INGENIERÍA SÍSMICA-UNIDAD 1-INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS SISMICO

INGENIERIA SISMICAUNIDAD 1 (PARTE I): INTRODUCCION A

LA INGENIERIA SISMICA

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONES

Se entiende por SismoSismo, es un fenómeno de sacudida brusca y pasajera de la corteza terrestre producida por la liberación de energía acumulada en forma de ondas sísmicas. Un sismo son sacudidas o movimientos bruscos del terreno, generalmente producidos por disturbios tectónicos (ocasionado por fuerzas que tienen su origen en el interior de la Tierra) o volcánicos (producido por la extrusión de magma hacia la superficie). 2

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONES Generalmente en ambos casos hay una liberación de energía acumulada que se transmite en forma de ondas elásticas, causando vibraciones y oscilaciones a su paso a través de las rocas sólidas del manto y la litosfera hasta “arribar” a la superficie terrestre. Los terremotos pueden ser superficiales (0-70 km), intermedios (70-300Km) o profundos (300-700 km). 3

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Figura Nº 1: Sismo

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONES El punto de origen de un terremoto se denomina hipocentrohipocentro. El epicentroepicentro es el punto de la superficie terrestre directamente sobre el hipocentro. Dependiendo de su intensidad y origen, un terremoto puede causar desplazamientos de la corteza terrestre, corrimientos de tierras, maremotosmaremotos o actividad volcánica. Para medir la energía liberada por un terremoto se emplean diversas escalas, entre ellas, la escala de Richterescala de Richter es la más conocida y utilizada en los medios de comunicación. 5

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONESResumiendo encontramos entonces:HipocentroHipocentro, zona interior profunda, donde se produce el terremoto.EpicentroEpicentro, área de la superficie perpendicular al hipocentro, donde con mayor intensidad repercuten las ondas sísmicas. La probabilidad de ocurrencia de terremotos de una magnitud determinada en una región concreta viene dada por una distribución de Poissondistribución de Poisson. 6

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONES Causas de los Sismos:Causas de los Sismos: La causa de los terremotos se encuentra en la liberación de energía de la corteza terrestre acumulada a consecuencia de actividades volcánicas y tectónicas, que se originan principalmente en los bordes de la placa.Aunque las actividades tectónicas y volcánicas son las causas principales por las que se generan los terremotos hay otros factores que pueden originarlos:1.Acumulación de sedimentos por desprendimientos de rocas en las laderas de las montañas, hundimiento de cavernas. 7

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONES Causas de los Sismos:Causas de los Sismos:2.Variaciones bruscas de la presión atmosférica por ciclones.3.Estos fenómenos generan eventos de baja magnitud, que generalmente caen en el rango de microsismos: temblores detectables sólo por sismógrafos.

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONES Propagación del Movimiento Sísmico:Propagación del Movimiento Sísmico:El movimiento sísmico se propaga mediante ondasondas elásticas

(similares a las del sonido) a partir del hipocentro. Las ondas sísmicas ondas sísmicas son de tres tipos principales:

1. Ondas longitudinales, primarias o P. Ondas de cuerpo que se propagan a velocidades de 8 a 13 km/s en el mismo sentido que la vibración de las partículas. Circulan por el interior de la Tierra, donde atraviesan líquidos y sólidos. Son las primeras que registran los aparatos de medición o sismógrafos. De ahí su nombre «P».

2. Ondas transversales, secundarias o S. Son ondas de cuerpo más lentas que las anteriores (entre 4 y 8 km/s). Se propagan perpendicularmente en el sentido de vibración de las partículas. Atraviesan únicamente sólidos. En los sismógrafos se registran en segundo lugar.

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONES Propagación del Movimiento Sísmico:Propagación del Movimiento Sísmico:3. Ondas superficiales. Son las más lentas:

3,5 km/s. Resultan de interacción de las ondas P y S a lo largo de la superficie terrestre. Son las que causan más daños. Se propagan a partir del epicentro. Son similares a las ondas (olasolas) que se forman sobre la superficie del mar. En los sismógrafos se registran en último lugar.

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Figura Nº 2: Propagación del Movimiento sísmico11

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONESSismos Inducidos:Sismos Inducidos:Se denomina sismo inducido o terremoto

inducido a los sismos o terremotos producidos como consecuencia de alguna intervención humana que altera el equilibrio de fuerzas en la corteza terrestre. Entre las principales causas de sismos inducidos podemos mencionar: la construcción de grandes embalsesembalses; el frackingfracking; los ensayos de explosiones nuclearesexplosiones nucleares.

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Sismos Inducidos:Sismos Inducidos:1. Grandes embalses: los reservorios grandes pueden alterar la

actividad tectónica. La probabilidad de que produzca actividad sísmica es difícil de predecir; sin embargo, se deberá considerar el pleno potencial destructivo de los terremotos, que pueden causar desprendimientos de tierra, daños a la infraestructura de la represa, y la posible falla de la misma.

2. Fracking: actualmente se tiene certeza de que si como consecuencia de eliminación de desechos en solucióndesechos en solución, o en suspensiónsuspensión, éstos se inyectan en el subsuelosubsuelo, o por extracción de hidrocarburoshidrocarburos, en las regiones ya sometidas a fuertes tensiones se provoca un brusco aumento de la presión intersticialpresión intersticial, una intensificación de la actividad sísmica.

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Sismos Inducidos:Sismos Inducidos:3. Explosiones nucleares: la onda de presión de

explosiones subterráneas pueden propagarse a través de la tierra y causar terremotos menores. La teoría sugiere que una explosión nuclear podría disparar rupturas de fallas geológicas y así causar un sismo mayor a distancias de pocos cientos de kilómetros del punto de impacto. Pronto se deberían controlar mejor estos sismos inducidos y, en consecuencia, preverlos. Tal vez, pequeños sismos inducidos podrían evitar el desencadenamiento de un terremoto de mayor magnitud.

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Figura Nº 3: Posible consecuencia de un Sismo Inducido15

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Escalas de Medición (Magnitudes e Intensidades):Escalas de Medición (Magnitudes e Intensidades):Escala de Magnitudes:Escala de Magnitudes: 1.Escala magnitud de onda superficialmagnitud de onda superficial (Ms)2.Escala magnitud de las ondas de cuerpo magnitud de las ondas de cuerpo (Mb)3.Escala sismológica de RichterRichter, también conocida como escala de magnitud local (ML), es una escala logarítmica arbitraria en la que se asigna un número para cuantificar el efecto de un terremoto4.Escala sismológica de magnitud de momentomagnitud de momento es una escala logarítmica usada para medir y comparar sismos. Está basada en medición de la energía total que se libera en un terremoto. En 1979 la introdujeron Thomas C. Hanks y Hiroo Kanamori, como sucesora de la escala de Richter.

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Escalas de Medición (Magnitudes e Intensidades):Escalas de Medición (Magnitudes e Intensidades):Escala de Intensidades:Escala de Intensidades: 1.Escala sismológica de MercalliMercalli, de 12 puntos, desarrollada para evaluar la intensidad de los terremotos según los efectos y daños causados a distintas estructuras. Debe su nombre al físico italiano Giuseppe Mercalli.2.2.Escala Medvédev-Sponheuer-KárníkEscala Medvédev-Sponheuer-Kárník, también conocida como escala MSK o MSK-64. Es una escala de intensidad macro sísmica usada para evaluar la fuerza de los movimientos de tierra basándose en los efectos destructivos en construcciones humanas y en cambio de aspecto del terreno, así como en el grado de afectación a la población. Consta de doce grados de intensidad. El más bajo es el número uno. Para evitar el uso de decimales se expresa en números romanos. 17

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Escalas de Medición (Magnitudes e Intensidades):Escalas de Medición (Magnitudes e Intensidades):Escala de Intensidades:Escala de Intensidades: 1.Escala ShindoShindo o escala cerrada de siete, conocida como escala japonesa. Más que en la intensidad del temblor, se centra en cada zona afectada, en rangos entre 0 y 7.

En la actualidad conocemos el uso de (02) escalas, la de Mercalli y la de Richter y sus características de medición se pueden apreciar en la figura siguiente.

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONES La escala sismológica de Richter, también conocida como escala de magnitud local (ML), es una escala logarítmica arbitraria que asigna un número para cuantificar la energía que libera un terremoto, denominada así en honor del sismólogo estadounidense Charles Richter (1900-1985)Charles Richter (1900-1985).

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONESLa sismología mundial usa esta escala para determinar la magnitud de sismos de una magnitud entre 2,0 y 6,9 y de 0 a 400 kilómetros de profundidad. Por lo que decir que un sismo fue de magnitud superior a 7,0 en la escala de Richter se considera incorrecto, pues los sismos con intensidades superiores a los 6,9 se miden con la escala sismológica de magnitud de momento.

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Figura Nº 4: Base Conceptual de la Escala de Richter


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Figura Nº 5: Escala de Richter

INGENIERIA SISMICAINTRODUCCION - DEFINICIONESLa escala sismológica de Mercalli es una escala de 12 grados desarrollada para evaluar la intensidad de los terremotos a través de los efectos y daños causados a distintas estructuras. Debe su nombre al físico italiano Giuseppe Giuseppe Mercalli.Mercalli.

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCIONLa escala de Mercalli se basó en la simple escala de diez grados formulada por Michele Stefano Conte de Rossi y François-Alphonse Forel. La escala de Rossi-Forel era una de las primeras escalas sísmicas para medir la intensidad de eventos sísmicos. Fue revisada por el vulcanólogo italiano Giuseppe Mercalli en 1884 y 1906.En 1902, el físico italiano Adolfo Cancani amplió la escala de Mercalli de diez a doce grados. Más tarde la escala fue completamente reformulada por el geofísico alemán August Heinrich Sieberg y se conocía como la escala de Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS).

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INGENIERIA SISMICAINTRODUCCIONLa escala de Mercalli-Cancani-Sieberg fue posteriormente modificada por Harry O. Wood y Frank Neumann en 1931 como la escala de Mercalli-Wood-Neumann (MWN). Finalmente fue mejorada por Charles Richter, también conocido como el autor de otra escala sismológica, la escala de Richter, que mide la magnitud de la energía liberada durante un sismo.En la actualidad la escala se conoce como la Escala de Mercalli Modificada, comúnmente abreviado MM.

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Figura Nº 6: Escala de Mercalli

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Sismógrafo:Sismógrafo: El sismógrafo o sismómetro es un instrumento para medir terremotos o pequeños temblores provocados por los movimientos de las placas litosfericas. Fue inventado en 1842 por el físico escocés James David Forbes. Este aparato, en sus inicios, consistía en un péndulo que por su masa permanecía inmóvil debido a la inercia, mientras todo a su alrededor se movía; dicho péndulo llevaba un punzón que iba escribiendo sobre un rodillo de papel pautado en tiempo, de modo que al empezar la vibración se registraba el movimiento en el papel, constituyendo esta representación gráfica el denominado sismograma.

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Sismógrafo:Sismógrafo: Los modernos sismómetros de banda ancha (llamados así por la capacidad de registro en un ancho rango de frecuencias) consisten de una pequeña ‘masa de prueba’, confinada por fuerzas eléctricas, manejada por electrónica sofisticada. Cuando la Tierra se mueve, electrónicamente se trata de mantener la masa fija a través de la retroalimentación del circuito. La cantidad de fuerza necesaria para conseguir esto es entonces registrada. La salida de los acelerómetros es una tensión proporcional a la aceleración del suelo (recordando F=ma de Newton), mientras que los sismómetros usan un circuito integrado para lograr una salida que es proporcional a la velocidad del suelo. 28

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Figura Nº 7: Sismógrafo o Sismómetro

INGENIERIA SISMICAGENERALIDADES- OBRAS HIDRAULICAS

¿Qué es un Sismograma?¿Qué es un Sismograma? Un sismograma es un registro

del movimiento del suelo llevado a cabo por un sismógrafosismógrafo. La energía

medida en un sismograma resulta de fuentes naturales como son los

sismos (o terremotos), o de fuentes artificiales como son los explosivos

(sismos inducidos). Dado que las ondas P se propagan a mayor velocidad

que otros tipos de ondas, son las primeras en ser registradas en un

sismograma. Después llegan las ondas S y por fin las ondas superficiales

(ondas Rayleigh y ondas Love).En el pasado, los sismogramas eran

registrados en tambores de papel rotativos. Algunos usaban carretes en

papel común, y otros utilizaban papel fotosensible expuesto a rayos de

luz. Actualmente, prácticamente todos los sismógrafos registran la

información de forma digital, de modo de hacer un análisis automático

más fácilmente. Algunos sismógrafos de tambor aún son utilizados. 30

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http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_s%C3%ADsmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_s%C3%ADsmica


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Figura Nº 8: Sismograma

INGENIERIA SISMICAGENERALIDADES BIBLIOGRAFIA: M. Gascón et al. Vientos, Terremotos, Tsunamis y

otras catástrofes naturales. Historia y casos latinoamericanos. Editorial Biblos. Buenos Aires, 2005. 159 pp.

http://es.wikipedia.org/wiki/Terremoto www.funvisis.gob.ve/objetosa/temblortierra/qesismo

.html http://es.wikipedia.org/wiki/Sismograma

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http://es.wikipedia.org/wiki/Terremoto

http://es.wikipedia.org/wiki/Terremoto

http://www.funvisis.gob.ve/objetosa/temblortierra/qesismo.html



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