SISMOS-ingeniería civil

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

INTRODUCCIÓN Los eventos sísmicos se han convertido en los últimos años en uno de los fenómenos naturales más frecuentes en nuestro medio. Caracterizados por la rapidez con que se generan, el ruido que generalmente lo acompaña, los efectos sobre el terreno, etc. s por esto que han sido calificados por la población como uno de los fenómenos naturales más terribles, debido principalmente principalmente a que ocurren en una forma repentina e inesperada ! por su capacidad de destrucción. "ara comprender este fenómeno es necesario estudiar su origen, componentes ! variables de medición así como los efectos que causan en las poblaciones ! el papel de la sismología en el mundo. #inalmente se describirá una serie de sismos ocurridos a nive nivell mund mundia iall ! a nive nivell naci nacion onal al,, espe espera rand ndo o que que se obte obteng ngan an crit criter erio ioss para para determinar la importancia que un suceso como estos ocurra a nivel regional o local en nuestro país.

EL GRUPO

ANALISIS SISMICO ANALISIS


CONCEPTOS BASICOS DE SISMOLOGIA I.

SISMO: $e denomina sismo, seísmo o terremoto a las sacudidas o movimientos bruscos del terreno generalmente producidos por disturbios tectónicos o volcánicos. n algunas regiones de %m&rica se utiliza la palabra temblor para indicar movimientos sísmicos menores ! terremoto para los de ma!or intensidad. n ocasiones se utiliza maremoto para denominar los sismos que ocurren en el mar. La ciencia que se encarga del estudio de los sismos, sus fuentes ! de cómo se propagan las ondas sísmicas a trav&s de la 'ierra recibe el nombre de sismología.

II.

ORIGEN: l origen de la gran ma!oría de los terremotos se encuentra en una liberación de energía producto de la actividad volcánica o a la tectónica de placas. Los terremotos tectónicos se suelen producir en zonas donde la concentración de fuerzas generadas por los límites de las placas tectónicas da lugar a movimientos de rea(uste en el interior ! en la superficie de la 'ierra. s por esto que los sismos de origen tectónico están íntimamente asociados con la formación de fallas geológicas. $uelen producirse al final de un ciclo denominado ciclo sísmico, que es el periodo de tiempo durante el cual se acumula deformación en el interior de la 'ierra que más tarde se liberará repentinamente. )icha liberación se corresponde con el terremoto, tras el cual, la deformación comienza a acumularse nuevamente. % pesar de que la tectónica de placas ! la actividad volcánica son la principal causa por la que se producen los terremotos, e*isten otros muchos factores que pueden dar lugar a temblores de tierra+ desprendimientos de rocas en las laderas de las montañas, hundimiento de cavernas, variaciones bruscas en la presión atmosf&rica por ciclones e incluso actividad humana.

ANALISIS SISMICO


stos mecanismos generan eventos de ba(a magnitud que generalmente caen en el rango de microsismos, temblores que solo pueden ser detectados por sismógrafos. l punto interior de la 'ierra donde se produce el sismo se denomina foco sísmico o hipocentro, ! el punto de la superficie que se halla directamente en la vertical del hipocentro ! que, por tanto, es el primer afectado por la sacudida recibe el nombre de epicentro. III.

NATURALEZA DEL MOVIMIENTO SISMICO l movimiento sísmico obedece a las mismas le!es del movimiento físico de los cuerpos ! es el resultado de las vibraciones ! ondulaciones de los estratos terrestres tanto las unas como las otras producen sacudidas que se designan con el nombre de ondas sísmicas. Cuando en un punto del interior de la corteza terrestre se produce un choque resulta un movimiento vibratorio que se propaga en todos los sentidos por las ondas sísmicas. Las vibraciones son longitudinales ! transversales las primeras se propagan en el interior de la tierra ! llegan d&biles a grandes distancias ! fuertes a pequeñas distancias. HIPOCENTRO (O FOCO): s el punto en la profundidad de la 'ierra desde donde se libera la energía en un terremoto. Cuando ocurre en la corteza de ella -hasta / 0m de profundidad1 se denomina superficial. $i ocurre entre los / ! los 2// 0m se denomina intermedio ! si es de ma!or profundidad+ profundo -recordemos que el centro dela 'ierra se ubica a unos 3.2/ 0m de profundidad1. l punto donde se origina el terremoto en el interior de nuestro planeta es denominado hipocentro. l hipocentro se localiza frecuentemente entre 45 ! 65 7m de la superficie, pero algunas veces su profundidad se ha calculado en más de 3// 7m. 

EPICENTRO: s el punto de la superficie de la 'ierra directamente sobre el



hipocentro. s, desde luego, la localización de la superficie terrestre donde la intensidad del terremoto es ma!or. l punto situado en el interior de la corteza donde se produce el choque ! de donde se propagan las ondas sísmicas se llama hipocentro o centro sísmico el punto situado sobre la superficie terrestre en dirección vertical al centro se llama epicentro. La zona que lo rodea ! donde los efectos de la sacudida han sido percibidos se llama zona epicentral. Las vibraciones longitudinales ! transversales que llegan a esta zona originan ondas superficiales que irradiando del epicentro se propagan paralelamente a la superficie de la tierra, de la misma manera que las ondas del mar. IV.

TIPOS DE SACUDIDAS: 

Sacudidas Verticales: Los movimientos se transmiten de aba(o arriba, es

decir el lugar de la tierra sacudido se encuentra sobre la vertical sísmica, el 

epicentro. Los efectos de estas sacudidas son e*traordinarios. Sacudidas Horizontales: $on m! comunes ! el movimiento sísmico tiene una dirección determinada. Los edificios derrumbados indican esa dirección.



Sacudidas Ondulatorias: La superficie del suelo se mueve de la misma

manera que un mar agitado. s mu! difícil que un terremoto se manifieste por un solo tipo de sacudida sísmica por lo general se combinan los diversos tipos. 8n terremoto no es un hecho aislado, sino que es el resultado de una serie de sacudidas variables que decrecen en intensidad ! frecuencia.

n un terremoto se producen tres categorías de sacudidas que forman el periodo sísmico el cual consta de una fase inicial -sacudidas preliminares1, una fase má*ima -sacudidas principales1 ! una fase final en la que las sacudidas poco intensas se repiten un tiempo más o menos largo. V.

CLASES:



 Volcánicos: directamente

relacionados con las erupciones volcánicas.

$on de poca intensidad ! de(an de percibirse a cierta distancia del volcán.

 Tectónicos:

originados por a(ustes en la litosfera. l hipocentro suele

encontrarse localizado a 4/ ó 95 0ilómetros de profundidad, aunque algunos casos se llegan a detectar profundidades de hasta / 0ilómetros.

 Batisismos: su

origen no está del todo claro, caracterizándose porque

el hipocentro se encuentra localizado a enormes profundidades -2// a // 0ilómetros1, fuera !a de los límites de la litosfera. VI.

DISTRIBUCIÓN GEOGRAFICA: :o todas las regiones de la 'ierra son igualmente propensas a las sacudidas sísmicas. studiando la distribución de los hipocentro de los distintos terremotos que han tenido lugar a lo largo de la historia, se ha dividido la superficie terrestre en tres zonas distintas+ 

Regiones sísmicas: ;onas d&biles de la corteza terrestre mu! propensas

a sufrir grandes movimientos sísmicos. $uelen coincidir con regiones donde se levantan cadenas montañosas de reciente formación.  Regiones penisísmicas:
d&biles ! no con mucha frecuencia. Regiones asísmicas+ ;onas mu! estables de la corteza terrestre en las que raramente se registran terremotos.

CAUSAS DE LOS TERREMOTOS I.

TEORIA DEL REBOTE ELASTICO l modelo mecánico para e*plicar los terremotos corticales está basado en la =teoría del rebote elástico> propuesto por ?eíd -4@441 para e*plicar el terremoto de 4@/3 de san francisco. $egún dicha teoría los terremotos ocurren en regiones su(etas a deformación debida a causas e*ternas, generalmente



esfuerzos tectónicos regionales provocados por el movimiento de placas litosf&ricas. Cuando los esfuerzos acumulados en un lugar superan la resistencia de la roca se produce una fracturación de la roca !Ao un desplazamiento en zonas de debilidad pree*istentes. La zona de fracturación se denomina falla sísmica. La deformación producida por los esfuerzos tectónicos es debida a la dinámica terrestre. #ig. 41

Fig. 1 Representación esquemática del modelo elástico de Reid

II.

PLACAS TECTONICAS La corteza de la 'ierra está conformada por una docena de placas de apro*imadamente / 0m de grosor, cada una con diferentes características físicas ! químicas. stas placas -BtectónicasB1 se están acomodando en un proceso que lleva millones de años ! han ido dando la forma que ho! conocemos a la superficie de nuestro planeta, originando los continentes ! los relieves geográficos en un proceso que está le(os de completarse. abitualmente estos movimientos son lentos e imperceptibles, pero en algunos casos estas placas chocan entre sí como gigantescos t&mpanos de tierra sobre un oc&ano de magma presente en las profundidades de la 'ierra, impidiendo su desplazamiento. ntonces una placa comienza a desplazarse sobre o ba(o la otra originando lentos cambios en la



topografía. "ero si el desplazamiento es dificultado, comienza a acumularse una energía de tensión que en algún momento se liberará ! una de las placas se moverá bruscamente contra la otra rompi&ndola ! liberándose entonces una cantidad variable de energía que origina el 'erremoto. l t&rmino Bplaca tectónicaB hace referencia a las estructuras por la cual está conformado nuestro planeta. n t&rminos geológicos, una placa es una plancha rígida de roca sólida que conforma la superficie de la 'ierra -litósfera1, flotando sobre la roca ígnea ! fundida que conforma el centro del planeta -astenósfera1. La litósfera tiene un grosor que varía entre los 45 ! los 9// 0m., siendo más gruesa en los continentes que en el fondo marino.

TIPO DE INTERACCION ENTRE PLACAS "odríamos resumir el fenómeno diciendo que estas placas están en contacto entre sí, como enormes t&mpanos que se (untan o separan, provocándose los cambios geológicos -! los sismos1 en las fronteras de las placas. La e*plicación de por qu& se mueven es aún poco clara, pero podía e*plicarse por el fenómeno de convecc!n, que se refiere a la influencia que la temperatura en el magma del núcleo de la tierra e(erce sobre los distintos minerales, haciendo flotar a los más calientes ! hundi&ndose los más fríos, de manera similar a como hierve el agua en una olla. l calor provendría del "ec#n$#%en$o &#"#c$vo de isótopos como el uranio, torio ! potasio -fenómeno que libera energía1 así como del c#'o& &e"#' aún presente desde la formación de la 'ierra.

A. ACTIVIDAD SISMICA EN LOS BORDES DE LAS PLACAS l movimiento relativo de las placas se manifiesta, sobre todo, en los bordes de las placas ! en ellos se produce una zona relativamente estrecha de deformación donde se concentra la actividad sísmica - el @/D de los terremotos que ocurren a nivel global son tectónicos1 Los bordes de la placa revelan el tipo de movimiento que se produce entre las placas, ! consecuentemente, condiciona el tipo de actividad sísmica que se origina en ellos. $on fundamentalmente de 6 tipos+ Zonas de expansión o divergentes:



Cuando las placas se separan -generalmente en zonas de corteza oceánica1. )an lugar a nueva corteza ! producen terremotos superficiales. 8n e(emplo es el dorsal centro atlántico. La sismicidad asociada evidencia los procesos termales ! mecánicos que controlan la evolución de la corteza oceánica. n las zonas de dorsal e*isten valles a*iales paralelos a la dorsal, donde se forma nueva corteza, esta se va enfriando paulatinamente al moverse ale(ándose de la dorsal, siendo este el proceso tectónico primario que se produce en la corteza oceánica.



Zonas Convergentes:

Cuando las placas se acercan ! chocan. "ueden ser de dos tipos+ a1 Zonas de subducción, donde una placa oceánica se introduce deba(o de

otro continental ! en las que se produce grandes terremotos

superficiales -profundidad de / a 3/ 0m1, intermedios -3/ a 2// 0m1 ! profundos -2// a // 0m1. 8n e(emplo es la zona sudamericana. La nueva corteza creada en las dorsales a partir de material del manto obliga que una cantidad equivalente a de retornar hacia el mismo, de otro modo la litosfera ! al superficie de las placas tendría que crecer indefinidamente, lo cual es posible. l consumo de placas se hace generalmente en las zonas de subducción.

l e(emplo más conocido es el de la "laca de :asca -o :azca1, que se está hundiendo ba(o la placa $udamericana frente a las costas de "erú ! Chile, dando origen a una de las zonas más sísmicas del planeta. Zonas de Colisión:

Cuando el choque es entre placas continentales se produce una gran deformación pero el proceso de subducción no se desarrolla, producen terremotos de gran magnitud, superficiales ! hasta unos 45/ 0m de profundidad. 8n e(emplo es la placa EndoFarábiga contra uroasiática. n estas zonas las dos placas continentales que convergen son mucho menos densas que el manto pero mu! similares entre si en cuanto a densidad, ello implica que ninguna de ellas subduce, produci&ndose una deformación ! una tectónica de bordes en una región mucho mas amplia ! de forma mas comple(a. Zona de fallas ransformantes:

Llamado tambi&n de borde transcurrentes, donde el movimiento es lateral ! no e*iste ni creación ni destrucción del material cortical, producen terremotos de ANALISIS SISMICO ANALISIS


gran magnitud. 8n e(emplo es el de la falla de $an %ndr&s que separa la placa pacifica ! la %m&rica del :orte ! otro el de la zona entre medio atlántico ! el cabo de san Gicente. Cuando las dos placas son continentales la sismicidad está en una zona mas ancha -hasta de centenares de 0m1 ! comple(a, o mas sencilla ! estrecha -decenas de 0m1.

Fronteras de transformación: donde la costra ni se destruye ni se produce y las placas sólo se deslizan horizontalmente entre sí.

Zonas fronterizas de las placas:

s un ancho cinturón en que las fronteras no están bien definidas ! el efecto de la interacción de las placas no es claro.

B. ACTIVIDAD

SISMICA DENTRO

DE

PLACAS.

TERREMOTO

INTRAPLACA. Como se ha dicho, además de los terremotos que se producen en los bordes de las placas -terremotos entre placas1 e*isten terremotos que se producen dentro de placas ! se denominan terremotos intraplaca. stos terremotos ocurren le(os de los borde de placa -al menos a unos 5// 0m del borde de la placa1, en zonas de debilidad cortical ! evidencian que las placas no son bloques rígidos indeformables, sino que pueden e*istir zonas intraplacas con tasas de deformación anormalmente altas. stos terremotos dan una evidencia directa de la distribución ! estado de esfuerzos dentro de las placas litosfericas, lo cual esta relacionado con las propiedades t&rmicas de la litosfera, la viscosidad ! estructura del flu(o dentro del manto ! con el grado de esfuerzos aplicados en los bordes de las placas.



ESTRUCTURA DE LAS PLACAS TECTONICAS Y COMO INFLUYEN EN LOS FENOMENOS GEOLOGICOS

Sección transversal de la corteza terrestre ilustrando los tipos de placas tectónicas.



Disposición actual de las distintas Placas ectónicas

III.

FALLAS Las zonas en que las placas e(ercen esta fuerza entre ellas se denominan fallas ! son, desde luego, los puntos en que con más probabilidad se originen fenómenos sísmicos. $ólo el 4/D de los terremotos ocurren ale(ados de los límites de estas placas. ste mapa de la superficie terrestre nos muestra la distribución de las placas en el mundo. Las fronteras entre cada placa constitu!en las BfallasB, que es lugar donde más frecuentemente se producirán los terremotos. $e puede apreciar que la costa oeste de %m&rica, tanto :orte como $ur, está ubicada sobre una de estas fronteras, lo que e*plica la gran frecuencia de terremotos en países como Chile, "erú, H&*ico !


"aíses que están situados en el centro de las placas ! no en sus bordes -como Krasil, 8rugua!, %frica en general ! la ma!or parte del norte de uropa1 tienen un riesgo sismológico notoriamente menor. 8na falla es un zona de fracturas donde han ocurrido desplazamients de un lado respecto al otro o superficie de fractura. Los terremotos tectónicos se producen por fracturación de la roca o desplazamiento en zonas de debilidad pree*istentes. Los elementos descriptores de una falla son los siguientes+ labios de la falla, se denomina los bordes de la falla, se distinguen el labio levantado ! el hundido. l plano de falla es la superficie apro*imadamente plana a lo largo de la cual se han desplazado los dos bloques. l buzonamiento es el ángulo que forma el plano de falla con un plano horizontal. La línea de falla es la traza del plano de falla con la superficie terrestre. l rumbo de la falla es el ángulo formado por la línea de falla ! el meridiano que pase por uno de sus puntos, - fig. 91

#allas activas e inactivas 8na falla activa es aquella que sobre bases históricas, sismológicas o geológicas evidencia que tiene alta probabilidad de producir un movimiento relativo. Cuando este deslizamiento es mediante terremoto se le denomina #%LL% $E$HEC%. 8na falla es activa cuando deforma sedimentos cuaternarios, es decir cuando muestra evidencias de movimientos durante los últimos 4, millones de años. %lgunas fallas activas suelen tener terremotos asociados lo que demuestra que siguen funcionando. l deslizamiento puede ser repentino en forma de saltos lo que da lugar a sismos ! ocurre un proceso que es el de que dos fallas chocan, ! al chocar producen sismos seguido de periodos de inactividad. Los sismos más grandes han sido originados por saltos de  a 49 m. l deslizamiento tambi&n puede darse de manera lenta ! continua, solo perceptible con instrumentos tales como estaciones J"$ despu&s de varios años de observaciones. l primer tipo son fallas sísmicas mientras que el segundo son asísmicas o reptantes. $in embargo, al considerar intervalos grandes de tiempo del orden de miles de años, ambos tipos se desplazan a velocidades promedio de unos cuantos milímetros a unos cuantos centímetros por año.



8n e(emplo es el sistema de fallas de $an %ndr&s en el sur ! centro de California en 8%, el cual ha generado los terremotos de $an #rancisco -HM,9, en la escala de ?ichter 1 en 4@/5, Los Nngeles -HM3,51 en 4@@2 ! recientemente ector Hine -HM1 en 4@@@ ! $an Luis


ANALISIS SISMICO


Fig. !ista de una parte de la corteza terrestre mostrando la ruptura de las rocas que se propaga en el "oco del terremoto a lo largo del plano inclinado de "alla. Se muestran dos etapas de la ruptura. #as "lechas indican la dirección en que se propagan la ruptura. $%l epicentro es el punto de la super"icie de la tierra situado directamente so&re el "oco'

EFECTOS DE LOS TERREMOTOS



BIBLIOGRAFIA


SISMOS-ingeniería civil

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