SismoEs un fenmeno de sacudida brusca en un intervalo de tiempo
pequeo de la corteza terrestre producido por la liberacin de energa
acumulada en forma de onda ssmica.Causas de los tembloresTectnica y
sismicidad global
La tectnica de placa es una hiptesis de trabajo unificadora que
proporciona un modelo cinemtico de las capas superiores de la
tierra. la teora de la tectnica de placas considera que la
litosfera parte rgida superficial terrestre, que tiene una
profundidad aproximada de 100 km y que se halla por encima de la
capa blanda y deformable que es la astenosfera) , est dividida en
un conjunto de trozos o placas rgidas que se desplazan unas
respecto de otras con una velocidad de unos pocos centmetros/anos.
Este movimiento entre las placas es el que da lugar entre los
terremotos.
En general, las fronteras entre placas tectnicas no son
superficies de fallas simples y nicas. El movimiento relativo entre
las dos placas se extiende a grupos de fallas paralelas a la
subduccin y el sismo no solo ocurre en esas fallas sino tambin en
fallas transversales a las fronteras entre placas, formadas tambin
por los movimientos entre ellas.
FALLA GEOLOGICAUna falla es una zona de fracturas en donde han
ocurrido desplazamientos de un lado respecto al otro del plano o
superficie de fractura.Una falla geolgica capaz de producir sismo
se conoce como falla activa, que sobre base histrica, sismolgica o
geolgica evidencia que tiene alta probabilidad de producir un
movimiento relativo.Cuando la friccin entre la superficie de falla
es alta se produce lo que se llama un engatillamiento de la falla.
Cuando la energa acumulada vence esta friccin se presenta un
deslizamiento sbito de la falla, asociado con la liberacin de
energa acumulada, lo cual produce el sismo.SI bien hay varios tipos
de fallas segn sea la direccin del desplazamiento de la roca que
cortan:a) falla normal: se generan por tensin horizontal. el
movimiento es vertical con respecto al plano de falla, que
tpicamente tiene un ngulo de 60 grados respecto a la
horizontal.
b) falla inversa: se genera por comprensin horizontal.
tpicamente presenta un ngulo de 30 grado respecto a la
horizontal.
Mecanismo focalEl hipocentro es el punto donde se inicia la
ruptura, el cual comienza la liberacin de energa.El epicentro es la
proyeccin sobre la superficie de la tierra del hipocentro y la
profundidad focal es la profundidad del epicentro. La distancia
focal es la distancia al epicentro desde un punto cualquiera de
referencia. En general los sismos se dividen en superficiales
cuando ocurren a profundidades menores a 70 km, de focos
intermedios entre 70 y 300 km y profundos cuando la profundidad es
mayor que 300 km.ReplicasUna rplica es un movimiento ssmico que
ocurre en la misma regin en donde hubo un temblor o terremoto
central pero de menor magnitud.Cuando ocurre un sismo de magnitud
considerable las rocas que se encuentran cerca de la zona de
ruptura estn sujetas a un reacomodo. Durante ese proceso se genera
una serie de sismos, los cuales son de menor magnitud, y pueden
ocurrir minutos, das y hasta anos despus del evento principal. El
nmero de estas replicas pueden variar desde nos cuantos sismos
hasta cientos de eventos.
Si alguno de los sismos que siguen a un evento grande es
aproximadamente del mismo tamao que este, no se considera rplica,
sino que ambos sismos se consideran como un evento mltiple.
Consideremos como replicas a los sismos que siguen al evento
principal y que son menores que este por un factor de 3.16
(correspondiente a medio grado de magnitud).
Ondas ssmicasLas ondas ssmicas pueden ser generadas por
movimientos telricos naturales, los ms grandes de los cuales pueden
causar daos en zonas donde hay asentamientos urbanos. La energa
liberada por el sismo se propaga por medio de varios tipos de ondas
ssmicas, entre las cuales estn las ondas de cuerpo las cuales
incluyen las ondas P, en este tipo de ondas las partculas se
desplazan en la misma direccin de propagacin de la onda. Otro tipo
de ondas son las ondas S, en las cuales las partculas se desplazan
en direccin perpendicular a la propagacin de las
ondas.SismogramasPara registrar los sismos que ocurren en
distancias apreciables provocados por los movimientos de las placas
litosfricas, se utilizan los sismgrafos, la lectura grafica de
estos instrumentos recibe el nombre de sismogramas. Dado que
lasondas Pse propagan a mayor velocidad que otros tipos de ondas,
son las primeras en ser registradas en un sismograma y despus
llegan lasondas S. Considerando el tiempo de llegada de las ondas y
conocer las diferentes estacione de sismogramas es posible conocer
el hipocentro del sismo.
Magnitud del sismoEs el valor calculado mediante el sismograma
que caracteriza la energa liberada por un sismo. En el ao 1935 se
defini la magnitud medida en escala de C. Richter, la cual era para
sismos cercanos tomando el logaritmo de base 10 de la amplitud de
la mxima onda ssmica expresada en milsimos de milmetro, registrada
en un sismgrafo localizado a 100 km del epicentro. En la actualidad
para medir la magnitud del sismo, se mide en una escala logartmica,
de tal forma que cada unidad de magnitud corresponde a un
incremento de raz cuadrada de 1000, o bien, de aproximadamente 32
veces la energa liberada.Para medir la magnitud del sismo se emplea
la magnitud de momento, Mw. Esta magnitud se determina a partir del
momento ssmico, que es una cantidad proporcional al rea de ruptura
y al deslizamiento que ocurra en la falla.Se utilizan tipos de
magnitudes ya que los temblores profundos producen sismogramas de
tipologa diferente a los de sismos superficiales.Dentro de los
tipos de magnitudes se encuentran magnitud de ondas de cuerpo (mb),
la cual se evala en consideracin a las ondas P, la cual la magnitud
mb se analiza en un periodo de vibracin de un segundo. Otra
magnitud es la magnitud de ondas de Superficie, en la cual su valor
se obtiene a partir de la amplitud mxima, observada en los
sismogramas, de las ondas superficiales con perodos de oscilacin
entre 18 y 22 segundos. Esta escala permite determinar magnitudes
de sismos ms grandes.
Intensidad del sismoLa intensidad de un sismo es una medida
cualitativa que mide los efectos de un sismo en un lugar
determinado. La intensidad se mide por el grado de daos a las
construcciones realizadas por el hombre, la cantidad de
perturbaciones en la superficie del suelo y el alcance de la
reaccin animal en la sacudida. En esta escala de acuerdo con los
efectos en el sitio se asigna la intensidad dentro de valores de I
a X. La valoracin de la intensidad ssmica es mediante una escala
descriptiva, no depende de la medida del movimiento del suelo con
instrumentos, sino que depende de las observaciones reales de los
efectos en la zona macrossmica. La escala utilizada es la Escala de
Mercalli Modificada. El valor de la intensidad se mide por la
observacin:I. Slo lo registran los sismgrafos.II. Es sentido por
personas que se hallan en reposo, en edificios altos o en lugares
que favorecen la percepcin.III. Los objetos colgantes se balancean.
La vibracin es parecida al paso de un camin ligero. Es posible
estimar su duracin. Puede no ser considerado como un sismo.IV. Las
ventanas, los platos y las puertas traquetean. Los vasos tintinean.
Los cacharros chocan. En el rango superior de IV las paredes y
armazones de madera rechinan.V. Es sentido fuera de las casas;
puede estimarse su direccin. Los lquidos experimentan alteraciones;
algunos se derraman. Los objetos inestables y pequeos se mueven.VI.
Es sentido por todos. Se dificulta caminar. Las ventanas, platos y
objetos de vidrio se rompen. Adornos, libros, etc., caen de los
estantesVII. Es dficil permanecer de pie. Los automovilistas
sienten cmo se agita el piso. Los objetos colgantes vibran. Se
rompen los muebles. Daos a construcciones tipo D, incluyendo
grietas. Los canales de irrigacin quedan daados.VIII. Se dificulta
conducir un vehculo y quiz hasta se pierde el control del auto.
Daos a las construccicones tipo C; colapso parcial. Algunos
deterioros en las construcciones B; ninguno en las construcciones
A.IX. Pnico general. Las construccciones son destruidas: las de
tipo C quedan gravemente daadas o, a veces, se caen del todo y las
de tipo B quedan daadas seriamente. Averas generales a los
cimientos, y muy serias a las cisternas y presas. Las tuberas
subterrneas quedan rotas. X. La mayor parte de las construcciones
de mampostera y de armazn, as como sus cimientos son destruidos.
Algunas estructuras y puentes, cuidadosamente construidos caen.
Mapas de isosistasEstos representan grficamente los niveles de
intensidad de un sismo, los cuales representan curvas con igual
nivel de intensidad a partir de observaciones de un evento en
particular. La escala de intensidades utilizada es la Mercalli
Modificada.
Sismicidad en Repblica DominicanaLa posicin de la isla de Santo
Domingo, justo en el borde de interaccin entre la placa tectnica de
Norteamrica y la placa tectnica del Caribe, especficamente en el
borde norte de la placa del Caribe, provoca que toda la isla, pero
especialmente la regin septentrional, sea considerada como de alto
riesgo ssmico, lo que se evidencia al pasar revista a nuestra
historia ssmica, donde encontramos seis devastadores terremotos,
esos asoladores movimientos, ocurridos en los aos 1562, 1783, 1842,
1887, 1904 y 1946, han destruido importantes ciudades dominicanas,
principalmente en la regin norte. El 2 de diciembre de 1562 un
fuerte terremoto destruye totalmente la villa de Santiago, bajo las
construcciones de mampostera quedaron sepultados muchos de sus
habitantes. Otro sismo que sacudi isla de Santo Domingo el 7 de
mayo de 1842, considerado como el ms funesto, arras tambin las
ciudades de Port-De Paix, el Mole, Fort Libert y se sinti en Puerto
Prncipe, Santo Domingo y Puerto Plata. El terremoto de 1946 tuvo
una magnitud de 8.0 y se registr en Saman, provincia del noreste
del pas, el 4 de agosto de 1946 a las 17:51 UTC. Una rplica ocurri
cuatro das despus, el 8 de agosto a las 13.28 UTC con una magnitud
de 7.6. El terremoto mat alrededor de 100 personas y dej unas
20.000 personas sin hogar. El movimiento telrico caus daos severos
en la regin nortea de Repblica Dominicana, desde Saman a Santiago y
Puerto Plata.Terremotos ocurridos en Repblica Dominicana desde 1900
hasta la actualidad.
AcelerogramasAceleroqratos de movimiento fuertePara efectos de
ingeniera la informacin producida por los sismogramas tiene poco
inters fuera de su utilizacin en estudios de amenaza ssmica, pues
permiten definir la localizacin y magnitud de los eventos ssmicos
que se incluyen en los catlogos. Por esta razn se desarroll otro
tipo de instrumentos llamados acelergrafos de movimiento fuerte).
Existen diversas clases de ellos.
En general el acelergrafo consta de una serie de componentes
dentro de los que se cuentan: un disparador que activa el
instrumento al detectar que est ocurriendo un movimiento con
aceleraciones mayores de un valor determinado o umbral de disparo,
un grupo de tres pndulos que pueden oscilar en dos direcciones
horizontales ortogonales y en direccin vertical. Un medio de
registro de las oscilaciones de los pndulos, ya sea fotogrfico o
digital y por ltimo un reloj que marca de una manera precisa el
tiempo que transcurre durante el registro de la seal. A diferencia
de los sismgrafos, estn los acelergrafos diseados para registrar
aceleraciones muy altas.Por esta razn son los instrumentos
adecuados para registrar las aceleraciones del terreno durante la
ocurrencia de un sismo fuerte.
Registros acelerogrficos
El registro obtenido por el acelergrafo se denomina acelerograma
y corresponde a los valores de aceleracin horizontal del terreno
medidos en dos direcciones horizontales ortogonales y los valores
de la aceleracin vertical. El acelerograma se digitaliza cuando se
registra en papel fotogrfico y se corrige para una serie de errores
producidos por la misma digitalizacin as como para tener en cuenta
el hecho de que se pierde parte de la informacin inicial mientras
el mecanismo de disparo del acelergrafo activa su
funcionamiento.
La imagen muestra acelerogramas de 6 sismos importantes, los
cuales fueron:
El Centro: Corresponde a la componente N-S del registro tomado
en El Centro, California, del temblor del Imperial Valley, de Mayo
18 de 1940. Tiene una aceleracin 34.8% de la gravedad. Fue por
muchos aos el registro acelerogrfico ms fuerte, tomado cerca de la
falla que lo caus, de que se dispona en el mundo. Est registrado en
un sitio donde hay cerca de 300 m de aluvin denso entre la
superficie del suelo y la roca.
Castaic: Componente N21E del registro tomado en Castaic Old
Ridge Route, del temblor de San Fernando, California, del 9 de
Febrero de 1971. Tiene una aceleracin horizontal mxima del 31.6% de
la gravedad.
Corralitos: Registro tomado en Corralitos, localizado en el
Eureka Canyon, del temblor de Loma Prieta, California, del 17 de
Octubre de 1989. Tiene una aceleracin horizontal mxima del 62.9% de
la gravedad.
Via del Mar: Registro tomado en Via del Mar del temblor de Chile
de Marzo 3 de 1985. Tiene una aceleracin horizontal mxima del 36.3%
de la gravedad. Corresponde e un registro tpico de la zona de
subduccin de la costa del Pacfico de Suramrica.Miyagi: Registro
tomado en Sendai, Japn, del sismo de Miyagi-Ken-Oki, Japn, del 12
de Junio de 1978. Tiene una aceleracin horizontal mxima del 26.3%
de la gravedad.
Mxico: Registro tomado en la Secretara de Transporte de la
ciudad de Mxico D. F., del temblor de Mxico del 19 de Septiembre de
108:1. El temblor se origin en el Ocano Pacfico cerca al estado de
Michoacn, a ms de 400 km de distancia de la Ciudad de Mxico. Tiene
una aceleracin horizontal mxima del 16.1% de la
gravedad.Corresponde a un registro tomado en la superficie de un
valle donde hay depsitos de arcilla entre la roca y la superficie,
los cuales amplificaron la onda ssmica.
Es importante hacer notar las caractersticas aleatorias de los
movimientos registrados, as como las diferencias importantes entre
los acelerogramas registrados en suelo blando, como son el de Myag
y el de Ciudad de Mxico, en comparacin con los registrados en roca
o aluvin, como son El Centro, Castaic, Corraltos y Via del Mar.
Tipos de temblores segn el acelerogramaLos registros
acelerograficos varan para eventos producidos por diferencia
sismogenica e inclusive para sismos que son producidos por la misma
falla.Un ejemplo a tomar en cuenta es el caso del centro en
california, donde se han obtenido registros acelergraficos de
eventos ocurridos en los aos de 1934, 1940 y 1979 que fueron
ocurridos por la misma falla, pero cada uno con una aceleracin
mxima de terreno diferente y con distinta duracin.Newmark y
rosenblueth clasifican los temblores segn el acelerograma en tipo
1,2,3,4Tipo 1:El acelerograma prcticamente consiste en un pulso
nico y los registros de este tipo solo se obtiene a distancia
cercanas al epicentro, solo en terreno firme y nicamente durante
sismos superficiales , cuando esto no se cumple las multiples
reflexiones y difracciones de las ondas ssmicas cambian la
naturaleza del movimiento.Este tipo de registro se obtiene en
temblores de magnitud moderada (5.4 a 6.2) con foco superficial
menos de 30 km y los efectos se sienten como un pulso
unidireccional, mas fuerte en una direccin que la opuesta .El tipo
1 excita periodos de vibracin corta del orden de 0.2 segundos.
Tipo 2:Este tiene un movimiento extremadamente irregular de
duracin moderada, ocurre en suelo firme y la mayora de los sismos
que se generan en el anillo circumpacifico son de este tipo, tienen
un periodo de vibracin entre 0.05 y 0.5 segundos y un mximo entre
2.5 y 6 segundos.
Tipo 3: El movimiento del terreno de mucha duracin y manifiesta
periodos de vibracin definidos.Este es la consecuencia de sismos de
los tipos anteriores que son filtrados a travs de estratos de suelo
blando, en los cuales las ondas ssmicas sufren reflexiones
sucesivas en las fronteras entre estrato.Tipo 4:Este comprende las
deformaciones que se presentan a gran escala del terreno.
Estudios de amenaza ssmicaSon aquellos que se realizan para
obras de gran importancia cuya falla debido a un sismo puede ser
catastrfica y se realiza para fijar parmetros de diseo los cuales
solo son utilizables para el diseo de la obra propuesta. Tambin se
realizan dentro del contexto de una reglamentacin de construccin
sismo resistente, con el fin de fijar parmetros comparativos dentro
del territorio de la aplicabilidad de la norma conduciendo a mapas
de zonificacin ssmica.Luego se incluyen los estudios de
microzonificacin en los los cuales una ciudad o una regin
relativamente pequea , se estudia con respecto a la respuesta
ssmica esperada a diferentes lugares agrupando en microzonas
aquellas sitios que tienen caractersticas similares.Etapas mnimas a
realizar en un estudio de amenaza ssmica1- Obtencin de la
informacin geolgica existente sobre la regin, con especial inters
en la neotectonica regional, incluyendo identificacin de los
movimientos recientes en la corteza causados por un sismo.
2- Compilacin de las fallas activas en la regin, con la
definicin del tipo de movimiento.
3- Documentacin detallada de la historia ssmica de la regin, en
esta se deben preparar catlogos ssmicos de los eventos que se han
sentido en el sitio.
4- La elaboracin, donde la informacin lo permita de curvas de
recurrencia de la frecuencia de sismos regionales, incluyendo
magnitudes pequeas.
Por medio de modelos probalisticos apropiados utilizando la
informacin geolgica y sismolgica se definen curvas de recurrencia
de los parmetros relevantes del sismo de diseo. Estos parmetros
generalmente son la aceleracin mxima en poca del sismo de diseo o
la intensidad de Mercalli en roca o suelo firme. La interpretacin
de estas curvas de recurrencia requiere la introduccin de valores
correctivos provenientes de las incertidumbres asociadas con la
informacin y la definicin de un periodo de retorno promedio del
sismo de diseo en muchos casos se definen diferentes sismos de
diseo, Correspondientes a diferentes estados limites.
Estados limite ultimo o de colapso.Estado limite de servicio o
umbral de diseo.