Sismologia y medicion de sismos

SISMOLOGIA BASICA
Ing. Omart Tello Malpartida
CURSO
INGENIERIA SISMO RESISTENTE I
Sismología e Ingeniería Sísmica
Sismología:
Ciencia que estudia los fenómenos
de naturaleza sísmica, incluyendo
sus causas, manifestaciones y
fenómenos naturales asociados.
Ingeniería Sísmica:
El conjunto de técnicas, métodos y
normas de carácter pluridisciplinario
tendentes a la caracterización y
mitigación del riesgo sísmico.
Ingeniería Sismo Resistente I Ing. Omart Tello Malpartida

Estructura interna de la tierra
La Tierra está
formada por tres
capas concéntricas:
corteza, manto y
núcleo, con
propiedades físicas
distintas.
Núcleo
interno
Núcleo
externo
Manto
Corteza
Estructura interna de la tierra

Tipos de Origen de los Sismos
Se distinguen las siguientes clases de sismos:
De colapso. Son terremotos de baja intensidad originados en
cavidades subterráneas, y debidos al colapso de las mismas.
De origen volcánico. Las erupciones volcánicas y los terremotos
tienen el mismo origen, pero además la explosión de gases en las
erupciones volcánicas pueden originar terremotos que en general
son de baja intensidad y que afectan a pequeñas superficies.
De origen tectónicos. Son los de mayor intensidad y frecuencia,
están originados por la rotura violenta de las masas rocosas a lo
largo de las fallas o superficies de fractura.
Por explosiones. El hombre produce explosiones que a veces se
pueden detectar a distancias considerables (pruebas nucleares),
originando sacudidas sísmicas que pueden afectar a las
estructuras de algunos edificios.
De todos los Sismos mencionados anteriormente, los mas
importantes son los tectónicos, cuando en el futuro hablemos de
sismos nos referiremos a ellos.
Placas Tectónicas

La corteza terrestre se divide en seis
placas, que son las siguientes:
Africana
Americana ( Sur – Norte)
Antártica
Australiana – India
Europea
Pacifico
Placas Tectónicas
Placas Tectónicas

Fallas como Generadoras de Sismos
Interacción
entre Placas
Subdución (Convergencia):
ocurre cerca de las islas, donde dos
placas de similar espesor entran en
contacto entre sí.
Deslizamiento (Transformacion):
se produce cuando entran en
contacto dos placas oceánicas, o bien
una continental y una oceánica.
Separacion (Divergencia):
este fenómeno ocurre cuando se
juntan dos placas tectónicas delgadas
que se desplazan en direcciones
opuestas, es el caso del contacto de
dos placas del fondo del océano.
Divergencia
(Tension)
Comvergencia
(Compresion)
Transformacion
(Dezlizamiento)

Esquema Desplazamientos de
Placas Tectónicas
Se asocia los
movimientos de las
placas con la energía
calorífica que se
concentra bajo la
litosfera.
El esquema general de
desplazamiento de la
figura, esta relacionado
los movimientos de
convección de las capas
inferiores, las cuales
están en estado viscoso
debido al calor.
Placas Tectónicas
• En las zonas de separación
(divergencia) aparece "nueva
corteza“
• En las zonas de subdución
(convergencia) las placas que
penetran por debajo se funden,
por efecto del calor desarrolládo
en la interacción entre placas bajo
condiciones de presión elevada,
dando lugar al magma.
Por ello los volcanes activos se
sitúan frecuentemente en estas
zonas de subdución.

Placas Tectónicas
Formas de desplazamiento típicas de las placas tectónicas
Subducción
(convergencia)
Deslizamiento horizontal
(transformación)
Separación
(divergencia)

Placas Tectónicas
(bordes divergentes)
Subducción (convergentes)

Alfred Wegner en el año 1912
planteó que las doce grandes
zonas de la corteza terrestre
denominadas placas tectónicas,
están en continua modificación,
y que los continentes se han
formado a partir de uno único
llamado Pangaea.
Los movimientos de deriva son
los que han dado lugar a la
formación de los actuales
Continentes a partir del
Pangaea.
Deriva de los
Continentes.
Deriva de los Continentes.
La historia geológica de la Tierra es la de la lenta transformación del Pangaea
hasta la forma que en la actualidad tienen los continentes y los mares. Esto
representa la historia de la interacción dinámica de las placas tectónicas.
Hasta final del periodo
Paleozoico la tierra, estaba
formada por un único
Continente llamado Pangaea,
y un único mar denominado
Panthalassa

Sin embargo a finales
del Paleozoico se
fracturó el Pangaea
dando lugar a dos
nuevos continentes
denominados Laurasia y
Gondwana.
Al final del Mesozóico, los
Continentes tenían ya la forma y
posición de la figura. Habiéndose
formado durante el paleozóico las
dos cadenas montañosas: La
Caledónica y la Hercínica, debido a
las deformaciones ocurridas en las
zonas del contorno de los
supercontinentes durante su
movimiento.

La transformación posterior
tuvo lugar en el periodo
Cenozoico, durante el cual,
los Continentes cambiaron
solamente de posición pero
conservaron su forma.
Se presenta la
configuración actual de
las principales placas
tectónicas de la Tierra,
juntamente con su
dirección de
movimiento, que está
indicada con flechas.

Resumen del Movimiento Tectónico
Terremotos y zonas sísmicas.
Los terremotos pueden
definirse como
movimientos caóticos de la
corteza terrestre,
caracterizados por una
dependencia en el tiempo
de amplitudes y
frecuencias.

Un terremoto se produce
debido a un choque producido
a una cierta profundidad bajo
la superficie terrestre en un
determinado punto llamado
foco o hipocentro.
A la proyección del foco sobre
la superficie terrestre se le
denomina epicentro.
En la figura se señalan algunas
distancias relacionadas con el
fenómeno sísmico, tales como
la distancia epicentral D1 o D2,
la distancia focal R y la
profundidad focal H.
Mecanismo de un Terremoto
El foco del terremoto lo
podemos definir como el
punto en el cual empieza a
producirse la rotura.
Un ejemplo mas concreto
del mecanismo de un
terremoto se expresa en la
figura, se puede observar
que la rotura se origina en
el foco y se propaga por el
plano de la falla, se ilustra
también el epicentro y la
traza de la falla en la
superficie terrestre.

Los tres principales
cinturones sísmicos
del Mundo son:
El cinturón
Circunpacífico.
El cinturón
Transasiático
(Himalaya, Irán,
Turquía, Mar
Mediterráneo, Sur de
España).
El cinturón situado
en el centro del
Océano Atlántico.
El cinturón Circunpacífico

Sismicidad Mundial
La sismicidad se
define como la
frecuencia de
ocurrencia de
fenómenos sísmicos
por unidad de área
incluyendo, al
mismo tiempo,
cierta información
de la energía
sísmica liberada.
Sismicidad en el Pacifico

Mapa de
Intensidades
Sísmicas

Tipos de fallas
Falla normal, que
corresponde a las
zonas donde la corteza
terrestre está en
extensión, uno de los
dos bloques de la falla
se desliza hacia abajo.
Falla normalFalla normal
Tipos de fallas
Falla de
deslizamiento,
que implica
deslizamientos
horizontales entre
los dos bordes de
la falla. Falla por deslizamiento con desgarreFalla por deslizamiento con desgarre
Falla de desgarre o dextroFalla de desgarre o dextro

Tipos de fallas
Falla invertida, que
corresponden a las
zonas en compresión.
Falla inversaFalla inversa
Tipos de Fallas
Deslizamiento
Inversa
Normal

Falla Deslizamiento
Falla Normal
Dixie Valley-Fairview Peaks, Nevada earthquake
December 16, 1954

Falla Inversa
Falla de San Andrés en
California
La falla de San Andrés,
emerge desde el océano
Pacífico y atraviesa cientos
de kilómetros de tierra.
Recorre unos 1.000 km de
California, entre el valle
Imperial y la punta Arena.
Esta falla señala la frontera
entre las placas tectónicas
de Norteamérica y del
Pacífico que, al deslizarse
una sobre otra, provocan
terremotos.

Sismógrafos.
Las ondas sísmicas pueden
ser registradas mediante los
aparatos denominados
sismógrafos que pueden ser
diseñados para registrar
aceleraciones, velocidades o
desplazamientos.
En Ingeniería sísmica los
mas utilizados son los que
registran aceleraciones, que
son los llamados
acelerómetros.

Sismógrafos.
A finales del siglo XIX
fueron diseñados los
primeros sismógrafos, cuyo
esquema podemos ver en la
figura, La masa del Péndulo
permanece estacionaria
cuando se mueve el
terreno, y de esta manera
puede registrarse mediante
una plumilla el movimiento
del terreno en un papel.
Un registro de ondas
sísmicas refleja el efecto
combinado del mecanismo
de rotura en el foco, de la
trayectoria de propagación,
de las características del
instrumento registrador y de
las condiciones de ruido
ambiental en el lugar de
registro.
Sismógrafos.

Ondas sísmicas.
Los terremotos se producen por
la liberación brusca de energía de
deformación acumulada en las
placas tectónicas por la iteración
entre ellas. Los sismos producen
ondas de varios tipos que se
propagan a partir del foco en
todas las direcciones.
Tipos de Ondas Sísmicas
En la figura podemos
observar los tres tipos de
ondas sísmicas que existen:
Ondas de superficie, que se
propagan únicamente en la
corteza terrestre.
Ondas internas o másicas,
que se propagan a través de
la masa de la Tierra
Oscilaciones libres, que se
producen únicamente
mediante terremotos muy
fuertes y pueden definirse
como vibraciones de la
Tierra en su totalidad.

Propagación de Ondas
Ondas Másicas y Superficiales
Las Ondas Másicas:
Las ondas Primarias (P) son de
dilatación contracción, su
propagación implica cambios de
volumen en el medio, y se
propagan tanto a través de sólidos
como de fluidos.
Las ondas S son de cortante y
solamente se propagan a través de
sólidos sin variaciones de volumen.
Las Ondas de Superficie:
Ondas Love (L): iguales a las P
Ondas Rayleigh (R): iguales a las S.

Ondas Primarias P
Representación de la onda sísmica tipo P
Onda primaria u onda P, es la mas rápida,, cuya velocidad varia
dependiendo del tipo de roca, entre 1100 y 8000 m/s
La característica principal de esta onda es que alternadamente
comprime y expande la roca, en la misma dirección que su
trayectoria.
Es capaz de propagarse a través de rocas (sólidos) y de líquidos;
por ejemplo, el magma y los océanos. Además, se puede trasmitir
a través de la atmósfera; en ocasiones, personas y animales la
perciben como un sonido grave y profundo.

Ondas Primarias (P)
Ondas Secundarias S
Representación de la onda sísmica tipo S
La segunda onda, llamada secundaria u onda S, viaja a menor
velocidad que la P (normalmente entre 500 y 4,400 m/s).
Mientras se propaga deforma el material lateralmente respecto de
su trayectoria : Por esa razón no se tramite en fluidos (líquidos y
gases).

Ondas Secundarias (S)

Ondas Másicas
Colapso de un edificio de concreto reforzado
causado por el sismo del 19 de septiembre
de 1,985. En la ciudad de México.
Cuando ocurre un terremoto
primero se siente, en un sitio a
cierta distancia del epicentro, la
onda P, con un efecto de
retumbo que hace vibrar
paredes y ventanas.
Unos segundos después llega la
onda S, con movimiento vertical
de arriba hacia abajo y
viceversa , y de lado a lado, de
tal manera que sacude la
superficie del terreno vertical y
horizontalmente.
Este es el movimiento
responsable del daño de las
construcciones, en zonas
cercanas al epicentro e incluso a
distancias considerables.
Ondas Superficiales
El tercer tipo de ondas
sísmicas son las llamadas
Ondas Superficiales,
cuya característica es
propagarse por la parte
mas superficial de la
corteza terrestre; a medida
que la profundidad
aumenta disminuye la
amplitud de su
movimiento.

Ondas L y R
Ondas Love ( L )
Representación de la onda sísmica tipo Love
Ondas Love, llamadas asi
en honor de su descubridor,
el fisico A.E.H. Love,
deforman las rocas
similarmente a las ondas S,
aunque unicamente en
direccion horizontal.

Ondas Rayleigh ( R )
Representación de la onda sísmica tipo Rayleigh
Ondas Rayleigh, en honor
de Lord Rayleigh, produce
movimientos verticales,
similar al de las olas
marinas

Acelerogramas.

Que factores afectan la forma , la amplitud y
duracion de un evento sismico?
Que factores afectan la forma , la amplitud y
duracion de un evento sismico?
Magnitud
Mayor Energia Liberada
Distancia
Distancia al epicentro del sismo
Suelo Local
Caracteristicas del suelo que
pueden amplificar el sismo
La forma, amplitud y duración del movimiento
sísmico se ve afectado entre otras cosas por su tamaño,
distancia hipocentral y flexibilidad del suelo

• Flexibilidad del suelo
• Profundidad del estrato compresible
• Potencial de licuefacción
• Deslizamiento de taludes
Parámetros que modifican
la respuesta del suelo
CURSO
INGENIERIA SISMO RESISTENTE I
MEDICION DE LOS SISMOS

Medición de los sismos
Al cuantificar la fuerza del sismo y calificar
el grado de daño posible, se usan dos
medidas conocidas como Intensidad y
Magnitud del sismo; a continuación se
explica su significado y efectos indicadores.
RED ACELEROGRÁFICA
DEL CISMID
Distribución de los 15
acelerógrafos analógicos
instalados en las principales
ciudades del país a partir del
año 1989

Escala Ritcher
La magnitud de
un sismo se
determina en
base a la energía
liberada por el
mismo
Escala Mercalli
Modificada
La intensidad del
movimiento sísmico se
estima en base a los
daños en las obras
realizadas por el
hombre y su reacción
al movimiento del
terreno
Métodos para medición de sismos
Intensidad.
La Intensidad Sísmica
Se basa en la manera como el hombre percibe las vibraciones
sismicas en el ambiente donde vive, el grado de daños que que
causan en las construcciones y los efectos que tiene sobre la
naturaleza (grietas, deslizamientos, desprendimientos, etc.).
describiendo de manera subjetiva el potencial destructivo del
mismo.
Las dos escalas mas conocidas son la Mercalli Modificada,
usada en las Americas y la M.S.K. Usada en Europa.
Sin embargo ninguna de estas dos escalas son adecuadas para
la costa occidental de America del Sur, debido a que las
construcciones la que se refieren corresponde a edificaciones
que se construìan en California a fines de la dècada de los años
50, y los años 60 en Europa.
Por esas razones usamos la Escala Mercalli Modificada para
los Paises Andinos (MMA) cuya ultima version fue
actualizada el año 1,999 .

GRADO INDICADOR DE LA INTENSIDAD
I No sentido por personas, pero registrada por sismògrafos sensibles.
II Sentido por personas en descanso, en pisos altos de edificaciones.
III
Sentido levemente en el exterior, como el paso de un pequeño camiòn. Objetos
colgantes oscilan.
IV
Ruidoso, como el paso de un camiòn pesado. Las vajillas, ventanas y puertas vibran y
se mueven
V
Sentido claramente en el exterior de edificaciones. Las personas se despiertan.
Pequeños objetos encima de los muebles se desplazan y pueden caer. Se
presentan pequeños deslizamientos de tierra en terrenos muy inclinados.
VI
Sentido por todos. Personas asustadas huyen hacia el exterior de casas y edificios.
Los muebles ligeros se mueven. Se producen fisuras en las esquinas de las
construcciones de adobe o tapial ( las fisuras tienen menos de 2 mm de espesor,
las grietas un espesor mayor). Se pueden producir importantes deslizamientos en
los suelos de gran peralte
VII
Dificil mantenerse en pie. Percibido por personas manejando vehiculos, los
muebles pueden volcarse y romperse.
Se producen grietas en las esquinas y la parte central de las construcciones de adobe
o tapial. Daños ligeros en las construcciones de quincha, ladrillos y de concreto.
Numerosos dezlizamientos en terrenos empinados y suelos sueltos.
Escala MMA-99
GRADO INDICADOR DE LA INTENSIDAD
VIII
Susto y panico aùn en las personas que se encuentren conduciendo vehiculos.
Muebles pesados pueden volcarse. Colapso parcial de construcciones de adobe y total de
las de tapial. Daños importantes, incluyendo la destruccion parcial de las edificaciones de
albañileria sin columnas y de baja densidad de muros.
IX
Panico generalizado. Hasta los animales se asustan y “gritan”. Daño total enedificaciones de
adobe. Desprendimiento del tarrajeo en la quincha. Daños graves, incluyendo colapso total
de edificaciones de albañileria reforzada y pocas paredes de ladrillo, con derrumbe de
estas.
Graves daños, colapso parcial o falla total de edificios de concreto reforzado, con uno o
mas defectos estructurales. Grandes deslizamientos de tierra, aun en terrenos con
pendiente moderada. Los suelos arenosos sueltos y saturados de agua se vuelven arena
movediza.
X
Destruccion generalizada de edificios. Sòlo las edificaciones sismorresistentes y
diseñadas con normas modernas permanecen con daños menores sin amenazar a sus
ocupantes. Se observan grietas en el terreno. El agua se sale de su cauce en canales, rios y
lagos. Arena y barro se desplazan horizontalmente aùn en terrenos planos.
XI
Verdadera catàstrofe. Daños severos aun en edificaciones sismorresistente. Daños
considerables en el terreno, debido a grandes fisuras y grietas. Derrumbes de grandes
volùmenes de suelo. Las lineas ferreas sufren grandes distorsiones.
XII
La intensidad es tan alta que producen cambios en el paisaje, con grandes desplazamiento
horizontales o verticales . Graves daños o destruccion de todas las construcciones situadas
sobre o bajo el nivel del suelo.
Escala MMA-99

Diferenciacion de Grados de Intensidad Sismica
En general los grados II a V MMA se identifican
principalmente por la manera como lo percibe el
hombre.
Los grados intermedios VI a IX se pueden diferenciar mejor
por los daños que causan en diferentes tipos de
edificaciones
Para intensidades mayores que VII u VIII, las personas
entran en panico y es dificil que distingan las diferencias en
los grados, por las circunstancias en que los perciben.
Los grados X a XII se definen mejor por los efectos que
cauzan en la naturaleza, porque los daños en los edificios
son generalizados.
Ingeniería Sismo Resistente I
Mapa de Isosistas
Curvas que
representan zonas
de igual intensidad
sísmica.

Magnitud.
Es una medida que tiene relación con la cantidad de energía
liberada en forma de ondas.
Se puede considerar como un tamaño relativo de un temblor y se
determina tomando el logaritmo (base 10) de la amplitud máxima
de movimiento de algún tipo de onda (P, Superficial) a la cual se le
aplica una corrección por distancia epicentral y profundidad focal.
M = log(A) - Log(Ao)
Donde :
A = Amplitud maxima
Ao= Atenuacion de la amplitud con la distancia
Richter definió la magnitud cero como aquella que proporciona una
amplitud máxima de vibración del suelo de una micra a una
distancia de 100 Km.. así la magnitud local o de Richter, Ml, es la
diferencia entre el logaritmo decimal de la amplitud y el logaritmo
decimal de la amplitud patrón.
Diferencia de Magnitud
Por tratarse de magnitudes logarítmicas, hay que hacer
notar que para elevar un punto la magnitud de un
terremoto haría falta multiplicar por 32 la energía
liberada, y para elevarla dos puntos sería necesario
liberar 1000 veces más energía.

Escala de Richter
El terremoto más grande registrado hasta el momento alcanzó una
magnitud de 9.5 correspondiendo a una ruptura del orden de 1000
km de longitud, 200 km de ancho con un desplazamiento promedio
de 20 m. En el otro extremo de la escala, magnitudes negativas se
logran en laboratorios con rupturas milimétricas.
El sismo de Ancash del 31 de mayo de 1970, fue de magnitud 7.8
Magnitud (grado Richter) Energia liberada
6 1 ( tomado como base)
7 32
8 1000
9 32000
Relacion comparativa entre magnitud del sismo y energia liberada
Calculo de Magnitud Sísmica

Localización del sismo
Información de Terremotos, que
desarrollaron la Ingeniería Sismo Resistente
En los últimos trescientos años se ha registrado gran cantidad de información sobre los efectos de los
terremotos en los edificios, lo cual ha permitido elaborar métodos constructivos de edificios
sismorresistentes, y se comenzaron a estudiar las primeras normas para su construcción.
Recientemente ha habido nuevos terremotos
que han tenida gran importancia para el
desarrollo de la Sismología y la Ingeniería
Sísmica, algunos de ellos son:
El Centro (California) 1940.
Fukui (Japón) 1948.
Taft (California) 1951.
México D.F. 1957.
Agadir (Marruecos) 1960
Niigata (Japón) 1964
Anchorage (Alaska) 1964
Caracas (Venezuela) 1967.
Perú 1970.
San Fernando (California) 1971.
Friuli (Italia) 1976.
Rumania 1977 y 1985.
México 1985.
San Francisco (California) 1989, etc.
Se pueden citar los siguientes terremotos por
la importancia que tuvieron en la elaboración
de una metodología Sismorresistente:
Hokkaido (Japón) 1730.
Lisboa (Portugal) 1775.
Nobi o Mino-Owari (Japón) 1891.
San Francisco (California) 1906.
Tokyo (Japón) 1923, etc.
La moderna sismología nace con la
creación de la Sociedad Sismológica
Japonesa, después del terremoto de
Yokohama ocurrido en 1880.

Terremotos mas grandes del Mundo
Grandes Sismos en el Perú

Teoría del Silencio Sísmico
De utilidad practica para la prediccion sismica a mediano
y largo plazo es la teoria del “silencio sismico” que
identifica la ubicación de sismos potencialmente
destructivos con una aproximacion de años o pocas
decadas y se puede asumir que alli se encuentra se
encuentra acumulada energia y porlo tanto existe mayor
probabilidad de que ocurran sismos en ese lugar que en
otras zonas, al liberarse dicha energia.
En el sur del Peru (Tacna) y norte de Chile (Arica)
no se producen sismos de grab magnitud desde
1868. Muchos sismologos, entre ellos el Dr.
Nishenko, ex investigador del Servicio de Geologia
de los (USGS, por sus siglas en ingles), piensan que
alli existe una zona de silencio.
Northridge, CA 1994

KGO-TV News ABC-7
Loma Prieta, CA 1989
Kobe, Japan 1995

Landers, CA 1992
Niigata, Japan 1964

Efectos Sismicos - Tsunamis
1957 Aleutian Tsunami
GRACIAS ….

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