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INGENIERÍA SISMORRESISTENTE
Docente:
Mcs. Ing. Francisco Alejandro Martos Salas
FUNDAMENTOS
DE SISMOLOGIA
FUNDAMENTOS DE LA SISMOLOGÍA Y RIESGO
SISMICO
TECTÓNICA DE PLACAS
✓En el siglo V a.c. Herodoto descubrió fósiles marinos
en el desierto de Libia (antes fue fondo marino).
✓En el siglo XVII, Francisco Bacón hizo notar la
correlación entre las costas orientales de américa del sur
y las costas occidentales de África (alguna vez
estuvieron juntas).
✓Hutton en 1975 trato de explicar la dinámica general
del planeta.
✓En el siglo XIX, se postularon varias teorías, pero
recién en las décadas de los 60 y 70, gracias al avance
de la geología se desarrollo la actual teoría de:
TECTÓNICA DE PLACAS.
✓Conformación de la tierra:
• Núcleo generador de gradientes de alta
temperatura y cuya conformación básicamente
es de Hierro y Níquel
• Manto (astenósfera y mesosfera), el primero de
material semifundido sobre el cual descansa la
litósfera.
• Corteza o Litosfera que descansa sobre la
astenósfera, cuya superficie exterior
corresponde al fondo marino y a los continentes..
✓La litósfera esta conformado por placas
tectónicas, de las cuales las de mayor dimensión
son: Pacífico, América, Euroasiática, Australia,
India, África y Antártida.
✓Antiguamente nuestro planeta estaba conformado
por un solo continente llamado PANGEA.
✓Dichas placas se encuentran flotando y en
constante movimiento (a razón de 6 cm por año –
Deriva continental) debido a que estas placas
descansan en la astenósfera, la cual es un material
semifundido donde se presentan corrientes de
convexión, debido a los altos gradientes de
temperatura que se generan en el núcleo.
✓Según el tipo de la convergencia de las corrientes
de convexión y el efecto entre placas, se generan
tres tipos de límites de placas:
• Convergentes, en la cual se generan dos
tipos de bordes: Borde de Subducción y
Borde de Colisión
• Divergentes, la cual permite la regeneración
de la corteza terrestre, se da en el fondo
marino y genera las Dorsales Oceánicas
(Borde de extensión) cuya características
principales son su longitud, su paralelismo a
los continentes y su inestabilidad.
• Transformantes, cuando las placas se
deslizan paralelas al borde y en sentido
contrario; este tipo de limite también se
considera dentro del límite de colisión.
• Como ejemplo de borde de subducción
tenemos el proceso de subducción
entre la placa de Nazca y la placa
Sudamericana.
• Como ejemplo de borde de colisión
tenemos la interacción de las placas
Indo – Australiana y Euroasiática, cuyo
borde de colisión (sin buzamiento)
genera la cadena del Himalaya.
• Como ejemplo de borde de
transformación entre las placas de
América del Norte y Pacífico tenemos
la falla de San Andrés.
✓ Casi la totalidad de los terremotos en el
mundo se producen en los bordes de las
placas tectónicas ; y como se verá luego
las características de cada sismo, depende
del tipo de borde.
BORDE DE SUBDUCCIÓN
BORDE DE COLISIÓN U OBDUCCIÓN
BORDE DE TRANSFORMACIÓN
MECANISMO DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS
✓Como consecuencia de la interacción de las
placas tectónicas , la litósfera está sometida a
fuerzas que la van deformando paulatinamente.
Mientras los esfuerzos que acompañan las
deformaciones, pueden ser soportados por el
material, la corteza incrementa sus
deformaciones y va almacenando energía de
deformación elástica; ha este proceso se
conoce como REFUERZO LENTO DE
ENERGÍA.
✓Cuando los esfuerzos en el interior alcanza
valores elevados, se produce un rompimiento
repentino, rompiendo la corteza y liberando la
energía en forma de fricción, calor y ONDAS
SISMICAS, durante unos segundos.
✓Durante un terremoto, el rompimiento del
material empieza en una pequeña zona, de
menor resistencia o de esfuerzos elevados; La
zona fallada va propagándose en todas
direcciones dentro de un plano, denominado
plano de falla.
SISMOLOGIA
EN EL
PERU
SISMOLOGÍA EN EL PERÚ
El Perú, es uno de los países con un alto índice de riesgo
sísmico, debido a que se encuentra ubicado en el “Cinturón de
fuego del Pacifico” y es el resultado de la interacción de las
placas tectónicas de Nazca y Sudamericana y de los reajustes
que se producen en la corteza terrestre
SISMICIDAD
Sismicidad Histórica
Sismicidad
Instrumental
• La actividad sísmica en el
Norte y Centro del país
es compleja debido a la
irregularidad de las
longitudes de ruptura, la
zona Sur tiene un modelo
sísmico simple y regular,
ya que ha experimentado
cuatro grandes sismos.
• Es un mapa donde se
muestran los eventos
sísmicos que ocurren
día a día y están a
cargo del IGP (Instituto
Geofísico del Perú)
MAPA SÍSMICO
DEL PERÚ
FUENTES
CONTINENTALES
Relacionadas con la
actividad sísmica
superficial andina.
Se consideran
fuentes continentales
de las fuentes F15 –
F20
FUENTES SISMICIDAD
1 - 5 Superficial (0-
70Km)
13 - 19 Intermedia (71 a
300 Km)
20 Profunda (500 a
700 Km)
FUENTES DE
SUBDUCCION
Modelan la interacción
de las placas
Sudamericana y de
Nazca
Se consideran fuentes
continentales de las
fuentes F3 – F14
¿Quién estudia los sismos en el Perú?
El Instituto Geofísico del Perú
(IGP) es reconocido actualmente
como la institución que incentiva
y lidera la investigación
científica en geofísica en el país.
Mediante su programa de
investigación científica
contribuye con el Estado y
la sociedad civil en el desarrollo
del conocimiento de la realidad
nacional y aporta en el avance
científico internacional.
LAGUNAS SISMICAS EN EL PERU
Son las zonas
con mayor
probabilidad
de dar origen a
un gran
terremoto
Así tras evaluar
la distribución
de las áreas
de ruptura de
los grandes
terremotos, en
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encontraron
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Sísmica (A-1):
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ubicada al sur
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de longitud
ubicada al sur
del
departamento de
Ica y entre las
áreas de ruptura
de los sismos de
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Laguna
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de 150 km de
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ubicada frente
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departamentos
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entre las áreas
de ruptura de
los sismos de
2001 y 1877
(Chile).
LAGUNAS
SISMICAS
EN EL PERU
RIESGO SÍSMICO EN LA REGIÓN CAJAMARCA
En la ciudad de Cajamarca hay problemas en el cerro
Ronquillo, en el barrio Urubamba, en Corisorgona,
que en caso de lluvias fuertes o sismos pudieran
provocar un deslizamiento y afectar a gran parte de la
ciudad, sobre todo a la producción de agua,
problemas que ya han sido estudiados en diversos
foros con la comunidad internacional.
A nivel regional hay otras zonas como Cutervo , el Cerro
Anguía y La Pucará en Chota , que también podrían producir
deslizamientos como ya ha ocurrido. Estas condiciones
estarían mejor atendidas en caso de ocurrir los
desplazamientos además de tener acciones de prevención si
construyéramos el Centro de Operaciones Regional para
Emergencias en Cajamarca
ESCALAS DE
MEDICIÓN
DE SISMOS
MEDIDAS DE LOS
SISMOS
Comúnmente existen dos sistemas para cuantificar
el tamaño y la fuerza de un sismo, los cuales son la
magnitud y la intensidad.
Magnitud:
Es una medida cuantitativa de un sismo,
independiente del lugar de observación y está
relacionada con la cantidad de energía liberada. Se
calcula a partir de la amplitud registrada en
sismogramas y se expresa en una escala logarítmica
en números arábigos y decimales.
Es importante notar que en la escala de magnitudes no
se menciona nada a cerca de la duración y frecuencia del
movimiento, parámetros que tienen gran influencia en los
efectos destructivos de los sismos.
Por esta razón, aún no se tiene una aplicación práctica en
la ingeniería sísmica a los valores de magnitud y es un
parámetro propio de los sismólogos.
Intensidad:
Es una medida subjetiva de los efectos de un sismo, se
refiere al grado de destrucción causada por un sismo en un
sitio determinado, que generalmente es mayor en el área
cercana al epicentro.
ESCALA
RICHTER
Su nombre es en Honor
del sismólogo
estadounidense Charles
Richter (1900-1985).
Conocida como
escala de
magnitud local
(ML)
Se puede conocer
la energía liberada
en el hipocentro o
foco.
Es una escala logarítmica,
no existiendo limites
inferior ni superior.
Se calcula mediante una
expresión matemática,
cuyos datos se obtienen
del análisis de los
registros instrumentales,
y es único valor.
Cuando la amplitud
del movimiento varía
por un factor de 10,
la magnitud cambia
en una unidad. Así,
un sismo de
magnitud 7 será diez
veces más fuerte que
un evento de
magnitud 6, y cien
veces más fuerte que
uno de magnitud 5.
Magnitud en
Escala
Richter
Efectos del Terremoto
Menos de 3.5 Generalmente no se siente, pero es registrado
3.5 - 5.4
A menudo se siente, pero sólo causa daños
menores
5.5 - 6.0 Ocasiona daños ligeros a edificios
6.1 - 6.9
Puede ocasionar daños severos en áreas muy
pobladas.
7.0 - 7.9 Terremoto mayor. Causa graves daños
8 o mayor
Gran terremoto. Destrucción total a
comunidades cercanas.
ESCALA
MERCALLI
Su nombre es en
honor al
vulcanólogo
italiano Giuseppe
Mercalli. Calcula la violencia con
que se siente un sismo
en diversos puntos de
la zona afectada.
El valor de la intensidad de
un sismo en un cierto
lugar se determina de
acuerdo a una escala
previamente establecida.
Se usa desde
1931
en la actualidad la escala
se conoce como la Escala
de Mercalli Modificada
(MM)
Es una escala
cualitativa
La escala
modificada de
Mercalli va desde
el grado I hasta el
XII.
Esta medición cualitativa es
la que orienta directamente
las acciones de protección
civil frente a la ocurrencia de
sismos mayores o
destructores (terremotos).
Junto con tener presente lo
anterior, al momento de
precisar la Intensidad, se
sugiere consultar a otras
personas con qué intensidad
percibieron el sismo. De
preferencia no deben
encontrarse en el mismo
lugar.
El uso de la Escala de Mercalli
requiere:
Tener en cuenta
los efectos que
distorsionan la
percepción de la
intensidad
(percepción
personal), que
depende del lugar
en que uno se
encuentra: altura,
tipo de edificación,
tipo de suelo,
modalidad de
construcción, entre
otros factores.
Grado I Sacudida sentida por muy pocas personas en condiciones especialmente favorables.
Grado II
Sacudida sentida sólo por pocas personas en reposo, especialmente en los pisos altos de los edificios. Los objetos
suspendidos pueden oscilar.
Grado III
Sacudida sentida claramente en los interiores, especialmente en los pisos altos de los edificios, muchas personas no lo
asocian con un temblor. Los vehículos de motor estacionados pueden moverse ligeramente. Vibración como la originada
por el paso de un carro pesado. Duración estimable
Grado IV
Sacudida sentida durante el día por muchas personas en los interiores, por pocas en el exterior. Por la noche algunas
despiertan. Vibración de vajillas, vidrios de ventanas y puertas; los muros crujen. Sensación como de un carro pesado
chocando contra un edificio, los vehículos de motor estacionados se balancean claramente.
Grado V
Sacudida sentida casi por todo el mundo; muchos despiertan. Algunas piezas de vajilla, vidrios de ventanas, etcétera, se
rompen; pocos casos de agrietamiento de aplanados; caen objetos inestables . Se observan perturbaciones en los
árboles, postes y otros objetos altos. Se detienen de relojes de péndulo.
Grado VI
Sacudida sentida por todo mundo; muchas personas atemorizadas huyen hacia afuera. Algunos muebles pesados
cambian de sitio; pocos ejemplos de caída de aplanados o daño en chimeneas. Daños ligeros.
Grado VII
Advertido por todos. La gente huye al exterior. Daños sin importancia en edificios de buen diseño y construcción. Daños
ligeros en estructuras ordinarias bien construidas; daños considerables en las débiles o mal planeadas; rotura de algunas
chimeneas. Estimado por las personas conduciendo vehículos en movimiento.
Grado VIII
Daños ligeros en estructuras de diseño especialmente bueno; considerable en edificios ordinarios con derrumbe parcial;
grande en estructuras débilmente construidas. Los muros salen de sus armaduras. Caída de chimeneas, pilas de
productos en los almacenes de las fábricas, columnas, monumentos y muros. Los muebles pesados se vuelcan. Arena y
lodo proyectados en pequeñas cantidades. Cambio en el nivel del agua de los pozos. Pérdida de control en la personas
que guían vehículos motorizados.
Grado IX
Daño considerable en las estructuras de diseño bueno; las armaduras de las estructuras bien planeadas se desploman;
grandes daños en los edificios sólidos, con derrumbe parcial. Los edificios salen de sus cimientos. El terreno se agrieta
notablemente. Las tuberías subterráneas se rompen.
Grado X
Destrucción de algunas estructuras de madera bien construidas; la mayor parte de las estructuras de mampostería y
armaduras se destruyen con todo y cimientos; agrietamiento considerable del terreno. Las vías del ferrocarril se tuercen.
Considerables deslizamientos en las márgenes de los ríos y pendientes fuertes. Invasión del agua de los ríos sobre sus
márgenes.
Grado XI
Casi ninguna estructura de mampostería queda en pie. Puentes destruidos. Anchas grietas en el terreno. Las tuberías
subterráneas quedan fuera de servicio. Hundimientos y derrumbes en terreno suave. Gran torsión de vías férreas.
Grado XII
Destrucción total. Ondas visibles sobre el terreno. Perturbaciones de las cotas de nivel (ríos, lagos y mares). Objetos
lanzados en el aire hacia arriba.
ESCALA DE RICHTER:
• Mide la magnitud (causa).
• Se conoce la energía liberada en el hipocentro o foco.
• Es una escala logarítmica.
• Tiene un único valor o grado Richter.
• Se puede calcular rápidamente.
• No es apropiado para calcular magnitudes de sismos a
distancias superiores a los 600km
ESCALA DE MERCALLI:
• Mide la intensidad (efecto).
• Es una escala cualitativa.
• Con un único grado Richter, se le pueden otorgar
distintos grados en la Escala de Mercalli.
Sismógrafos o Sismómetros
En la actualidad los sismógrafos son electromagnéticos, recogiéndose el
registro de los movimientos en cintas magnéticas que se pueden procesar y
digitalizar por medio de ordenadores.
Mediante diversas observaciones y la comparación de datos de diferentes
observatorios, se pueden trazar sobre un mapa unas líneas que unen los
puntos en que se ha registrado el fenómeno con la misma intensidad y otras
que unen todos los puntos en que la vibración se aprecia a la misma hora.
En cada observatorio debe haber diferentes tipos de sismógrafos para que sea
posible apreciar todas las particularidades de cualquier movimiento sísmico.
Instrumento para medir terremotos o pequeños
temblores. Se suelen colocar en las zonas de alta
sismicidad. Registra las amplitudes de las ondas
(Sismograma)
Los sismógrafos registran el movimiento respecto al tiempo de
un péndulo que oscila libremente dentro de un marco sujeto al
suelo; este movimiento es registrado por un estilete o pluma
sobre un tambor rotatorio.
Los sismogramas permiten a los sismólogos localizar el
epicentro de un sismo y calcular su magnitud. Midiendo la
amplitud máxima del registro y calculando la diferencia
entre los tiempos de llegada de las ondas S y P, con ayuda
de fórmulas sencillas, se obtiene la magnitud del sismo y
con un mínimo de tres instrumentos colocados en
diferentes lugares, por triangulaciones, se puede localizar
el epicentro
Los sismómetros pueden ser horizontales, verticales o
astáticos (que tienen péndulo invertido). Pero además se les
dan otros nombres dependiendo del medio en el que se
usan, el caso de los usados en tierra son llamados geófonos y
los usados en agua, son hidrófonos.
Los acelerómetros, también
conocidos como sismógrafos de
movimiento fuerte, se diseñan para
registrar directamente movimientos
del suelo cercanos y producen un
registro conocido como
acelerograma.
El análisis sísmico requiere de la
digitalización numérica de los
acelerogramas, es decir convertir el
registro en una serie de datos de
aceleración - tiempo. Los
acelerogramas dan una información
directa del movimiento sísmico,
especialmente apta para estimar la
respuesta de las estructuras y
edificios.
TAMAÑO DE UN TERREMOTO, MAGNITUD Y
ENERGIA
El tamaño de un terremoto, visto como un fenómeno tectónico
completo, se denomina Magnitud, y se relaciona directamente
con la energía liberada durante el evento.
Richter definió la Magnitud (M) en función de la amplitud
máxima (A) registrada a una cierta distancia y de un término
(Ao) para considerar la atenuación de la amplitud con la
distancia.
M= log (A) -log (Ao)
Se han propuesto también expresiones para la Magnitud en
función de la amplitud máxima del movimiento del suelo (a) y la
distancia epicentral (∆, en km), por ejemplo para terremotos en
California:
M = log (a) + log (∆) -2.92
La magnitud de Richter sólo puede emplearse para terremotos
cercanos, por lo que se conoce como Magnitud Local (ML).
Para sismos lejanos se debe precisar el tipo de onda que se
emplea al establecer la Magnitud; si se usan las ondas de cuerpo
(generalmente P) la magnitud se representa por mb y si se usan
las ondas de superficie, la magnitud se denota por Ms. En la
literatura se han sugerido relaciones empíricas para mb y Ms
como:
mb = 2.5 + 0.63 Ms
Como medida del tamaño de un terremoto, se ha propuesto
también el momento sísmico (Mo), que se determina por ejemplo
en base al área de ruptura (A), el desplazamiento de la falla (∆) y
el módulo de rigidez de la roca (G) como:
Mo = A ∆ G.
La energía liberada durante un terremoto (E, en ergios) puede
estimarse en función de la magnitud Ms como:
log E = 11.4 + 1.5 Ms
y para las magnitudes en base a las ondas de cuerpo (mb) como:
log E= 5.8 + 2,4 mb
Es importante notar que entre dos grados consecutivos de la
escala Ms, la energía crece en 32 veces (101,5 = 32) y para las
escalas en base a las ondas de cuerpo, la energía crece en 251
veces (102,4= 251)
ATENUACION DE LOS EFECTOS SISMICOS
A medida que las ondas sísmicas se propagan, la energía se va
disipando y los efectos en la superficie disminuyen.
Este fenómeno de atenuación de efectos es altamente
complicado y para fines de ingeniería su manejo se hace en
base al procesamiento estadístico de las observaciones de
campo.
Desde el punto de vista de ingeniería, se necesita relacionar la
Intensidad y los valores máximos del movimiento del suelo en un
lugar determinado, con un indicador de la energía total liberada
por el sismo y con la distancia al foco e al epicentro.
Leyes de Atenuación:
El problema se maneja mediante un análisis de regresión de valores
pico ( "y" ) en función de la magnitud del sismo (M) y de la distancia
del lugar en estudio al foco o al epicentro (R).
Estas expresiones se conocen como leyes de atenuación y
constituyen relaciones empíricas con un considerable nivel de
dispersión y evidentes limitaciones.
Generalmente las ecuaciones de regresión tienen la siguiente forma:
y = b1 e b
2
M ( R + b4 ) – b
3
Donde: y = intensidad (valores pico de la aceleración, velocidad o
desplazamiento de la roca)
b1, b2, b3, b4 = constantes que determinan el análisis de regresión.
R = Distancia al epicentro en Km
Pese a que las ecuaciones de regresión se obtienen con los datos de
regiones específicas, también se suelen emplear en zonas de
características sismotectónicas similares cuando éstas no cuentan
con la información apropiada.
Una de las ecuaciones de regresión más conocidas y empleadas en
estudios de peligro sísmico es la de Esteva y Villaverde (1972).
a = 5600 ℮ 0,8M (Re + 40 ) -2
Donde: a = aceleración del suelo en cm/seg 2
M = magnitud de Richter
Re = distancia epicentral en Km
Casaverde y Vargas propusieron en 1980 la siguiente expresión
para terremotos de subducción en el Perú:
a = 68,7 ℮ 0,8Ms ( R + 25 ) -1,0
Donde: a = aceleración del suelo en cm/seg 2
M = magnitud de ondas de superficie
Re = distancia focal en Km
Esta relación de atenuación se emplea
actualmente en los estudios de riesgo sísmico
en el país.
Para sismos corticales (referidos a fallas geológicas) puede
emplearse la ecuación propuesta por McGuire (1974) en función de
la Magnitud de Ondas de Superficie Ms y la distancia Focal (R) en
Km:
a = 472 ℮ 0,64Ms (Re + 25 ) -1,3
La figura que sigue muestra curvas de atenuación para magnitudes
Ms entre 5 y 9.

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1 fundamentos de la sismología

  • 1. INGENIERÍA SISMORRESISTENTE Docente: Mcs. Ing. Francisco Alejandro Martos Salas
  • 3. FUNDAMENTOS DE LA SISMOLOGÍA Y RIESGO SISMICO TECTÓNICA DE PLACAS ✓En el siglo V a.c. Herodoto descubrió fósiles marinos en el desierto de Libia (antes fue fondo marino). ✓En el siglo XVII, Francisco Bacón hizo notar la correlación entre las costas orientales de américa del sur y las costas occidentales de África (alguna vez estuvieron juntas). ✓Hutton en 1975 trato de explicar la dinámica general del planeta. ✓En el siglo XIX, se postularon varias teorías, pero recién en las décadas de los 60 y 70, gracias al avance de la geología se desarrollo la actual teoría de: TECTÓNICA DE PLACAS. ✓Conformación de la tierra: • Núcleo generador de gradientes de alta temperatura y cuya conformación básicamente es de Hierro y Níquel • Manto (astenósfera y mesosfera), el primero de material semifundido sobre el cual descansa la litósfera. • Corteza o Litosfera que descansa sobre la astenósfera, cuya superficie exterior corresponde al fondo marino y a los continentes..
  • 4. ✓La litósfera esta conformado por placas tectónicas, de las cuales las de mayor dimensión son: Pacífico, América, Euroasiática, Australia, India, África y Antártida. ✓Antiguamente nuestro planeta estaba conformado por un solo continente llamado PANGEA. ✓Dichas placas se encuentran flotando y en constante movimiento (a razón de 6 cm por año – Deriva continental) debido a que estas placas descansan en la astenósfera, la cual es un material semifundido donde se presentan corrientes de convexión, debido a los altos gradientes de temperatura que se generan en el núcleo. ✓Según el tipo de la convergencia de las corrientes de convexión y el efecto entre placas, se generan tres tipos de límites de placas: • Convergentes, en la cual se generan dos tipos de bordes: Borde de Subducción y Borde de Colisión • Divergentes, la cual permite la regeneración de la corteza terrestre, se da en el fondo marino y genera las Dorsales Oceánicas (Borde de extensión) cuya características principales son su longitud, su paralelismo a los continentes y su inestabilidad.
  • 5. • Transformantes, cuando las placas se deslizan paralelas al borde y en sentido contrario; este tipo de limite también se considera dentro del límite de colisión. • Como ejemplo de borde de subducción tenemos el proceso de subducción entre la placa de Nazca y la placa Sudamericana. • Como ejemplo de borde de colisión tenemos la interacción de las placas Indo – Australiana y Euroasiática, cuyo borde de colisión (sin buzamiento) genera la cadena del Himalaya. • Como ejemplo de borde de transformación entre las placas de América del Norte y Pacífico tenemos la falla de San Andrés. ✓ Casi la totalidad de los terremotos en el mundo se producen en los bordes de las placas tectónicas ; y como se verá luego las características de cada sismo, depende del tipo de borde.
  • 7. BORDE DE COLISIÓN U OBDUCCIÓN
  • 9. MECANISMO DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS ✓Como consecuencia de la interacción de las placas tectónicas , la litósfera está sometida a fuerzas que la van deformando paulatinamente. Mientras los esfuerzos que acompañan las deformaciones, pueden ser soportados por el material, la corteza incrementa sus deformaciones y va almacenando energía de deformación elástica; ha este proceso se conoce como REFUERZO LENTO DE ENERGÍA. ✓Cuando los esfuerzos en el interior alcanza valores elevados, se produce un rompimiento repentino, rompiendo la corteza y liberando la energía en forma de fricción, calor y ONDAS SISMICAS, durante unos segundos. ✓Durante un terremoto, el rompimiento del material empieza en una pequeña zona, de menor resistencia o de esfuerzos elevados; La zona fallada va propagándose en todas direcciones dentro de un plano, denominado plano de falla.
  • 10.
  • 12. SISMOLOGÍA EN EL PERÚ El Perú, es uno de los países con un alto índice de riesgo sísmico, debido a que se encuentra ubicado en el “Cinturón de fuego del Pacifico” y es el resultado de la interacción de las placas tectónicas de Nazca y Sudamericana y de los reajustes que se producen en la corteza terrestre
  • 13. SISMICIDAD Sismicidad Histórica Sismicidad Instrumental • La actividad sísmica en el Norte y Centro del país es compleja debido a la irregularidad de las longitudes de ruptura, la zona Sur tiene un modelo sísmico simple y regular, ya que ha experimentado cuatro grandes sismos. • Es un mapa donde se muestran los eventos sísmicos que ocurren día a día y están a cargo del IGP (Instituto Geofísico del Perú)
  • 15. FUENTES CONTINENTALES Relacionadas con la actividad sísmica superficial andina. Se consideran fuentes continentales de las fuentes F15 – F20 FUENTES SISMICIDAD 1 - 5 Superficial (0- 70Km) 13 - 19 Intermedia (71 a 300 Km) 20 Profunda (500 a 700 Km)
  • 16. FUENTES DE SUBDUCCION Modelan la interacción de las placas Sudamericana y de Nazca Se consideran fuentes continentales de las fuentes F3 – F14
  • 17. ¿Quién estudia los sismos en el Perú? El Instituto Geofísico del Perú (IGP) es reconocido actualmente como la institución que incentiva y lidera la investigación científica en geofísica en el país. Mediante su programa de investigación científica contribuye con el Estado y la sociedad civil en el desarrollo del conocimiento de la realidad nacional y aporta en el avance científico internacional.
  • 18. LAGUNAS SISMICAS EN EL PERU Son las zonas con mayor probabilidad de dar origen a un gran terremoto Así tras evaluar la distribución de las áreas de ruptura de los grandes terremotos, en el área de estudio encontraron tres lagunas sísmicas: Laguna Sísmica (A-1): De 150 km de longitud ubicada al sur del departamento de Lima y norte de Ica, y entre las áreas de ruptura de los sismos de 1974 y 1942/1996 Laguna Sísmica (A-2): DE 90 km de longitud ubicada al sur del departamento de Ica y entre las áreas de ruptura de los sismos de 1942/1996 y 2001 Laguna sísmica (A-3): de 150 km de longitud ubicada frente a los departamentos de Moquegua y Tacna, y entre las áreas de ruptura de los sismos de 2001 y 1877 (Chile).
  • 20. RIESGO SÍSMICO EN LA REGIÓN CAJAMARCA En la ciudad de Cajamarca hay problemas en el cerro Ronquillo, en el barrio Urubamba, en Corisorgona, que en caso de lluvias fuertes o sismos pudieran provocar un deslizamiento y afectar a gran parte de la ciudad, sobre todo a la producción de agua, problemas que ya han sido estudiados en diversos foros con la comunidad internacional. A nivel regional hay otras zonas como Cutervo , el Cerro Anguía y La Pucará en Chota , que también podrían producir deslizamientos como ya ha ocurrido. Estas condiciones estarían mejor atendidas en caso de ocurrir los desplazamientos además de tener acciones de prevención si construyéramos el Centro de Operaciones Regional para Emergencias en Cajamarca
  • 22. MEDIDAS DE LOS SISMOS Comúnmente existen dos sistemas para cuantificar el tamaño y la fuerza de un sismo, los cuales son la magnitud y la intensidad. Magnitud: Es una medida cuantitativa de un sismo, independiente del lugar de observación y está relacionada con la cantidad de energía liberada. Se calcula a partir de la amplitud registrada en sismogramas y se expresa en una escala logarítmica en números arábigos y decimales.
  • 23. Es importante notar que en la escala de magnitudes no se menciona nada a cerca de la duración y frecuencia del movimiento, parámetros que tienen gran influencia en los efectos destructivos de los sismos. Por esta razón, aún no se tiene una aplicación práctica en la ingeniería sísmica a los valores de magnitud y es un parámetro propio de los sismólogos. Intensidad: Es una medida subjetiva de los efectos de un sismo, se refiere al grado de destrucción causada por un sismo en un sitio determinado, que generalmente es mayor en el área cercana al epicentro.
  • 24. ESCALA RICHTER Su nombre es en Honor del sismólogo estadounidense Charles Richter (1900-1985). Conocida como escala de magnitud local (ML) Se puede conocer la energía liberada en el hipocentro o foco. Es una escala logarítmica, no existiendo limites inferior ni superior. Se calcula mediante una expresión matemática, cuyos datos se obtienen del análisis de los registros instrumentales, y es único valor. Cuando la amplitud del movimiento varía por un factor de 10, la magnitud cambia en una unidad. Así, un sismo de magnitud 7 será diez veces más fuerte que un evento de magnitud 6, y cien veces más fuerte que uno de magnitud 5.
  • 25. Magnitud en Escala Richter Efectos del Terremoto Menos de 3.5 Generalmente no se siente, pero es registrado 3.5 - 5.4 A menudo se siente, pero sólo causa daños menores 5.5 - 6.0 Ocasiona daños ligeros a edificios 6.1 - 6.9 Puede ocasionar daños severos en áreas muy pobladas. 7.0 - 7.9 Terremoto mayor. Causa graves daños 8 o mayor Gran terremoto. Destrucción total a comunidades cercanas.
  • 26.
  • 27. ESCALA MERCALLI Su nombre es en honor al vulcanólogo italiano Giuseppe Mercalli. Calcula la violencia con que se siente un sismo en diversos puntos de la zona afectada. El valor de la intensidad de un sismo en un cierto lugar se determina de acuerdo a una escala previamente establecida. Se usa desde 1931 en la actualidad la escala se conoce como la Escala de Mercalli Modificada (MM) Es una escala cualitativa La escala modificada de Mercalli va desde el grado I hasta el XII. Esta medición cualitativa es la que orienta directamente las acciones de protección civil frente a la ocurrencia de sismos mayores o destructores (terremotos).
  • 28. Junto con tener presente lo anterior, al momento de precisar la Intensidad, se sugiere consultar a otras personas con qué intensidad percibieron el sismo. De preferencia no deben encontrarse en el mismo lugar. El uso de la Escala de Mercalli requiere: Tener en cuenta los efectos que distorsionan la percepción de la intensidad (percepción personal), que depende del lugar en que uno se encuentra: altura, tipo de edificación, tipo de suelo, modalidad de construcción, entre otros factores.
  • 29. Grado I Sacudida sentida por muy pocas personas en condiciones especialmente favorables. Grado II Sacudida sentida sólo por pocas personas en reposo, especialmente en los pisos altos de los edificios. Los objetos suspendidos pueden oscilar. Grado III Sacudida sentida claramente en los interiores, especialmente en los pisos altos de los edificios, muchas personas no lo asocian con un temblor. Los vehículos de motor estacionados pueden moverse ligeramente. Vibración como la originada por el paso de un carro pesado. Duración estimable Grado IV Sacudida sentida durante el día por muchas personas en los interiores, por pocas en el exterior. Por la noche algunas despiertan. Vibración de vajillas, vidrios de ventanas y puertas; los muros crujen. Sensación como de un carro pesado chocando contra un edificio, los vehículos de motor estacionados se balancean claramente. Grado V Sacudida sentida casi por todo el mundo; muchos despiertan. Algunas piezas de vajilla, vidrios de ventanas, etcétera, se rompen; pocos casos de agrietamiento de aplanados; caen objetos inestables . Se observan perturbaciones en los árboles, postes y otros objetos altos. Se detienen de relojes de péndulo. Grado VI Sacudida sentida por todo mundo; muchas personas atemorizadas huyen hacia afuera. Algunos muebles pesados cambian de sitio; pocos ejemplos de caída de aplanados o daño en chimeneas. Daños ligeros. Grado VII Advertido por todos. La gente huye al exterior. Daños sin importancia en edificios de buen diseño y construcción. Daños ligeros en estructuras ordinarias bien construidas; daños considerables en las débiles o mal planeadas; rotura de algunas chimeneas. Estimado por las personas conduciendo vehículos en movimiento. Grado VIII Daños ligeros en estructuras de diseño especialmente bueno; considerable en edificios ordinarios con derrumbe parcial; grande en estructuras débilmente construidas. Los muros salen de sus armaduras. Caída de chimeneas, pilas de productos en los almacenes de las fábricas, columnas, monumentos y muros. Los muebles pesados se vuelcan. Arena y lodo proyectados en pequeñas cantidades. Cambio en el nivel del agua de los pozos. Pérdida de control en la personas que guían vehículos motorizados. Grado IX Daño considerable en las estructuras de diseño bueno; las armaduras de las estructuras bien planeadas se desploman; grandes daños en los edificios sólidos, con derrumbe parcial. Los edificios salen de sus cimientos. El terreno se agrieta notablemente. Las tuberías subterráneas se rompen. Grado X Destrucción de algunas estructuras de madera bien construidas; la mayor parte de las estructuras de mampostería y armaduras se destruyen con todo y cimientos; agrietamiento considerable del terreno. Las vías del ferrocarril se tuercen. Considerables deslizamientos en las márgenes de los ríos y pendientes fuertes. Invasión del agua de los ríos sobre sus márgenes. Grado XI Casi ninguna estructura de mampostería queda en pie. Puentes destruidos. Anchas grietas en el terreno. Las tuberías subterráneas quedan fuera de servicio. Hundimientos y derrumbes en terreno suave. Gran torsión de vías férreas. Grado XII Destrucción total. Ondas visibles sobre el terreno. Perturbaciones de las cotas de nivel (ríos, lagos y mares). Objetos lanzados en el aire hacia arriba.
  • 30. ESCALA DE RICHTER: • Mide la magnitud (causa). • Se conoce la energía liberada en el hipocentro o foco. • Es una escala logarítmica. • Tiene un único valor o grado Richter. • Se puede calcular rápidamente. • No es apropiado para calcular magnitudes de sismos a distancias superiores a los 600km ESCALA DE MERCALLI: • Mide la intensidad (efecto). • Es una escala cualitativa. • Con un único grado Richter, se le pueden otorgar distintos grados en la Escala de Mercalli.
  • 31. Sismógrafos o Sismómetros En la actualidad los sismógrafos son electromagnéticos, recogiéndose el registro de los movimientos en cintas magnéticas que se pueden procesar y digitalizar por medio de ordenadores. Mediante diversas observaciones y la comparación de datos de diferentes observatorios, se pueden trazar sobre un mapa unas líneas que unen los puntos en que se ha registrado el fenómeno con la misma intensidad y otras que unen todos los puntos en que la vibración se aprecia a la misma hora. En cada observatorio debe haber diferentes tipos de sismógrafos para que sea posible apreciar todas las particularidades de cualquier movimiento sísmico. Instrumento para medir terremotos o pequeños temblores. Se suelen colocar en las zonas de alta sismicidad. Registra las amplitudes de las ondas (Sismograma)
  • 32. Los sismógrafos registran el movimiento respecto al tiempo de un péndulo que oscila libremente dentro de un marco sujeto al suelo; este movimiento es registrado por un estilete o pluma sobre un tambor rotatorio. Los sismogramas permiten a los sismólogos localizar el epicentro de un sismo y calcular su magnitud. Midiendo la amplitud máxima del registro y calculando la diferencia entre los tiempos de llegada de las ondas S y P, con ayuda de fórmulas sencillas, se obtiene la magnitud del sismo y con un mínimo de tres instrumentos colocados en diferentes lugares, por triangulaciones, se puede localizar el epicentro
  • 33. Los sismómetros pueden ser horizontales, verticales o astáticos (que tienen péndulo invertido). Pero además se les dan otros nombres dependiendo del medio en el que se usan, el caso de los usados en tierra son llamados geófonos y los usados en agua, son hidrófonos.
  • 34. Los acelerómetros, también conocidos como sismógrafos de movimiento fuerte, se diseñan para registrar directamente movimientos del suelo cercanos y producen un registro conocido como acelerograma. El análisis sísmico requiere de la digitalización numérica de los acelerogramas, es decir convertir el registro en una serie de datos de aceleración - tiempo. Los acelerogramas dan una información directa del movimiento sísmico, especialmente apta para estimar la respuesta de las estructuras y edificios.
  • 35. TAMAÑO DE UN TERREMOTO, MAGNITUD Y ENERGIA El tamaño de un terremoto, visto como un fenómeno tectónico completo, se denomina Magnitud, y se relaciona directamente con la energía liberada durante el evento. Richter definió la Magnitud (M) en función de la amplitud máxima (A) registrada a una cierta distancia y de un término (Ao) para considerar la atenuación de la amplitud con la distancia. M= log (A) -log (Ao) Se han propuesto también expresiones para la Magnitud en función de la amplitud máxima del movimiento del suelo (a) y la distancia epicentral (∆, en km), por ejemplo para terremotos en California: M = log (a) + log (∆) -2.92
  • 36. La magnitud de Richter sólo puede emplearse para terremotos cercanos, por lo que se conoce como Magnitud Local (ML). Para sismos lejanos se debe precisar el tipo de onda que se emplea al establecer la Magnitud; si se usan las ondas de cuerpo (generalmente P) la magnitud se representa por mb y si se usan las ondas de superficie, la magnitud se denota por Ms. En la literatura se han sugerido relaciones empíricas para mb y Ms como: mb = 2.5 + 0.63 Ms Como medida del tamaño de un terremoto, se ha propuesto también el momento sísmico (Mo), que se determina por ejemplo en base al área de ruptura (A), el desplazamiento de la falla (∆) y el módulo de rigidez de la roca (G) como: Mo = A ∆ G.
  • 37. La energía liberada durante un terremoto (E, en ergios) puede estimarse en función de la magnitud Ms como: log E = 11.4 + 1.5 Ms y para las magnitudes en base a las ondas de cuerpo (mb) como: log E= 5.8 + 2,4 mb Es importante notar que entre dos grados consecutivos de la escala Ms, la energía crece en 32 veces (101,5 = 32) y para las escalas en base a las ondas de cuerpo, la energía crece en 251 veces (102,4= 251)
  • 38. ATENUACION DE LOS EFECTOS SISMICOS A medida que las ondas sísmicas se propagan, la energía se va disipando y los efectos en la superficie disminuyen. Este fenómeno de atenuación de efectos es altamente complicado y para fines de ingeniería su manejo se hace en base al procesamiento estadístico de las observaciones de campo. Desde el punto de vista de ingeniería, se necesita relacionar la Intensidad y los valores máximos del movimiento del suelo en un lugar determinado, con un indicador de la energía total liberada por el sismo y con la distancia al foco e al epicentro.
  • 39. Leyes de Atenuación: El problema se maneja mediante un análisis de regresión de valores pico ( "y" ) en función de la magnitud del sismo (M) y de la distancia del lugar en estudio al foco o al epicentro (R). Estas expresiones se conocen como leyes de atenuación y constituyen relaciones empíricas con un considerable nivel de dispersión y evidentes limitaciones. Generalmente las ecuaciones de regresión tienen la siguiente forma: y = b1 e b 2 M ( R + b4 ) – b 3 Donde: y = intensidad (valores pico de la aceleración, velocidad o desplazamiento de la roca) b1, b2, b3, b4 = constantes que determinan el análisis de regresión. R = Distancia al epicentro en Km
  • 40. Pese a que las ecuaciones de regresión se obtienen con los datos de regiones específicas, también se suelen emplear en zonas de características sismotectónicas similares cuando éstas no cuentan con la información apropiada. Una de las ecuaciones de regresión más conocidas y empleadas en estudios de peligro sísmico es la de Esteva y Villaverde (1972). a = 5600 ℮ 0,8M (Re + 40 ) -2 Donde: a = aceleración del suelo en cm/seg 2 M = magnitud de Richter Re = distancia epicentral en Km Casaverde y Vargas propusieron en 1980 la siguiente expresión para terremotos de subducción en el Perú: a = 68,7 ℮ 0,8Ms ( R + 25 ) -1,0 Donde: a = aceleración del suelo en cm/seg 2 M = magnitud de ondas de superficie Re = distancia focal en Km
  • 41. Esta relación de atenuación se emplea actualmente en los estudios de riesgo sísmico en el país.
  • 42. Para sismos corticales (referidos a fallas geológicas) puede emplearse la ecuación propuesta por McGuire (1974) en función de la Magnitud de Ondas de Superficie Ms y la distancia Focal (R) en Km: a = 472 ℮ 0,64Ms (Re + 25 ) -1,3 La figura que sigue muestra curvas de atenuación para magnitudes Ms entre 5 y 9.