SISMOLOGÍA

INDICE1. Introducción

2. Sismología3. Ingeniería sísmica4. Origen y naturaleza de los temblores5. La estructura del globo terráqueo6. Teoría de los continentes a la deriva7. Las placas tectónicas y fallas8. Origen del temblor9. Componentes y características10. Foco y epicentro11. Profundidad focal12. Distancia epicentral13. Duración del movimiento sísmico14. Las brechas o zonas de quietud15. El área de ruptura y las replicas16. Propagación de los efectos del temblor17. Ondas sísmicas

18. Oscilatorios o trepidatorios19. Instrumentación Sísmica20. El sismógrafo21. El acelerógrafo22. Desplazamiento, Velocidad, Aceleración23. Ubicación del epicentro24. Escalas de Medición25. La intensidad. Escala de Mercalli26. La magnitud. Escala de Richter27. La aceleración. Escalas Instrumentales28. Mapas de isostas29. Regionalización sísmica30. El Riesgo Sísmico31. Zonificación o Regionalización32. Microzonificación33. Objetivos y mapas de regionalización34. Consecuencias de los sismos

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 , 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 , 31, 32, 33, 34

INTRODUCCIÓN

Gracias a los ajustes y densidades de la corteza, existen los continentes, las cordilleras, los valles, hasta la vida terrestre que conocemos.

Si la corteza fuera lisa y uniforme, toda la superficie del globo estaría cubierta por un océano de profundidad uniforme y las formas de vida estarían confinadas a los peces. Desgraciadamente, esos ajustes, son movimientos bruscos de las placas de la corteza terrestre , lo cual ocasiona terremotos, entre otros factores.

Las experiencias que nos han dejado los sismos, nos obligan a crear consciencia del problema, y así preparar nuestras construcciones contra sus efectos, y así proteger y mejorar nuestra calidad de vida.

SISMOLOGÍA

La sismología es una ciencia que estudia los terremotos. Implica la observación de las vibraciones naturales del terreno y de las señales sísmicas generadas de forma artificial. Como rama de la geofísica, la sismología ha aportado contribuciones esenciales a la comprensión de la tectónica de placas, la estructura del interior de la Tierra y en la predicción de terremotos.

Se divide en: Sismología Geológica que estudia el origen de los temblores, la constitución

morfológica y estructural de la corteza terrestre y la distribución de los sismos. Sismología Física estudia la naturaleza de las ondas sísmicas, las leyes de su

propagación, relacionadas con la elasticidad del suelo. Sismología instrumental se ocupa de los aparatos empleados en esta ciencia y

de la técnica de su uso. Sismología histórica resume los datos referentes a los sismos importantes en

la historia.

ING. SISMICA

La Ingeniería sísmica combina la Ingeniería Estructural con la Sismología.Estudia la forma de preservar y minimizar daños en las construcciones bajo efectos de movimientos del terreno.

La Ingeniería Sísmica buscará los siguientes objetivos: Proporciona seguridad contra el

colapso. Protección contra daños

materiales. Evitar daños a construcciones

colindantes. Facilitar la reparación o refuerzo

en caso de daños. Proporcionar seguridad y

comodidad, evitando pánico, por movimientos durante temblores.

ORIGEN Y NATURALEZA DE LOS TEMBLORES

Los sismos reconocen diversas causas: De Origen Volcánico: si se originan por Actividad Volcánica De Origen Tectónico: si se originan por Diastrofismo, es decir por el

movimiento propio de la corteza terrestre .

Los de origen tectónico son más numerosos y de mayor interés para la Ingeniería Sísmica

LA ESTRUCTURA DEL GLOBO TERRAQUEO

El globo terráqueo está formado por una corteza sólida, la litosfera que tiene un espesor medio de 90 km. y una composición predominante de rocas silicáticas. Inmediatamente por debajo está el manto, que llega hasta una profundidad aproximada de 2.900 km., caracterizado por material rocoso en estado semifluido. Aún más abajo, hasta el centro de la Tierra, hay un núcleo con una composición mayoritaria de hierro que en su parte más exterior, desde los 2.900 km. a los 1.800 km. de profundidad, está en estado fluido; en la parte más interna está nuevamente en estado sólido. Las densidades de estas capas van desde un mínimo de 2,8 g/cm3 en la litosfera, a un máximo de 13,5 g/cm3 en el núcleo interior. Los movimientos de fluidos en el interior de la Tierra y las corrientes eléctricas generadas por ellas, están en la base del intenso campo magnético que rodea nuestro planeta y que toma el nombre de Magnetosfera.

TEORÍA DE LOS CONTINENTES A LA DERIVA

Originalmente los continentes estaban aglutinados en una gran masa de tierra llamada Pangea, que se fracturo hace millones de años, y se desplazo gracias a las placas tectónicas hasta conformar el nuevo aspecto de las placas tectónicas.

A los límites de las placas, se les conoce como falla, y son las zonas donde se detecta el mayor numero de epicentros.

LAS PLACAS TECTÓNICAS Y FALLAS

Las placas están en constante movimiento debido al efecto de conexión en el núcleo líquido, así como a las contracciones y dilataciones en el manto, las que chocan entre si, se forzan, desgastan o se superponen. En las fallas se presentan movimientos convergentes, divergentes o laterales.Convergente

Divergente Lateral

Las placas, que afectan a la Republica Mexicana son cuatro:La de Norteamérica, la del Pacífico, la del Caribe y la de Cocos, ésta última genera un estado de subducción penetrando abajo del Continente Americano.

Las fallas son las fuentes mas probables de liberación de energía sísmica.

LAS PLACAS TECTÓNICAS Y FALLAS

ORIGEN DEL TEMBLOR

La causa de un temblor es la liberación súbita de energía dentro del interior de la Tierra por un reacomodo de ésta. Este reacomodo se lleva a cabo mediante el movimiento relativo entre placas tectónicas. La fricción entre dos placas, impide el deslizamiento continuo generando energía, la cual es liberada bruscamente cuando los esfuerzos en los bordes superan la fricción. Este deslizamiento súbito es el que genera las ondas sísmicas que constituyen el temblor. Las zonas en donde se lleva a cabo este tipo de movimiento se conocen como fallas geológicas y a los temblores producidos se les conoce como sismos tectónicos.

No obstante existen otras causas que también producen temblores. Ejemplo de ello son los producidos por el ascenso de magma hacia la superficie de la Tierra. Este tipo de sismos, denominados volcánicos, nos pueden servir de aviso de una posible erupción volcánica.

COMPONENTES Y CARACTERÍSTICAS

En un temblor se distinguen los siguientes elementos:El foco o hipocentro. Es el punto o mejor dicho el plano donde la

convulsión se produce.El foco se define como un punto fuente o zona hipocentral de

donde parten las ondas sísmicas y que se propagan en todas direcciones. El epicentro es la proyección del foco en la superficie terrestre, el foco aparente.

Cuando el foco se localiza en el océano puede dar origen a lo que se conoce como tsunami.

PROFUNDIDAD FOCAL

La mayoría de los temblores se originan dentro de la corteza terrestre o litósfera. Cuando el foco se localiza a menos de 60 km de la superficie, se dice que el foco es superficial. Pero se han detectado casos en donde el foco alcanza hasta los 700 km de profundidad, cuando la liberación de energía ocurre en el manto.

A menor profundidad focal las consecuencias pueden ser mayores, aun cuando la energía liberada sea menor.

DISTANCIA EPICENTRAL

Así se le conoce a la distancia entre el epicentro y el punto donde se realiza una observación.

A mayor distancia epicentral, la severidad del temblor disminuye, pero, las características del terreno, generan una amplificación de la respuesta a los temblores debido a la presencia de terreno blando, altamente compresible.

DURACIÓN DEL MOVIMIENTO SÍSMICO

La duración media de un temblor, es de 45 segundos en cuanto a las vibraciones perceptibles.

Se estima que la duración del movimiento está vinculado con la longitud de ruptura de la falla.

Asociando la duración del movimiento con la aceleración del suelo, es posible lograr un índice mas representativo de destructividad de un temblor.

LAS BRECHAS O ZONAS DE QUIETUD

La placa de cocos se extiende desde Colima hasta Centroamérica, y se desplaza a 7 cm. por año con respecto al continente.

La penetración bajo el continente ocurre a través de segmentos llamados brechas con independencia relativa de movimiento.

Sobre la costa del Pacifico se localizan las brechas:Jalisco, Michoacán, Guerrero, Tehuantepec, etc.

Cuando en una brecha no han ocurrido sismos de gran severidad (característicos) es una zona de quietud, donde se está acumulando energía que será liberada en forma de sismos

Brecha Jalisco Brecha Michoacán

EL ÁREA DE RUPTURA Y LAS REPLICAS

La penetración brusca del segmento de la placa de cocos que subduce a la continental, se manifiesta en una área de ruptura, el segmento de placa dentro del área de ruptura , no alcanza equilibrio inmediato, sinó en forma paulatina lo cual ocasiona nuevos movimientos, conocidos como replicas.

La ubicación de epicentros correspondientes a movimientos posteriores al evento principal (réplicas) ayuda a definir el área de ruptura.

La longitud de ruptura guarda relación con el ancho de la Brecha.

PROPAGACIÓN DE LOS EFECTOS DEL TEMBLOR

La energía liberada durante un sismo se dispersa en forma de ondas en el terreno, éstas van amortiguándose a medida que se alejan del foco, cambiando de características según las propiedades topográficas y geotécnicas de las zonas que atraviesan.

La energía irradiada por el foco, se dispersa dentro del medio en forma de ondas de cuerpo (longitudinales y transversales), cuando éstas alcanzan la superficie, originan ondas de superficie (Raleigh y Love).

ONDAS SÍSMICAS

Onda longitudinal “P” Se mueven en virtud de la compresión y expansión alternativa del medio que atraviesan.Estas ondas pueden desplazarse a través de cualquier medio sólido, líquido, o

magmático, ya que pueden atravesar sin ninguna dificultad el manto y el núcleo de la Tierra. Se llaman así porque son las primeras ondas que registran los sismógrafos, debido a su mayor velocidad y porque la propagación se efectúa en el mismo sentido que la vibración de las partículas. La velocidad de propagación va de los 8 a los 12 km./seg., dependiendo de los materiales que atraviesan

ONDAS SÍSMICAS

Ondas transversales “S”Desarrollan un movimiento ondulatorio o serpenteante y se

progresan de forma transversal y perpendicular a la dirección de propagación; su velocidad es más lenta que las ondas (P), de 4 a 8 km./seg, seguidas también de una ráfaga de oscilaciones más fuertes, se conocen como ondas de sacudida, la velocidad de las ondas S depende de la densidad y de la rigidez de las masas que atraviesa. Se registran en los sismógrafos en segundo lugar y se propagan en sólidos pero no en líquidos.

ONDAS SÍSMICAS

Además de la manifestación de las ondas P, y S, la tierra puede trasmitir otros dos tipos de ondas que se desplazan por la superficie, basadas en una

reflexión continua que se manifiesta en los limites superiores e inferiores de las capas superficiales. A este tipo de ondas se las conoce colectivamente como ondas “L” porque desarrollan períodos largos.

Las Ondas “L”, se manifiestan después de las ondas P y las ondas S, se propagan sólo por la superficie mediante períodos vibratorios más largos que los anteriores. Desarrollan una velocidad más lenta, 3’5 km./seg., y son las responsables de producir los desplazamientos en la superficie y el desarrollo de las gravifisas, que producen los efectos más catastróficos en el epicentro de un terremoto de fuerte intensidad.

A su vez, las ondas (L) se dividen en dos clases:Ondas de RayleighOndas de Love.

ONDAS SÍSMICAS

Las Ondas (R), o de Raleigh, El movimiento de las partículas se desarrolla de forma circular, elípticas sobre el plano de propagación;, son ondas de periodo largo, que producen en las partículas afectadas movimientos elípticos sobre planos verticales y en sentido opuesto a la dirección de propagación

ONDAS SÍSMICAS

Las Ondas (V), u ondas de Love, El movimiento es horizontal y perpendicular a la dirección de propagación. El paso de este tipo de ondas produce una dislocación en las masas de la superficie o lugar donde se desarrollan, debido a la compresión y expansión alternativa del medio que atraviesan.

ONDAS SÍSMICAS

Las ondas de cuerpo (P y S) se mueven a distintas celocidades, porque dependen de las diferentes características mecánicas del material:

•La longitud (P) de la resistencia a compresión y•La transversal (S) de la resistencia a la flexión o al esfuerzo cortante.

Las ondas de superficie viajan paralelamente a la superficie, llegan a distancias mayores porque se atenúan menos que las de cuerpo.

OSCILATORIOS O TREPIDATORIOS

Todos los temblores producen simultáneamente ambos movimientos y la relación entre horizontales y verticales dependerá de la distancia epicentral y

características del suelo.Son términos subjetivos que no se emplean en Ingeniería Sísmica.

Oscilatorios: con un movimiento horizontal.Trepidatorios: con un movimiento vertical.

INSTRUMENTACIÓN SÍSMICA

El objetivo es proporcionar información sobre:• Aceleraciones máximas registradas del terreno• Coordenadas epicentrales• Profundidad Focal• Fecha y hora de un sismo• Etcétera “y lo demás”.

EL SISMÓGRAFO

Es un aparato que registra continuamente el desplazamiento del suelo cuando éste es perturbado por el paso de las ondas engendradas por un sismo.

Se funda en la inercia de una masa suspendida elásticamente de un bastidor rígido, cuando éste se mueve, la masa conserva su posición, consiguientemente, la distancia entre ambos experimenta una variación que es registrada en un papel arrastrado por un mecanismo.

Los sismógrafos modernos pueden consistir en un cilindro que cuenta en su parte interna con un cuerpo metálico dentro de un campo electromagnético.Al ocurrir un temblor, el cilindro tiende a moverse, mientras el cuerpo metálico tiende a permanecer en su posición inicial, provocando una diferencia de potencial proporcional a la magnitud del movimiento.

Los resultados óptimos se obtienen cuando el movimiento es cercano pero débil o fuerte pero lejano. ya que si el movimiento es cercano y fuerte se nulifica.

EL SISMÓGRAFO

Sistema de amortiguamiento Sistema de Péndulo

EL ACELERÓGRAFO

Su función es registrar las aceleraciones del terreno arriba de un nivel prefijado, opera únicamente bajo movimientos fuertes.

El sismo se registra a través de un arrancador que se avtiva cuando el movimiento del terreno supera la aceleración máxima de 0.01g.

Las características del movimiento varían según los estratos subyacentes del terreno.

Permite obtener registros de aceleraciones del suelo en tres direcciones, dos horizontales y la vertical, definen el movimiento completo de un punto.

DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD, ACELERACIÓN

La diferencia entre un sismógrafo y un acelerógrafo es que el primero registra el desplazamiento del movimiento del terreno, mientras que el segundo, registra las aceleraciones a que se ve sometido.

Conocida la gráfica de desplazamiento, es posible conocer la velocidad y la aceleración, ya que están relacionadas entre si.

Los sismoscopios, son modelos dinámicos de estructuras simples, proporcionan información directa sobre la respuesta de estructuras.

UBICACIÓN DEL EPICENTRO

Para ubicar un epicentro, son suficientes 3 sismógrafos situados entorno de un punto desde el cual emergen ondas sísmicas. La velocidad de las ondas,

varían con el tipo de ondas, con la naturaleza del material y con su contenido de frecuencias.

En función de la diferencia de llegada de las ondas (P y S) al registro, se puede saber la distancia en kilómetros. Entre el foco y la estación.

D= __[(t S) – (t P)]__ 1 + 1 Vs VpD= DistanciaT= TiempoVp= Velocidad de ondas “P”Vs = Velocidad de ondas “S”

ESCALAS DE MEDICION

Se pueden considerar tres formas de medir un sismo:La intensidad.La magnitud.La aceleración.

LA INTENSIDAD

Es la medida de la destructividad potencial de un temblor, se fija de acuerdo con los efectos geológicos observados, la intensidad depende del lugar donde se observa.

Clasifica los terremotos del I al XII de acuerdo a una evaluación subjetiva, la escala conocida es la de Mercalli- Modificada(M.M.)

I. Microsismo. Detectado por instrumentosII. Sentido por algunas personas (en reposo)III. Sentido por algunas pesonas dentro de edificiosIV. Sentido por algunas personas fuera de edificiosV. Sentido por casi todosVI. Sentido por todosVII. Las construcciones sufren daño moderadoVIII. Daños considerables en estructuras y colapso de edificios en mal estadoIX. Daños graves y pánico generalX. Destrucción en edificios bien construidosXI. Casi nada queda en pieXII. Destrucción total

LA MAGNITUD. ESCALA DE RICHTER

Es una escala objetiva, se apoya en una medición instrumental de la energía liberada, está relacionada al foco o hipocentro. Se emplea la escala de Richter para clasificar los terremotos según su magnitud.

Generalmente comprendida entre el 1 y el 9, pero no tiene límite.Un grado representa un incremento de un décuplo en el movimiento del terreno y alrededor de un treintavo de incremento en la energía del temblor.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

30 30 30

900

Energía liberada 27, 000

LA ACELERACIÓN

La aceleración proporciona los elementos necesarios para el diseño sísmico, ya que está relacionada con las fuerzas laterales en la estructura (F= m*a).

Por lo tanto, para la Ingeniería Sísmica, la aceleración del suelo será la medida más importante.

Para obtener la Intensidad a partir de un “registro” se utilizan expresiones empíricas que dan la intensidad en función de la aceleración de la tierra en el

mismo punto.

Intensidad= 1.5 + 3.0 log AR

AR= Aceleración del terreno en cm/seg²

LAS ESCALAS INSTRUMENTALES

MAPAS DE ISOSISTAS

Para estudiar la sismicidad se definen regiones fuentes de sismos, se

cartografían las fallas y áreas de recientes levantamientos o de asentamiento en los terrenos.

Los mapas de Isosistas tienen información de la ubicación de los Epicentros y profundidad focal.

La isosista es una curva que une dos puntos en que un sismo se siente con igual intensidad.

Los mapas de isosistas, comprenden el periodo histórico, el foco, la profundidad foca, la intensidad, la magnitud, así como el radio de perceptibilidad a través de las isosistas.

El epicentro se puede obtener de dos formas:

1. Epicentro de intensidad. Obtenido a partir de la estimación de daños, cuyo radio varía con la magnitud del sismo, profundidad focal, condiciones geológicas, etc.

2. Epicentro instrumental. Corresponde al foco, lugar fuente del sismo y origen de las ondas portadoras de energía, se obtiene a partir del análisis de sismogramas.

REGINALIZACIÓN SÍSMICA

El riesgo sísmico es una zona, es una medida de probabilidad, dentro de un cierto lapso de tiempo, el sismo supere una determinada magnitud.

ZONIFICACIÓN O REGIONALIZACIÓN SÍSMICA

Supone la confección de mapas en los que se plantea la distribución geográfica del riesgo sísmico, conteniendo básicamente la máxima intensidad probable que pueden provocar los sismos futuros.

La intensidad se expresa por medio de los valores máximos absolutos, de la velocidad y de la aceleración del terreno.

Para fines de diseño se aplica el termino de intensidad esperada (intensidad de diseño) en función de la probable aceleración y velocidad máxima esperada.

Una regionalización sísmica se basa en:1. Aspectos geotécnicos y geofísicos. Fallas, movimientos de la

corteza.2. Parámetros sísmicos. Mecanismo, actividad

sísmica.3. Parámetros dinámicos de las ondas sísmicas. Distancia, profundidad

focal, magnitud.4. Observaciones macro sísmicas. Curvas de intensidad

contra período de recurrencia.

MICROZONIFICACIÓN SÍSIMCA

Distribución mas detallada del riesgo sísmico en cada una de las zonas en las que se considera la influencia de las condiciones locales del suelo, así como la interacción suelo- estructura.La deformación local del terreno es provocada por la interacción suelo- estructura, debido a la influencia de la estructura en el movimiento del terreno.

OBJETIVO DE LA REGIONALIZACIÓN SÍSMICA

El objetivo fundamental de una regionalización sismica, es proporcional elementos que conduzcan a la elección adecuada de coeficientes o espectros para el diseño.

A mayor riesgo- sísmico, las fuerzas laterales de diseño seran mas elevadas y consecuentemente los coeficientes sísmicos a emplearse.

OBJETIVO DE LA REGIONALIZACIÓN SÍSMICA

CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS

CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS

CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS

CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS

CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS

CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS

CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS

CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS

CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS

CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS

CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS