Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa Facultad de Geología , Geofísica y Minas Escuela Profesional de Ingeniería Geofísica
Dinámica Sísmica Sismologia II Integrantes: •
Soria Canaza, César Edú Osvaldo
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Tello Tuiro, Rodrigo Claudio
Ing. Juan Portilla Alvarado
Definición: Estudio del comportamiento de los cuerpos( en profundidad y superficie ) a movimientos sísmicos.
CAUSAS DE LOS SISMOS •
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Teoría de las placas tectónicas: Según ésta la Tierra está cubierta por varias capas de placas duras denominadas “litosfera” apoyadas sobre una relativamente suave denominada “astenosfera”, donde el terremoto o sismo es causado por la abrupta liberación de la deformación acumulada en las placas durante un periodo de tiempo dado. Los límites de las placas o bordes se clasifican según el tipo de desplazamiento relativo en:
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Fallas.- Las fallas son desplazamientos relativos de una capa de roca con respecto a la otra en donde se srcinan los sismos y según la dirección del deslizamiento se clasifican en
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La teoría de que los sismos ocurren cuando la fricción ha sido vencida en las fallas comenzó a formalizarse en la teoría de Reid sobre el rebote elástico donde la corteza se considera sujeta a esfuerzos asociados con deformaciones cortantes. Cuando se sobrepasa la resistencia en una falla, la corteza tiende a recuperar su configuración no deformada y este rebote da srcen a un sismo que a partir de esta zona se propaga. (Rosenblueth, 1991)
Ubicación del Origen de los Sismos •
La zona donde se pueden srcinar los sismos es en las fallas y zonas de subducción. Cuando se srcina un sismo, se denomina a la zona ruptura (generalmente subterránea) foco, centro o hipocentro del sismo y la proyección del foco sobre la superficie de la Tierra, es el epifoco o epicentro. Las distancias del punto observado del movimiento del terreno al foco y al epicentro son llamadas distancia focal y epicentral, respectivamente. (Bazán y Meli, 2001; Wakabayashi y Martinez, 1988).
Propagación de los sismos La energía liberada por un sismo es disipada principalmente en forma de calor y una menor parte se propaga desde la zona de ruptura mediante ondas de diversos tipos que hacen vibrar la corteza terrestre. Estas ondas se desplazan desde el foco a través del medio sólido de la tierra y se denominan ondas de cuerpo, que al alcanzar la superficie de la corteza terrestre srcinan ondas de superficie, las cuales viajan por esta zona y su amplitud tiende a cero conforme aumenta la profundidad.
Clasificamos a los sismos de dos formas por su magnitud; la medida de la magnitud es un función del logaritmo de la energía liberada, de modo que el incremento de un grado en M corresponde a un evento que libera 32 veces más energía (Bazán y Meli, 2001; Wakabayashi y Martinez, 1988) y en su intensidad la cual mide la destructividad local producto de un sismo.
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Atenuación, Isosistas .- En general la intensidad decrece a medida que crece la distancia
epicentral, debido a la disminución de la amplitud de las ondas sísmicas. Este efecto se conoce como atenuación. La manera en que se atenúan los efectos sísmicos se aprecia en el registro de las intensidades en todas las zonas donde ocasionó algún daño que gráficamente se observa en un mapa de isosistas, o líneas de igual intensidad sísmica. Efectos locales de los sismos.- Las leyes de atenuación y los mapas de riesgo sísmico reflejan la propagación de las ondas sísmicas en la roca de la corteza para una región grande pero en un sitio dado de área relativamente pequeña, la forma, amplitud, duración y otras características de una onda sísmica se ven afectadas en forma tal que puede amplificarse los valores con respecto a lo que se obtiene en la roca base.
Comportamiento Dinámico del Suelo a raíz de los Sismos •
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Avalanchas y deslizamientos.-Los movimientos del terreno pueden desprender masas de
tierra en gran escala de las montañas por la vibración y srcinar así deslizamientos y avalanchas. Estos efectos geológicos debido a su violencia pueden arrasar campos, destruir edificaciones y sepultar personas. Asentamientos, subsidencia y fractura del terreno.-Las vibraciones del terreno inducidas por un sismo suelen producir frecuentemente la compactación de depósitos de material granular y trae como consecuencia un asentamiento del terreno que puede ocasionar el colapso en un edificio u obras de ingeniería. Por otra parte, extensas zonas han sufrido subsidencia o descenso del nivel del terreno, debido a la compactación de suelos sin cohesión. Por ello zonas bajas cercanas a la costa han quedado inundadas después de un terremoto. También los terremotos generan desplazamientos a lo largo de una falla superficial que genera una fractura en el terreno y colapsos de rellenos saturados y mal compactados.
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Licuefacción.- La licuefacción es un fenómeno que consiste en la compactación de suelos
granulares saturados poco densos causado por la vibración, ha sido una de las causas más dramáticas de los daños a edificaciones y obras civiles durante un movimiento telúrico. Este se manifiesta en la superficie en forma de volcanes de lodo y genera en el suelo unas condiciones similares a las de la arena movediza donde se reduce la resistencia al corte del suelo.
Consideraciones generales de los efectos sísmicos en las estructuras.•
Fuerza de inercia.- La fuerza de inercia es la generada por el movimiento sísmico del suelo
que se transmite a los edificios a poyados sobre el terreno debido a que la base del edificio tiende a seguir el movimiento del suelo y la masa del edificio por inercia se opone a ser desplazada dinámicamente y seguir el movimiento de su base
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Período y resonancia.- El período es el tiempo en que tarda un objeto en cumplir un ciclo
cuando vibra, es una característica única del objeto y no se altera a menos que sea forzado a cambiarlo. Amortiguamiento.-El amortiguamiento es una característica estructural que influye en la respuesta sísmica porque decrece el movimiento oscilatorio, se expresa normalmente como una fracción del amortiguamiento crítico, o amortiguamiento donde el movimiento resultante en vez de ser oscilatorio decrece exponencialmente con el tiempo hasta hacerse cero. Ductilidad.-La ductilidad se refiere a la capacidad de un sistema estructural de sufrir deformaciones considerables (por encima del límite elástico) bajo una carga aproximadamente constante, sin padecer daños excesivos. Distribución de las fuerzas de inercia.-Las fuerzas de inercia que se generan sobre una estructura son función de la masa, rigidez y amortiguamiento; pero conocer el punto de aplicación de la fuerza es primordial, ya que estas se pueden amplificar y en algunos casos puede ser muy grande esta amplificación.
Comportamiento de un cuerpo en un sismo.Para poder entender el comportamiento de un cuerpo tenemos que tener en cuenta ciertos parámetros de los cuerpos, téngase en cuenta que estos parámetros son tanto para cuerpos en el subsuelo como para edificaciones. Peso.- Relacionado al tamaño del cuerpo. Planta .- Zona de incidencia del sismo. Elevación y proporción.- Densidad del cuerpo, homogeneidad y isotropía. Separación.- Cuerpos conjuntos o solitarios. • • • •
ALGUNOS OTROS CONCEPTOS GENERALES…
MOVIMIENTO DE PARTÍCULAS •
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A medida que avanza la onda mecánica, se dice que se está propagando en una dirección particular (la dirección del transporte de energía). Esta onda hace que el material vibre y la orientación de esta vibración se llama la dirección del movimiento de la partícula. En una onda transversal, el a movimiento dede la partícula es perpendicular la dirección propagación. Una onda S sísmica es de este tipo. Son posibles las olas de tipo mixto, en las que el movimiento de las partículas es una combinación de vibraciones paralelas y perpendiculares respecto a la dirección de propagación.
POLARIZACIÓN •
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La polarización queda referida al sentido, signo o cuadrante al que va referido en base a un eje Y=0 en una cuadrícula. La polarización no es posible para el movimiento longitudinal de la onda, pero se produce en una onda transversal cuando el movimiento de la partícula se limita a una dirección. Para las ondas de corte sísmico, es común distinguir una onda de corte con polarización horizontal (SH) de una con polarización vertical (SV).
PROPIEDADES ELÁSTICAS •
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Si el material considerado es un sólido fluido, sólido o poroso, se caracteriza por un cierto número de parámetros elásticos. Se le menciona también como parámetro elástico para describir el módulo de volumen de un fluido aunque un fluido no sea un sólido elástico.
VELOCIDAD DE LA ONDA A medida que una forma de onda viaja a través de un sólido o fluido, es posible Característica particular y asociar una velocidad con su movimiento. Esta es la fase Velocidad de la onda, y, como con cualquier velocidad, tiene tanto magnitud como Dirección (es decir, es un vector). En términos generales, una onda que se propaga a través de un fluido o sólido tiene una Velocidad que depende de cuatro parámetros donde x es el punto de observación en el espacio 3D, n es un vector unitario que apunta en la Dirección del recorrido de la onda, l es la longitud de onda, y
A es la amplitud de la onda.
PRINCIPIO DE HUYGENS “...cada punto de un frente de onda puede ser considerado como un centro de un secundario Perturbaciones que dan lugar a ondas esféricas y el frente de onda en Un instante posterior puede considerarse como el envoltorio de esas ONDÍCULAS” Christiann Huygens en 1678
Bibliografía •
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Dowrick, D. (1997). Earthquake resistant design for engineers and architecs. Chippenham, Great Britain: John Wiley & Sons, Ltd. Hanson, R. y Degenkolb, H. (1969). The Venezuela Earthquake July 29, 1967. Nueva York, EE. UU.American Iron and Steel Institute. Prof. Jorge O. Medina, El problema sísmico y la arquitectura sismorresistente, M. Universidad de Los Andes, Venezuela. Sauter, F. (1989). Introducción a la sismología. Cartago, Costa Rica: Instituto Tecnológico de CostaRica. Wakabayashi, M. y Martinez R., E. (1988). Diseño de estructuras simorresistentes. Naucalpan de Juarez, México: McGraw-Hill / Interamericana de México, S.A. de C.V.
