sismologia 2 (2016)

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1/28

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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14/28

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)


2 )


componente EO

Amax = 192.5 cm/s2

-270

-210

-150

-90

-30

30

90

150

210

270

0 40 80 120 160

Tiempo (seg)


2 )


componente EO

Amax = 104.8 cm/s2-270

-210

-150

-90

-30

30

90

150

210

270

0 40 80 120 160

Tiempo (seg)


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)


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)


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)


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

8/17/2019 Sismologia 2 (2016)

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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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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.


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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.


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


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Comparación de Intensidades

sismologia 2 (2016)

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