FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERÍA CIVIL
Dr. ING. ALAN Y. VALDIVIESO VELARDE Docente del curso
COMPONENTES DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS Y ONDAS SÍSMICAS *Los *Los terr terrem emot otos os tien tienen en su orig origen en a cier cierta ta prof profun undi dida dad d en un punt punto o deno denomi mina nado do hipocentro. A part partiir de allí allí,, las las onda ondass sísm sísmic icas as se prop propag agan an en toda todass dir direcci eccion ones es.. *El *El punto punto proy proyec ecta tado do en la supe superf rfic icie, ie, dir directa ectame mente nte sobr sobre e el hipo hipoce cent ntro ro,, se deno denomi mina na epicentro.
HIPOCENTRO Se cono conoce ce como como hipo hipoce cent ntrro, foco foco sísm sísmic ico o o foco foco de un ter terremot emoto o al punt punto o inte intern rno o del del plan planet etaa Tier Tierra ra dónd dónde e se
origina
un
terremoto
o
movimiento
sísmico
(normalmente
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la
litosfera).
A quí
se
prod produc uce e el dese desequ quil ilib ibri rio o de masa masass y la libe libera raci ción ón de ener energí gía. a.
EPICENTRO Se le llama epicentro al punto que se encuentra en la superficie del planeta Tierra y que al mismo tiempo tien tiene e una una pro proyecció cción n vertic rtical al del del foco o hipo hipoce cent ntrro el cual cual es el punt punto o inter nterno no de la Tier Tierrra en el cual cual suced ucede e un terre terremot moto. o.
ONDAS ONDAS SÍSMICAS Las ondas sísmicas se denominan como una clase de una elástica fuerte que ocurre en la propagación de pert pertur urba baci cion ones es temp tempor oral ales es que que se desa desarr rrol olla lan n en el camp campo o de tens tensio ione nes, s, las las cual cuales es prod produc ucen en movi movimi mien ento toss peque pequeño ñoss las las plac placas as tect tectón ónic icas as..
*El plano a lo largo del cual se mueven los bloques de corteza se designa como falla. Un escarpe de falla es la ruptura que produce la falla en la superficie, pero no siempre se presenta. *A las fallas que no evidencian haber roto la superficie cuando ocurre un sismo se les denomina fallas ciegas y son quizás de las más peligrosas porque no hay muestras visuales de su existencia.
La zona donde se producen los terremotos es compleja desde el punto de vista de los materiales que la constituyen.
EJEMPLO: En la siguiente Figura las zonas donde hay mayor energía almacenada se muestran de color rojo mientras que aquellas en las que hay poca energía se representan de color azul. TERREMOTO
Las zonas de color rojo serían las que habrán aportado mayor cantidad de movimiento a la falla que las de color azul. En otras palabras, toda la energía sísmica será aportada por esas zonas de color rojo que reciben el nombre de asperezas.
INSTRUMENTACIÓN PARA LAS MEDICIONES SÍSMICAS Sismometría
Disciplina que basa su estudio en la detección, el registro y la medición de sismos
HISTORIA PRIMER INSTRUMENTO: «Sismoscopio», inventado, en el año 132 d.C., por el filósofo chino Chang Heng
PRIMER SISMÓGRAFO INVENTADO POR EL CIENTÍFICO CHINO HANG CHEN (AÑO 132 D.C.)
Jarra con ocho cabezas de dragón, cada una de las cuales tenían una bola metálica, que ante la ocurrencia de un terremoto, un mecanismo interno liberaba la bola y caía sobre un sapo ubicado debajo de la cabeza, indicando de manera aproximada la dirección del sismo.
SEGUNDO INSTRUMENTO: «Sismoscopio», inventado, en el año 1703 por Jean de Hautefeuille (1647-1724)
SISMOSCOPIO CONSTRUIDO POR EL ABATE JEAN DE HAUTEFEUILLE
Base circular en el centro, de un pedestal, con un diámetro interno de aproximadamente 12 cm. . En su parte superior contenía mercurio, con ocho pequeñas canaletas en su flanco, cuatro en correspondencia con los cuatro puntos cardinales y cuatro en puntos intermedios. Debajo de cada una de estas canaletas hay ocho envases pequeños, que fijados a la base son utilizados para recoger el mercurio que se vierte ante un movimiento sísmico.
TERCER INSTRUMENTO: «Sismógrafo con amortiguamiento viscoso», inventado, en el año 1898 por Emil Wiechert (1861-1928)
SISMÓGRAFO WIECHERT HORIZONTAL (ALEMANIA 1904) MASA: 1.000 KG. PERÍODO: 8 S
Logra con gran eficiencia el registro de los sismos en toda su duración
CUARTO INSTRUMENTO: «Sismógrafo electromagnético», inventado, en el año 1906 por Boris Galitzen (1862 – 1916)
QUINTO INSTRUMENTO: «Sismógrafo con grabación digital», funcionó en el California Institute of Technology (CALTECH), alrededor de 1961.
EL SISMÓGRAFO
Un sismógrafo es un aparato que detecta y graba las ondas sísmicas que un terremoto o una explosión genera en la tierra.
SISMÓGRAFO Los gráficos producidos por los sismógrafos se conocen como sismogramas, y a partir de ellos es posible determinar el lugar y la intensidad de un terremoto.
SISMÓGRAMA
PARTES a) El sismómetro que responde al movimiento del suelo, en la dirección vertical u horizontal, y lo convierte en una señal eléctrica. b) Un sistema de amplificación que permite aumentar la precisión del registro del
movimiento.
c) Un sistema de registro de la señal amplificada para graficar la variación del movimiento, a lo largo del tiempo. d) Un sistema de tiempo preciso que se incorpora al registro de la señal sísmica.
ESQUEMA INDICATIVO DE LOS COMPONENTES DE UN SISMÓGRAFO.
HIDRÓFONO
Un hidrófono es un transductor de sonido a electricidad para ser usado en agua o en otro líquido, de forma análoga al uso de un micrófono en el aire. Un hidrófono también se puede emplear como emisor, pero no todos los hidrófonos tienen esta capacidad.
HIDRÓFONO
Son usados por geólogos y geofísicos para la detección de energía sísmica, que se manifiesta como cambios de presión debajo del agua durante la adquisición sísmica marina. Se combinan para formar los cables sísmicos marinos que son remolcados por las embarcaciones de adquisición sísmica o se despliegan en un pozo.
CABLE SÍSMICO
HIDRÓFONOS Y CABLES SÍSMICOS
. Hidrófonos Direccionales: Un único transductor cerámico y cilíndrico puede conseguir una recepción omnidireccional casi perfecta. Los hidrófonos direccionales mejoran la sensibilidad en una dirección usando básicamente dos técnicas:
Reflector: Este método usa un único elemento transductor con un disco o un reflector acústico de forma cónica para enfocar adicionalmente las señales.
Matrices: Varios hidrófonos se pueden montar en una agrupación de modo que puedan sumar las señales en una dirección mientras que se cancelen en otras.
GEÓFONO Los geófonos son transductores de desplazamiento, velocidad o aceleración que convierten el movimiento del suelo en una señal eléctrica.
GEÓFONO
.Geófono Capacitativo: Estos transductores proporcionan una señal proporcional al desplazamiento de la masa. Se puede construir un transductor capacitivo elemental con dos placas paralelas alimentadas con una tensión alterna opuesta y una tercer placa, solidaria a la masa móvil, situada entre ellas.
.Geófono Piezoeléctrico: Los geófonos piezoeléctricos son transductores de aceleración. En este tipo de geófonos la masa del sistema descansa sobre un conjunto de placas hechas de algún material piezoeléctrico sensible a la presión tal como el cuarzo o la turmalina.
SISMOMETRO DE FONDO OCEANICO (OBS)
Un sismómetro de fondo del océano es un sismómetro que está diseñado para registrar el movimiento de la tierra bajo los océanos y lagos de fuentes artificiales y fuentes naturales. Los sensores en el fondo del mar se utilizan para observar eventos acústicos y sísmicos.
MODELO Y FUNCIONAMIENTO DE OBS
ACELERÓMETRO
Se denomina acelerómetro a cualquier instrumento destinado a medir aceleraciones. Esto no es necesariamente la misma que la aceleración de coordenadas (cambio de la velocidad del dispositivo en el espacio), sino que es el tipo de aceleración asociada con el fenómeno de peso experimentado por una masa de prueba que se encuentra en el marco de referencia del dispositivo.
ESQUEMA ACELERÓMETRO
. Acelerómetro Piezoeléctrico: Los elementos piezoeléctricos se encuentran comprimidos por una masa, sujeta al otro lado por un muelle y todo el conjunto dentro de una caja metálica. Cuando el conjunto es sometido a vibración, el disco piezoeléctrico se ve sometido a una fuerza variable, proporcional a la aceleración de la masa.
ACELERÓMETRO PIEZOELÉCTRICO
.Acelerómetro mecánico: Es el más simple. Se construye uniendo una masa a un dinamómetro cuyo eje está en la misma dirección que la aceleración que se desea medir.
.Acelerómetro
de efecto Hall:
Utilizan la masa sísmica donde se coloca un imán y un sensor de efecto Hall que detecta cambios en el campo magnético.
.Acelerómetros de condensador: Miden el cambio de capacidad eléctrica de un condensador mediante una masa sísmica situada entre las placas del mismo, que al moverse hace cambiar la corriente que circula entre las placas del capacitador.
GIROSCOPIO
Cualquier cuerpo en rotación que presenta dos propiedades fundamentales: la inercia giroscópica o "rigidez en el espacio" y la precesión, que es la inclinación del eje en ángulo recto ante cualquier fuerza que tienda a cambiar el plano de rotación. Estas propiedades son inherentes a todos los cuerpos en rotación, incluida la Tierra.
GIROSCOPIO
RED SÍSMICA NACIONAL Los terremotos ocurridos en Perú en los años 2001 y 2007, permitieron al Servicio Sismológico Nacional (SSN) del Instituto Geofísico del Perú (IGP) experimentar el colapso y saturación de las líneas telefónicas e internet, lo cual no permitió disponer de la información necesaria para el procesamiento de la data sísmica y emisión de los reportes en el menor tiempo posible. Ante este problema, el IGP decide modernizar la Red Sísmica Nacional (RSN) y con el apoyo del Gobierno Peruano ejecuta el proyecto Red Sísmica Satelital para la Alerta Temprana de Tsunamis (REDSSAT).
MAPA DE ESTACIONES SÍSMICAS DEL PERÚ
•
7 estaciones sísmica de banda ancha con transmisión por satélite.
•
Algoritmos adecuados para la recepción de la señal, su análisis y procesamiento automático, previos a la emisión del reporte.
RED MONITOREO SISMICO REGIONAL LA RED DE ACELERÓGRAFOS DEL CISMID EN EL SUR DEL PERÚ El Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID), de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería, tiene a su cargo una red de siete acelerógrafos distribuidos en el Sur del Perú, emplazados en Tacna, Arequipa y Moquegua. La Tabla 1 muestra las ubicaciones de las estaciones. La figura muestra las ubicaciones de las estaciones y el epicentro del sismo del 13 de junio del año 2005.
ESTACIONES SISMO VOLCANICAS OVA - IGP El Observatorio Vulcanológico de Arequipa (OVA-IGP) basa sus interpretaciones en 2 tipos de Redes de Estaciones Sísmicas: Una red “macro” y una red “micro”. La primera red RSN (Red Sísmica Nacional) vigila la actividad sismo volcánica en conjunto en todo el Sur, y cuenta con 04 estaciones satelitales y 08 estaciones fijas, siendo un total de 12 estaciones permanentes y tiempo real. El segundo tipo de redes “micro” – son
las establecidas para cada volcán.
UBICACIÓN ESTACIONES SÍSMICAS EN SECTOR UBINAS
– las
redes
MEDICIÓN DE LOS SISMOS, INTENSIDAD Y MAGNITUD. Las escalas utilizadas para clasificar un sismo según su tamaño son: la Intensidad y la Magnitud.
La INTENSIDAD está relacionada a los efectos que provoca un terremoto. Depende de las condiciones del terreno, la vulnerabilidad de las construcciones y la distancia epicentral. La escala tiene carácter subjetivo y varía de acuerdo con la severidad de las vibraciones producidas y los daños provocados en un lugar determinado.
La MAGNITUD es una medida instrumental relacionada con la energía elástica liberada por el sismo, y propagada como ondas sísmicas en el interior y en la superficie de la tierra. Es independiente de la distancia entre el hipocentro y el sitio de observación, y resulta en un valor único.
EJEMPLO: El último gran terremoto ocurrido en Argentina el 23 de noviembre de 1977, con epicentro en la provincia de San Juan,alcanzó 7,4 grados de Magnitud en la escala de Ritcher.
Resulta evidente, por lo tanto, que para un mismo terremoto la Intensidad tendrá distintos valores (Tabla 1), dependiendo del lugar en dónde se realice el análisis de los daños causados en los edificios, efectos en el terreno y en las personas; mientras que la Magnitud tendrá un solo valor ya que está relacionada con la energía que liberó el terremoto.
La determinación de la intensidad en un solo punto de la zona más afectada por un terremoto no aporta demasiados datos a su estudio. Lo que se hace después de un sismo, es realizar un relevamiento de los lugares que han tenido igual intensidad, es decir daños y efectos similares provocados por el sismo en diferentes ciudades, y se vuelcan en líneas que representan la misma intensidad, llamadas ISOSISTAS, que dan una idea gráfica inmediata de las diferentes zonas afectadas (Figura). En general, los contornos resultantes muestran un máximo en la zona epicentral, con regiones de menor intensidad rodeándola.
ISOSISTAS DEL TERREMOTO DE SAN JUAN DEL 23-11-1977
TABLA 1: ESCALA DE INTENSIDAD MERCALLI MODIFICADA
CLASIFICACIÓN DE MAMPOSTERÍA A, B, C y D
Mampostería A
Realizada com diseño, materiales y mano de obra buenas; armada (com hierros) especialmente em dirección horizontal, y confinada com acero, etc.
Mampostería B
Buena mano de obra y buenos materiales; armada pero no diseñada en detalle para resistir fuerzas laterales.
Mampostería C
Mano de obra y materiales comunes; sin partes débiles en los extremos como falta de unión en las esquinas, pero sin armadura ni diseño contra fuerzas horizontales.
Mampostería D
Materiales débiles, como el adobe; deficiente calidad de mano de obra; débil para resistir fuerzas horizontales.
