sismologia 2 (2016)
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8/17/2019 Sismologia 2 (2016)
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ORIGEN DE LOS SISMOS (II)
Clasificación de los Sismos
por la profundidad focal
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Epicentro e Hipocentro
Origen de los SismosTeoría del Rebote Elástico
Postulada por H.F.Reid, en 1910.
Inicialmente propuesta para las fallas superficialesde California, EEUU. Extendido a otros tipos defallas.
La energía elástica, acumulada en las zonas de
convergencia o de movimientos relativos de lasplacas, se libera súbitamente cuando se excede lacapacidad resistente de los materiales,originándose las ondas sísmicas.
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Teoría del Rebote Elástico (Reid, 1910)
Falla Geológica
Fractura geológica a lo largo de la cual se haproducido un desplazamiento de dos bloquesadyacentes en tiempos históricos, donde sehan localizado los focos de los sismos.
Los bloques desplazados pueden ser demilímetros a centenares de kilómetros.
Los desplazamientos varían de 1 cm anual (enla cercanía de los polos) a 9 cm anuales (en elPacífico Ecuatorial).
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Tipos Principales de Movimiento de
una Falla
Falla normal Falla reversa
Falla lateral izquierda Falla lateral derecha
PlacaPlaca
Plano de falla
Placa “encima”del plano, baja
Placa “encima”del plano, sube
ONDAS, MAGNITUD, INTENSIDAD
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Tipos de Ondas Sísmicas
Ondas de Cuerpo, sólidas o esféricas:P: primarias (longitudinales, volumétricas, compresionales)
S: secundarias (transversales, distorsionales, cortantes)
Ondas de Superficie:
R ayleigh
Love
Sismograma
Ondas P
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Ondas S
Ondas Rayleigh, R
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Ondas Love, L
Trayectoria de las ondas sísmicas P y S,
tangentes al núcleo exterior, para
conformar la zona de sombra
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Ondas P Ondas S
Ondas L Ondas R
)()(
)(
211
1
E C
P
GC
S
)(
12
E G
S R C C 920,2S LS C C C !
Instrumentos de
medición
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Tipos de instrumentos
Sismoscopios
Sismógrafos
Acelerógrafos
SISMOSCOPIO Wilmot
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Antecedentes
Sismoscopio chino: “El jarrón de los dragones”
Primeros sismógrafos:
Principios del XIX
Sismógrafo
Registro de micro-sismos(amplitudes)
Sismógrafo
Pendular
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Tipos de sismógrafos
• Sismógrafo mecánico • Sismógrafo Electromagnético
• Sismógrafo de banda ancha
• Sismógrafo de deformación
Sismógrafos en Estación
Gran
amplificación
Funcionamiento
continuo
Registran
aceleraciones
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Sismograma: Registro de un
sismógrafo
Sismograma
• Parámetros de origen de un terremoto
– Características del medio y del proceso de ruptura
– Localización del epicentro
– Cálculo de la magnitud
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Sismograma
Amplitud
Intervalo S-P
Tiempo, segundos
Tiempo de
arribo Onda P Tiempo de
arribo Onda S
Acelerógrafo
• Registra macro-sismos (aceleraciones, 3
direcciones). Movimiento fuerte
• Funcionamiento eventual
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Acelerograma
• Características del movimiento del terreno
-270
-210
-150
-90
-30
30
90
150
210
270
0 40 80 120 160Tiempo (seg)
A c e l e r a c i ó n ( c m / s
2 )
ACELEROGRAMA ESTACIÓN PARQUE RESERVASismo del 17/10/66
componente NS
Amax = 269.3 cm/s2-270
-210
-150
-90
-30
30
90
150
210
270
0 40 80 120 160
Tiempo (seg)
A c e l e r a c i ó n ( c m / s
2 )
ACELEROGRAMA ESTACIÓN PARQUE RESERVASismo del 03/10/74
componente EO
Amax = 192.5 cm/s2
-270
-210
-150
-90
-30
30
90
150
210
270
0 40 80 120 160
Tiempo (seg)
A c e l e r a c i ó n ( c m / s
2 )
ACELEROGRAMA ESTACIÓN PARQUE RESERVASismo del 31/05/70
componente EO
Amax = 104.8 cm/s2-270
-210
-150
-90
-30
30
90
150
210
270
0 40 80 120 160
Tiempo (seg)
A c e l e r a c i ó n ( c m / s
2 )
ACELEROGRAMA ESTACIÓN CDL- CIPSismo del 15/08/07
componente NS
Amax = 58.8 cm/s2
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LA MOLINA
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
0 40 80 120 160
Tiempo (seg)
A c e l e r a c i ó n ( c m / s 2 )
ACELEROGRAMA ESTACIÓN CIPSismo del 15/08/07
componente EOAmax = 54.10
CDL-CIP
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
0 40 80 120 160Tiempo (seg)
A c e l e r a c i ó n ( c m / s 2 )
ACELEROGRAMA ESTACIÓN MOLINASismo del 15/08/07
componente EOAmax = 78.72 cm/s2
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
0 40 80 120 160Tiempo (seg)
A c e l e r a c i ó n ( c m / s 2 )
ACELEROGRAMA ESTACIÓN CISMID - FIC - UNI
Sismo del 15/08/07 componente EO Amax = 73.9 cm/s2
componente EOAmax = 73.9 cm/s2 CISMID
RIMAC
SAN ISIDRO
-110
-90
-70
-50
-30
-10
10
30
50
70
90
110
0 20 40 60 80 100 120 140 160Tiempo (seg)
A c e l e r a c i ó n ( c m / s 2 )
ACELEROGRAMA ESTACIÓN CALLAOSismo del 15/08/07
componente EO Amax = 95.76 cm/s2
DHN
CALLAO
30/73
Midorikawa Lab.
Time (s)
Off-Pacific Japan 2011 (M9.1)Sendai Harbor-NS (0.64 )
Chile 2010 (M8.8)Concepcion San Pedro-NS (0.65 )
Taiwan 1999 (M7.6)TCU068-EW (0.51 )
Northern Japan (M8.2)Hachinohe Harbor-NS (0.24 )
Northridge 1994 (M6.7)Sylmar-EW (0.60 )
Kobe 1995 (M6.9)Takatori-NS (0.62 )
Imperial Valley 1940 (M7.0)El Centro-NS (0.35 )
0 40 80 120 160 200 240
A c c . (
c m / s / s )
500
-500
0
g
g
g g
g
g
g
-
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Magnitud eIntensidad
MAGNITUD E INTENSIDAD
Magnitud: mide la energía liberada, o sea el“tamaño” del sismo. Es un único valor paracada sismoHay varias escalas: ML (Local o Richter), Mw
(Kanamori o Momento sísmico), Ms, mb.
Intensidad: Mide la fuerza del sacudimientodel suelo en un lugar determinado.Escala más usada: Mercalli Modificada (MM).
También MSK, o Escala Internacional deIntensidades
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MAGNITUD
Concepto creado porRichter en 1935, parasismos registradoslocalmente (en California).
Cuantifica los sismos deforma absoluta
Se define: ML = log A A es la amplitud en micras
(milésimas de mm) registradaen un sismómetro Wood-
Anderson (T= 0.8 s, b=0.8, Amp=2800) a 100 km delepicentro.
MAGNITUD
Se requieren correcciones por distancia al epicentro,profundidad y mecanismo focal, tipo de instrumento.
En la definición no se distingue entre ondas P,S o L,R.
Es habitual medir las ondas de cuerpo, en cuyo caso seobtiene la magnitud mb.
Para sismos con distancia epicentral importante sedetermina la magnitud de ondas superficiales con períodos
del orden de 20 s, M s. Correlación empírica para Sudamérica (Sarria):
M s = 2.18 mb - 6.44
M s es mejor que ML como medida del poder destructivo deun sismo.
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Momento Sísmico (Mo)
y Magnitud Kanamori
A
Mo = A * D * G (t-m)
A = área de la falla
D = desplazamiento
G = módulo de rigidez al corte
(3 * 106 t/m2, 3 * 1011 dinas/cm2)
Magnitud Kanamori:
Mw = 0,67 log Mo - 10,7
Mo en dinas-cm.
Ejemplo: sismo de Alaska,1964: Ms = 8,4 Mw = 9,2
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Comparación de escalas de
magnitudes
Energía liberada por un sismo
Gutemberg y Richter,1956:
log E = 11,8 + 1,5 M s (ergios)
log E = 4,8 + 1,5 M s (julios), 1 julio = 107 ergios
Ejemplo: Perú, 1970, Ms = 7,8 (mb= 6,6)
E= 3,16 * 1023 ergios.
Consumo anual de energía en EEUU: 1026 ergios
Explosión atómica en Bikini (1945): 1019 ergios
Suponiendo que se libere la energía durante un año:1 año = 3,154*107 s,
r = 3,16*1023 /3,154*107 ~ 1016 erg/s
1 kwh (kilowatt-hora) = 1010 erg/s
Energía sísmica: 1016 /1010 = 106 kwh = 1000 Mw,
equivale a la producción de la Central del Mantaro
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INTENSIDAD
Es la valoración empírica del sacudimiento del suelo quese produce durante un sismo, considerando:
cómo es percibido por las personas.
cuáles son sus efectos sobre las construcciones.
alteraciones del entorno.
Los grados de intensidad se clasifican:
Grados bajos (I a V), efectos en el hombre y suentorno.
Grados intermedios (VI a IX) efectos en lasedificaciones.
Grados altos (X a XII), efectos en la naturaleza.
INTENSIDAD
Los daños en las construcciones dependen de lamagnitud del sismo, condiciones locales (“de sitio”) delsuelo y topografía, prácticas constructivas, tiempo deconstrucción.
No puede establecerse una relación “única” entre la
Intensidad y la Magnitud, ni entre la Intensidad y la Aceleración máxima del terreno.
En un mapa, las líneas de igual intensidad se llamanISOSISTAS.
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VILíneas Isosistas
Grado de Intensidad segúnEscala de Mecalli.
Límite del Dpto. de Lima.
PISCO
14°
12°
10°
8°
CALLAO
VIILIMA
TRUJILLOV
HUARAZ
VIII
VII
HUACHO
CHIMBOTEVI
6°
4°
CHICLAYO
PIURAIII
IV
TUMBES
AYACUCHO
HUANCAVELICA
MAPA DE ISOSISTAS SISMO 17 OCTUBRE 1966 - LIMA
18°
16°
80°
0 10050
78°
200 Km.150
ESCALA GRAFICA
AREQUIPA
MOQUEGUA
76° 74° 72°
III
IV
ILO
MOLLENDO
70°
TACNA
VVI
ICA
HUANCAYO
ABANCAYCUZCO
PASCO
HUANUCO
PUCALLPA
IQUITOS
76° 74° 72° 70°
18°
16°
14°
12°
10°
8°
6°
4°
CHILE
B O L I V I A
PUERTOMALDONADO
BRASIL
O C E A N O
P A C I F I C O
Escala de Intensidades Mercalli Modificada
Referencia: E. Silgado (1977)20° 20°
CHACHAPOYAS
CAJAMARCA
MOYOBAMBA
80° 78°
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAPROYECTO SISRA CERESIS
PUNO
ISOSISTAS
INTENSIDAD
Escalas de Intensidad: Rossi, Italia (1874-78)
Forel, Suiza (1881)
Rossi-Forel (1883): X grados
Mercalli, Italia (1902)
Mercalli, Cancani, Sieberg (1902-1904)
Revisión de Wood y Newmann (1931): Escala MercalliModificada (MM), XII grados
Revisión de Richter (1956): MM-56, XII grados
Medvedev, Sponheuer y Karnik (1964): MSK, XII grados
Agencia Meteorológica Japonesa (JMA), 7 grados
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MERCALLI MODIFICADA
I. No sentido en general,
II. Sentido solamente por pocas personas en reposo, Objetosdelicadamente suspendidos pueden oscilar.
III. Sentido muy perceptiblemente en el interior de lasconstrucciones, Vibración como el paso de un camión.
IV. Durante el día, sentido en interiores por muchos, enexteriores sentido por pocos. En la noche, algunos sedespiertan.
V. Sentido por casi todos. Muchos se despiertan. En algunoscasos, el revestimiento se agrieta.
MERCALLI MODIFICADA
VI. Sentido por todos. Algunos muebles pesados se mueven.
VII. Todos se asustan. Daño insignificante en edificios de buendiseño y construcción.
VIII.Daño ligero en estructuras especialmente diseñadas.Personas manejando vehículos se desconciertan. Terrenos
húmedos se agrietan en cierta extensión.IX. Gran daño en construcciones resistentes, con colapso
parcial. El suelo se agrieta conspicuamente. Se rompentuberías en el subsuelo. Se reportan varios deslizamientos.
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MERCALLI MODIFICADA
X. La mayoría de las estructuras destruidas, incluyendo suscimientos. Terreno severamente agrietado. Rieles sedoblan. Considerables deslizamientos de las riberas deríos y pendientes empinadas. Arena y lodo desplazado /trasladado. Daños severos a presas, diques, yterraplenes. Tuberías dañadas.
XI. Pocas estructuras permanece en "pie". Amplias fisurasen el terreno. Tuberías fuera de servicio. Deslizamientosrotacionales y deslizamientos de tierras en terrenosblandos. Rieles se doblan o arquean grandemente. Gran
daño a presas, diques, y terraplenes. Causa maremotosignificativo.
XII. Daño total. Se ven ondas en la superficie del terreno.Líneas de vista y nivel distorsionadas.
Escala MSK
• Tipos de edificaciones (MSK) – Tipo A ó 1: Construcciones de piedra, adobe,
ladrillos secados al sol, tapial, etc. – Tipo B ó 2: Construcciones de ladrillo, bloques de
cemento, bloques grandes y paneles, piedracortada.
– Tipo C ó 3: Construcciones de ladrillo, bloques decemento, etc. con refuerzo de concreto, vigasy columnas, casas de madera bien diseñadas.
– Tipo D ó 4: Construcciones sismorresistentes
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MSK
Clasificación de daños
Grado 1. Daño ligero: Grietas finas en elrevestimiento y caídas de pequeños pedazos delrevestimiento o enlucido.
• Grado 2. Daño moderado: Grietas pequeñas enmuros, caída de pedazos muy grandes delrevestimiento, caída de tejas y lozas del techo.
• Grado 3. Daño Grave: Grietas grandes y profundasen muros.
• Grado 4. Destrucción Parcial: Grietas y brechas muygrandes en muros, desplome de partes de laconstrucción, rotura de conexiones entre partes dela construcción, desplome de muros interiores y
muros aporticados. • Grado 5. Destrucción total: Destrucción total de la
edificación
MSKdefiniciones de cantidades
Individual = alrededor del 5%
Muchos = 50%
La mayoría = alrededor del 75%
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MSK – 64 (Medvedev, Sponhever y Karnik)
I. No perceptibleII. Escasamente perceptible Sacudimiento sentido por algunas
personas en reposoIII. Sismo ligero Sentido por algunas personas en el interior de la
construcción; sentido fuera de la construcción bajo condicionesfavorables.
IV. Sacudimiento perceptible Sentido en el interior y fuera de laconstrucción. Sacudimiento como el paso de camión pesado.
V. Sacudimiento severo Sentido por todas las personas en elinterior y fuera de la construcción. Personas dormidas sedespiertan. Animales se inquietan. Objetos colgantes oscilan
considerablemente. Objetos se vuelcan Posible daño de grado-1a construcciones individuales del Tipo A.En algunos casos, la cantidad de flujo de agua en los manantialescambia.
MSK – 64 (Denominada Escala Internacional de
Intensidades)
VI. Daños ligeros a construcciones Sentido por la mayoría de laspersonas tanto en el interior como en el exterior de laconstrucción. Muchas personas dentro de la construcción seasustan y corren hacia fuera. Algunas personas pierden suequilibrio. Animales domésticos salen corriendo de sus albergues.En algunos casos, platos y otros objetos de vidrio se rompen;libros se caen. Muebles pesados pueden moverse; puedeescucharse el tañer de campanas pequeñas en campanarios.
Daño grado-1 a construcciones individuales del Tipo B y a muchasconstrucciones del Tipo A. Daño grado-2 a construccionesindividuales del Tipo A. En algunos casos, se forman grietas dehasta 1 cm de ancho en terreno húmedo; algunos deslizamientosen áreas montañosas. Cambios en la cantidad de flujo de agua demanantiales y en los niveles de agua de los pozos.
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MSK – 64 (Medvedev, Sponhever y Karnik)
VII. Daño a las construcciones La mayoría de las personas se
asustan y corren fuera de la construcción. Muchas personastienen dificultad en mantener su equilibrio. El sacudimiento esadvertido por personas manejando carros. Daño de grado-1 amuchas construcciones de Tipo C; daño de grado-2 a muchasconstrucciones de Tipo B, daño de grado-3 a muchasconstrucciones de Tipo A; daño de grado-4 a construccionesindividuales de Tipo A. En algunos casos, deslizamientos sobrecarreteras en pendientes empinadas y grietas en carreteras.Roturas en uniones de tuberías; grietas en cercos de albañilería.Se forman ondas en superficies de agua; el agua se enturbiadebido a que el lodo se levanta. Niveles de agua en pozos y flujode la cantidad de agua de manantiales cambian. En algunoscasos, nuevas fuentes de agua aparecen y viejas desaparecen.Casos individuales de deslizamientos de arena o grava en riberasde ríos.
VIII. Fuerte daño a construcciones Miedo y pánico; aún personasmanejando carros son desconcertadas. En algunos sitios serompen ramas de árboles. Muebles pesados se mueven yalgunas veces se voltean. Algunas lámparas colgantes sedañan. Daños del grado-2 a muchas construcciones del Tipo C;daño del grado-3 a edificios individuales del Tipo C. Daños delgrado-3, y ocasionalmente grado-4, a construcciones del TipoB. Daño del grado-4, y ocasionalmente del grado-5, aconstrucciones del Tipo A. Casos individuales de daños a
tuberías. Monumentos y estatuas se mueven, y lápidas sevoltean. Cercas de piedras son destruidas. Deslizamientospequeños en pendientes empinadas de bajadas y subidas decarreteras; grietas en el terreno alcanzan varios centímetros deancho. Aparecen nuevos cuerpos de agua. Algunas veces,pozos secos se llenan de agua o pozos que estuvieronfuncionando se secan. En muchos casos, la cantidad de flujode agua de manantiales y niveles de agua de pozos cambian.
MSK – 64 (Medvedev, Sponhever y Karnik)
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IX. Destrucción parcial de construcciones Pánico general; dañosevero a muebles. Animales salen precipitadamente y mugen,braman o gritan.Daño de grado-3, y ocasionalmente grado-4, a construcciones delTipo C. Daño del grado-4, y ocasionalmente grado-5, aconstrucciones del Tipo B. Daño del grado-5 a muchos edificios delTipo A. Monumentos, columnas y pilares se voltean. Dañosconsiderables a reservorios artificiales; rotura de algunas tuberíassubterráneas. En casos particulares, rieles de tren se comban y lascarreteras se dañan. Planicies son inundadas, y se notan depósitosde arena y lodo. un gran número de grietas finas aparecen en elterreno. Taludes se rompen por fuerzas cortantes o por
deslizamientos; frecuentes deslizamientos y 'desintegración' delterreno. Grandes olas en las superficies de agua.
MSK – 64 (Medvedev, Sponhever y Karnik)
X. Destrucción total de construcciones Daño de grado-4, y ocasionalmentegrado-5, a construcciones del Tipo C, daño de grado-5 a muchasconstrucciones del Tipo B; daño del grado-5 a muchas construcciones del Tipo A. Daño amenazante a presas y terraplenes, y daños serios a puentes. Ligerocombamiento de rieles de tren. Rotura o combadura de la tuberíasubterránea. Cobertura y asfalto de carreteras forman una superficieondulada. Grietas en el terreno son hasta unos pocos decímetros, y algunasveces hasta un metro, de ancho. Anchas fracturas aparecen paralelas a loscursos de agua. Caída de rocas sueltas de pendientes inclinadas. Posiblesdeslizamientos mayores sobre riberas de ríos y litorales empinados; Aguasalpica de canales, lagos, ríos, etc. Aparecen nuevos lagos.
XI. Catástrofe Daños serios aún a edificaciones, puentes, presas y rieles detrenes bien construidos. Autopistas intransitables; destrucción de tuberíassubterráneas. Considerable deformación del terreno en forma de anchasgrietas, desplazamientos y roturas, tanto vertical como horizontal; numerososdeslizamientos en montañas. Determinación de la intensidad de sacudimientoen este caso requiere investigaciones especiales.
XII. Cambios en relieve
MSK – 64 (Medvedev, Sponhever y Karnik)
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Comparación de Intensidades
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