SISMOLOGÍA

ETIMOLOGIA Y CONCEPTO

La sismología o seismología (del griego seísmos= sismo y logos= estudio) es una rama de la geofísica que se encarga del estudio de terremotos y la propagación de las ondas elásticas (sísmicas) que se generan en el interior y la superficie de la Tierra.

La sismología incluye, entre otros fenómenos, el estudio de maremotos y marejadas asociadas (tsunamis) y vibraciones previas a erupciones volcánicas. En general los terremotos se originan en los límites de placas tectónicas y son producto de la acumulación de tensiones por interacciones entre dos o más placas. La interpretación de los sismogramas que se registran al paso de las ondas sísmicas permite estudiar el interior de la Tierra.

ELEMENTOS DE SISMOLOGIA

Magnitud.

Mide el tamaño de un sismo relativo a la energía disipada en el hipocentro (foco) en forma de ondas elásticas. Existe una variedad de escalas que dependen del tipo de ondas utilizada, del periodo, instrumento, distancia, etc.

Energía (Es).

La energía sísmica es la porción de la energía total (~40%) disipada en el foco, radiada en forma de ondas sísmicas.Intensidad

La intensidad sísmica es la violencia con que se siente un sismo en diversos puntos de la zona afectada. La medición se hace observando los efectos o daños en las personas, animales, objetos, construcciones y el terreno. La intensidad se basa en una descripción de los efectos percibidos por el hombre.

Sismos tectónicos: producen el 90 % de los terremotos y dejan sentir sus efectos en zonas extensas, pueden ser sismos interplaca (zona de contacto entre placas) o sismos intraplaca (zonas internas de estas). Los sismos de interplaca se caracterizan por tener una alta magnitud (7), un foco profundo (20 Km.), y los sismos de intraplaca tienen magnitudes pequeñas o moderadas.

Sismos volcánicos: se producen como consecuencia de la actividad propia de los volcanes y por lo general son de pequeña o baja magnitud y se limitan al aparato volcánico.

Sismos locales: afectan a una región muy pequeña y se deben a hundimientos de cavernas y cavidades subterráneas; trastornos causados por disoluciones de estratos de yeso, sal u otras sustancias, o a deslizamientos de terrenos que reposan sobre capas arcillosas.

ONDA SÍSMICA

Las ondas sísmicas son un tipo de onda elástica consistentes en la propagación de perturbaciones temporales del campo de esfuerzos que generan pequeños movimientos en un medio.

Las ondas sísmicas pueden ser generadas por movimientos telúricos naturales, los más grandes de los cuales pueden causar daños en zonas donde hay asentamientos urbanos. Las ondas sísmicas también se utilizan en la exploración petrolera y son generadas de diferentes formas:

1. Minisismos generados por dinamita colocada en un pozo creado que pueden variar solo unas decenas de metros de profundidad.

2. Minisismos generados con un cable explosivo llamado geoflex. 3. Minisismos generados por vehículos llamados vibradores, éstos son vehículos de varias toneladas de peso que

tienen una plataforma de unos 3 por 4 metros de área, y con un sistema electrónico, eléctrico y mecánico-hidráulico.

TIPOS DE ONDAS SISMICAS

Desde el hipocentro se generan dos tipos de ondas:

Ondas primarias: ondas P o longitudinales (las primeras en producirse), son vibraciones de oscilación donde las partículas sólidas del medio se mueven en el mismo sentido en que se propagan las ondas con velocidades que

oscilan entre 6 e 13,6 Km/s. Por producir cambios de volumen en los materiales se les llama también de compresión; son las de mayor velocidad y se propagan en todos los medios.

Ondas secundarias: ondas: S o transversales, son las segundas en llegar, producen una vibración de las partículas en dirección perpendicular a la propagación del movimiento con velocidades que oscilan entre 3,7 e 7,2 Km/s. No alteran el volumen, son más lentas que las ondas P y no se propagan a través de los fluidos.

Ondas superficiales u ondas L: producidas por la interferencia de ondas P y S, son más lentas y al viajar por la periferia de la corteza con movimientos laterales tienen una gran amplitud, siendo las causantes de los mayores desastres.

ENERGIA SISMICA

Gutenberg y Richter (1949), Benioff (1949) y Ritsema (1953) desarrollaron métodos para determinar la sismicidad de una región. Demostraron que el valor numérico de la liberación de tensión de un sismo era proporcional a E1/2, donde E es la energía total en ergs. liberada en un terremoto. Richter (1958) indica que la energía está relacionada a la magnitud por las siguientes relaciones:

La magnitud es un parámetro que indica el tamaño relativo de los temblores, y está, por lo tanto, relacionada con la cantidad de energía liberada en la fuente del temblor. Es un parámetro único que no depende de la distancia a la que se encuentre el observador. Se determina calculando el logaritmo de la amplitud máxima de ondas registradas en un sismógrafo. La escala de magnitud es logarítmica, significando esto que un temblor de magnitud 7.0, por ejemplo, produce un movimiento que es 10 veces más fuerte que el producido por uno de magnitud 6.0. Aunque existen varias escalas de magnitud, por razones prácticas la escala más utilizada ha sido la Magnitud Local o de Richter.

A diferencia de la magnitud, la intensidad es un parámetro variable que describe los efectos que un temblor causa sobre la sociedad y sus estructuras. Para determinarla se consideran tanto los efectos percibidos por la gente como los daños causados por el temblor en las estructuras y en el medio ambienteA que se refieren cuando hablan de directividad en el proceso de ruptura del terremoto

El avance logrado por la sismología se debe al mejoramiento en la instrumentación sísmica, y hoy en día se dispone de información sísmica de buena calidad. Del mismo modo, nuevos métodos de estudio han permitido realizar una mejor evaluación de las características del comportamiento del suelo antes, durante y después de ocurrido los terremotos.RIGIDEZ.Los desplazamientos laterales, de traslación y de rotación, dependen de la suma de rigideces de los elementos resistentes y de la rigidez Torsional de la planta, que es función de la ubicación de los elementos resistentes verticales. Dependen también de la magnitud de las fuerzas laterales.DUCTILIDADLa ductilidad puede definir como la capacidad que tiene un elemento de deformarse sin llegar a la falla.- Cuando mayor sea la ductilidad que desarrolle la estructura, mayor será la energía disipada y mayor podrá ser la reducción de las fuerzas de diseño. Debe verificarse que los elementos de la estructura columnas, muros y vigas desarrollen ductilidades tales, que permitan a la estructura como un todo, tener un comportamiento dúctil compatible con el factor de reducción de ductilidad Rd, asumido en la determinación de las fuerzas laterales de diseñoESTRUCTURACION CON MUROS DE CORTEEl uso de muros de cortante se hace imperativo en edificios altos con el fin de poder controlar las deflexiones de entrepiso provocadas por las fuerzas laterales, proporcionando seguridad estructural adecuada en caso de sismos severos y protección contra el daño de elementos no estructurales (que puede ser muy costoso) en caso de sismos moderadosPROPOSITO Y VENTAJAS DE LA INCORPORACIÓN DE MUROSReducen las deflexiones relativas entre pisos y por lo tanto del riesgo de daño en elementos no estructurales fijados a la estructura, ofreciendo protección casi total contra daños durante sismos de bajas intensidades. - Reducen el daño estructural en sismos menos frecuentes y de mayor intensidad. El hipocentro o foco es el punto al interior de la Tierra, donde se inicia el movimiento sísmico. También corresponde al punto en el cual se produce la fractura de la corteza terrestre, que genera un terremoto. En él se produce también la liberación de energía (es decir de donde se inicia el terremoto) El epicentro es usualmente el lugar con mayor daño. Sin embargo, en el caso de grandes terremotos, la longitud de la ruptura de la falla puede ser muy grande, por lo que el mayor daño puede localizarse no en el epicentro, sino en cualquier otro punto de la zona de ruptura. Por ejemplo, en el terremoto de Denali de 2002, que alcanzó una magnitud de 7.9 grados, el epicentro se encontraba en el extremo oeste de la zona de ruptura, pero el mayor daño ocurrió a unos 330 km del extremo este de la zona de ruptura.

Ondas "p" u ondas longitudinales u ondas de compresión

Las partículas de una onda p, longitudinal o de compresión oscilan en la dirección de propagación de la onda. Las ondas p son parecidas a las ondas sonoras ordinarias. Las ondas p son más rápidas que las ondas s o es decir después un temblor en un observatorio primeramente llegan las ondas p, secundariamente las ondas s.

Ondas "s" u ondas transversales u ondas de cizalla

Las partículas de una onda s, transversal o de cizalla oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación. Se distingue las ondas sh, cuyas partículas oscilan en el plano horizontal y perpendicular a la dirección de propagación, y las ondas sv, cuyas partículas oscilan en el plano vertical y perpendicular a la dirección de propagación. En las ondas s polarizadas sus partículas oscilan en un único plano perpendicular a su dirección de propagación.

Ondas de Rayleigh

Rayleigh (1885) predijo la presencia de ondas superficiales diseñando matemáticamente el movimiento de ondas planas en un espacio seminfinito elástico. Las ondas de Rayleigh causan un movimiento rodante parecido a las ondas del mar y sus partículas se mueven en forma elipsoidal en el plano vertical, que pasa por la dirección de propagación. En la superficie el movimiento de las partículas es retrógrado con respecto al avance de las ondas. La velocidad de las ondas Rayleigh (vRayleigh) es menor que la velocidad de las ondas s (transversales) y es aproximadamente vRayleigh = 0,9 x Vs, según DOBRIN (1988).  

Ondas de Love

Love (1911) descubrió la onda superficial, que lleva su nombre estudiando el efecto de vibraciones elásticas a una capa superficial. Las ondas de Love requieren la existencia de una capa superficial de menor velocidad en comparación a las formaciones subyacentes o es decir un gradiente de velocidad positivo (velocidad se incrementa) con la profundidad. Las ondas de Love son ondas de cizalla, que oscilan solo en el plano horizontal, es decir las ondas de Love son ondas de cizalla horizontalmente polarizadasACCIÓN DE DIAFRAGMAEl sistema de piso de una edificación debe ser capaz de transmitirlas fuerzas sísmicas actuantes en el piso a los elementos osistemas sismorresistentes, comúnmente marcos o murosestructurales. Cuando se logra este objetivo, se dice que existe la“acción de diafragma” o de “diafragma rígido”. La hipótesis dediafragma rígido es esencial en el análisis y diseño sísmico deedificios, y su empleo permite simplificar de manera considerableel proceso del análisis y de diseño sísmico de edificaciones.