02. terremotos y sismicidad. ipgh

Del 30 al 31 de Octubre, 2013 Riobamba - Ecuador

Seminario: RIESGOS GEOLGICOS Y

ANLISIS DE ESTRUTURAS SISMO

RESISTENTES (CEINCILAB)

MODULO 2. TERREMOTOS

Y PELIGROSIDAD SSMICA

Instructor:

Prof. Kervin Chunga, Ph.D. Escuela de Ciencias Geolgicas y Ambientales

Universidad de Guayaquil

MEDICIN DE SISMOS Y TERREMOTOS

2

3

2.1 Introduccin.

2.2 Geografa de Terremotos.

2.3 Placas tectnicas.

2.4 Ondas Ssmicas.

2.5 Localizacin de terremotos.

2.6 Escalas de Magnitud e Intensidad.

2.7 Fallas: tipos (Strike-slip, Normal e Inversa).

2.7.1 Fallas Activas y Capaces.

2.8 Condicin del terreno y sismicidad.

2.9 Efectos Secundarios de los terremotos.

2.10 Mtodos de investigacin ssmica (previsin de terremotos, determinacin de movimientos a lo largo de fallas activas y capaces, anlisis no-ssmicos.

MODULO 2. TERREMOTOS Y PELIGROSIDAD SSMICA

2.11 Peligro y riesgo ssmico.

2.12 Zonacin ssmica.

2.13 Ssmica inducida.

2.14 Leyes de Escalas para terremotos.

2.15 Ambientes tectnico tensional-traccin.

2.16 Ambiente tectnico compresional.

2.17 Ambiente tectnico Strike-Slip o de cizalla.

2.18 Anlisis de Peligro Ssmico a travs de

estructuras de liquefaccin y fluidizacin.

2.19 Caso de Estudio: Evaluacin de Riesgo

Ssmico para el Golfo de Guayaquil desde datos

geolgicos Cuaternarios.

Global Distribution of Seismicity

Red-Shallow

Green - intermediate

Blue-deepest

Depth

2.2 GEOGRAFA DE TERREMOTOS

Distribution of Earthquakes Correlates to Major Physical/Tectonic Features Observe on

Surface of the Globe. 5 Prof. Kervin Chunga, Ph.D.

2.1 GEOGRAFA DE TERREMOTOS

Reverse

Strike-slip

Normal

Focal Mechansims Show Type of Motion Varies Systematically Along Belts

6 Prof. Kervin Chunga, Ph.D.

Types of Plate Boundaries:

Divergent

Convergent

Transform


2.3 PLACAS TECTNICAS

Subducting Plate


Hot Spot Volcanism


10

2.3 PLACAS TECTNICAS

Body Waves

Onda P (primaria)

Onda S (secundaria)

Las Ondas Superficiales

Rayleigh (movimientos elpticos)

Love (movimientos horizontales y transversales)

11

2.4 ONDAS SSMICAS

A) O. Rayleigh vibran desde arriba hacia abajo, provocan desplazamientos elpticos de las partculas en el plano vertical contenida la direccin de propagacin. B) O. Love los desplazamientos son horizontales y transversales al sentido de la direccin, no se propagan en el agua.

Prof. Kervin Chunga, Ph.D. 12

A B

Ondas Superficiales

Sismgrafo Horizontal y Vertical


Sismograma


Calculating magnitude

on the Richter scale:

(1) Find P-S and hence

distance

(2) measure the

amplitude of the largest

wave

(3) use the graph to get

m Prof. Kervin Chunga, Ph.D. 15

2.5 Locating the source of earthquakes

Locating the epicenter of an earthquake

A circle with a radius equal to the distance to the epicenter is drawn around each station

The point where all three circles intersect is the earthquake epicenter

16




A circle with a radius equal to the distance to the epicenter is drawn

around each station

The point where all three circles intersect is the earthquake

epicenter





around each station


epicenter

19




around each station


epicenter

Localizacin de un terremoto

20

HIPOCENTRO

El punto en el cual la energa se libera, al interno de la tierra, se llama HIPOCENTRO, su proyeccin a la superficie se llama el EPICENTRO.

Two measurements that describe the size of an earthquake are

Intensity a measure of the degree of earthquake shaking at a given locale based on the amount of

damage

Magnitude estimates the amount of energy released at the source of the earthquake

21

2.4 ESCALA DE MAGNITUD E INTENSIDAD MACROSSMICA

Measuring the size of earthquakes Magnitude scales

Richter magnitude - concept introduced by Charles Richter in 1935

Richter scale

Based on the amplitude of the largest seismic wave recorded

Accounts for the decrease in wave amplitude with increased distance

22

Charles F. Richter: La amplitud mxima de las ondas registrada en un sismograma (A) viene puesta en confrontacin con la amplitud mxima de las ondas para dicho terremoto referido. (Ao). Terremoto de referencia: produce sobre un sismografo standard, puesto a 100 Km desde el epicentro, una oscilacin de 0,001mm. M = Log A/Ao M = Log A Log Ao ESCALA LOGARITMICA!!! Puede asumir tambin los valores negativos. En cada estacin se mide la amplitud del sismograma (A, referida a las ondas S) y, una vez calculada la distancia epicentral, se toma de los valores de Ao (o sea, la amplitud mxima del terremoto standard a la misma distancia epicentral del terremoto en exmen, considerando la atenuaciones de las ondas.).

Magnitud (M)

Magnitud (M) Diversas escalas de Magnitud: Para terremotos a 600 Km de distancia del sismografo se mide la amplitud de las ondas superficiales Ms (Surface Magnitude) Los terremotos profundos tiende a producir menos ondas superficiales, por lo tanto la mdida de Ms tiendera a sub-estimar la grandeza del terremoto: se miden por lo tanto la amplitud de algunas Body Waves (frequencia di 1 Hz) mb (Body Wave Magnitude) Ms grande es un terremoto ms baja es la frecuencia de la onda con una amplitud mayor. Muchos sismografos pierden sensibilidad por las frecuencias muy bajas, sub-estimando la Magnitud de los terremotos ms fuertes. Se usa una Magnitud (Mw) dicha Moment Magnitude y que ha sido derivada de una ecuacin emprica de un orden de grandeza denominada Momento Sismico (Mo).

Mw = 2/3 Log Mo 10,7

Momento ssmico (Mo) Antes de la rotura a lo largo del plano de falla, la fuerza de corte que actual desde ambos lados ejercitan un Momento (Fuerza x Brazos, o tambin F x 2b). El Strain o Deformacin es d/2b

Mo = F . 2b

F = m . A . d/2b donde m = Modulo di Bulk Regidez (N/m2)

Mo = m . A . d

Dato m el Momento Ssmico es obtenido unicamente por parmetros espaciales

Momento ssmico (Mo)

Mo = m . A . d

Una escala que mide la fuerza de un terremoto en base a la evaluacin de los efectos que est produce a las personas, a las construcciones y al terreno.

Datos macrossmicos: referible al rea en el cual el ssmo ha sido sentido.

Escala MCS (Mercalli Cancani Sieberg) Escala MSK (Medvedev, Spoheuer, Karnik) Escala ESI-2007 (Environment Seismic Intensity)

Intensidad

Intensidad en Escala de Mercalli (Modificada en 1931 por Harry O. Wood y Frank Neuman)

Se designa un grado de Intensidad (indicado en nmeros romanos) a cualquier localidad y se trazan lneas lmites (ISOSISMAS) entre varias zonas en el que el sisma ha sido sentido con igual intensidad (interpolacin de datos. EPICENTRO MACROSSMICO

Intensidad

Measuring the size of earthquakes

Magnitudes scales

Other magnitude scales Several Richter-like magnitude scales have been

developed

Moment magnitude was developed because none of the Richter-like magnitude scales adequately estimates the size of very large earthquakes

Derived from the amount of displacement that occurs along a fault

30

2.7 FALLAS: tipos strike-slip, normal e inversa

Deformacin: cambio de forma o volumen o ambas cosas, de una unidad de roca causada por esfuerzo

Las fuerzas de superficie (surface forces) dependen siempre de causas externas al cuerpo y no guardan ninguna relacin con la masa del mismo. Se llaman as porque se puede considerar que son aplicadas a una superficie del cuerpo.

2.7 FALLAS: tipos strike-slip, normal e inversa

(1) FALLAS DE REPTACIN mm / 500 aos (2) FALLAS ACTIVAS cm / 500 aos (2

Modificado desde Spiking et al., 2001).

3. Geodinmica y Tectnica del Ecuador

Fuente: Chunga, 2010

Modificado de Lebrat & Megard, 1985

Figure 3: Seismic landscapes in the Apennines.

Schematic block-diagram of two Quaternary

intermountain basins associated with M 6 (A)

and M 7 (B) normal faulting earthquakes; the

picture illustrates the typical seismo-tectonic,

sedimentary, and paleoseismological features due

to the repetition of the coseismic ground effects

over a geological time interval. Typical values of

surface faulting parameters (rupture length, rupture

width, rupture area, vertical displacement) are

shown. After Serva et al., 2002, modified.

2.8 CONDICIN DEL

TERRENO Y SISMICIDAD.

DEFORMACON

CORTICAL

TERREMOTO

TSUNAMI

MOVIMIENTO

TELRICO

FALLAS

CORTICALES

COLAPSO DE

CAVIDADES,

GRIETAS

SUBSIDENCIA

LIQUEFACCION

DESLIZAMIENTOS

SEICHE

2.9 Efectos Secundarios de los terremotos.

LIQUEFACCION

Figure A3.9 - Fault scarp of the 7 December 1988

Spitak (Armenia) earthquake (Ms 6.8) a few days

after the event. Photo courtesy of A. Kharakanian.

Figure A3.10 Fault scarp of the 7 December 1988

Spitak (Armenia) earthquake (Ms 6.8) in October 1998.

Photo E.Vittori.

DEFORMACON

CORTICAL

TSUNAMI

42

QUATERNARY CAPABLE FOLDS AND SEISMIC HAZARD IN LOMBARDIA, ITALY

2.10 Mtodos de investigacin ssmica (previsin de terremotos, determinacin de movimientos a lo largo de fallas activas y capaces, anlisis no-ssmicos.

Estratigrafa para fallas la ms clara evidencia para terremotos prehistoricos son encontrados en afloramientos artificiales o naturales.

Relieves tectnizados un pasaje formado antes de un terremoto con rotura superficial, en un lugar puede preservar su expediente de rotura. Las referencias tpicas son:

Terrazas fluviales

Desplazamientos de torrentes o ros

Terrazas marinas

RELACION EMPIRICA ENTRE

FALLA SUPERFICIAL Y MAGNITUD

Wells & Coppersmith (1994) database 421 terremotos

DESIGN EARTHQUAKE:

surface faulting and magnitude

4

5

6

7

8

9

Mom

entm

agni

tude

(Mw

)

1 10 100 1000

Surface rupture length (km)

Data from Wells and Coppersmith(1994) (nil values filtered out)

Magnitude Surface

rupture

(km)

Average

deformation

(cm)

9.00 800 800

8.00 500

7.00 50 100

6.00 10 20

5.00 3 5

4.00 1 2

250

SLIP RATES TIEMPO DE INTERVALO DE RECURRENCIA

Slemmons & de Polo (1986)

50

2.15 AMBIENTES TECTNICO TENSIONAL-TRACCIN.

Schematic block diagram showing the main geometric features of normal faults.

51

52

2.15 AMBIENTES TECTNICO TENSIONAL-TRACCIN.

53

2.16 AMBIENTE TECTNICO COMPRESIONAL.

54

2.16 AMBIENTE TECTNICO COMPRESIONAL.

55

2.17 AMBIENTE TECTNICO STRIKE-SLIP O DE CIZALLA.

2.17 AMBIENTE TECTNICO STRIKE-SLIP O DE CIZALLA.

long-term predictions

2.18 Anlisis de Peligro Ssmico a travs estructuras de licuefaccin y fluidizacin.

02. terremotos y sismicidad. ipgh

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