Sismologia y Medicion de Sismos

7/25/2019 Sismologia y Medicion de Sismos

1/45

SISMOLOGIA BASICA

Ing. Omart Tello Malpartida

CURSO

INGENIERIA SISMO RESISTENTE I

Sismologa e Ingeniera Ssmica

Sismologa:Ciencia que estudia los fenmenosde naturaleza ssmica, incluyendosus causas, manifestaciones yfenmenos naturales asociados.

Ingeniera Ssmica:El conjunto de tcnicas, mtodos ynormas de carcter pluridisciplinariotendentes a la caracterizacin ymitigacin del riesgo ssmico.

Ingeniera Sismo Resistente I Ing. Omart Tello Malpartida


2/45

Estructura interna de la tierra

La Tierra estformada por trescapas concntricas:corteza, manto yncleo, conpropiedades fsicasdistintas.

Ncleo

interno

Ncleo

externo

Manto

Corteza


Estructura interna de la tierra



3/45

Tipos de Origen de los SismosSe distinguen las siguientes clases de sismos:

De colapso. Son terremotos de baja intensidad originados encavidades subterrneas, y debidos al colapso de las mismas.

De origen volcnico. Las erupciones volcnicas y los terremotostienen el mismo origen, pero adems la explosin de gases en laserupciones volcnicas pueden originar terremotos que en generalson de baja intensidad y que afectan a pequeas superficies.

De origen tectnicos. Son los de mayor intensidad y frecuencia,estn originados por la rotura violenta de las masas rocosas a lolargo de las fallas o superficies de fractura.

Por explosiones. El hombre produce explosiones que a veces sepueden detectar a distancias considerables (pruebas nucleares),originando sacudidas ssmicas que pueden afectar a lasestructuras de algunos edificios.

De todos los Sismos mencionados anteriormente, los masimportantes son los tectnicos, cuando en el futuro hablemos desismos nos referiremos a ellos.


Placas Tectnicas



4/45

La corteza terrestre se divide en seisplacas, que son las siguientes:

Africana Americana ( Sur Norte) Antrtica Australiana India Europea Pacifico

Placas Tectnicas


Placas Tectnicas



5/45


6/45

Esquema Desplazamientos dePlacas Tectnicas

Se asocia losmovimientos de lasplacas con la energacalorfica que seconcentra bajo lalitosfera.

El esquema general dedesplazamiento de lafigura, esta relacionadolos movimientos deconveccin de las capas

inferiores, las cualesestn en estado viscosodebido al calor.



En las zonas de separacin(divergencia) aparece "nuevacorteza

En las zonas de subducin(convergencia) las placas quepenetran por debajo se funden,por efecto del calor desarrolldo

en la interaccin entre placas bajocondiciones de presin elevada,dando lugar al magma.

Por ello los volcanes activos sesitan frecuentemente en estaszonas de subducin.



7/45



Formas de desplazamiento tpicas de las placas tectnicas

Subduccin

(convergencia)

Deslizamiento horizontal

(transformacin)

Separacin

(divergencia)



8/45

Placas Tectnicas(bordes divergentes)


Subduccin (convergentes)



9/45

Alfred Wegner en el ao 1912plante que las doce grandeszonas de la corteza terrestredenominadas placas tectnicas,estn en continua modificacin,y que los continentes se hanformado a partir de uno nicollamado Pangaea.

Los movimientos de deriva sonlos que han dado lugar a laformacin de los actualesContinentes a partir del

Pangaea.

Deriva de losContinentes.


Deriva de los Continentes.La historia geolgica de la Tierra es la de la lenta transformacin del Pangaeahasta la forma que en la actualidad tienen los continentes y los mares. Estorepresenta la historia de la interaccin dinmica de las placas tectnicas.

Hasta final del periodoPaleozoico la tierra, estabaformada por un nicoContinente llamado Pangaea,y un nico mar denominado

Panthalassa



10/45

Deriva de los Continentes.Sin embargo a finalesdel Paleozoico sefractur el Pangaeadando lugar a dosnuevos continentesdenominados Laurasia yGondwana.


Al final del Mesozico, losContinentes tenan ya la forma yposicin de la figura. Habindoseformado durante el paleozico lasdos cadenas montaosas: LaCalednica y la Hercnica, debido alas deformaciones ocurridas en laszonas del contorno de lossupercontinentes durante sumovimiento.

Deriva de los Continentes.



11/45


La transformacin posteriortuvo lugar en el periodoCenozoico, durante el cual,los Continentes cambiaronsolamente de posicin peroconservaron su forma.



Se presenta laconfiguracin actual delas principales placastectnicas de la Tierra,

juntamente con sudireccin demovimiento, que estindicada con flechas.



12/45

Resumen del Movimiento Tectnico


Terremotos y zonas ssmicas. Los terremotos pueden

definirse comomovimientos caticos de lacorteza terrestre,caracterizados por unadependencia en el tiempode amplitudes yfrecuencias.



13/45

Terremotos y zonas ssmicas.

Un terremoto se producedebido a un choque producidoa una cierta profundidad bajola superficie terrestre en undeterminado punto llamadofoco o hipocentro.

A la proyeccin del foco sobrela superficie terrestre se ledenomina epicentro.

En la figura se sealan algunasdistancias relacionadas con elfenmeno ssmico, tales como

la distancia epicentral D1 o D2,la distancia focal R y laprofundidad focal H.


Mecanismo de un Terremoto

El foco del terremoto lopodemos definir como elpunto en el cual empieza aproducirse la rotura.

Un ejemplo mas concretodel mecanismo de unterremoto se expresa en la

figura, se puede observarque la rotura se origina enel foco y se propaga por elplano de la falla, se ilustratambin el epicentro y latraza de la falla en lasuperficie terrestre.



14/45

Terremotos y zonas ssmicas.

Los tres principalescinturones ssmicosdel Mundo son:

El cinturnCircunpacfico.

El cinturnTransasitico(Himalaya, Irn,Turqua, MarMediterrneo, Sur deEspaa).

El cinturn situadoen el centro delOcano Atlntico.


El cinturn Circunpacfico



15/45

Sismicidad Mundial

La sismicidad sedefine como lafrecuencia deocurrencia defenmenos ssmicospor unidad de reaincluyendo, almismo tiempo,cierta informacinde la energassmica liberada.


Sismicidad en el Pacifico



16/45


Mapa deIntensidadesSsmicas



17/45

Tipos de fallas Falla normal, que

corresponde a laszonas donde la cortezaterrestre est enextensin, uno de losdos bloques de la fallase desliza hacia abajo.

Falla normalFalla normal


Tipos de fallas

Falla dedeslizamiento,que implicadeslizamientoshorizontales entrelos dos bordes dela falla. Falla por deslizamiento con desgarreFalla por deslizamiento con desgarre

Falla de desgarre o dextroFalla de desgarre o dextro



18/45

Tipos de fallas

Falla invertida, quecorresponden a laszonas en compresin.

Falla inversaFalla inversa


Tipos de Fallas

Deslizamiento Inversa

NormalIngeniera Sismo Resistente I Ing. Omart Tello Malpartida


19/45

Falla Deslizamiento


Falla Normal

Dixie Valley-Fairview Peaks, Nevada earthquakeDecember 16, 1954



20/45

Falla Inversa


Falla de San Andrs enCalifornia

La falla de San Andrs,emerge desde el ocanoPacfico y atraviesa cientosde kilmetros de tierra.Recorre unos 1.000 km deCalifornia, entre el valle

Imperial y la punta Arena.

Esta falla seala la fronteraentre las placas tectnicasde Norteamrica y delPacfico que, al deslizarseuna sobre otra, provocanterremotos.



21/45


Sismgrafos.

Las ondas ssmicas puedenser registradas mediante losaparatos denominadossismgrafos que pueden serdiseados para registraraceleraciones, velocidades o

desplazamientos.

En Ingeniera ssmica losmas utilizados son los queregistran aceleraciones, queson los llamadosacelermetros.



22/45

Sismgrafos.

A finales del siglo XIXfueron diseados losprimeros sismgrafos, cuyoesquema podemos ver en lafigura, La masa del Pndulopermanece estacionariacuando se mueve elterreno, y de esta manerapuede registrarse medianteuna plumilla el movimientodel terreno en un papel.


Un registro de ondasssmicas refleja el efectocombinado del mecanismode rotura en el foco, de latrayectoria de propagacin,de las caractersticas delinstrumento registrador y delas condiciones de ruidoambiental en el lugar deregistro.

Sismgrafos.



23/45

Ondas ssmicas.

Los terremotos se producen porla liberacin brusca de energa dedeformacin acumulada en lasplacas tectnicas por la iteracinentre ellas. Los sismos producenondas de varios tipos que sepropagan a partir del foco entodas las direcciones.


Tipos de Ondas Ssmicas

En la figura podemosobservar los tres tipos deondas ssmicas que existen:

Ondas de superficie, que sepropagan nicamente en lacorteza terrestre.

Ondas internas o msicas,que se propagan a travs dela masa de la Tierra

Oscilaciones libres, que seproducen nicamentemediante terremotos muyfuertes y pueden definirsecomo vibraciones de laTierra en su totalidad.



24/45

Propagacin de Ondas


Ondas Msicas y SuperficialesLas Ondas Msicas:

Las ondas Primarias (P) son dedilatacin contraccin, supropagacin implica cambios devolumen en el medio, y sepropagan tanto a travs de slidoscomo de fluidos.

Las ondas S son de cortante y

solamente se propagan a travs deslidos sin variaciones de volumen.

Las Ondas de Superficie: Ondas Love (L): iguales a las P Ondas Rayleigh (R): iguales a las S.



25/45

Ondas Primarias P

Representacin de la onda ssmica tipo P

Onda primaria u onda P, es la mas rpida,, cuya velocidad variadependiendo del tipo de roca, entre 1100 y 8000 m/s

La caracterstica principal de esta onda es que alternadamentecomprime y expande la roca, en la misma direccin que sutrayectoria.

Es capaz de propagarse a travs de rocas (slidos) y de lquidos;por ejemplo, el magma y los ocanos. Adems, se puede trasmitira travs de la atmsfera; en ocasiones, personas y animales laperciben como un sonido grave y profundo.




26/45

Ondas Primarias (P)


Ondas Secundarias S

Representacin de la onda ssmica tipo S

La segunda onda, llamada secundaria u onda S, viaja a menorvelocidad que la P (normalmente entre 500 y 4,400 m/s).

Mientras se propaga deforma el material lateralmente respecto desu trayectoria : Por esa razn no se tramite en fluidos (lquidos ygases).



27/45


Ondas Secundarias (S)



28/45

Ondas Msicas

Colapso de un edificio de concreto reforzadocausado por el sismo del 19 de septiembrede 1,985. En la ciudad de Mxico.

Cuando ocurre un terremotoprimero se siente, en un sitio acierta distancia del epicentro, laonda P, con un efecto deretumbo que hace vibrarparedes y ventanas.

Unos segundos despus llega laonda S, con movimiento verticalde arriba hacia abajo yviceversa , y de lado a lado, detal manera que sacude lasuperficie del terreno vertical yhorizontalmente.

Este es el movimientoresponsable del dao de lasconstrucciones, en zonas

cercanas al epicentro e incluso adistancias considerables.


Ondas Superficiales

El tercer tipo de ondasssmicas son las llamadasOndas Superficiales,cuya caracterstica espropagarse por la partemas superficial de lacorteza terrestre; a medida

que la profundidadaumenta disminuye laamplitud de sumovimiento.



29/45

Ondas L y R


Ondas Love ( L )

Representacin de la onda ssmica tipo Love

Ondas Love, llamadas asien honor de su descubridor,el fisico A.E.H. Love,deforman las rocassimilarmente a las ondas S,aunque unicamente endireccion horizontal.



30/45


Ondas Rayleigh ( R )

Representacin de la onda ssmica tipo Rayleigh

Ondas Rayleigh, en honorde Lord Rayleigh, producemovimientos verticales,similar al de las olasmarinas



31/45


32/45

Que factores afectan la forma , la amplitud yduracion de un evento sismico?Que factores afectan la forma , la amplitud yduracion de un evento sismico?

Magnitud

Mayor Energia Liberada

Distancia

Distancia al epicentro del sismo

Suelo Local

Caracteristicas del suelo que

pueden amplificar el sismo


La forma, amplitud y duracin del movimientossmico se ve afectado entre otras cosas por su tamao,distancia hipocentral y flexibilidad del suelo



33/45

Flexibilidad del suelo

Profundidad del estrato compresible

Potencial de licuefaccin

Deslizamiento de taludes

Parmetros que modifican

la respuesta del suelo


CURSO

INGENIERIA SISMO RESISTENTE I

MEDICION DE LOS SISMOS



34/45

Medicin de los sismos

Al cuantificar la fuerza del sismo y calificarel grado de dao posible, se usan dosmedidas conocidas como Intensidad yMagnitud del sismo; a continuacin seexplica su significado y efectos indicadores.


RED ACELEROGRFICADEL CISMID

Distribucin de los 15acelergrafos analgicos

instalados en las principalesciudades del pas a partir delao 1989



35/45

Escala Ritcher

La magnitud deun sismo se

determina enbase a la energaliberada por el

mismo

Escala Mercalli

Modificada

La intensidad delmovimiento ssmico seestima en base a losdaos en las obrasrealizadas por el

hombre y su reaccin

al movimiento delterreno

Mtodos para medicin de sismos


Intensidad.La Intensidad Ssmica

Se basa en la manera como el hombre percibe las vibracionessismicas en el ambiente donde vive, el grado de daos que quecausan en las construcciones y los efectos que tiene sobre lanaturaleza (grietas, deslizamientos, desprendimientos, etc.).describiendo de manera subjetiva el potencial destructivo delmismo.

Las dos escalas mas conocidas son la Mercalli Modificada,usada en las Americas y la M.S.K. Usada en Europa.

Sin embargo ninguna de estas dos escalas son adecuadas parala costa occidental de America del Sur, debido a que lasconstrucciones la que se refieren corresponde a edificacionesque se construan en California a fines de la dcada de los aos50, y los aos 60 en Europa.

Por esas razones usamos la Escala Mercalli Modificada paralos Paises Andinos (MMA) cuya ultima version fueactualizada el ao 1,999 .



36/45

GRADO INDICADOR DE LA INTENSIDAD

I No sentido por personas, pero registrada por sismgrafos sensibles.

II Sentido por personas en descanso, en pisos altos de edificaciones.

IIISentido levemente en el exterior, como el paso de un pequeo camin. Objetos

colgantes oscilan.

IVRuidoso , como el paso de un camin pesado. Las vajillas, ventanas y puertas vibran yse mueven

VSentido claramente en el exterior de edificaciones . Las personas se despiertan.

Pequeos objetos encima de los muebles se desplazan y pueden caer. Se

presentan pequeos deslizamientos de tierra en terrenos muy inclinados.

VI

Sentido por todos. Personas asustadas huyen hacia el exterior de casas y edificios.Los muebles ligeros se mueven. Se producen fisuras en las esquinas de las

construcciones de adobe o tapial ( las fisuras tienen menos de 2 mm de espesor,

las grietas un espesor mayor). Se pueden producir importantes deslizamientos enlos suelos de gran peralte

VII

Dificil mantenerse en pie. Percibido por personas manejando vehiculos, losmuebles pueden volcarse y romperse.

Se producen grietas en las esquinas y la parte central de las construcciones de adobe

o tapial. Daos ligeros en las construcciones de quincha, ladrillos y de concreto.

Numerosos dezlizamientos en terrenos empinados y suelos sueltos.

Escala MMA-99


GRADO INDICADOR DE LA INTENSIDAD

VIII

Susto y panico an en las personas que se encuentren conduciendo vehiculos.Muebles pesados pueden volcarse. Colapso parcial de construcciones de adobe y total de

las de tapial. Daos importantes, incluyendo la destruccion parcial de las edificaciones de

albaileria sin columnas y de baja densidad de muros.

IX

Panico generalizado. Hasta los animales se asustan y gritan. Dao total enedificaciones deadobe. Desprendimiento del tarrajeo en la quincha. Daos graves, incluyendo colapso total

de edificaciones de albaileria reforzada y pocas paredes de ladrillo, con derrumbe de

estas.

Graves daos, colapso parcial o falla total de edificios de concreto reforzado, con uno o

mas defectos estructurales. Grandes deslizamientos de tierra, aun en terrenos con

pendiente moderada. Los suelos arenosos sueltos y saturados de agua se vuelven arenamovediza.

X

Destruccion generalizada de edificios. Slo las edificaciones sismorresistentes ydiseadas con normas modernas permanecen con daos menores sin amenazar a sus

ocupantes. Se observan grietas en el terreno. El agua se sale de su cauce en canales, rios y

lagos. Arena y barro se desplazan horizontalmente an en terrenos planos.

XIVerdadera catstrofe. Daos severos aun en edificaciones sismorresistente. Daos

considerables en el terreno, debido a grandes fisuras y grietas. Derrumbes de grandes

volmenes de suelo. Las lineas ferreas sufren grandes distorsiones.

XIILa intensidad es tan alta que producen cambios en el paisaje, con grandes desplazamientohorizontales o verticales . Graves daos o destruccion de todas las construcciones situadas

sobre o bajo el nivel del suelo.

Escala MMA-99



37/45

Diferenciacion de Grados de Intensidad Sismica

En general los grados II a VMMA se identificanprincipalmente por la manera como lo percibe elhombre.

Los grados intermediosVI a IXse pueden diferenciar mejorpor los daos que causan en diferentes tipos deedificaciones

Para intensidades mayores queVII u VIII, las personasentran en panico y es dificil que distingan las diferencias enlos grados, por las circunstancias en que los perciben.

Los gradosX a XII se definen mejor por los efectos quecauzan en la naturaleza, porque los daos en los edificiosson generalizados.

Ingeniera Sismo Resistente I


Mapa de Isosistas

Curvas querepresentan zonas

de igual intensidadssmica.



38/45

Magnitud. Es una medida que tiene relacin con la cantidad de energaliberada en forma de ondas.

Se puede considerar como un tamao relativo de un temblor y sedetermina tomando el logaritmo (base 10) de la amplitud mximade movimiento de algn tipo de onda (P, Superficial) a la cual se leaplica una correccin por distancia epicentral y profundidad focal.

M = log(A) - Log(Ao)

Donde : A = Amplitud maxima Ao= Atenuacion de la amplitud con la distancia

Richter defini la magnitud cero como aquella que proporciona unaamplitud mxima de vibracin del suelo de una micra a unadistancia de 100 Km.. as la magnitud local o de Richter, Ml, es ladiferencia entre el logaritmo decimal de la amplitud y el logaritmodecimal de la amplitud patrn.


Diferencia de Magnitud

Por tratarse de magnitudes logartmicas, hay que hacernotar que para elevar un punto la magnitud de unterremoto hara falta multiplicar por 32 la energaliberada, y para elevarla dos puntos sera necesarioliberar 1000 veces ms energa.



39/45

Escala de Richter

El terremoto ms grande registrado hasta el momento alcanz unamagnitud de 9.5 correspondiendo a una ruptura del orden de 1000km de longitud, 200 km de ancho con un desplazamiento promediode 20 m. En el otro extremo de la escala, magnitudes negativas selogran en laboratorios con rupturas milimtricas.

El sismo de Ancash del 31 de mayo de 1970, fue de magnitud 7.8

Magnitud (grado Richter) Energia liberada

6 1 ( tomado como base)

7 32

8 1000

9 32000

Relacion comparativa entre magnitud del sismo y energia liberada


Calculo de Magnitud Ssmica



40/45

Localizacin del sismo


Informacin de Terremotos, quedesarrollaron la Ingeniera Sismo Resistente

En los ltimos trescientos aos se ha registrado gran cantidad de informacin sobre los efectos de losterremotos en los edificios, lo cual ha permitido elaborar mtodos constructivos de edificiossismorresistentes, y se comenzaron a estudiar las primeras normas para su construccin.

Recientemente ha habido nuevos terremotosque han tenida gran importancia para eldesarrollo de la Sismologa y la IngenieraSsmica, algunos de ellos son:

El Centro (California) 1940. Fukui (Japn) 1948. Taft (California) 1951. Mxico D.F. 1957. Agadir (Marruecos) 1960 Niigata (Japn) 1964 Anchorage (Alaska) 1964 Caracas (Venezuela) 1967. Per 1970. San Fernando (California) 1971. Friuli (Italia) 1976. Rumania 1977 y 1985. Mxico 1985. San Francisco (California) 1989, etc.

Se pueden citar los siguientes terremotos porla importancia que tuvieron en la elaboracinde una metodologa Sismorresistente:

Hokkaido (Japn) 1730. Lisboa (Portugal) 1775. Nobi o Mino-Owari (Japn) 1891. San Francisco (California) 1906. Tokyo (Japn) 1923, etc.

La moderna sismologa nace con lacreacin de la Sociedad SismolgicaJaponesa, despus del terremoto de

Yokohama ocurrido en 1880.



41/45

Terremotos mas grandes del Mundo


Grandes Sismos en el Per



42/45

Teora del Silencio Ssmico

De utilidad practica para la prediccion sismica a medianoy largo plazo es la teoria delsilencio sismicoqueidentifica la ubicacin de sismos potencialmentedestructivos con una aproximacion de aos o pocasdecadas y se puede asumir que alli se encuentra seencuentra acumulada energia y porlo tanto existe mayorprobabilidad de que ocurran sismos en ese lugar que enotras zonas, al liberarse dicha energia.

En el sur del Peru (Tacna) y norte de Chile (Arica)no se producen sismos de grab magnitud desde1868. Muchos sismologos, entre ellos el Dr.Nishenko, ex investigador del Servicio de Geologia

de los (USGS, por sus siglas en ingles), piensan quealli existe una zona de silencio.


Northridge, CA 1994


43/45

KGO-TV News ABC-7

Loma Prieta, CA 1989

Kobe, Japan 1995


44/45

Landers, CA 1992

Niigata, Japan 1964


45/45

Efectos Sismicos - Tsunamis

1957 Aleutian Tsunami

GRACIAS

Sismologia y Medicion de Sismos

Documents

Transcript of Sismologia y Medicion de Sismos