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PROPOSICIÓN DE CLASIFICACIÓN
SÍSMICA DE SUELOS
Ramón Verdugo A. Ph.D.)
9 de Diciembre, 2015
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
GRUPOS DE TRABAJO
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CONTEXTO DE LA PROPUESTA DE
CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
CONTEXTO DE LA CLASIFICACIÓN SÍSMICA
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
DETERMINACIÓN DE ESPECTRO DE RESPUESTA ELÁSTICA PARA SER
CONSIDERADO EN LA NORMA NCh433, DISEÑO SÍSMICO DE EDIFICIOS
LOS ÚLTIMOS GRANDES EVENTOS SÍSMICOS HAN MOSTRADO QUE EL
CONJUNTO SISTEMA SISMO-RESISTENTE, ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y
CONSTRUCCIÓN) FUNCIONA BIEN, PERO DEBE SER MEJORADO A LA
LUZ DE LOS GRANDES COSTOS QUE IGUAL SE HAN OBSERVADO.
FUENTE SÍSMICA:
MEGA-TERREMOTO DEL TIPO SUBDUCTIVO INTERPLACA
SUBDUCTIVOS INTRAPLACA DE PROFUNDIDAD INTERMEDIA
CORTICALES
AÚN FALTAHACERNOSCARGOS
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ESQUEMA DE AMBIENTE SUBDUCTIVO
INTERPLACA
INTRAPLACA
CORTICAL
OUTER RISE
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ÚLTIMOS MEGA-TERREMOTOS INTERPLACA
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
- Valdivia 1960 Mw = 9.5
- Maule 2010 Mw = 8.8
- Iquique 2014 Mw = 8.2
- Illapel 2015 Mw = 8.4
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500 900
D A
350
C
180
E
RocaSuelo cementado
Suelomedia-namentedenso ofirme
Suelo decompaci-dad, oconsisten-ciamediana
VS-30 (m/s)
Roca blanda ofracturada, suelomuy denso o muyfirme
Suelodensoo firme
CLASIFICACIÓN SÍSMICA SEGÚN VS-30Decreto Supremo 61
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
CLASIFICACIÓN SÍSMICA SEGÚNDecreto Supremo 61
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ESPECTROS ELÁSTICOS DE PSEUDO-ACELERACIÓNSEGÚN TIPO DE SUELOS DE FUNDACIÓN
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ESPECTROS ELÁSTICOS DE PSEUDO-ACELERACIÓN
OBTENIDOS DE REGISTROS DE ACELERACIONES
DEL 27F Y SU COMPARACIÓN CON
ESPECTROS DE DISEÑO DS 61
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ESPECTROS DE DISEÑO DS 61, ZONA 3ESPECTRO DE RESPUESTA REGISTRO 27F
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ESPECTROS DE DISEÑO DS 61, ZONA 3ESPECTRO DE RESPUESTA REGISTRO 27F
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TN=0.17sT30=0.17s B
ESPECTROS DE DISEÑO DS 61, ZONA 3ESPECTRO DE RESPUESTA REGISTRO 27F
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ESPECTROS DE DISEÑO DS 61, ZONA 3ESPECTRO DE RESPUESTA REGISTRO 27F
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ESPECTROS DE DISEÑO DS 61, ZONA 3ESPECTRO DE RESPUESTA REGISTRO 27F
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
ESPECTROS DE DISEÑO DS 61, ZONA 3ESPECTRO DE RESPUESTA REGISTRO 27F
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ESPECTRO DE DISEÑO DS 61, ZONA 3ESPECTROS DE RESPUESTA ROCA, 27F
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ESPECTRO DE DISEÑO DS 61, ZONA 2ESPECTROS DE RESPUESTA ROCA, 27F
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ESPECTROS DE RESPUESTA ELÁSTICO DE
DESPLAZAMIENTO OBTENIDOS DE REGISTROS
DEL 27F Y SU COMPARACIÓN CON
ESPECTROS DE DISEÑO DS 61
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ESPECTROS DE DESPLAZAMIENTO: Sde
() =
2
42 ∙ ∙ 0 ∙
∗
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ESPECTROS DE DESPLAZAMIENTOTERREMOTO 27F-2010
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REFLEXIÓNSOLICITACIÓN SÍSMICA DIFERENTE Y MAYOR A LA DE DISEÑO. NO
OBSTANTE, NO HAY DAÑO MASIVO EN ZONAS COMO ANGOL O
CONSTITUCIÓN .
NORMATIVA EN SU CONJUNTO FUNCIONA
SERÍA DESEABLE QUE MEDICIONES“CONVERSARAN” CON METODOLOGÍA
ESTÁ BASTANTE ACEPTADO QUE LOS MUROS QUE FALLARON EL27F NO FUE POR FALTA DE RESISTENCIA. ESTOS HABRÍANFALLADO PRINCIPALMENTE POR FALTA DE CAPACIDAD DE
DEFORMACIÓN.
d a S S 2
PSEUDO ESPECTRODE ACELERACIÓN
ESPECTRO DEDESPLAZAMIENTOS
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PARÁMETROS GEOMECÁNICOSPROPIEDADES DE ESTADO
- Densidad
- Densidad Relativa- Grado de Compactación
PARÁMETROS DE RESISTENCIA (grandes deformaciones)- Índice de Penetración Estándar (N-SPT)
- Resistencia Compresión Simple- Resistencia No-Drenada
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PARÁMETROS GEOMECÁNICOSPROPIEDADES DE ESTADO
- Densidad
- Densidad Relativa
- Grado de Compactación
PARÁMETROS DE RESISTENCIA (grandes deformaciones)- Índice de Penetración Estándar (N-SPT)
- Resistencia Compresión Simple- Resistencia No-Drenada
PARÁMETROS DE RIGIDEZ (pequeñas deformaciones)- Velocidad de propagación de ondas de corte
PARÁMETROS DE VIBRACIÓN- Periodo fundamental de vibración
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PARÁMETROS GEOMECÁNICOS
NECESIDAD DE AL MENOS UN SONDAJE DE 30 m
IDENTIFICACIÓN DE ESTRATOS DE MENORRIGIDEZ EN PROFUNDIDAD
ANÁLISIS DE LICUEFACCIÓN CUANDO SEREQUIERA
EVALUACIÓN DIRECTA DEL PERFIL DE Vs
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RESPUESTA DE SITIO REGISTRADA
PARA DOS TERREMOTOS
1985 Y 2010
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ESPECTROS DE RESPUESTA ELÁSTICOREGISTROS 3M-1985 Y 27F-2010
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
ESPECTROS DE RESPUESTA ELÁSTICOREGISTROS 3M-1985 Y 27F-2010
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
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ESPECTROS DE RESPUESTA ELÁSTICOREGISTROS 3M-1985 Y 27F-2010
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
ESPECTROS DE RESPUESTA ELÁSTICOREGISTROS 3M-1985 Y 27F-2010
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ESPECTROS DE DESPLAZAMIENTO
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ESPECTROS DE RESPUESTA ELÁSTICOREGISTROS 3M-1985 Y 27F-2010
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CARACTERIZACIÓN DE SITIO A TRAVÉS
DEL PERIODO PREDOMINANTE
(MÉTODO DE NAKAMURA)
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PERIODO PREDOMINANTE
DEL DEPÓSITO DE SUELOS, T
P
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HB
VB
VS
HS
HW S
S
S
S
TF
V
H HW
E
TF TF
~ 1
RAZÓN ESPECTRAL H/V, O MÉTODO
DE NAKAMURA
FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA ONDAS DE CORTE
SUPERFICIE BASE:
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T = 1/3.9 = 0.26 seg
MEDIDA DE NAKAMURA
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ESPECTROGRAMA REGISTRO 27F
PAPUDO NS
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ESPECTROGRAMA REGISTRO 27FStgo. La Florida NS
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PERIODO PREDOMINANTE OBTENIDOVÍA NAKAMURA Y DE REGISTROS DEL 27F
N-S, L
E-W,T
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ESPECTRO DE RESPUESTA ELÁSTICOCON DOS MÁXIMOS
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Periodo deSa máximo
T= 1.6 s
f Nak = 0.7 Hz
TNak = 1/0.7 = 1.43 sTNak = 1/0.7 = 1.4 s
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TNak = 1/1.84 = 0.54 segundos
Periodo deSa máximo
T=0.6 s
ESPECTRO DE RESPUESTA ELÁSTICOCON DOS MÁXIMOS
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PERFIL ESTRATIGRÁFICOCASABLANCA
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MEGA-TERREMOTO INTERPLACA
Y CONSECUENCIAS DE UNA
GRAN ZONA DE RUPTURA
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ZONA DE RUPTURA TERREMOTO 27F
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2010 CHILE EARTHQUAKE
HORIZONTAL
PEAK ACCELERATIONS
RECORDED ON
ROCK OUTCROPS
aL=0.14g
aT=0.31g
aNS=0.19g
aEW=0.14g
aNS=0.18g
aEW=0.17g
aL=0.32g
aT=0.24g
aNS=0.20g
aEW=0.20g
aNS=0.19g
aEW=0.15g
aNS=0.14g
aEW=0.14g
aNS=0.08g
aEW=0.09g
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2010 CHILE
EARTHQUAKE
HORIZONTAL
PEAK GROUND
ACCELERATIONS
RECORDED ON
SOIL DEPOSITS
aL=0.23g; aT=0.31g
aNS=0.19g; aEW=0.13g
aL=0.50g; aT=0.54g
aNS=0.29g; aEW=0.30gaL=0.23g; aT=0.31g
aNS=0.27g; aEW=0.26g
aNS=0.23g; aEW=0.27g
aNS=0.25g; aEW=0.24g
aNS=0.17g; aEW=0.16g
aNS=0.20g; aEW=0.23g
aNS=0.22g; aEW=0.33g
aNS=0.35g; aEW=0.33gaL=0.22g ;aT=0.28g
aL=0.34g; aT=0.33g aL=0.25g
aT=0.36gaL=0.29g
aT=0.33g
aL=0.33g
aT=0.30g
aL=0.47g
aT=0.47g
aNS=0.09g
aEW=0.14g
aNS=0.93g
aEW=0.69g
aL=0.40g; aT=0.29g
aL=0.59g; aT=0.65g
aL=0.57g
aT=0.77g
aL=0.39g
aT=0.47g
aNS=0.48g
aEW=0.41g
aL=0.48g
aT=0.42g
aL=0.33g
aT=0.54g
aL=0.29g; aT=0.42 g
aL=0.18g; aT=0.18 g
aL=0.27g
aT=0.32g
aL=0.16g
aT=0.15g
aL=0.54g
aT=0.63g
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S AT S a a 0max )0(
ACELERACIÓN MÁXIMA DE NORMA
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EN MEGA-TERREMOTOS ZONAS SÍSMICASSON MENOS RELEVANTES QUE EFECTO SITIO
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SITIOS CON MSK>= VIII
POSIBLE EFECTO DE ASPEREZA
Modificado de
Astroza et al. 2011
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ACELERACIÓN EFECTIVA, Ao
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ACELERACIÓN EFECTIVA, Ao
5.2
)5.01.0(
a
O
S A
CONVENTO VIEJO
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REGISTROS EN ROCA, 27F
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REGISTROS EN DEPÓSITOS DE SUELOS, 27F
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MNMCX
TA01
PB11PB11
A0(g)
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TERREMOTO DE IQUIQUE 2014, Mw = 8.2
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REGISTRO ESTACIÓN PB11 N-STERREMOTO DE IQUIQUE 2014, Mw = 8.2
APLICABILIDAD DE ANÁLISIS VÍA
MODELO 1-D DE PROPAGACIÓN DE
ONDAS DE CORTE VERTICAL
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VALIDACIÓN DE ANÁLISIS 1-D
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CUENCA DE SANTIAGO
40 km
VALIDACIÓN DE ANÁLISIS 1-D
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
CUENCA DE SANTIAGO
40 km
0.5 km
L/H > 80
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VALIDACIÓN DE ANÁLISIS 1-D
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CUENCA DE CONCEPCIÓN
9 kmProfundidadbasamento
menor a 0.15 km
L/H > 60
DETERMINACIÓN DE ACELERACIÓN MÁXIMAPERFILES DE SUELOS ANALIZADOS
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VARIACIÓN DEL PERIODO FUNDAMENTAL
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VARIACIÓN DE ACELERACIÓN MÁXIMAEN SUPERFICIE
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
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WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
Costra
Superior
Rígida
Costra
Superior
Flexible
Depósito
Flexible
Dep.
Semi
Rígido
Dep.
Rígi-
do
Plano:
amax = a1 – a2Vs30 – a3Tpamax
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amax en unidades de g
Vs-30 en m/s
Tp en segundos
ACELERACIÓN MÁXIMA DE SITIODATOS TERREMOTO 27F
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PROPUESTA DE
CLASIFICACIÓN Y
FORMA DE ESPECTRO
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WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
DEPÓSITOS DE SUELOS TIPOS A Y B
Velocidad de onda de corte, Vs, en los 10 m superiores delterreno, igual o mayor a 900 m/s.
Terrenos rocosos donde se demuestre a través de
mediciones directas que los 15 m superiores presentan una
velocidad de onda de compresión no inferior a 2000 m/s.
- ROCA O SUELO CEMENTADO
- DEPÓSITO DE SUELOS RÍGIDO
Vs-30 ≥ 500 m/s
Razón Espectral H/V plana. Se entiende por una razónespectral H/V plana aquel resultado donde el cocienteespectral no supera el valor 2.5.
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
CASO ESPECIAL
En este caso se conoce el perfil estratigráfico hasta el
basamento rocoso. Consecuentemente, se puede y se debe
realizar un análisis numérico del sitio.
Falta definir el input a aplicar.
- ROCA A MENOS DE 30 m DE PROFUNDIDAD
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PARÁMETROS REQUERIDOS
TNak: Periodo terreno evaluadopor método de Nakamura(razón espectral H/V), aumentadoen 20%.
Perfil de Vs para los 30 m superiores
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
CASOS DONDE SE OBSERVA PERIODOPREPONDERANTE DEL SITIO
Sa
T0.03s
amax
2.5amax
Tp = 1.2TN Tc
V T
T 2
DT T 2
24
Sa
Sa
PROPOSICIÓN DE ESPECTRO
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PROPOSICIÓN DE PARÁMETRO
VS30-M
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LIMITACIONES DEL PARÁMETROVELOCIDAD DE ONDA DE CORTE, Vs-30
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
n
i i s
i
n
i
i
s
V
h
h
V
1
1
30
-
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LIMITACIONES DEL PARÁMETROVELOCIDAD DE ONDA DE CORTE, Vs-30
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
550m/s
700m/s50m
20m
10m 150m/s 550m/s
700m/s50m
10m
20m
150m/s
30
30
120
f
M sT V PROPOSICIÓN
30 m
ANÁLISIS DE TRES DEPÓSITOS DEDIFERENTE SECUENCIA ESTRATIGRÁFICA,
PERO IGUAL Vs-30 = 300 m/s
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
a) b) c)
-
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ESPECTROS DE RESPUESTA EN SUPERFICIE
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
COMPARACIÓN DE ESPECTROS CON Vs-30-M
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
-
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COMPARACIÓN DE ESPECTROS CON Vs-30-M
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
ALGUNOS TEMAS A DEBATIR
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
- Ejecución de al menos un sondaje de 30 m
- Fuente sísmica: Mega-terremotos Interplaca
- Abandono de Zonificación Sísmica
- Abandono de la aceleración efectiva
- Incorporar Periodo Preponderante (razón
espectral H/V) como representativo de un sitio
- Incorporar Vs-30-M o mantener Vs-30
- Definición de espectro de respuesta elástico de
pseudo-aceleración.
-
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AGRADECIMIENTOS
WORKSHOP SOBRE CLASIFICACIÓN SÍSMICA DE SUELOS, SANTIAGO, 2015
- A todos los colegas que participaron en lasreuniones de trabajo.
- A todos colegas los que revisaron y enviaron
sus correcciones al documento de propuesta.
- A los colegas de oficina: Guillermo Valladares,
Javiera González y Gustavo Peters.
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN