Sismos, sismogramas y acelerogramas

Sismos, sismogramas y acelerogramas

1. ONDAS SISMICAS

   • La energía liberada por el sismo se propaga por medio de varios tipos de ondas sísmicas. Las ondas de cuerpo que se generan en el punto de ruptura incluyen ondas P (primarias u ondas de dilatación), las cuales manifiestan desplazamientos de las partículas en la misma dirección de la propagación de la onda, y ondas S (secundarias u ondas de cortante) que manifiestan desplazamientos de las partículas en la dirección perpendicular a la dirección de propagación.

2. SISMOGRAMAS

   • Uno de los instrumentos empleados en sismología es el sismógrafo, el cual es adecuado para registrar sismos que ocurren a distancias apreciables, inclusive de miles de kilómetros. Los sismógrafos, en general, se salen de rango de medición cuando el sismo ocurre cerca a su localización. El registro obtenido por este instrumento se denomina sismograma. En la Figura 4-5 se muestra un sismograma.

3. MAGNITUD DEL SISMO

   • Definición de la magnitud de Richter
     • La magnitud del sismo es una medida de la energía liberada por él. Es una medición instrumental y se calcula a partir del sismograma. Fue definida por C. Richter en 1935 de ahí su nombre de magnitud de Richter. Su definición original era para sismos locales, o cercanos, como el logaritmo en base 10 de la amplitud de la máxima onda sísmica (véase la Figura 4-5), expresada en milésimos de milímetro, registrada en un sismógrafo marca Wood-Anderson, localizado a 100 km del epicentro. Existe un procedimiento para ajustar la medición cuando el registro se toma a distancias diferentes de 100 km. En general todo sismógrafo tiene definidas las relaciones correspondientes para ajustar los valores medidos a los del sismógrafo Wood-Anderson.
   • Tipos de magnitud
     • La práctica actual en los observatorios sismológicos es utilizar dos procedimientos para el cálculo de la magnitud, los cuales difieren de la definición original de Richter. La necesidad de disponer de dos escalas proviene del hecho de que los temblores profundos producen sismogramas de tipología diferente a los de sismos superficiales. En general los sismogramas de temblores profundos no manifiestan trenes de ondas superficiales mientras que éstos si se manifiestan en un sismograma de un temblor superficial. Dado que en ambos tipos de sismos se presentan ondas P la magnitud se evalúa utilizando estas ondas y se conoce con el nombre de magnitud de ondas de cuerpo (mb) (o magnitud de onda P). El período de vibración al cual se realiza la medición de la magnitud mb es generalmente de 1 s, dado que la mayoría de los instrumentos de la red sismológica mundial son sismógrafos de período corto del orden de un segundo. Algunas veces se emplean instrumentos de período largo, con respuestas pre

4. INTENSIDAD DEL SISMO

   • Escala de intensidades de Mercalli modificada (IMM)
     • La intensidad de un sismo es por otro lado una medida totalmente subjetiva de los efectos que el sismo causa en un lugar determinado, la cual se realiza por medio de observadores, que se desplazan a las diferentes zonas afectadas por el sismo y allí asignan la intensidad para cada sitio, de acuerdo con los efectos observados. Por lo tanto no es una medida única para un sismo, dado que el efecto producido en diferentes lugares por el mismo sismo es distinto y que en la medida que el lugar se encuentre más alejado de la zona epicentral menores serán los efectos. La escala más utilizada en el ámbito mundial para describirla es la escala de intensidades de Mercalli modificada (IMM). En esta escala de acuerdo con los efectos en el sitio se asigna la intensidad dentro de valores que van de uno (I-MM) a doce (XII-MM). Es importante tener en cuenta que los periodistas al reportar los sismos tienden a confundir magnitud con intensidad y es muy claro que se trata de dos medidas totalmente difere
   • Mapas de isosistas
     • Una vez se ha determinado la intensidad en diferentes lugares, es posible definir un mapa de isosistas en el cual se dibujan contornos de áreas afectadas por la misma intensidad. Rutinariamente estos mapas se evalúan con posterioridad a la ocurrencia de sismos importantes

5. CAUSAS DE LOS TEMBLORES

   • Tectónica y sismicidad global
     • Al aceptar la comunidad científica el hecho de que la corteza terrestre está en un estado permanente de cambio, la explicación sobre las causas de los sismos fue adquiriendo connotaciones cada vez más realistas. La corteza terrestre es relativamente delgada. Se extiende hasta profundidades de 70 km en los océanos y 150 km bajo los continentes. Es muy válida la analogía, [Gere y Shah, 1984], de que al comparar la Tierra con un huevo duro, la corteza tendría un espesor semejante a la cáscara y ésta estaría fracturada en una serie de fragmentos que en la Tierra se conocen con el nombre de placas tectónicas.
   • Fallas geológicas
     • Las fallas geológicas que son capaces de producir sismos se conocen con el nombre de fallas activas. Los esfuerzos que induce en la corteza terrestre el movimiento entre placas en la subducción producen fallamientos dentro de la placa, algunas veces alejados de la zona de subducción. En razón de lo anterior, la acumulación de energía causada por la imposición de movimiento puede conducir a deslizamientos pequeños, pero permanentes. En este caso no se presentan sismos.
   • Mecanismo focal
     • Al ocurrir un sismo, el punto donde se inicia la ruptura es el punto donde comienza la liberación de energía del sismo, y se conoce con el nombre de hipocentro o foco del sismo. Para un sismo pequeño es razonable considerar el hipocentro como el punto donde se libera la energía. En un sismo grande donde la ruptura puede involucrar cientos de kilómetros cuadrados de superficie de falla, el punto de inicio de la liberación de energía sigue siendo el hipocentro del temblor, pero en general no es descriptivo de la zona de fallamiento. El epicentro es la proyección sobre la superficie de la Tierra del hipocentro y la profundidad focal es la profundidad del hipocentro, medida desde el epicentro. La distancia focal es la distancia al hipocentro desde un punto cualquiera de referencia.
   • Premonitorios y réplicas
     • En algunos casos se presentan uno o varios sismos pequeños, antes de la ocurrencia del evento principal. Estos eventos se conocen con el nombre de premonitorios. De igual manera, con posterioridad a un sismo importante, se presentan temblores de menor magnitud, a los que se les conoce con el nombre de réplicas. Sólo los sismos superficiales y de profundidad moderada producen réplicas, las cuales son de gran importancia para determinar el plano de falla, y esta es la razón por la cual se instalan redes sismológicas móviles con posterioridad a un sismo de importancia.

6. ACELEROGRAMAS

   • Acelerógrafos de movimiento fuerte
   • Registros acelerográficos
     • El registro obtenido por el acelerógrafo se denomina acelerograma y corresponde a los valores de aceleración horizontal del terreno medidos en dos direcciones horizontales ortogonales y los valores de la aceleración vertical. El acelerograma se digitaliza cuando se registra en papel fotográfico y se corrige para una serie de errores producidos por la misma digitalización así como para tener en cuenta el hecho de que se pierde parte de la información inicial mientras el mecanismo de disparo del acelerógrafo activa su funcionamiento. En [Hudson, 1979] se describen en detalle estos procesos de corrección.
   • Definición de los movimientos máximos del terreno
     • Si un acelerograma se integra contra el tiempo, se obtiene el registro de las velocidades que describió el terreno durante el sismo; y si se integra nuevamente se determinan los desplazamientos del terreno. 4
   • Efecto de las condiciones locales del suelo
     • El efecto de los sismos se ve influenciado enormemente por las características locales del suelo, en la zona afectada. Dentro de estos efectos se cuentan grandes avalanchas o deslizamientos, como la que produjo el sismo de Páez en Colombia, del 6 de Junio de 1994, en el cañón del río Páez en el Huila. En aquellos casos en los cuales el suelo consiste en material granular suelto, el movimiento cíclico del sismo tiende a compactarlo, lo cual conduce al desarrollo de exceso de presión de poros lo cual, a su vez, puede causar licuación del suelo. Este fenómeno se observó en los márgenes de los ríos cercanos al epicentro, durante el sismo de Murindó el 18 de Octubre de 1992.
   • Tipos de temblores según el acelerograma
     • Para efectos de ingeniería la información producida por los sismogramas tiene poco interés fuera de su utilización en estudios de amenaza sísmica, pues permiten definir la localización y magnitud de los eventos sísmicos que se incluyen en los catálogos. Por está razón se desarrolló otro tipo de instrumentos llamados acelerógrafos de movimiento fuerte, como el mostrado en la Figura 4-9(a). Existen diversas clases de ellos. Hay instalados en el mundo una gran cantidad del tipo mostrado en la Figura 4-9(a), el cual registra sobre papel fotográfico. Recientemente se han popularizado instrumentos que registran digitalmente la señal recibida.

7. ESTUDIOS DE AMENAZA SISMICA