Aspectos basicos de sismologia

1. 1
UNIVERSIDAD NACIONAL DEUNIVERSIDAD NACIONAL DE
INGENIERIAINGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVILFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Aspectos Básicos de SismologíaAspectos Básicos de Sismología
Dr. Javier Piqué del PozoDr. Javier Piqué del Pozo
Ing. Rafael SalinasIng. Rafael Salinas BasualdoBasualdo
20032003
SISMOSSISMOS
Vibraciones o sacudimientos de laVibraciones o sacudimientos de la
corteza terrestre causados por ondascorteza terrestre causados por ondas
sísmicas que se generan por súbitasísmicas que se generan por súbita
liberación de energía elástica acumuladaliberación de energía elástica acumulada
en la corteza y parte superior del mantoen la corteza y parte superior del manto
terrestre (terrestre (litósferalitósfera).).
Por sus consecuencias sobre laPor sus consecuencias sobre la
naturaleza y las zonas pobladas por elnaturaleza y las zonas pobladas por el
hombre, están considerados comohombre, están considerados como
peligros naturales.peligros naturales.

2. 2
i) EFECTOS DIRECTOS:
a)Fallas en el terreno:
• Ruptura de fallas. (superficiales)
• Vibración del suelo (efectos de las ondas):
- Agrietamiento del suelo.
- Licuación.
- Sacudida brusca del suelo.
- Asentamiento diferencial.
- Escurrimiento lateral (lateral spreading)
- Deslizamientos.
b)Vibraciones transmitidas del suelo a la
estructura.
MANIFESTACIONES DE LOS SISMOSMANIFESTACIONES DE LOS SISMOS
((BerteroBertero, 2000), 2000)
MANIFESTACIONES DE LOS SISMOSMANIFESTACIONES DE LOS SISMOS
((BerteroBertero, 2000), 2000)
ii) EFECTOS INDIRECTOS:
a)Tsunamis.
b)Cambios en el nivel del agua de los lagos
(seiches)
c) Deslizamientos.
d)Inundaciones.
e)Incendios.

3. 3
Origen de los SismosOrigen de los Sismos
Fuentes PrincipalesFuentes Principales
TECTONICOS: movimientos de la corteza
terrestre. Son los más frecuentes y de mayor
“tamaño”, o magnitud.
VOLCANICOS: asociados a la actividad de los
volcanes
DESLIZAMIENTOS de grandes masas de tierra
COLAPSO de cavernas subterráneas
EXPLOSIONES nucleares
INDUCIDOS por grandes (altos) embalses de
agua
Estructura de la TierraEstructura de la Tierra

4. 4
Estructura de la TierraEstructura de la Tierra
CORTEZA: comienza en la superficie y llega hasta 35
km o más en zonas continentales y 10 km bajo el mar.
Es sólida y fracturable.
MANTO: desde la parte inferior de la corteza hasta
una profundidad de 2900 km. Por las condiciones de
alta presión y temperatura, sus materiales se hallan
en un estado entre sólido y plástico. (SiAl)
NUCLEO EXTERNO: entre los 2900 y 5200 km de
profundidad. Se ha inferido que es líquido,
probablemente por las altas temperaturas. (NiFe)
NUCLEO INTERNO: 2340 km de diámetro, es sólido.
Origen de los SismosOrigen de los Sismos
Tectónica de Placas (I)Tectónica de Placas (I)
Teoría postulada por Alfred Wegener, en 1912.
Explica en forma integrada el origen de los
terremotos, la aparición de volcanes, la formación
de cadenas de montañas y otros fenómenos.
La litósfera está formada por una serie de placas
que conforman la superficie terrestre. El espesor de
estas placas es del orden de 70 km (bajo océanos) y
el doble (bajo los continentes).
Las placas se desplazan sobre la astenósfera (zona
parcialmente fundida, plastificada, de 700 km de
espesor), debido a corrientes de convección

5. 5
Tectónica deTectónica de
PlacasPlacas
Causas:Causas:
Líneas deLíneas de
convección deconvección de
calorcalor
Origen de los SismosOrigen de los Sismos
Tectónica de Placas (II)Tectónica de Placas (II)
Los efectos de los movimientos de las placas son
más perceptibles en sus bordes.
Hace 225 millones de años había un solo
continente (Pangea) y un mar (Panthalasa). Hace
180 millones de años, se tenían dos continentes
Laurasia y Gondwanalandia.
Actualmente, se identifican 22 placas:
Norteamérica, Eurasia, Africa, India, Antártica,
Pacífica, Nazca, Somalía, Sudamérica, Filipina,
Arábica, Caribe, Cocos, China, Persa, Turquía,
Tonga, Egea, Nuevas Hébridas, Adriática, Juan de
Fuca y Rivera.

6. 6
Deriva ContinentalDeriva Continental ((WegenerWegener, 1912), 1912)
PANGEA
LAURASIA
GONDWANALANDIA
Origen de los SismosOrigen de los Sismos
Tectónica de Placas (III)Tectónica de Placas (III)
Evidencias de la deriva continental:
Correspondencia de contornos de plataformas
Paleomagnetismo (los minerales muestran
características de los campos magnéticos al
cristalizarse o sedimentarse)
Correspondencia de sucesiones litológicas con
fósiles muy similares.
Observación de la distribución de zonas activas
de sismos y volcanes.

7. 7
Tectónica de PlacasTectónica de Placas
Placas TectónicasPlacas Tectónicas

8. 8
Tipos de Encuentros entre PlacasTipos de Encuentros entre Placas
Fuerzas en la Corteza Terrestre yFuerzas en la Corteza Terrestre y
Efectos en la SuperficieEfectos en la Superficie

9. 9
Encuentro entre Placas de Nazca yEncuentro entre Placas de Nazca y
SudamericanaSudamericana
Tipos deTipos de
SubducciónSubducción
en el Perúen el Perú
(IGP, 2000)(IGP, 2000)

10. 10
El Mecanismo de SubducciónEl Mecanismo de Subducción
Clasificación de los Sismos (por la profundidad focal)Clasificación de los Sismos (por la profundidad focal)
Generación de los SismosGeneración de los Sismos
Teoría del Rebote ElásticoTeoría del Rebote Elástico
Postulada por H.F.Reid, en 1910.
Inicialmente propuesta para las fallas
superficiales de California, EEUU. Extendido
a otros tipos de fallas.
La energía elástica, acumulada en las zonas
de convergencia o de movimientos relativos
de las placas, se libera súbitamente cuando
se excede la capacidad resistente de los
materiales, originándose las ondas sísmicas.

11. 11
Teoría del Rebote ElásticoTeoría del Rebote Elástico ((ReidReid, 1910), 1910)
SISMOSSISMOS
Vibraciones o sacudimientos de laVibraciones o sacudimientos de la
corteza terrestre causados por ondascorteza terrestre causados por ondas
sísmicas que se generan por súbitasísmicas que se generan por súbita
liberación de energía elástica acumuladaliberación de energía elástica acumulada
en la corteza y parte superior del mantoen la corteza y parte superior del manto
terrestreterrestre

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Panorama Sísmico MundialPanorama Sísmico Mundial
De 1471 - 1991 : CERESIS 91-H
De 1991 - 1995 : NEIC
Mag 6.5 - 7.9 , Mag >= 8.0
SISMICIDADSISMICIDAD
REGIONALREGIONAL

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SismicidadSismicidad
InstrumentalInstrumental
Patrones de Sismicidad en el PerúPatrones de Sismicidad en el Perú
La sismicidad en el Perú es el resultado de:
La interacción de las placas tectónicas Nasca y
Sudamericana
Los reajustes de la corteza terrestre como
consecuencia de esta interacción y la morfología
alcanzada por la Cordillera de los Andes.
Esta última se desarrolla siguiendo los patrones
geomorfológicos y tectónicos dominantes de los
bordes de las cordilleras occidental y oriental.

14. 14
SismicidadSismicidad
HistóricaHistórica
(sismos con(sismos con
MagnitudesMagnitudes
mayores a 8)mayores a 8)
Fecha Hora
Profundidad
(km)
Magnitud
Richter
Intensidad
Máxima
(MMI)
Zonas
afectadas
Efectos Secundarios
17-Oct-66 16:41 38 7.5 VIII
Norte de
Lima
Tsunami moderado
19-Jun-69 33 6.9 (MS) IX Moyobamba Licuación de suelos
31-May-70 15:23 52 7.7 VIII
Chimbote
Huaraz
Deslizamientos
Licuación de suelos
03-Oct-74 09:21 13 7.5 VIII
Lima y Sur
del país
Tsunami moderado
16-Feb-79 05:08 53 6.9 (MS) VII Arequipa
29-May-90 21:34 33 6.4 VII Rioja
Deslizamientos leves
Licuación de suelos
04-Abr-91 23:30 20 6.2 VII Moyobamba Licuación de suelos
12-Nov-96 11:59 14 7.3 (MS) VII Nasca
Tsunami leve
Licuación de suelos
21-Jun-2001 15:30 33 8.4(Mw) VI-VII
Arequipa,
Moquegua,
Tacna
Tsunami
Deslizamientos
SISMOS MAS NOTABLES DE LOSSISMOS MAS NOTABLES DE LOS
ULTIMOS 30 AÑOS EN EL PERUULTIMOS 30 AÑOS EN EL PERU

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ZONASZONAS
SÍSMICASSÍSMICAS
Esquema de Generación de lasEsquema de Generación de las
Ondas SísmicasOndas Sísmicas
Epicentro e HipocentroEpicentro e Hipocentro

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Tipos de Ondas SísmicasTipos de Ondas Sísmicas
Ondas de Cuerpo, sólidas o esféricas:Ondas de Cuerpo, sólidas o esféricas:
PP: primarias (: primarias (longitudinales,volumétricas,compresionaleslongitudinales,volumétricas,compresionales))
SS: secundarias (transversales,: secundarias (transversales, distorsionales,cortantesdistorsionales,cortantes))
Ondas de Superficie:Ondas de Superficie:
RRayleighayleigh
LLoveove
SismogramaSismograma
Ondas POndas P Ondas SOndas S
Ondas LOndas L Ondas ROndas R
)()(
)(
µµ
µ
ρ 211
1
−+
−
=
E
C P
ρ
G
C S =
)( µ+
=
12
E
G
SR CC 920,<2SLS CCC <<!

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Trayectoria de las ondas sísmicas P y S,Trayectoria de las ondas sísmicas P y S,
tangentes al núcleo exterior, paratangentes al núcleo exterior, para
conformar la zona de sombraconformar la zona de sombra
SismógrafosSismógrafos SismógrafoSismógrafo
PendularPendular
Sismógrafo MecánicoSismógrafo Mecánico Sismógrafo ElectromagnéticoSismógrafo Electromagnético
SismoscopioSismoscopio
ChinoChino
AntiguoAntiguo

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Sismógrafos en EstaciónSismógrafos en Estación
SismogramaSismograma
Registro de un sismógrafoRegistro de un sismógrafo

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SismogramaSismograma
Amplitud
Intervalo S-P
Tiempo, segundos
Tiempo de
arribo Onda P
Tiempo de
arribo Onda S
MAGNITUDMAGNITUD
Concepto creado por Richter
en 1935, para sismos
registrados localmente (en
California).
Cuantifica los sismos de
forma absoluta
Se define: MMLL == loglog AA
A es la máxima amplitud en
micras (milésimas de mm)
registrada en un sismómetro
Wood-Anderson (T= 0.8 s,
β=0.8, Amp=2800) a 100 km
del epicentro.

20. 20
MAGNITUDMAGNITUD
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 se
obtiene la magnitud mb.
Para sismos con distancia epicentral importante se
determina la magnitud de ondas superficiales con períodos
del orden de 20 s, Ms.
Correlación empírica para Sudamérica (Sarria):
MsMs = 2.18= 2.18 mmbb -- 6.446.44
Ms es mejor que ML como medida del poder destructivo de
un sismo.
Momento Sísmico (Momento Sísmico (MMoo))
y Magnitudy Magnitud KanamoriKanamori ((MMww))
AA
DD
MoMo = A * D * G (t= A * D * G (t--m)m)
A = área de la falla
D = desplazamiento
G = módulo de rigidez al corte
(3 * 106 t/m2, 3 * 1011 dinas/cm2)
MagnitudMagnitud KanamoriKanamori::
MMww = 0,67= 0,67 loglog MoMo -- 10,710,7
Mo en dinas-cm.
Ejemplo: sismo de Alaska,1964: Ms = 8,4 Mw = 9,2

21. 21
ENERGIA LIBERADA POR UN SISMOENERGIA LIBERADA POR UN SISMO
GutembergGutemberg yy RichterRichter,1956:,1956:
loglog E = 11,8 + 1,5E = 11,8 + 1,5 MsMs ((ergiosergios))
loglog E = 4,8 + 1,5E = 4,8 + 1,5 MsMs (julios),(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
Formas de Liberación de laFormas de Liberación de la
Energía durante un SismoEnergía durante un Sismo
Rotura de rocas.
Fricción : calor
Energía cinética
Energía potencial
Energía de disipación por vibraciones
(aproximadamente el 5% del total de la
energía)

22. 22
INTENSIDADINTENSIDAD
Es la valoración empírica del sacudimiento del suelo
que se produce durante un sismo, considerando:
a) cómo es percibido por las personas
b) cuáles son sus efectos sobre las construcciones
c) alteraciones del entorno.
Los daños en las construcciones dependen de la
magnitud del sismo, condiciones locales (“de sitio”)
del suelo, topográficas y geológicas, prácticas
constructivas, tiempo de construcción.
INTENSIDADINTENSIDAD
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 llaman
ISOSISTASISOSISTAS.

23. 23
INTENSIDADINTENSIDAD
Escalas de IntensidadEscalas 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): EscalaEscala MercalliMercalli
Modificada (MM),Modificada (MM), XII grados
Revisión de Richter (1956): MMMM--5656, XII grados
Medvedev, Sponheuer y Karnik (1964): MSK, XII grados
Agencia Meteorológica Japonesa (JMA), 7 grados