INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VILLAHERMOSA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
CARRERA:
INGENIERÍA CIVIL
ASIGNATURA:
ANÁLISIS SÍSMICO Y EÓLICO
HORARIO DE 13:00 A 14:00 HRS
ACTIVIDAD:
ANALISIS SISMICO ESTÁTICO
ALUMNA:
Villahermosa, Tabasco, 2024.
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RESUMEN DEL TEMA 1 DE ANALISIS SISMICO, Resúmenes de Integración de Información
RESUMEN DEL TEMA 1 DE LA MATERIA DE ANALISIS SISMICO
Tipo: Resúmenes
2023/2024
1 / 18
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VILLAHERMOSA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
CARRERA:
INGENIERÍA CIVIL
ASIGNATURA:
ANÁLISIS SÍSMICO Y EÓLICO
HORARIO DE 13:00 A 14:00 HRS
ACTIVIDAD:
ANALISIS SISMICO ESTÁTICO
ALUMNA:
Villahermosa, Tabasco, 2024.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VILLAHERMOSA
SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA
Departamento de Ciencias de la Tierra Ingeniería Civil
ANÁLISIS SÍSMICO Y EÓLICO
Período: Agosto – Diciembre 2024
UNIDAD I CONCEPTOS FUNDAMENTALES EN
SISMOLOGÍA.
Sismología e ingeniería sísmica.
Sismología es la ciencia que estudia los terremotos y la propagación de las ondas sísmicas que se generan en la Tierra. Esta área se concentra en comprender las fuentes de los terremotos, cómo se difunden estas ondas a través de las distintas capas del alzamiento terrestre y qué fenómenos generados infringen la superficie terrestre. Las ondas inducidas por un terremoto se propagan a través de la mecánica de los medios elásticos y por tanto su velocidad depende de las propiedades elásticas del medio, cuya distribución puede estudiarse monitoreando el tiempo de viaje y la amplitud de estas ondas. La solución obtenida para ondas complejas representa dos tipos de ondas (llamadas ondas internas u ondas intensas) que se propagan a diferentes velocidades. Las que se mueven a mayores velocidades, y por tanto llegan primero, son las llamadas ondas P, correspondientes a ondas más largas. Estos últimos emiten, debido a su baja velocidad, ondas S, que tienen un color amplio. Estas ondas se estudian utilizando las leyes de la reflexión y la refracción, ya que son producidas por diversos elementos de la corteza terrestre. Su movimiento y sincronización se determinan considerando una Tierra plana, cada una de las cuales tiene una velocidad constante o creciente con la profundidad, o una Tierra esférica. Ingeniería sísmica , por otro lado, estudia el comportamiento de los edificios y todo tipo de estructuras públicas sometidas a cargas sísmicas como terremotos y deslizamientos de tierra, a medida que ocurren.
Origen de los sismos
Sismos. Son de corta duración e intensidad variable y son producidos a consecuencia de la liberación repentina de energía. Paradójicamente, poseen un aspecto positivo que es el de proporcionarnos información sobre el interior de nuestro planeta.
Causas
Aunque la interacción entre placas tectónicas es la principal causa de los sismos, no es la única. Cualquier proceso que pueda generar mucha energía en las rocas puede provocar terremotos cuya magnitud dependerá del tamaño del área de tensión entre otras cosas. Las causas comunes se pueden enumerar de la siguiente manera según su importancia: Tectónica: Es el movimiento de los terremotos provocado por las placas tectónicas que forman la corteza, afecta grandes áreas y de ahí que cause la mayoría de los terremotos. Volcán: Cuando la erupción es violenta crea grandes sacudidas que afectan principalmente a zonas cercanas, pero aun así reduce el área de actividad en la fase tectónica temprana. Subsidencia: Cuando el agua subterránea se erosiona en la corteza, deja un vacío que eventualmente da paso al peso de la superficie. Este hundimiento provoca vibraciones llamadas terremotos. La incidencia es pequeña y rara. Explosiones nucleares: Antropógenos que parecen estar asociadas con terremotos en curso.
Características
El punto exacto en el que comienza un terremoto se llama foco o hipocentro y se encuentra a unos pocos kilómetros debajo de la superficie terrestre a una profundidad máxima de unos 700 kilómetros justo por encima del centro, donde la
sismicidad es más fuerte. La falla de la roca ocurre como resultado de un aumento repentino de las tensiones (compresión, tensión o corte). Tierra, y la energía generada en el epicentro es proporcional a la intensidad y magnitud de cada terremoto. Las diversas ondas sísmicas viajan a diferentes velocidades por lo que llegan al sismógrafo a diferentes horas, los tiempos de viaje se ilustran como gráficas de tiempo-distancia llamados sismogramas con lo que se podrá determinar el epicentro de cualquier sismo. Movimiento Trepidatorio y Oscilatorio. Al generarse un temblor las ondas sísmicas que se propagan en todas direcciones, provocan el movimiento del suelo tanto en forma horizontal como vertical. En los lugares cercanos al epicentro, la componente vertical del movimiento es mayor que las horizontales y se dice que el movimiento es trepidatorio. A menudo, si el sismo es de grandes dimensiones y tiene lugar en tierra se denomina terremoto, y si tiene lugar en mar se denomina maremoto fo rmando olas gigantescas llamadas tsunamis de enorme poder destructivo en las costas vecinas. Al tiempo comprendido entre dos terremotos se le llama tiempo de recurrencia y al lapso de calma (menos sismos y de baja magnitud) en un área donde han ocurrido microsismos se le conoce como quietud sísmica.
Impacto
Los efectos de un sismo traen como consecuencia el sacudimiento del suelo, los incendios, las olas marinas sísmicas y los derrumbes, así como la interrupción de los servicios vitales, el pánico y el choque psicológico. Los daños dependen de la hora en que ocurre el sismo, la magnitud, la distancia del epicentro, la geología del área, el tipo de construcción de las diversas estructuras, densidad de la población y duración del sacudimiento.
caliente del manto, hasta convertirse en una erupción volcánica. Este tipo de colisiones también pueden originar volcanes submarinos. Por otro lado , los límites divergentes son los límites tectónicos donde las placas se separan. Este movimiento crea valles gigantes en la tierra. En el océano, en cambio, este mismo proceso da lugar a dorsales oceánicas. Finalmente, los límites transformantes ocurren cuando las placas se mueven de manera lateral. Además, funcionan como fallas geológicas y suelen desencadenar muchos terremotos.
Características de las placas tectónicas
Son fragmentos de corteza terrestre. Se encuentran ubicadas sobre la astenósfera, la parte del manto superior más cercana a la corteza terrestre. Hay catorce placas tectónicas principales. Existen tres tipos: oceánicas, continentales y mixtas. Se mueven lentamente, pero de manera constante. Sus movimientos producen sismos y erupciones volcánicas.
Tipos de placas tectónicas
Placas oceánicas. Están compuestas íntegramente por corteza oceánica, o sea, el suelo de los océanos, de modo que están sumergidas en toda su extensión. Placas continentales. Están compuestas mayoritariamente por corteza continental, o sea, por los continentes mismos. Placas mixtas. Poseen una parte continental y otra oceánica, y son el tipo de placa predominante.
Vulcanismo.
Este fenómeno geológico es una manifestación de la energía interna de la Tierra que afecta principalmente a las zonas inestables de la corteza terrestre. Los volcanes son aberturas naturales en la Tierra de las que brotan gases, cenizas, magma o roca fundida. Una vez que el magma entra en erupción, el magma se llama lava y se solidifica a medida que se enfría. Hay volcanes en los continentes y bajo el mar, donde a veces puedes verlos en el mar. El vulcanismo se encuentra asociado a las placas tectónicas. Para que el magma aumente es necesario que se localice cerca de la superficie terrestre a fin de aprovechar las dislocaciones, además de existir una inestabilidad entre la presión y la temperatura. Por lo tanto, cuando las placas tectónicas colindan se producen erupciones volcánicas más violentas y, cuando las placas tectónicas se separan, se originan erupciones volcánicas más explosivas. Tomando en cuenta las diferentes características de los procesos volcánicos, el vulcanismo puede originar 3 tipos de actividades : actividad efusiva, explosiva y mixta. La actividad efusiva se caracteriza por emisiones calmas de lava y gases y, alto contenido de agua formándose pequeñas fuentes de lavas. En la actividad explosiva se origina emisiones violentas de piroclastos y se forman nubes ardientes que se dislocan a altas velocidades y son altamente destructores. A su vez, en la actividad mixta , como lo indica su nombre, se identifica pequeñas expulsiones con liberación de piroclastos que se alternan con emisiones más calmas de lavas. Asimismo, existen volcanes activos, durmientes y extintos. Los volcanes activos son aquellos que pueden entrar en actividad volcánica en cualquier momento.
Escalas sísmicas.
Las escalas sísmicas son sistemas de medición utilizados para evaluar y cuantificar diferentes aspectos de un terremoto o sismo. Estas escalas permiten a los científicos y a las autoridades comprender la magnitud de un evento sísmico y sus efectos en la superficie terrestre, las personas y las estructuras.
Escala de magnitud o de Richter.
Fórmula de la escala de Richter
La escala propuesta por Richter empleaba logaritmos, copiando la lógica de la escala de magnitud estelar de la astronomía. Su fórmula de cálculo era la siguiente:
Fue ideada en 1935 por el sismólogo Charles Richter y los valores van de 1 al extremo abierto. La medición es cuantitativa, mide la energía sísmica liberadaextremo^ abierto.^ La medición es cuantitativa, mide la energía sísmica liberada en cada sismo independientemente de la intensidad. Se basa en la amplitud de la onda, registradaregistrada en un sismograma. Es la manera más conocida y más ampliamente utilizada para clasificar los sismos. Teóricamente no tiene límite, pero un 9 en esta escala equivaldría a un Grado XII de Mercalli, es decir "destrucción total". El mayor terremoto en la historia conocida, tuvo lugar en Chile, en 1960, alcanzando los 9.5 grados Richter.
M = log A + 3log(8Δt) – 2.92 = log10 [(A.Δt3)/(1.62)] Donde: M = magnitud arbitraria pero constante de terremotos que liberan la misma energía A = amplitud de las ondas sísmicas en milímetros, según lo registre el sismograma Δt = tiempo en segundos desde el inicio de las ondas primarias (P) hasta las secundarias (S)
Escala de Intensidad o Mercalli.
Es una evaluación cualitativa de la clase de daños causados por un sismo, debe su nombre al físico italiano Giuseppe Mercalli. En 1902, Mercalli propuso una tabla, que fue posteriormente modificada en 1931 y desde entonces se ha llamado escala Modificada de Mercalli (MM). Consta de 12 grados de intensidad donde se muestran también las características de cada grado, denotado por números romanos del I al XII. No es única, pero sí la más frecuentemente usada en nuestro continente. Escala de Mercalli (modificada en 1931 por H. O. Wood y F. Neuman) I. Sacudida sentida por muy pocas personas en condiciones especialmente favorables. II. Sacudida sentida sólo por pocas personas en reposo, especialmente en los pisos altos de los edificios. Los objetos suspendidos pueden oscilar. III. Sacudida sentida claramente en los interiores, especialmente en los pisos altos de los edificios, muchas personas no lo asocian con un temblor. IV. Sacudida sentida durante el día por muchas personas en los interiores, por pocas en el exterior. Por la noche algunas despiertan. Vibración de vajillas, vidrios de ventanas y puertas; los muros crujen. V. Sacudida sentida casi por todo el mundo; muchos despiertan. Algunas piezas de vajillas, vidrios de ventanas, etcétera, se rompen; pocos casos de agrietamiento de aplanados; caen objetos inestables. VI. Sacudida sentida por todo mundo; muchas personas atemorizadas huyen hacia afuera. Algunos muebles pesados cambian de sitio; pocos ejemplos de caída de
Aparatos de medición sísmica
Los aparatos de medición sísmica son instrumentos diseñados para detectar, registrar y analizar los movimientos del suelo causados por terremotos u otras fuentes sísmicas. Estos instrumentos son fundamentales para la sismología, ya que Sismómetros Estos instrumentos se utilizan para registrar la ubicación y magnitud de un terremoto. Los sismómetros son muy sensibles y pueden medir el más mínimo movimiento del suelo. De hecho, miden la velocidad de las partículas cuando el suelo se sacude. Si el movimiento es más fuerte, los sismómetros llegan a su límite y entonces necesitamos instrumentos menos sensibles, como los acelerómetros. Estos miden la aceleración del suelo y se mantienen en escala, incluso durante fuertes sacudidas. Acelerómetros Son sensores que miden la aceleración del suelo o de una estructura que se mueve en respuesta a un sismo. Son útiles para conocer las características que harán que un edificio resista un sismo. Los acelerómetros se utilizan en mediciones de aceleración gravitacional estática, lo que le permite determinar el ángulo de desviación del objeto medido de la vertical, así como en mediciones de aceleración dinámica debido a golpes, movimiento, impacto o vibración, es decir, vibraciones de baja amplitud y baja frecuencia, que alcanzan varias docenas de Hz. ¿Cómo funciona un acelerómetro mientras se mide la vibración? Este dispositivo se implementa directamente en el objeto que vibra, lo que le permite
convertir la energía de vibración en una señal eléctrica que es proporcional a la aceleración momentánea del objeto. Sismógrafo Es el instrumento más común utilizado para registrar los movimientos sísmicos. Un sismógrafo se compone de un sensor (sismómetro) que detecta las vibraciones del suelo y un registrador que almacena los datos. Se basa en un principio simple: una masa suspendida o un péndulo permanece en reposo mientras la base del instrumento, que está conectada al suelo, se mueve con las vibraciones del terreno. Este movimiento relativo se registra en forma de ondas. Instrumento para medir el movimiento de la tierra, y consiste de un sensor de detección de movimientos telúricos, llamado un sismómetro que está conectado a un sistema de registro. Los sismógrafos funcionan según el principio de inercia. Utilizados en los estudios sobre terremotos son muy sensibles a los movimientos del terreno, por lo que los movimientos tan pequeños como 1 / 10.000.000 centímetros (distancias casi tan pequeñas como espacios atómicos) se pueden detectar en los sitios muy tranquilo. Sismómetros de investigación modernos son electrónicos, y detectar y registran los movimientos en todas las direcciones Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) Sirven para medir la velocidad y dirección con la que se mueven las placas tectónicas antes, durante durante y después de la ocurrencia del sismo.
acumulación de energía elástica), la Brecha de Jalisco (aproximadamente 70 años) y la Brecha de Chiapas (con más de 300 años) como las áreas de mayor riesgo en el país. Sismógrafos y acelerógrafos, estudian la frecuencia de los sismos en esta región y aunque los estudios todavía no están concluidos se puede decir que es probable que en la costa de Guerrero ocurra un gran sismo para liberar energía acumulada, aunque se debe aclarar que con precisión no se sabe cuándo ni dónde y tampoco la magnitud; se sabe que existe un hueco muy grande que va desde el sureste de Petatlán hasta casi Pinotepa Nacional, si esta región se rompe en un sólo movimiento telúrico, éste puede tener una magnitud superior a 8 en la escala de Richter, aunque también pueden ocurrir una serie de sismos de menor magnitud. Zonificación del Valle de México. Aunque la Ciudad de México se encuentra ubicada en la zona B, debido a las condiciones del subsuelo del Valle de México, se puede tratar como una zona sísmica en la que se distinguen tres zonas de acuerdo al tipo de suelo: Zona I, firme o de lomas : localizada en las partes más altas de la cuenca del valle, está formada por suelos de alta resistencia y poco compresibles. Zona II o de transición : presenta características intermedias entre la Zonas I y III. Zona III o de Lago: localizada en las regiones donde antiguamente se encontraban lagos (lago de Texcoco, Lago de Xochimilco). El tipo de suelo consiste en depósitos lacustres muy blandos y compresibles con altos contenidos de agua, lo que favorece la amplificación de las ondas sísmicas. En promedio, en México ocurren: Sismos de magnitud >= 7.5 grados en la escala de Richter, 1 cada 10 años Sismos de magnitud >= 6.5 grados en la escala de Richter, 5 cada 4 años Sismos de magnitud <= 4.5 grados en la escala de Richter, 100 cada año
ThemeGrill. (s. f.). INGENIERIA SÍSMICA y SISMOLOGÍA – IGG- CIGEO. https://igg.unan.edu.ni/index.php/area-de-ingenieria-sismica-y- sismologia/ Mexicano, S. G. (s. f.). SISMOS: Causas, características e impactos. gob.mx. https://www.gob.mx/sgm/es/articulos/sismos-causas- caracteristicas-e-impactos?idiom=es Nacional, S. S. (s. f.). SSN - Preguntas frecuentes | UNAM, México. Servicio Sismológico Nacional. http://www.ssn.unam.mx/divulgacion/preguntas/#:~:text=Un %20sismo%20es%20un%20rompimiento,provocan%20el%20movimiento %20del%20terreno. Tectónica de placas. (2024, 4 enero). https://www.sgm.gob.mx/Web/MuseoVirtual/Riesgos-geologicos/ Tectonica-de-placas.html Montilla, R. S. (2024, 2 enero). ¿Conoces la teoría de la tectónica de placas? Muy Interesante. https://www.muyinteresante.com/ciencia/26449.html Vulcanismo. (2020, 8 octubre). https://www.sgm.gob.mx/Web/MuseoVirtual/Riesgos-geologicos/ Vulcanismo.html Escalas de los sismos. (2017, 2 agosto). https://www.sgm.gob.mx/Web/MuseoVirtual/Informacion_complem entaria/Escalas-sismos.html Unidiversidad. (s. f.). Escalas sismológicas: ¿cómo se miden y clasifican los terremotos? Unidiversidad. https://www.unidiversidad.com.ar/escalas- sismologicas-como-se-miden-y-clasifican-los-terremotos Coluccio Leskow, Estefania (15 de julio de 2021). Escala de Richter. Enciclopedia Concepto. Recuperado el 26 de septiembre de 2024 de https://concepto.de/escala-de-richter/. Salvador, D. G. C. E. N. F. R. R. G. J. C. R. (s. f.). De Sismómetros y GPS, tecnologías de monitoreo de sismos. Ciencia