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“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL
FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”
UNIVERSIDAD NACIONAL ‘‘SAN LUIS GONZAGA DEICA’’
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
CURSO:
ANALISIS SISMICO
CATEDRATICO:
ING. JOSE BULEJE GUILLEN
Alumnos:
CICLO SECCION:
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CONTENIDO DEL TRABAJO
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DEDICATORIA:
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SISMOLOGIA
1. INTRODUCCION2. DEFINICIÓN DE SISMO3. CAUSA DE LOS SISMOS
PLACAS TECTÓNICASACTIVIDAD VOLCÁNICAFALLAS SÍSMICAS
4. ONDAS SÍSMICAS5. INTENSIDAD Y MAGNITUD DE LOS SISMOS. MEDICIÓN DE LOS SISMOS
SISMÓGRAFOS !DEFINICIÓN" ETC#ACELEROGRAFOS !DEFINICIÓN"ETC#$. PELIGROSIDAD" VULNERA%ILIDAD Y RIESGOS SÍSMICOS
1. INTRODUCCION
La Tierra está compuesta de silicato y materiales de aleación de hierro, bajo
condiciones de presión y temperatura. Los materiales responden en forma casi
elástica bajo la aplicación de fuerzas transitorias de pequeñas magnitudes, pero
actúan en forma iscosa bajo la aplicación de grandes fuerzas, esta dependencia
del tiempo de las propiedades de los materiales significa que la Tierra !suena
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como una campana", cuando fuerzas cortas tales como el deslizamiento súbito de
la roca a tra#s de la superficie de falla, o la detonación de e$plosiones
enterradas, esto ocurre mientras el flujo de fluido de la conección global
continuamente reforma la superficie e interior del planeta sobre escalas de tiempo
geológico.
Las ibraciones mecánicas resultan del comportamiento casi elástico de la
Tierra, inolucrando e$citación y propagación de ondas elásticas en el interior,
estas ondas son moimientos f%sicos del moimiento del terreno los cuales son
registrados a tra#s de &'&()(*T+)&, para su análisis. La naturaleza de estas
ondas elásticas y el análisis de sus registros comprenden tópicos de la
&ismolog%a.
La &ismolog%a proporciona una isión en el proceso de producción de
terremotos destructios, es el estudio de la generación, propagación y registro de
ondas elásticas en la Tierra y otros cuerpos celestes- y las fuentes que aquellas
producen. Las fuentes naturales y artificiales de energ%a deformacional pueden
producir ondas s%smicas, las propiedades de las ondas s%smicas, son gobernadas
por la f%sica de los sólidos elásticos elastodinámica-
*l procedimiento sismológico, proporciona una alta resolución de la estructura
de la tierra en relación a cualquier m#todo geof%sico. Las ondas elásticas tienen
longitudes de ondas cortas que de cualquier !onda geof%sica".
Los registros del moimiento del terreno, como una función del tiempo o
sismogramas, proporciona los datos básicos que los sismólogos usan para
estudiar las ondas elásticas, n ejemplo de &ismolog%a moderna se muestra en
la /ig. 0.0.
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*n t#rminos generales, un sismo ocurre por lo general cuando se libera energ%amecánica que se transmite desde el núcleo de la tierra por el manto y #sta llega
a la corteza terrestre sólida y fr%a, y tiende a propagarse como ondas s%smicas
similares al sonido a tra#s de las fisuras ya e$istentes conocidas como fallas
geológicas o formando nueas fisuras cuando dicha energ%a sobrepasa los l%mites
de deformación y tenacidad de los materiales que componen la litósfera.
1l igual que el sonido, las ondas s%smicas pueden ser generadas por moimientos
naturales y artificiales.
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2. DEFINICIÓN DE SISMO&
&e denomina sismo o terremoto a las sacudidas o moimientos bruscos delterreno producidos en la corteza terrestre como consecuencia de la liberación
repentina de energ%a en el interior de la Tierra o a la tectónica de placas. *sta
energ%a se transmite a la superficie en forma de ondas s%smicas que se propagan
en todas las direcciones. *l punto en que se origina el terremoto se llama foco o
hipocentro. *l epicentro es el punto de la superficie terrestre más pró$imo al foco
del terremoto. *n general los terremotos se originan en los l%mites de placas
tectónicas y son producto de la acumulación de tensiones por interacciones entredos o más placas.
La sismolog%a es una rama de la geof%sica que se encarga del estudio
de terremotos y la propagación de las ondas s%smicas. *l estudio de estos
sucesos o fenómenos, pretende, entre sus objetios, descubrir los or%genes de
cada sismo.
&us principales objetios son2
*l estudio de la propagación de las ondas s%smicas por el interior de la
Tierra a fin de conocer su estructura interna3 *l estudio de las causas que dan origen a los temblores3 La preención de daño 1lertar a la sociedad sobre los posibles daños en la región determinada
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3. CAUSA DE LOS SISMOS&
1unque la interacción entre 4lacas Tectónicas es la principal causa de los sismos
no es la única. 5ualquier proceso que pueda lograr grandes concentraciones de
energ%a en las rocas puede generar sismos cuyo tamaño dependerá, entre otros
factores, de qu# tan grande sea la zona de concentración del esfuerzo. Las
causas más generales se pueden enumeran según su orden de importancia en2
3.1. PLACAS TECTÓNICAS& son los sismos que se originan por el
desplazamiento de las placas tectónicas que conforman la corteza,
afectan grandes e$tensiones y es la causa que más genera sismos.
La teor%a de la tectónica de placas, según ella, la litosfera está diidida en un
conjunto de placas independientes que se desplazan arrastradas por las
corrientes de conección de la astenosfera, con elocidades relatias de unos
pocos cent%metros al año. &e pueden distinguir unas 06 placas importantes de lasque 7 se consideran principales.
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*l moimiento de las placas crea tres tipos de l%mites tectónicos2 l%mites
conergentes, donde las placas se acercan unas a otras, l%mites diergentes,
donde se separan, y l%mites transformantes, donde las placas se mueen de lado
en relación unas con otras.
LÍMITES CONVERGENTES
5uando las placas colisionan, la corteza se 8comba9 formando las cordilleras.
'ndia y 1sia impactaron hace :: millones de años, proocando la lenta formación
del ;imalaya, el sistema montañoso más alto del planeta. (ientras el choque
continúa, las montañas se elean cada ez más.
*stos l%mites conergentes tambi#n tienen lugar cuando una placa oceánica se
hunde bajo la placa continental en un proceso llamado subducción. 5uando la
placa superior se elea, tambi#n se forman sistemas montañosos. 1demás, la
placa inferior se derrite y a menudo sale a borbotones a tra#s de erupciones
olcánicas como las que formaron algunas de las montañas de los 1ndes en
&udam#rica.
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LÍMITES DIVERGENTES
*n los l%mites diergentes de los oc#anos el magma surge en la superficie desde
las profundidades del manto de la Tierra, separando dos o más placas y
renoando el fondo oceánico. 1s%, montañas y olcanes se elean por esta grieta.
na única dorsal oceánica eleación submarina- conecta los oc#anos,
conirti#ndola en el sistema montañoso más largo del mundo.
LÍMITES TRANSFORMANTES
La /alla de &an 1ndr#s es un ejemplo de l%mite transformante, en el que dosplacas friccionan la una con la otra a lo largo de fallas de desgarre. *stos l%mites
no crean espectaculares fenómenos como montañas u oc#anos, sin embargo,
pueden proocar terremotos como el de 0<=7 que asoló la ciudad de &an
/rancisco.
3.2. ACTIVIDAD VOLCÁNICA& Los sismos de origen olcánico se deben
al moimiento de fluidos en el sistema olcánico. *s muy poco frecuente,
pero cuando la erupción es iolenta genera grandes sacudidas que
afectan sobre todo a los lugares cercanos, pero a pesar de ello su campo
de acción es reducido, en comparación con los de origen tectónico, que
afectan grandes e$tensiones.
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Los terremotos olcánicos se clasifican en2
SISMOS VOLCANO'TECTÓNICOS& 1sociados a la fracturación que se
producen como respuesta a cambios de esfuerzos en las áreas actias por
moimiento de fluidos. *l registro de un terremoto está caracterizado por
ser una señal de duración ariable, desde los pocos segundos para los
terremotos más pequeños, hasta algunos minutos para los más grandes.
SISMOS DE LARGO PERÍODO& >ue se atribuyen a la resonancia en
grietas, caidades y conductos, debido a cambios de presión en los fluidos
que e$isten en los olcanes. &on, por lo general, eentos de baja
frecuencia. &u comienzo suele ser emergente, por lo que resulta muy dif%cil
determinar el momento e$acto del comienzo de la señal.
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TREMOR VOLCÁNICO& 5aracterizado por la llegada de formas de onda
de manera persistente o sostenida en el tiempo. *l tremor refleja una
ibración continua del suelo o pequeños moimientos muy frecuentes
cuyas ondas se superponen. &i la señal mantiene una frecuencia
constante, se considera un tremor armónico. &i ar%a significatiamente en
frecuencia o amplitud se denominan tremor espasmódico.
E(PLOSIONES VOLCÁNICAS& *l origen de esta familia de señaless%smicas es superficial, se caracterizan por tener amplitudes mucho más
grandes estrechamente relacionadas a la intensidad eruptia. *stos sismos
superficiales son frecuentemente acompañados de una fase sonora.
3.3. FALLAS SÍSMICAS& na falla es una fractura entre dos bloques de
roca. 4uede ser muy pequeña o muy grande, de cientos de ?ilómetros.
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1lgunas fallas tienen una serie de fracturas entre los bloques. Las fallas
permiten a estos bloques moerse uno respecto al otro y esta actiidad
pueden causar terremotos. &i el moimiento se produce rápidamente,
prooca un terremoto3 si se produce lentamente se llama fluencia.
4rincipales tipos de fallas2 &on los siguientes2
Fallas normales
&e producen en áreas donde las rocas se están separando fuerza
tractia-, de manera que la corteza rocosa de un área espec%fica es capaz
de ocupar más espacio.
Las rocas de un lado de la falla normal se hunden con respecto a las rocas
del otro lado de la falla.
@o crean salientes rocosos.
*s posible que se pueda caminar sobre un área e$puesta de la falla
Fallas inversas
)curren en áreas donde las rocas se comprimen unas contras otras
fuerzas de compresión-, de manera que la corteza rocosa de un área
ocupe menos espacio.
La roca de un lado de la falla asciende con respecto a la roca del otro lado
*l área e$puesta de la falla es frecuentemente un saliente, de manera que
no se puede caminar sobre ella.
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Las fallas de empuje son un tipo especial de falla inersa, ocurren cuando
el ángulo de la falla es muy pequeño.
Fallas de transformación (de desgarre)
*l moimiento a lo largo de la grieta de la falla es horizontal, el bloque de
roca a un lado de la falla se muee en una dirección mientras que el bloque
de roca del lado opuesto de la falla se muee en dirección opuesta.
Las fallas de desgarre no dan origen a precipicios o fallas escarpadas
porque los bloques de roca no se mueen hacia arriba o abajo en relación
al otro.
5on frecuencia el moimiento a lo largo de una falla no ocurre de una solamanera. na falla puede ser una combinación de una falla de transformación y
una normal o inersa. 4ara complicar más aún estas condiciones, con frecuencia
las fallas no son sólo una grieta en la roca, sino una ariedad de fracturas
originados por moimientos similares de la corteza terrestre. 1 estas agrupaciones
de fallas se les denomina como zonas de fallas.
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FALLA DE SAN ANDRÉS
4. ONDAS SISMICAS
Las )*+,- --/0,- u ondas elásticas- son la propagación de perturbaciones
temporales del campo de esfuerzos que generan pequeños moimientos en un
medio. Las ondas s%smicas pueden ser generadas por moimientos telúricos
naturales, los más grandes de los cuales pueden causar daños en zonas donde
hay asentamientos urbanos. *$iste toda una rama de la sismolog%a que se
encarga del estudio de este tipo de fenómenos f%sicos.
4.1. TIPOS DE ONDAS
4.1.1. ONDAS DE CUERPO
Las ondas de cuerpo iajan a tra#s del interior de la Tierra. &iguen caminos
curos debido a la ariada densidad y composición del interior de la Tierra. *ste
efecto es similar al de refracción de ondas de luz. Las ondas de cuerpo transmiten
los temblores preliminares de un terremoto pero poseen poco poder destructio.
Las ondas de cuerpo son diididas en dos grupos2 ondas primarias 4- y
secundarias &-.
o ONDAS P
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Las ondas 4 son ondas longitudinales o compresionales, lo cual significa
que el suelo es alternadamente comprimido y dilatado en la dirección de la
propagación. *stas ondas generalmente iajan a una elocidad 0.6A eces
de las ondas & y pueden iajar a tra#s de cualquier tipo de material.
Belocidades t%picas son AA=mCs en el aire, 0D:=mCs en el agua y cerca de
:===mCs en el granito.
• ONDAS S
Las ondas & son ondas transersales o de corte, lo cual significa que el
suelo es desplazado perpendicularmente a la dirección de propagación,
alternadamente hacia un lado y hacia el otro. Las ondas & pueden iajar
únicamente a tra#s de sólidos debido a que los l%quidos no pueden
soportar esfuerzos de corte. &u elocidad es alrededor de :EF la de una
onda 4 para cualquier material sólido. sualmente la onda & tiene mayor
amplitud que la 4 y se siente más fuerte que #sta. 4or ejemplo en el núcleo
e$terno, que es un medio l%quido, no permite el paso de las ondas &.
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4.1.2. ONDAS SUPERFICIALES
Las ondas superficiales son análogas a las ondas de agua y iajan sobre la
superficie de la Tierra. &e desplazan a menor elocidad que las ondas de cuerpo.
Gebido a su baja frecuencia proocan resonancia en edificios con mayor facilidadque las ondas de cuerpo y son por ende las ondas s%smicas más destructias.
*$isten dos tipos de ondas superficiales2 ondas +ayleigh y ondas Loe.
• ONDAS RAYLEIG
Las ondas +ayleigh son ondas superficiales que iajan como ondulaciones
similares a aquellas encontradas en la superficie del agua. La e$istencia de
estas ondas fue predicha por Hohn Iilliam &trutt.
• ONDAS LOVE
Las ondas JLoeJ son ondas superficiales que proocan cortes horizontales
en la tierra. /ueron bautizadas por 1.*.;. Loe, un matemático británico
que creó un modelo matemático de las ondas en 0<00 . Las ondas Loe
son leemente más lentas que las ondas de +ayleigh.
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5. INTENSIDAD Y MAGNITUD DE SISMOS
5.1. INTENSIDAD DE SISMOS
La intensidad es una medida de los efectos causados por un sismo en un lugar
determinado de la superficie terrestre. *n ese lugar, un sismo pequeño pero muy
cercano puede causar alarma y grandes daños, en cuyo caso decimos que su
intensidad es grande3 en cambio un sismo muy grande pero muy lejano puede
apenas ser sentido ah% y su intensidad, en ese lugar, será pequeña.
5uando se habla de la intensidad de un sismo, sin indicar dónde fue medida, #starepresenta usualmente- la correspondiente al área de mayor intensidad
obserada área pleistocista-.
na de las primeras escalas de intensidades es la de +ossiK/orel de 0= grados-,
propuesta en 0EEA. *n la actualidad e$isten arias escalas de intensidades,
usadas en distintos pa%ses, por ejemplo, la escala (& de 0M grados- usada en
*uropa occidental desde 0<7D y adoptada hace poco en la nión &oi#tica
donde se usaba la escala semiinstrumental N*)/'1@-, la escala H(1 de 6
grados- usada en Hapón, etc. Las escalas (( y (& propuesta como estándar
internacional- resultan en alores parecidos entre s% 0 y M-.
La escala más común en 1m#rica es la escala modificada de (ercalli mm- que
data de 0<A0. Osta, detallada en el 1p#ndice, a del grado ' detectado sólo con
instrumentos- hasta el grado P'' destrucción total-, y corresponde a daños lees
hasta el grado B. 5omo la intensidad ar%a de punto a punto, las ealuaciones en
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un lugar dado constituyen, generalmente, un promedio3 por eso se acostumbra
hablar solamente de grados enteros.
5.2. MAGNITUD DE SISMOS
5. +ichter definió, en 0<A:, el concepto de JmagnitudJ pensando en un parámetro
que describiera, de alguna manera, la energ%a s%smica liberada por un terremoto
7-. La magnitud de +ichter o magnitud local, indicada usualmente por está
definida como el logaritmo base 0=- de la má$ima amplitud 1ma$, medida en
cm- obserada en un sismógrafo IoodK1nderson estándar un sismógrafo de
p#ndulo horizontal muy sencillo-, menos una corrección por la distancia G- entre
el epicentro y el lugar de registro, correspondiente al logaritmo de la amplitud 1o-
que debe tener, a esa distancia, un sismo de magnitud cero 7-2
(LQ log 1ma$- K log 1o G-.
+ichter definió esta magnitud tomando como base las caracter%sticas de
5alifornia, *stados nidos por lo que no es necesariamente aplicable a cualquier
parte del mundo-, y para distancias menores de 7== ?m de aqu% su nombre de
JlocalJ-.
)tra escala de magnitudes, muy usada para determinar magnitudes de sismos
locales, es la escala basada en la longitud de la coda de los sismos 6-. *s
tambi#n logar%tmica y se designa, usualmente, por (c3 es una escala muy
estable, pues los alores obtenidos dependen menos que (L de factores como el
azimut entre fuente y receptor, distancia y geolog%a del lugar, que causan gran
dispersión en los alores de #sta.
4ara cuantificar los sismos lejanos se utilizan comúnmente dos escalas2 la
magnitud de ondas de cuerpo mb y la magnitud de ondas superficiales o (. *n
arias partes del mundo se utilizan diferentes definiciones de estas magnitudes3
casi todas ellas están basadas en el logaritmo de la amplitud del desplazamiento
del terreno la amplitud le%da en el sismograma se diide entre la amplificación del
sismógrafo para la frecuencia predominante de la onda correspondiente-
corregida por factores que dependen de la distancia a eces tambi#n de la región
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epicentral- y de la profundidad hipocentral, as% como del periodo de las ondas
obseradas E, <, 0= y 00-.
. MEDICIÓN DE SISMOS
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE MOVIMIENTOS SÍSMICOS
EL SISMÓGRAFO
n sismógrafo es un aparato que detecta y graba las ondas s%smicas que un
terremoto o una e$plosión genera en la
tierra.*l lápiz está en contacto con un tambor
giratorio unido a la estructura. 5uando
una onda s%smica alcanza el
instrumento, el suelo, la estructura y el
tambor ibran de lado a lado, pero,
debido a su inercia, el objeto
suspendido no lo hace. *ntonces, ellápiz dibuja una l%nea ondulada sobre el
tambor.
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F#3. * S#smo319o
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.
(uchos sismogramas son muy complicados y se requiere una t#cnica y
e$periencia considerables para interpretarlos, pero los más simples no son
dif%ciles de leer.
F#3. ( S#smo31m1
*n la actualidad, los instrumentos modernos son electrónicos. *stos sismógrafostienden a llegar a ser instrumentos uniersales. Los modernos sismómetros debanda ancha llamados as% por la capacidad de registro en un ancho rango defrecuencias- consisten de un pequeña Rmasa de pruebaS, confinada por fuerzasel#ctricas, manejada por electrónica sofisticada
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o IDRÓFONO
n hidrófono es un transductor de sonido a electricidad para ser usado en agua o
en otro l%quido, de forma análoga al uso de un micrófono en el aire. n hidrófono
tambi#n se puede emplear como emisor, pero no todos los hidrófonos tienen esta
capacidad.
*l primer sonar operatio fue construido por +eginald /essenden en los *stados
nidos en 0<0D. *ste dispositio empleaba un oscilador de cobre
electromagn#tico que emit%a un ruido de baja frecuencia, a continuación
conmutaba a un modo de escucha para recibir el eco. Gebido a este tosco modo
de operación no era demasiado preciso en la determinación de la dirección del
blanco.
*l primer dispositio denominado hidrófono fue desarrollado cuando la tecnolog%a
maduró y se emplearon ondas ultrasónicas que mejoraban la capacidad de
detección. Los ultrasonidos se generan mediante un mosaico de cristales de
cuarzo delgados pegados entre ellos por láminas de acero de forma que se
obtienen frecuencias de resonancia por encima de 0:= ;z.
/ig. A ;idrófono
Los hidrófonos son usados por geólogos y geof%sicos para la detección de energ%a
s%smica, que se manifiesta como cambios de presión debajo del agua durante la
adquisición s%smica marina. Los hidrófonos se combinan para formar los cables
s%smicos marinos que son remolcados por las embarcaciones de adquisición
s%smica o se despliegan en un pozo. Los geófonos, a diferencia de los hidrófonos,
detectan el moimiento en ez de detectar la presión.
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F#3. C1%l, s;sm#"o
F#3. + <#/=9onos 4 "1%l,s s;sm#"os
o IDRÓFONOS DIRECCIONALES&
n único transductor cerámico y cil%ndrico puede conseguir una recepción
omnidireccional casi perfecta. Los hidrófonos direccionales mejoran la sensibilidad
en una dirección usando básicamente dos t#cnicas2
R6)7&
*ste m#todo usa un único elemento transductor con un disco o un reflector acústico de forma cónica para enfocar adicionalmente las señales. *ste tipo de
hidrófono se puede fabricar a partir de hidrófonos omnidireccionales de bajo
coste, pero se debe usar de forma estacionaria, puesto que el reflector impide su
moimiento a tra#s del agua.
M,670-&
Barios hidrófonos se pueden montar en una agrupación de modo que puedansumar las señales en una dirección mientras que se cancelen en otras.
o GEOFONO
*n los m#todos s%smicos de prospección se suele registrar el moimiento del
suelo generado por una fuente energ#tica como son los e$plosios y camiones
ibradores.
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Los geófonos son transductores de desplazamiento, elocidad o aceleración que
conierten el moimiento del suelo en una señal el#ctrica. 5asi todos los geófonos
empleados para la prospección s%smica en la superficie terrestre son del tipo
electromagn#tico.
F#3. > G,=9ono
o GEOFONO CAPACITATIVO&
Tambi#n es posible construir geófonos que trabajen con transductores
capacitios. *stos transductores proporcionan una señal proporcional al
desplazamiento de la masa. &e puede construir un transductor capacitio
elemental con dos placas paralelas alimentadas con una tensión alterna opuesta y
una tercer placa, solidaria a la masa móil, situada entre ellas.
o GEOFONO PIE8OELECTRICO&
Los geófonos piezoel#ctricos son transductores de aceleración. *n este tipo de
geófonos la masa del sistema descansa sobre un conjunto de placas hechas de
algún material piezoel#ctrico sensible a la presión tal como el cuarzo o
la turmalina. na aceleración del suelo hacia arriba aumentará el peso aparente
de la masa y en consecuencia subirá la presión que actúa en los cristales
piezoel#ctricos. na aceleración del suelo hacia abajo disminuirá el peso
aparente de la masa y en consecuencia la presión ejercida sobre las placas. La
ariación de la presión induce ariaciones de oltaje entre los e$tremos de las
placas.
o SISMOMETRO DE FONDO OCEANICO !O%S#
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n sismómetro de fondo del oc#ano es un sismómetro que está diseñado para
registrar el moimiento de la tierra bajo los oc#anos y lagos de fuentes artificiales
y fuentes naturales.
Los sensores en el fondo del mar se utilizan para obserar eentos acústicos y
s%smicos. Las señales s%smicas y acústicas pueden ser causados por diferentes
fuentes, por terremotos y temblores as% como por fuentes artificiales. 5álculo y
análisis de los datos proporciona información sobre el tipo de fuente y, en caso de
eentos s%smicos naturales, la geof%sica y la geolog%a del fondo marino y la
corteza más profunda. *l despliegue de la )& largo de un perfil le dará
información acerca de la estructura profunda de la corteza terrestre y el manto
superior en zonas de altura. )& puede estar equipado con un má$imo de un
geófono de tres componentes, además de un hidrófono, y por lo tanto se necesita
una capacidad de más de 0DD (bytes, lo que ser%a el m%nimo para un perfilado
(5& adecuada. *n un estudio t%pico, los instrumentos deben estar en
funcionamiento durante arios d%as, lo que requiere una capacidad de
almacenamiento de datos de más de :== (bytes. )tros e$perimentos, como
inestigaciones tomográficas en un AGKencuesta o igilancia sismológica,
demandan una capacidad aún mayor.
F#3. ? Mo/,lo 4 9un"#on1m#,n-o /, OBS
ACELEROMETRO
&e denomina acelerómetro a cualquier instrumento destinado a medir
aceleraciones. *sto no es necesariamente la misma que la aceleración de
coordenadas cambio de la elocidad del dispositio en el espacio-, sino que es el
tipo de aceleración asociada con el fenómeno de peso e$perimentado por una
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masa de prueba que se encuentra en el marco de referencia del dispositio. n
ejemplo en el que este tipo de aceleraciones son diferentes es cuando un
acelerómetro medirá un alor sentado en el suelo, ya que las masas tienen un
peso, a pesar de que no hay cambio de elocidad. &in embargo, un acelerómetro
en ca%da graitacional libre hacia el centro de la Tierra medirá un alor de cero, ya
que, a pesar de que su elocidad es cada ez mayor, está en un marco de
referencia en el que no tiene peso.
F#3. @ Es0u,m1 1",l,=m,-o
*l acelerómetro es uno de los transductores más ersátiles, siendo el más común
el piezoel#ctrico por compresión. *ste se basa en que, cuando se comprime un
ret%culo cristalino piezoel#ctrico, se produce una carga el#ctrica proporcional a lafuerza aplicada.
o ACELEROMETRO PIE8O ELECTRICO&
Los elementos piezoel#ctricos están hechos normalmente de circonato de plomo.
Los elementos piezoel#ctricos se encuentran comprimidos por una masa, sujeta
al otro lado por un muelle y todo el conjunto dentro de una caja metálica. 5uando
el conjunto es sometido a ibración, el disco piezoel#ctrico se e sometido a una
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fuerza ariable, proporcional a la aceleración de la masa. Gebido al efecto
piezoel#ctrico se desarrolla un potencial ariable que será proporcional a la
aceleración. Gicho potencial ariable se puede registrar sobre un osciloscopio o
olt%metro.
*ste dispositio junto con los circuitos el#ctricos asociados se puede usar para la
medida de elocidad y desplazamiento además de la determinación de formas de
onda y frecuencia. na de las entajas principales de este tipo de transductor es
que se puede hacer tan pequeño que su influencia sea despreciable sobre el
dispositio ibrador. *l interalo de frecuencia t%pica es de M ;z a 0= ;z.
F#3. A",l,=m,-o 8#,7o,l"-#"o
o ACELERÓMETRO MECÁNICO&
*s el más simple. &e construye uniendo una masa a un dinamómetro cuyo eje
está en la misma dirección que la aceleración que se desea medir.
o ACELERÓMETRO DE EFECTO ALL&
tilizan la masa s%smica donde se coloca un imán y un sensor de efecto ;all que
detecta cambios en el campo magn#tico.
o ACELERÓMETROS DE CONDENSADOR&
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(iden el cambio de capacidad el#ctrica de un condensador mediante una masa
s%smica situada entre las placas del mismo, que al moerse hace cambiar la
corriente que circula entre las placas del capacitador.
RED MONITOREO SISMICO REGIONAL
LA RED DE ACELERÓGRAFOS DEL CISMID EN EL SUR DEL PER9
*l 5entro 4eruano Hapones de 'nestigaciones &%smicas y (itigación de
Gesastres 5'&('G-, de la /acultad de 'ngenier%a 5iil de la niersidad @acional
de 'ngenier%a, tiene a su cargo una red de siete acelerógrafos distribuidos en el&ur del 4erú, emplazados en Tacna, 1requipa y (oquegua. La Tabla 0 muestra
las ubicaciones de las estaciones. La figura muestra las ubicaciones de las
estaciones y el epicentro del sismo del 0A de junio del año M==:.
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F#3. * U%#"1"#=n Es-1"#on,s S;sm#"1s ,n l1 R,3#=n.
$. PELIGROSIDAD" VULNERA%ILIDAD Y RIESGOS SISMICOS
$.1. PELIGROSIDAD SISMICO
La peligrosidad s%smica de una región se denomina, a la probabilidad de que se
produzcan en ella moimientos s%smicos de una cierta importancia en un plazotiempo- determinado. *l peligro s%smico es una magnitud geof%sica que da la
probabilidad de ocurrencia de sismos en un área geográfica espec%fica durante un
interalo de tiempo determinado e inolucrando aceleraciones del suelo por
encima de cierto alor dado. Ga idea por tanto de la probabilidad de que se
produzcan determinadas aceleraciones del suelo.
Tambi#n podemos definir3 como la probabilidad de e$cedencia de un cierto alor
de la intensidad del moimiento del suelo producido por terremotos, en un
determinado emplazamiento y durante un periodo de tiempo dado. La definición
comúnmente aceptada fue dada por la @G+) 0<E=-, según la cual la
peligrosidad ; de ;azard- se representa por medio de una función de
probabilidad del parámetro indicatio de la intensidad del moimiento !P", en un
emplazamiento !&", mediante la siguiente e$presión2
H = P
[ X
(S
)≥ X
0
;T
]
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Gónde2
42 +epresenta la probabilidad de superación de un alor umbral P= del
parámetro elegido durante un tiempo !t".
&2 *mplazamiento P=2 'ntensidad inicial
Gado que los parámetros inherentes al moimiento son el desplazamiento, la
elocidad y la aceleración, la peligrosidad es a menudo estimada en función de
los alores má$imos de estos parámetros, denominados habitualmente 4NG,
4NB y 4N1.
METODOS DE EVALUACION DE LA PELIGROSIDAD SISMICA.
Los m#todos de ealuación de la peligrosidad se clasifican en dos grandes
grupos2
DETERMINISTAS& 1sumen la hipótesis de estacionariedad de la sismicidad, considerando
que los terremotos en el futuro se producirán de forma análoga a como lo
hicieron en el pasado y conducen a la estimación de los l%mites superiores
del moimiento, e$presados por los alores má$imos del parámetro
empleado para su descripción. Ostos concluyen, con una intensidad
esperada en el emplazamiento de B''', que se interpreta como la mayor
intensidad que se a a sentir en el mismo como consecuencia de cualquier
terremoto en la zona circundante.
PRO%A%ILISTAS&Geducen las relaciones de recurrencia de los fenómenos s%smicos de una
zona a partir de la información e$istente en la misma y con ellas obtienen
las funciones de probabilidad de los parámetros buscados. *stas funciones
asocian a cada alor del parámetro una probabilidad anual de e$cedencia,
o bien un periodo de retorno, que se define como el alor inerso de esa
probabilidad. 1s% un posible resultado ser%a una intensidad B''' en el
emplazamiento con probabilidad anual de ser superada de =.==M, o bien
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esa misma intensidad con periodo de retorno de :== años. *n contra de lo
que intuitiamente cabe suponer, el periodo de retorno no indica el interalo
de tiempo promedio entre dos terremotos que generan esa intensidad, sino
el periodo en años en el que se espera que la intensidad del moimiento
sobrepase el niel de referencia en el ejemplo B'''-, con probabilidad del
7D F.
EVALUACION DE LA PELIGROSISDAD SISMICA.
La correcta ealuación de la peligrosidad requiere conocer dos caracter%sticas
importantes de la zona de estudio2
LA SISMICIDAD DE LA REGIÓN CIRCUNDANTE O ÁREA DE
INFLUENCIA2 *l conocimiento de la sismicidad de la región donde se
quiere predecir el moimiento es el primer paso a seguir en todo estudio de
peligrosidad3 es necesario conocer bien la ocurrencia de terremotos en el
pasado, para poder predecirla en el futuro. 4reiamente hay que definir la
e$tensión de la zona cuya sismicidad puede afectar a un emplazamiento
dado. 5asi todas las normatias establecen como área de influencia un
c%rculo de radio A== ?m alrededor del punto a estudiar e imponen el análisis
de la sismicidad en la región comprendida dentro del mismo. na ez
definida el área de influencia, es necesario recopilar toda la información
e$istente sobre los terremotos con epicentro en ella2 catálogos
instrumentales y macros%smicos, documentos de sismicidad histórica y
mapas de isosistas esencialmente. Ge esta información se e$traen los
datos referentes a parámetros de localización y tamaño, profundidad focal,
área de r#plicas de los mayores terremotos, y frecuencia de ocurrencia de
sismos para distintos nieles de intensidad o magnitud, quedando as%
caracterizada la sismicidad de la zona, para proceder despu#s, en fases
sucesias, a determinar las caracter%sticas de los moimientos que se
pueden generar.
ATENUACIÓN SÍSMICA REGIONAL& *l segundo factor integrante de la
agitación es la propagación de ondas a lo largo de la trayectoria desde la
fuente hasta el emplazamiento3 y #ste se aborda en estudios de
peligrosidad determinando la atenuación s%smica regional. La amplitud de
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las ondas se atenúa en su propagación como consecuencia de la
e$pansión geom#trica del frente de ondas y de la inelasticidad del medio.
4or ello la estimación de la atenuación precisa, en principio, el
conocimiento detallado de la estructura que separa la fuente del
emplazamiento donde se predice el moimiento3 algo que generalmente no
es factible. *n la práctica, el problema se resuele de dos formas posibles2
K *stimando independientemente la atenuación atribuida a cada uno de los
factores mencionados, por medio de modelos que representan la disipación
de la energ%a en función de los parámetros influyentes. K 5alculando la
atenuación conjunta por formulación de leyes emp%ricas que relacionen el
parámetro representatio del moimiento en un punto con la distancia
epicentral o hipocentral y con el parámetro que refleja la energ%a liberada
en el foco. *l segundo procedimiento es más frecuente en estudios de
peligrosidad y se plantea ajustando las obseraciones disponibles datos
de intensidad sentida, alores registrados de 4N1- a una determinada
e$presión matemática, y determinando los coeficientes de la misma por
análisis de regresión. &i los ajustes se realizan con datos de una
determinada zona, queda estimada entonces la ley de atenuación regional
de la misma.
5ombinando los dos aspectos se llega a determinar la intensidad del moimiento
en un emplazamiento como consecuencia de los terremotos que puedan afectar
al mismo, integrando el efecto de la fuente y la propagación de energ%a de #sta al
emplazamiento. &i no se introduce e$presamente el efecto local del suelo en el
moimiento, #ste se considera caracterizado en roca o suelo duro, siendo as% el
tratamiento que se sigue generalmente en estudios de peligrosidad regional.
5uando la estimación se realiza en un emplazamiento espec%fico, es necesario
cuantificar la amplificación local y aplicarla a los resultados anteriores para
obtener intensidades del moimiento que incluyan este efecto.
*l 5'@T+)@ G* /*N) G*L 415'/'5) es la zona de mayor peligrosidadsismica a niel mundial.
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$.2. VULNERA%ILIDAD SISMICA.
&e denomina ulnerabilidad al grado de daño que sufre una estructura debido a
un eento s%smico de determinadas caracter%sticas. *stas estructuras se pueden
calificar en !más ulnerables" o !menos ulnerables" ante un eento s%smico.
&e debe de tener en cuenta que la ulnerabilidad s%smica de una estructura es
una propiedad intr%nseca a s% misma, y, además, es independiente de la
peligrosidad del lugar ya que se ha obserado en sismos anteriores que
edificaciones de un tipo estructural similar sufren daños diferentes, teniendo en
cuenta que se encuentran en la misma zona s%smica.
*n otras palabras una estructura puede ser ulnerable, pero no estar en riesgo si
no se encuentra en un lugar con un determinado peligro s%smico o amenazas%smica. *s preciso resaltar que no e$isten metodolog%as estándares para estimar
la ulnerabilidad de las estructuras. *l resultado de los estudios de ulnerabilidad
es un %ndice de daño que caracteriza la degradación que sufrir%a una estructura de
una tipolog%a estructural dada, sometida a la acción de un sismo de determinadas
caracter%sticas.
CLASES DE VULNERA%ILIDAD SISMICA.
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VULNERA%ILIDAD ESTRUCTURAL& &e refiere a que tan susceptibles a
ser afectados o dañados son los elementos estructurales de una
edificación o estructura frente a las fuerzas s%smicas inducidas en ella y
actuando en conjunto con las demás cargas habidas en dicha estructura.
Los elementos estructurales son aquellas partes que sostienen la
estructura de una edificación, encargados de resistir y transmitir a la
cimentación y luego al suelo3 las fuerzas causadas por el peso del edificio y
su contenido, as% como las cargas proocadas por los sismos. *ntre estos
elementos se encuentran las columnas, igas, placas de concreto, muros
de albañiler%a de corte, etc. Gebido a ello como se dirá que un buen diseño
estructural es la clae para que la integridad del edificio sobreia aún ante
desastres naturales seeros como lo son los terremotos. 4or esto los
mayores daños en edificios hospitalarios tras un sismo se deben a
esquemas de A< configuración estructural lejanos a formas y esquemas
estructurales simples. *l sismo castiga fuertemente dichas irregularidades.
Gaño por columna corta tras sismo de 1requipa del M==0.
VULNERA%ILIDAD NO ESTRUCTURAL& n estudio de ulnerabilidad no
estructural busca determinar la susceptibilidad a daños que estos
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elementos puedan presentar. &abemos que al ocurrir un sismo la
estructura puede quedar inhabilitada debido a daños no estructurales, sean
por colapso de equipos, elementos arquitectónicos, etc., mientras que la
estructura permanece en pie. *sto generalmente se aplica a los hospitales
y cl%nicas donde entre el E=F y <=F del alor de la instalación no está en
las columnas, igas, losas, etc.3 sino en el diseño arquitectónico, en los
sistemas electromecánicos y en el equipo m#dico contenido dentro del
hospital. Gentro del sistema electromecánico podr%amos mencionar las
l%neas tuber%as, apoyos de equipos, la cone$ión de los equipos, etc. Ge
igual forma, dentro de los elementos arquitectónicos tenemos las fachadas,
idrios, tabiques, mamparas, puertas, entanas, escaleras, etc.3 y que una
ez afectados todos estos elementos obligan a la paralización del sericio
dentro del hospital, lo que afectar%a directamente a las personas que
necesiten ayuda en un momento dado.
Bulnerabilidad s%smica que presentan los idrios de la fachada.
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VULNERA%ILIDAD FUNCIONAL& n estudio de la ulnerabilidad
funcional busca determinar la susceptibilidad de un hospital o cl%nica a
sufrir un !colapso funcional" como consecuencia de un sismo. *sto es sólo
isible en el momento en que ocurre una emergencia. 1 fin de determinar
en esta tercera etapa la ulnerabilidad funcional, se ealúa lo referente a la
infraestructura. *n primer lugar, el sistema de suministro de agua y de
energ%a el#ctrica, que son las partes más ulnerables. Tambi#n son
afectadas por los sismos las tuber%as de alcantarillado, gas y combustibles,
para lo cual se realizan inestigaciones sobre su resistencia y fle$ibilidad.
*stos aspectos funcionales incluyen tambi#n un análisis detallado de las
áreas e$ternas, %as de acceso a e$teriores y su cone$ión con el resto de
la ciudad3 las interrelaciones, circulaciones primarias y secundarias,
priadas y públicas y los accesos generales y particulares de las áreas
básicas en que se subdiide el hospital. &e analiza la posibilidad de
inutilización de ascensores, acumulación de escombros en escaleras y
pasillos, como as% tambi#n el atascamiento de puertas.
METODOS PARA LA EVALUACION DE LA VULNERA%ILIDAD.
5uando nosotros identificamos a un edificio como potencialmente ulnerable,
tanto a sus estructuras como a sus elementos no estructurales, es necesario
seguir con el proceso de inestigación para confirmar o descartar dicha
ulnerabilidad. *n caso de confirmarla debemos determinar la naturaleza y
e$tensión de los daños probables, la magnitud del riesgo y la p#rdida, en definitia
se trata de seguir un procedimiento de la ealuación de la competencia
sismorresistente. 4ara realizar los estudios de ulnerabilidad e$isten muchas
metodolog%as alederas en la literatura internacional que se han encontrado en la
bibliograf%a consultada. *n general #stas se clasifican en2
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(#todos cualitatios. (#todos e$perimentales. (#todos anal%ticos
Los primeros son m#todos diseñados para ealuar de manera rápida y sencilla un
grupo de edificaciones diersas y seleccionar aquellas que requieran un posterior
análisis más detallado. *l uso de estos m#todos es para estudiar masiamente los
edificios para cuantificar el riesgo s%smico por zonas como se suele decir en
*uropa el realizar un mapa de escenarios s%smicos.
$.3. RIESGOS SISMICOS.
&e llama riesgo s%smico a una medida que combina el peligro s%smico, con
la ulnerabilidad y la posibilidad de que se produzcan en ella daños por
moimientos s%smicos en un per%odo determinado. *l peligro s%smico es la
probabilidad de que se produzca un se%smo en un determinado lugar. *l riesgo
s%smico calibra la probabilidad de que se produzca un sismo, el número de
%ctimas que ocasionar%a y cómo afectar%a al tipo de construcciones e$istentes en
la zona. 1s%, una zona de fallas despoblada tendr%a una peligrosidad s%smica muy
alta pero un riesgo s%smico muy bajo.
4ara disminuir el riesgo s%smico de una zona se deben tomar medidas de
predicción y preención, aunque no es posible determinar en qu# momento se
producirá un terremoto.
' MEDIDAS DE PREDICCIÓN&
*L1)+15'U@ G* (141& G* +'*&N)2 'ndicar%a las zonas con más
probabilidad de riesgo mediante el análisis de las placas litosf#ricas y elestudio histórico de terremotos ocurridos en la zona.
*L1)+15'U@ G* ()G*L)& 4)+ )+G*@1G)+2 4odr%an predecir el
lugar donde se acumular%a la tensión en la placa litosf#rica o dónde semoer%a el terreno.
' MEDIDAS DE PREVENCIÓN EN 8ONAS CON ELEVADO RIESGO SÍSMICO.
*G515'U@ 5'B'L2 +ealización de simulacros para disminuir el pánico y
las ictimas que se derian de #l.
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@)+(1& 1+>'T*5TU@'51&2 Gisminuir%a el riesgo s%smico al controlar
los materiales de construcción y el tipo de construcción en la zona.
4+)T*55'U@ 5'B'L2 5reación de cuerpos y equipos especiales de
rescate.
5)@&*H) G* &*N+'G1G2 Nrupo formado por cient%ficos y autoridades
que ealúen la información que se suministra al público, con el fin demitigar los efectos que pueda producir un sismo.