El Perú se localiza en la región de mayor potencial sísmico en Sudamérica, el mismo que tiene su origen el proceso de subducción de la placa de Nazca bajo el continente Sudamericano. La alta velocidad de convergencia de estas placas, permite que se produzca un fuerte acoplamiento entre ambas, provocando sismos de diferentes magnitudes a varios niveles de profundidad (Tavera & Burfon, 1998).
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2.4LOS SISMOS
Cuando las fuerzas vencen la resistencia de las asperezas, el continente salta, produce terremoto y tsunamis.
Un terremoto resulta de la deformación del suelo a lo largo del cual, la energía acumulada es liberada cuando sobrepasa la resistencia de la roca e irradiada bajo la forma de calor y de ondas sísmicas, las primeras que se propagan a través de toda la tierra.
En el borde oeste peruano, los grandes terremotos que se han producido durante el período histórico e instrumental se dieron principalmente por el proceso de subducción que obedecen al modelo de Asperezas. En el interior del continente los terremotos que se presentan son menos destructores a comparación a los de subducción, asociados a fallas activas que obedecen al modelo de Barreras.
En toda la costa peruana se ha identificado un importante número de Asperezas (gap sísmico), estas en un futuro experimentarán ruptura y por ende liberarán la energía acumulada.
2.5TIPOS DE SISMOS
Se clasifican de acuerdo a diversos criterios, entre los principales tenemos:
a) Por su origen: - Volcánicos - Tectónicos b) Por su Magnitud: - Microsismos - Macrosismos
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Dentro de los sismos tectónicos tenemos:
a) Sismos interplaca: son los que ocurren en los bordes o límites de una placa Oceánica y una placa Continental. Ejemplo de este tipo de sismo son todos aquellos que ocurren en la costa del Perú.
b) Sismos intraplaca: son los que ocurren dentro de una placa tectónica. Están relacionados generalmente a fallas normales.
2.6ONDAS SÍSMICAS
Son movimientos o perturbaciones que se producen en la corteza terrestre, expresadas a través de ondas de energía con características de propagación que dependen de la densidad y la elasticidad del medio por el cual se transportan.
Al producirse la liberación de energía, estas se propagan en parte como ondas de volumen a través de todo el medio; el resto de energía es transmitida por la superficie como ondas superficiales.
2.6.1 ONDAS DE VOLUMEN
Denominadas también ondas de cuerpo. Dado que la tierra presenta una variada densidad y composición del interior de sus capas, estas ondas viajan describiendo caminos curvos. Pueden ser compresionales o transversales, se dividen en dos grupos: primarias P y secundarias S que son justamente el orden de llegada a una estación dada.
Las ondas P pueden propagarse en cualquier medio, haciendo que este se comprima o dilate. Son ondas longitudinales y corresponden a modificaciones de volumen sin cambio de forma (Herraíz, 1997). Según la fundación ICA (1988), las velocidades típicas son: 330 m/s en aire, 1450 m/s en agua y cerca de 5000 m/s en granito (Lagos, 2014).
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Las ondas S solo pueden propagarse en medio sólido. Son ondas transversales o de corte y se relacionan con cambios de forma sin cambios de volumen (Herraíz, 1997). Cuenta con dos componentes, SV correspondiente a la proyección sobre el plano vertical y SH proyección al plano horizontal. Según la fundación ICA (1988), las velocidades típicas son: 190 m/s en aire, 840 m/s en agua y cerca de 2900 m/s en granito (Lagos, 2014).
2.6.2 ONDAS SUPERFICIALES
Con una velocidad menor en comparación a las ondas de cuerpo, solamente se desplazan en la capa externa de la tierra. Su amplitud decrece con la profundidad. Aportan información importante acerca de las propiedades mecánicas del medio que atraviesa, es por ello que se emplean para la caracterización geotécnica de suelos.
Dentro de las ondas superficiales están las ondas Love, cuyo movimiento es similar a las ondas S, haciendo que el terreno se desplace en sentido perpendicular a la dirección de propagación sin movimiento vertical. Además, se tiene a las ondas Rayleigh, cuyo movimiento es similar al de las ondas en la superficie del agua, esto es desplazando una partícula sobre un plano que apunta en dirección de la trayectoria de las ondas con un movimiento elíptico horizontal y vertical simultáneamente.
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2.6.3 PROPAGACIÓN DE ONDAS
La Fig.2.5 muestra un ejemplo de onda sísmica, cuya amplitud máxima está en el punto A; el periodo P es el tiempo en que transcurre para que complete un ciclo; generalmente las ondas de periodo largo tienen amplitudes menores que las de periodo corto. Por otra parte la Fig. 2.6 muestra la trayectoria de la onda sísmica; mientras más cerca al epicentro mayor será la amplitud de la onda y a su vez el periodo experimentado es más corto; conforme se aleje del foco los periodos largos tienden a predominar.
A 25 km 250 km C 0 km B Hipocentro 120 km P A A= amplitud máxima P= periodo
Figura 2.5 Onda Sísmica
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2.7PARÁMETROS DE TAMAÑO
El tamaño de un terremoto se mide fundamentalmente con tres parámetros: el momento sísmico, la intensidad y la magnitud.
2.7.1 INTENSIDAD SÍSMICA
La intensidad sísmica es una medida de los efectos o grado de destrucción que puede ocasionar determinado evento sísmico. Es una medida relativa porque varía de un lugar a otro, está sujeta a la apreciación personal del evaluador por lo cual también es subjetiva, y depende de factores como la cantidad de energía liberada, la distancia al epicentro, condiciones geológicas, etc.
Las escalas de medición de intensidad más utilizadas son la escala de Mercalli y la Escala Macro Sísmica Europea (EMS-98). Ambas cuentan con XII grados, la primera es más utilizada en América y la segunda en Europa. Para su estimación generalmente se utiliza dos parámetros: Intensidad Máxima 𝐼𝑚𝑎𝑥 y la intensidad epicentral 𝐼0.
- Intensidad de Mercalli Modificada (MMl): desarrollada por el sismólogo italiano Mercalli y posteriormente modificada en el año 1931. Está expresada en números romanos del I al XII, siendo estos proporcionales, es decir que una intensidad de VI es el doble de una de III. Esta escala evalúa el daño a partir de datos obtenidos de encuestas en el sitio afectado por un evento sísmico.
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Tabla 2.1 Escala de Intensidad de Mercalli Modificada
Valor de Intensidad DESCRIPCIÓN
I Registrado solo instrumentalmente.
II Perceptible solo por pocas personas en pisos alto.
III Perceptible por algunos en edificios. Ligero balanceo de objetos colgados.
IV
Sentido por todos en edificio y algunos en el exterior. Vibración de puertas y ventanas, balanceo de objetos colgados y movimientos de muebles.
V
Sentido por todos dentro y fuera de edificios. Caída de objetos ligeros, golpear las puertas y ventanas. Ligeros daños en construcciones tipo A.
VI
Temor generalizado. Posible rotura de vajilla, caída e objetos, movimiento de muebles pesados. Daños moderados en construcciones de tipo A, ligeros en B. Grietas pequeñas en terrenos, deslizamientos y cambios de nivel en pozos.
VII
Mayoría aterrorizada. Graves daños en construcciones tipo A, llegando a destrucción completa, moderados en B y ligeros en C. deslizamientos de tierras, cambios de caudal en manantiales y pozos.
VIII
Miedo y pánico general. Destrucción y algunos colapsos de construcciones tipo A, daños graves y alguna destrucción en B, moderados y algún grave en C. derrumbamiento de muros, deslizamiento de laderas y barrancos, grietas grandes en terreno, cambios de caudal.
IX
Pánico general. Colapso de construcciones tipo A, destrucción de C. Doblamiento de raíles, rotura de carreteras. Numerosas grietas en terreno y desprendimiento de rocas y tierra. Licuefacción, extrusión de agua, arena y fango.
X
Colapso de la mayoría de construcciones tipo A, destrucción de C. Doblamiento de muros, deslizamiento de laderas y barrancos, grietas grandes en terreno, cambios de caudal.
XI
Daños importantes en todas las construcciones, carreteras fuera de servicio y canalizaciones destruidas. Deformaciones considerables en el terreno con anchas grietas y muchos deslizamientos de tierras.
XII
Todas las estructuras destruidas o gravemente dañadas, cambios en la topografía, grandes grietas con importantes desplazamientos, desviación de ríos y formación de lagos.
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2.7.2 MAGNITUD SÍSMICA
La magnitud es una medida instrumental del tamaño de un sismo, obtenida del registro de sismógrafos y acelerógrafos, por lo que es de carácter cuantitativo comparadas con la intensidad sísmica que tiene un carácter cualitativo; es decir la medida de la magnitud sísmica será la misma, independientemente de la estación donde se obtenga los datos del sismo.
Entre las principales escalas de magnitud se tiene:
- Magnitud local (Ml): conocida como magnitud de Richter, en honor a Charles F. Richter, quien en 1935 propuso esta escala para medir los sismos al sur de california, sismos poco profundos con distancias epicentrales menores a 600 km. Esta escala es la más conocida y ha sido utilizada en muchos países; sin embargo no es la adecuada para medir el tamaño de los sismos, actualmente se utilizan otras escalas más sofisticadas como la de magnitud de momento.
- Magnitud de momento (Mw): es una escala logarítmica que mide la cantidad de energía liberada por un evento sísmico, que a diferencia de otras magnitudes no se satura ante la ocurrencia de grandes terremotos. Esta magnitud se basa en el momento sísmico que es una cantidad proporcional al área de ruptura y al deslizamiento que ocurra en la falla, su estimación es compleja y puede llevarse a cabo empleando diversos métodos y tipos de datos.
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CAPITULO III
PELIGRO SÍSMICO
El peligro sísmico o amenaza sísmica es la probabilidad de ocurrencia de cierto evento sísmico, cuya intensidad puede exceder una intensidad objetivo, en un sitio en particular para un determinado periodo de años. Se hace extensivo el término intensidad a cualquier otra característica de un sismo, tal como su magnitud, la aceleración máxima en el suelo PGA, la velocidad máxima en el suelo PGV, el desplazamiento máximo del suelo PGD, el valor medio de la intensidad Mercalli Modificada u otro parámetro.
La naturaleza del peligro sísmico es externa, dada a su condición natural, en la que el ser humano no puede intervenir. Sin embargo, su estudio es de gran importancia para determinar las intensidades con las que se mueve el suelo, las cuales son necesarias para el diseño sísmico de una estructura.
Para lograr tal objetivo, desde hace muchos años atrás se vienen desarrollando métodos que permiten determinar el peligro sísmico de un sitio de interés, los cuales se basan en análisis determinísticos y modelos probabilísticos.