resultados razonables y bastante comparables a los datos medidos. [7] [8]
Sin embargo, el bloque deslizante de Newmark asume rigidez, una plasticidad perfecta que no es realista. Tampoco puede realmente tener en cuenta la acumulación de presión de agua intersticial durante la carga cíclica que puede conducir al inicio de la licuefacción y fallas diferentes que las simples superficies de deslizamiento distintas. Como resultado, se han desarrollado métodos más rigurosos y se utilizan hoy en día para superar estas deficiencias. Se utilizan métodos numéricos como el análisis de diferencias finitas y elementos finitos que pueden emplear modelos constitutivos elastoplásticos más complicados que simulan la elasticidad previa al rendimiento.
Ver también
Referencias
- ^ Newmark, NM (1965) Efectos de los terremotos en presas y terraplenes. Geotechnique, 15 (2) 139-160.
- ^ Ambraseys, NN (1958) La estabilidad sísmica de las presas de tierra. Tesis de doctorado, Imperial College of Science and Technology, Universidad de Londres.
- ^ Kramer, SL (1996) Ingeniería geotécnica de terremotos. Prentice Hall, Nueva Jersey.
- ^ USGS - Riesgos geológicos: Figura 1. Modelo de bloque deslizante utilizado para el análisis de Newmark
- ^ Sarma SK (1975), Estabilidad sísmica de presas y terraplenes de tierra . Geotechnique, 25, 743–761
- ^ USGS - Riesgos geológicos: Figura 2. Demostración del algoritmo de análisis de Newmark
- ^ Wilson, RC y Keefer, DK (1983) Análisis dinámico de una falla en la pendiente del terremoto del 6 de agosto de 1979 en Coyote Lake, California. Boletín de la Sociedad Sismológica de América, 73, 863-877.
- ^ Wilson, RC y Keefer, DK (1985) Predicción de los límites de área de deslizamientos de tierra inducidos por terremotos, en Ziony, JI, ed., Evaluación de peligros de terremotos en la región de Los Ángeles: una perspectiva de ciencias de la tierra: documento profesional 1360 del Servicio Geológico de Estados Unidos , 316-345
Bibliografía
- Kramer, SL (1996) Ingeniería geotécnica de terremotos. Prentice Hall, Nueva Jersey.