FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
“VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LA CIUDAD DE
MONSEFÚ APLICANDO LOS ÍNDICES DE
BENEDETTI - PETRINI”
TESIS DE GRADO PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO CIVIL
PRESENTADO POR:
BACH. JENNER MEDINA CRUZADO
BACH. CÉSAR AGUSTO PIMINCHUMO ALBITES
PATROCINADOR:
DR. ING. RICARDO ANTONIO SOSA SANDOVAL
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
“VULNERABILIDAD SÍSMICA
DE LA CIUDAD DE
MONSEFÚ APLICANDO LOS ÍNDICES DE
BENEDETTI - PETRINI”
MIEMBROS DEL JURADO:
M. SC. ING. SEGUNDO ARTURO RODRÍGUEZ SERQUÉN PRESIDENTE DE JURADO
ING. JORGE LUIS MARTÍNEZ SANTOS MIEMBRO DEL JURADO
ING. OVIDIO SERRANO ZELADA MIEMBRO DEL JURADO
DR. ING. RICARDO ANTONIO SOSA SANDOVAL PATROCINADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
“VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LA CIUDAD DE
MONSEFÚ APLICANDO LOS ÍNDICES DE
BENEDETTI - PETRINI”
RESPONSABLES:
BACH. CÉSAR AGUSTO PIMINCHUMO ALBITES RESPONSABLE
i
DEDICATORIAS
A Dios, por ser mi fortaleza y porque siempre estuvo conmigo desde el inicio hasta la culminación de esta investigación.
A mis padres Florentino y Jaqueline, por apoyarme cada día y porque gracias a ellos logre una de mis metas.
A mis hermanos Jhonatan, Stefani, Jennifer, Kevin, Arnie y Maria; por su apoyo y animarme en todo tiempo.
A Jhonatan Medina Cruzado, hermano y amigo por su motivación y porque él quiso que llegara este día.
ii
Este trabajo se lo dedico a Dios, por haberme guiado en este camino dándome la oportunidad de ser profesional, y así cumplir con unas de mis metas.
A mi madre Edita Emelda Albites Cubas por el cariño y apoyo incondicional que me brinda día a día.
A mi hermano Eduardo Miguel Piminchumo Albites por el apoyo, amistad y cariño que me brinda.
iii
AGRADECIMIENTOS
En primer lugar agradecer a Dios por darme su bendición y permitir lograr esta meta anhelada.
A mis padres Florentino y Jaqueline, por su apoyo incondicional .La culminación de esta tesis es el fruto de todo lo que me han brindado.
A mis hermanos Jhonatan, Stefani, Jennifer, Kevin, Arnie y Maria; por su aprecio, cariño y el apoyo que siempre me brindan.
A mi compañero de tesis César Piminchumo, por su esfuerzo y perseverancia para lograr nuestra meta propuesta.
Al Ing. Ricardo Sosa Sandoval nuestro asesor de tesis, por su apoyo brindado y buena disposición, gracias a ello pudimos culminar el presente proyecto de manera satisfactoria.
A los funcionarios de la Municipalidad Distrital de Monsefú, por la información brindada para la posible elaboración del proyecto de tesis.
iv
Agradezco a Dios por haberme permitido cumplir con una de mis metas, por acompañarme y guiarme en todo momento, por ser mi fortaleza en los momentos de debilidad y por brindarme una vida llena de aprendizajes, experiencias y felicidad.
A mi madre que es un ejemplo de lucha, perseverancia y amor, por el apoyo incondicional que me ha dado para que yo pueda cumplir con este sueño.
A mi hermano por el apoyo brindado, en el trayecto de mi formación profesional.
A mi compañero de tesis Jenner Medina, por el empeño y esfuerzo que nos ha llevado a cumplir nuestro objetivo.
Al Ing. Ricardo Sosa Sandoval nuestro asesor de tesis, por la orientación y ayuda que nos ha brindado para la realización de este proyecto.
A los funcionarios de la Municipalidad Distrital de Monsefú, por la información brindada.
v
RESUMEN
El presente trabajo de investigación consiste en la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de las viviendas de la Ciudad de Monsefú.
La vulnerabilidad sísmica es una propiedad intrínseca de la estructura, una característica de su propio comportamiento ante la acción de un sismo descrito a través de una ley causa-efecto, donde la causa es el sismo y el efecto es el daño.
El objetivo principal de esta investigación es la identificación de zonas de alta, media y baja vulnerabilidad sísmica, para ello se utilizó el Método del Índice de Vulnerabilidad de Benedetti y Petrini, que identifica once parámetros que inciden en daños en edificaciones ocasionados por la ocurrencia de eventos sísmicos.
Después de haber aplicado el Método del Índice de Vulnerabilidad, se elabora con la información obtenida una base de datos, está nos dio como resultado que la mayoría de viviendas de la Ciudad de Monsefú presenta una vulnerabilidad sísmica de media a alta.
Con el uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG) se elaboraron mapas temáticos que permiten graficar mejor los resultados y zonificar la Ciudad de Monsefú de acuerdo a su vulnerabilidad sísmica.
DEDICATORIA ... i
1.7. Motivación de la Investigación ... 6
1.8. Limitaciones del estudio ... 6
1.9. Contenido del Proyecto. ... 7
2. CAPÍTULO II: ASPECTOS GENERALES DE LA VULNERABILIDAD SISMICA .. 8
2.4.3.1. Ondas de Cuerpo. ... 18
2.7.1.1. Comportamiento Sísmico en las Construcciones de Adobe. ... 46
2.7.2. Edificaciones con Muros de Albañilería confinada y techos Rígidos. .... 49
5. CAPÍTULO V: EVALUACIÓN DE ESCENARIO DE DAÑOS EN LA CIUDAD
DE MONSEFÚ ... 126
5.1. Introducción. ... 127
5.2. Tamaño de Muestra ... 127
5.3. Cálculo del Índice de Vulnerabilidad. ... 128
5.4. Resultados de los 11 parámetros por Clase y Tipología Estructural. ... 132
5.5. Resultados del Índice de Vulnerabilidad. ... 163
5.6. Resumen de los Resultados del Índice de Vulnerabilidad. ... 166
5.7. Análisis de los Resultados del Índice de Vulnerabilidad. ... 168
6. CAPÍTULO VI: CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN ... 170
6.1. Conclusiones a la metodología empleada para evaluar la vulnerabilidad sísmica. ... 171
6.2. Conclusiones Referentes a los Resultados Obtenidos. ... 171
6.3. Recomendaciones y Futuras Líneas de Investigación. ... 173
7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 177
8. ANEXO A: CÁLCULO DEL ÍNDICE DE DAÑO DE LA CIUDAD DE MONSEFÚ ... 181
9. ANEXO B: SISMOS NOTABLES EN EL PERÚ ... 198
10. ANEXO C: FICHAS DE EVALUACIÓN SÍSMICA ... 209
11. ANEXO D: RESULTADOS DEL ESTUDIO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA .... 263
12. ANEXO E: ESTUDIO DE SUELOS DE LA CIUDAD DE MONSEFÚ ... 341
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CAPÍTULO I
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1.
INTRODUCCIÓN
1.1. INTRODUCCIÓN
En el planeta tierra se producen muchos sismos durante todo el año una de las principales causas de este fenómeno es el deslizamiento, la separación o el choque entre placas tectónicas, las cuales forman parte de la litosfera del planeta tierra.
Los sismos ocasionan el colapso de estructuras e interrumpen la actividad económica, las líneas de comunicación y los servicios públicos. En la mayoría de los casos, se desarrolla una cadena de acontecimientos lamentables que siguen al terremoto: incendios, avalanchas, inundaciones, etc.
El Perú forma parte del Cinturón o Anillo de fuego del Pacífico, que es una línea imaginaria que delimita la zona del planeta más sensible a los sismos y erupciones volcánicas, por estar justo sobre la unión de placas tectónicas, el Perú está situado sobre el límite entre las placa oceánica de Nazca y la placa continental Sudamericana, lo que lo hace un país altamente sísmico.
En el Perú, el 15 de agosto del 2007, Pisco, Ica, Nazca, Chincha y zonas aledañas, fueron sacudidas por un terremoto de magnitud local ML = 7.0 en escala de Richter, y de Mw= 7.9 (magnitud de momento, según el Instituto Geofísico del Perú). La estación acelerográfica del CISMID, situada en el laboratorio de Mecánica de Suelos de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad San Luis Gonzaga de Ica, informo que la aceleración pico fue de 334 gals. Se reportan más de 1000 réplicas, la longitud de ruptura de falla fue de casi 150 km. El número de personas fallecidas ascendió a 595, además de 318 desaparecidos y casi 320000 damnificados, sin mencionar millones de dólares en pérdidas.
La principal causa de estas grandes pérdidas, es el comportamiento sísmico inadecuado de las estructuras. Al respecto debe señalarse, que el 75 % de las víctimas que los terremotos producidos en el mundo entre 1900 y 1992, se debieron al colapso de edificios.
Sobre terremotos que afectaron la costa norte del Perú, puede mencionarse el acaecido el 23 de marzo de 1606, en Zaña, cuya intensidad ha sido estimada en VIII.
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el mar), con magnitud local de 6.2 en la escala de Richter. En la misma zona se produjo otro sismo dos días después, el 25 de febrero del 2007, probablemente una réplica del anterior, con una magnitud local de 4.8. El 27 de junio del 2007, frente a Pimentel, un temblor de magnitud local 4.7, con epicentro ubicado 58km al suroeste de Pimentel, a 36 km de profundidad. El 16 de marzo del 2008, un sismo de ML= 4.6 e intensidad IV (MM), cuyo epicentro se localizó en la provincia de Ferreñafe, causo alarma en la población de la región de Lambayeque. El 22 de marzo del 2008, otro evento sísmico de magnitud local ML= 4.0, que, según el IGP, tenía el epicentro 6 kilómetros al este de Pimentel, a 53 km de profundidad.
La vulnerabilidad, se refiere al grado de daños que pueden sufrir las edificaciones durante un evento sísmico. Depende de las características de su diseño, la calidad de los materiales y la técnica de construcción.
El propósito de la evaluación de la vulnerabilidad sísmica en centros urbanos es determinar posibles escenarios de daño, recurriendo a metodologías simplificadas que reducen costos, además de permitir resultados adecuados y justificados.
La mayoría de viviendas construidas en el Perú son de adobe y de albañilería superando estas ampliamente en número a las de concreto armado y acero, gran parte de estas son antiguas, encontrándose los materiales de construcción en mal estado, por no haber tenido el mantenimiento adecuado, además un gran porcentaje de estas han sido construidas sin tener en cuenta los criterios sísmicos, en el caso de las viviendas nuevas muchas de ellas tiene un mal proceso constructivo y un mantenimiento inadecuado.
La ciudad de Monsefú no se encuentra exenta de estos problemas, es por eso, que surge la necesidad de hallar la vulnerabilidad sísmica de toda la ciudad, por medio del método de Índice de Vulnerabilidad, para así determinar el daño esperado para diferentes aceleraciones sísmicas.
1.2. Situación Problemática
En el departamento de Lambayeque se produce un silencio sísmico, esto se debe a que placa oceánica de Nazca y la placa continental Sudamericana no han liberado energía durante mucho tiempo en esta zona.
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de Perú. Por ello Monsefú no está libre de sufrir un sismo de gran magnitud, el problema radica en que las edificaciones de la ciudad de Monsefú han sido hechas en base a adobe, ladrillo y actualmente, unas pocas con sistema aporticado de concreto armado, además de que la mayor parte de viviendas fueron construidos sin tener en cuenta los criterios antisísmicos debido a la inexistencia de Normas o Códigos Sísmicos en el año de construcción.
1.3. Hipótesis
Se espera que el nivel de Vulnerabilidad Sísmica de las edificaciones existentes en la Ciudad de Monsefú, se encuentre entre “MEDIO” y “ALTO”.
1.4. Objetivos
1.4.1. Objetivo General
Reconocer las zonas de alta, media y baja vulnerabilidad sísmica, en la ciudad de Monsefú.
1.4.2. Objetivo Específico
Elaborar la base de datos de las edificaciones de la ciudad de Monsefú, especificando sus características estructurales y constructivas.
1.5. Área de Estudio
Se evaluaran todas las edificaciones que estén dentro de la ciudad de Monsefú y que hayan sido construidas para que se les de el uso de vivienda.
1.6. Población y Muestra
Las unidades de análisis de la población serán las viviendas ubicadas en la ciudad de Monsefú. Con respecto a la muestra será en forma aleatoria y según la significancia a tomarse del universo.
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Para poblaciones muy grandes:
n = Z2(p. q)/ E2………... Metrópolis
Para poblaciones conocidas:
n = N. Z2(p. q)/[E2(N − 1) + Z2(p. q)] …... Centros Urbanos
Donde:
a) El nivel de confianza o seguridad, es prefijado y da lugar a un coeficiente (Z). La confianza es el porcentaje de seguridad que existe para generalizar los resultados obtenidos. Para evitar un costo muy alto para el estudio, entonces se busca un porcentaje de confianza menor al 100%, y por lo tanto es común en las investigaciones encontrar entre 90% a 95%. Según los porcentajes de seguridad el coeficiente de Z varía, así:
• Si la seguridad fuese del 90% el coeficiente Z sería 1.645
• Si la seguridad fuese del 95% el coeficiente Z sería 1.96
• Si la seguridad fuese del 97.5% el coeficiente Z sería 2.24
• Si la seguridad fuese del 99% el coeficiente Z sería 2.576
b) El error (E), que se prevé cometer está en relación con la precisión y confianza de los resultados que deseamos para nuestro estudio, y que en nuestro caso no será mayor del 5%.
c) La prevalencia (p), es la probabilidad esperada de los datos a evaluar, es el valor de incidencia del parámetro que queremos medir (en este caso una cantidad esperada). Esta idea se puede ampliar y obtener revisando la literatura para estudio pilotos (Valor entre 0 y 1, es la proporción de individuos de una población que presentan el evento en un periodo de tiempo p=N°eventos/Población). En caso de no tener dicha información utilizaremos una proporción p = 0.95 que maximiza el tamaño muestral. d) La probabilidad en contra de los datos a evaluar es (q), donde q = 1 – p.
Trabajos Estadísticos
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1.7. Motivación de la Investigación
Desde el 23 de marzo de 1606, en Zaña, donde se produjo un sismo de gran magnitud cuya intensidad ha sido estimada en VIII, no se ha vuelto a producir en el departamento de Lambayeque, un sismo con esas características.
A lo largo de toda la costa peruana convergen la placa de Nazca y la Sudamericana, produciéndose el fenómeno de subducción, un proceso de carácter cíclico, esto implica que cualquier evento sísmico ocurrido en el pasado tiene que volver a suceder; esto nos lleva a pensar que podría no estar lejos de darse un sismo de gran magnitud en esta zona, por ello Monsefú al ser parte del departamento de Lambayeque no está libre de este riesgo sísmico.
Es importante que se reconozca en la ciudad de Monsefú, las zonas más referidas a la mitigación de desastres por sismos.
1.8. Limitaciones del estudio
Para realizar el estudio de vulnerabilidad sísmica de la ciudad de Monsefú se hace necesario realizar encuestas en las viviendas existentes de la zona en estudio, para ello se tendrá que tener acceso al interior de las viviendas, lo cual será dificultoso ya que algunos pobladores por desconfianza u otras razones no van a permitir el ingreso a sus viviendas.
Para la evaluación de las viviendas de la Ciudad de Monsefu no se ha contado con planos porque los pobladores no nos han brindado dicha información esto se ha debido principalmente a que sus viviendas son antiguas y autoconstruidas, por ello no tienen planos, y en el caso de que las viviendas tuvieran planos los pobladores no han accedido a darnos esta información por desconfianza u otras razones.
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1.9. Contenido del Proyecto
La presente investigación está dividida en seis capítulos, en los cuales se describe: la problemática planteada para la realización del proyecto, los trabajos de campo y de gabinete, así como la metodología seleccionada para la evaluación del problema, la elaboración de una base de datos de los elementos de estudio y finalmente la estimación de los escenarios de daño. De esta manera los capítulos de trabajo tratan los siguientes aspectos:
En el Capítulo I, se mencionan algunas generalidades, además de plantear los objetivos, especificar la motivación de la investigación y resumir el contenido mismo del proyecto.
En el Capítulo II, se exponen los aspectos generales de la evaluación de la vulnerabilidad sísmica, en atención a las faltas más comunes en las edificaciones.
En el Capítulo III, se explica la metodología adoptada para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica.
En el Capítulo IV, se hace una revisión del Sistema de Información Geográfica (SIG), mostrando las herramientas que servirán para implementar la metodología del Índice de Vulnerabilidad Sísmica.
En el Capítulo V, se muestra el cálculo de los índices de vulnerabilidad (Iv), y luego, de manera referencial, la evaluación de escenarios de daño, aplicando funciones de vulnerabilidad empleadas en una investigación anterior.
En el Capítulo VI, se presentan las conclusiones, recomendaciones y líneas futuras de investigación para complementar la evaluación de la vulnerabilidad sísmica.
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CAPÍTULO II
ASPECTOS GENERALES DE LA VULNERABILIDAD
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2. ASPECTOS GENERALES DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA
2.1. INTRODUCCIÓN
Cuando hablamos de vulnerabilidad sísmica nos referimos al grado de daño que puede sufrir una estructura durante un evento sísmico de determinadas características. La experiencia obtenida a causa de los terremotos que se han dado en el pasado nos dice que estructuras de la misma tipología ubicada en la misma zona donde se desarrolla el evento sísmico, son afectadas con grado de daño diferente, unas más que otras, esto se debe a que existen estructuras con una calidad estructural mejor que otras.
Es importante resaltar que una estructura puede ser vulnerable frente a eventos sísmicos de determinadas características, pero no estar en riesgo debido a que se encuentra en una zona donde no hay riesgo sísmico.
Los estudios de vulnerabilidad sísmica pueden ser aplicados a cualquier obra de ingeniería civil como son edificaciones, presas, carreteras, puentes, taludes, centrales nucleares y en general a toda obra en la que se requiera conocer su comportamiento ante un posible evento sísmico.
El resultado de los estudios de vulnerabilidad es un índice de daño que caracteriza la degradación que sufriría una estructura de una tipología estructural dada, sometida a la acción de un sismo de determinadas características.
Es importante mencionar que los estudios de vulnerabilidad sísmica se hacen con el fin de tomar medidas preventivas frente a la posibilidad de que se produzca un fenómeno de esta naturaleza, estos estudios contribuyen de manera importante en la mitigación de daño ocasionados por los sismos.
2.2. CLASES DE VULNERABILIDAD SÍSMICA
2.2.1. Vulnerabilidad Estructural
Se refiere a que tan susceptibles a ser afectados o dañados son los elementos estructurales de una edificación o estructura frente a las fuerzas sísmicas inducidas en ella y actuando en conjunto con las demás cargas habidas en dicha estructura.
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a ello como se dirá que un buen diseño estructural es la clave para que la integridad del edificio sobreviva aún ante desastres naturales severos como lo son los terremotos.
Figura 2.1. Falla por corte de una columna corta en centro educativo de
Nasca.
2.2.2. Vulnerabilidad No Estructural
Un estudio de vulnerabilidad no estructural busca determinar la susceptibilidad a daños que estos elementos puedan presentar. Sabemos que al ocurrir un sismo la estructura puede quedar inhabilitada debido a daños no estructurales, sean por colapso de equipos, elementos arquitectónicos, etc., mientras que la estructura permanece en pie. Esto generalmente se aplica a centros educativos y centros de salud donde entre el 80% y 90% del valor de la instalación no está en las columnas, vigas, losas, etc.; sino en el mobiliario y en el diseño arquitectónico.
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Figura 2.2. Daños no estructurales sismo Japón 11 de marzo del 2011.
(Kuroiwa 2012).
2.2.3. Vulnerabilidad Funcional
Un estudio de la vulnerabilidad funcional busca determinar la susceptibilidad de una edificación a sufrir un “colapso funcional” como consecuencia de un sismo. Esto es sólo visible en el momento en que ocurre una emergencia. A fin de determinar en esta tercera etapa la vulnerabilidad funcional, se evalúa lo referente a la infraestructura. En primer lugar, el sistema de suministro de agua y de energía eléctrica, que son las partes más vulnerables. También son afectadas por los sismos las tuberías de alcantarillado, gas y combustibles, para lo cual se realizan investigaciones sobre su resistencia y flexibilidad.
2.3. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA CIUDAD MONSEFÚ.
2.3.1. Ubicación
Monsefú es una ciudad peruana, capital del distrito de Monsefú, que conforma la Provincia de Chiclayo, ubicada en el Departamento de Lambayeque, bajo la administración del Gobierno regional de Lambayeque. Es conocida por su comida y sus tradiciones.
La Ciudad de Monsefú, presenta los siguientes límites:
Por el norte : Limita con los Distritos de La Victoria, Chiclayo y Pomalca.
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Por el Este : Limita con el Distrito de Reque.
Por el Oeste : Limita con los Distritos de Pimentel, Santa Rosa y el Océano Pacífico.
Figura 2.3. Ubicación Geográfica de la Ciudad de Monsefú.
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2.3.2. Creación
El pueblo de Monsefú fue creado en la época de la Independencia por el Libertador Simón Bolívar y elevado a la categoría de ciudad el 26 de octubre de 1888.
2.3.3. Superficie
Su área territorial abarca 44,94 km².
2.3.4. Relieve
Es casi llano, notándose elevaciones de terreno muy aisladas tales como las colinas de Poncoy y las de Valle Hermoso al norte de la ciudad, y al oeste las dunas y médanos que sirven como límite con la caleta de Santa Rosa. El territorio plano es tierra de cultivo.
2.3.5. Clima
Es variado temperatura semi-tropical, ya que parte de su territorio está sobre la orilla del mar, y otra alojada en el valle del río Reque.
2.3.6. Población
Teniendo como fuente de información el Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI) en base a la información estadística generada a partir de los resultados de los Censos Nacionales. Siendo el último Censo de Población y Vivienda el del año 2007 “XI de Población y VI de Vivienda”, el INEI proporciona proyecciones y estimaciones anuales de población para los 24 departamentos, 195 provincias y 1838 distritos de nuestro país.
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Tabla 2.1. Últimas proyecciones y estimaciones anuales de la población
del Distrito de Monsefú. Fuente: Instituto Nacional de Estadística e
Informática (INEI).
2.4. FUNDAMENTOS DE SISMOLOGÍA
2.4.1. Introducción
La sismología es la ciencia que estudia los terremotos y los fenómenos asociados con ellos. En sus inicios, era una ciencia observacional, hasta que en el último Siglo tuvo un gran avance por el desarrollo tecnológico alcanzado. Este desarrollo se ve hoy en la exploración sísmica para el petróleo, la evaluación del riesgo sísmico, la planificación en el uso del suelo, incluyendo la localización segura de plantas de energía nuclear, grandes presas, puentes, etc.
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La Tierra ha sufrido terremotos en casi todo el tiempo geológico y se han registrado de alguna manera desde los últimos milenios. En China existen evidencias en trabajos literarios y templos desde el año 1831 a.C. Estos reportes históricos son tan detallados que los modernos estudios actuales han podido establecer la distribución del daño y hasta determinar el tamaño de esos terremotos.
2.4.2. Estructura Interna de la Tierra.
Para poder comprender cómo funciona la Tierra, es necesario saber cómo es por dentro, en cuanto a composición y en cuanto a estructura. El estudio del interior de la Tierra sugiere una estructura composicional en capas (geósferas) a las que se superpone una estructura dinámica, es decir referida al comportamiento de los materiales internos.
2.4.2.1. Estructura Química
Ante la imposibilidad de acceder directamente al interior de la Tierra, el estudio de su interior se hace por métodos indirectos, que consisten básicamente en medidas de características físicas de la Tierra en su conjunto. Este tipo de estudios conforman una ciencia, denominada geofísica.
Las capas terrestres son, de afuera a adentro:
Corteza: Es la capa más fina e irregular. Sólida. Su espesor varía desde 5 km bajo los fondos oceánicos hasta más de 70 km en algunos puntos de los continentes. Es la menos densa, formada por elementos químicos ligeros, como el oxígeno, carbono, silicio, etc. Su límite con la siguiente capa forma la discontinuidad de Mohorovicic.
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en la que se producen terremotos y el Manto inferior, más denso debido a un cambio en la estructura de los silicatos.
Núcleo: Es muy denso. Compuesto básicamente por hierro, níquel y azufre, similar a un tipo de material (roca) denominado troilita, encontrado en algunos meteoritos que han caído a la Tierra (siderolitos) y cuyas propiedades físicas coinciden con las medidas para esta capa terrestre. El Núcleo externo se encuentra en estado líquido, lo que sabemos porque las "ondas s" desaparecen en él. Su límite, situado a 5100 km, se denomina discontinuidad de Wiechert o Lehman. A partir de esta discontinuidad aparece el Núcleo interno, sólido, de mayor densidad y menos azufre. Forma la parte central del planeta.
A estas capas habría que añadir las denominadas capas fluidas, es decir
hidrosfera y atmósfera. Dado que son el motor de los Procesos Externos. De todas formas no conviene olvidar que si la Corteza fuese la capa más externa, nosotros estaríamos en la Tierra por la parte de afuera y no dentro de ella. El último átomo atmosférico afectado por el movimiento de rotación terrestre se sitúa a unos 10.000 km sobre la superficie de la Corteza. Éste sería el verdadero límite de la Tierra.
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2.4.2.2. Estructura Dinámica
Es una división del interior de la tierra en capas no diferenciada por su composición sino por su dinámica manifestada por el comportamiento térmico.
Litosfera: Es la capa más superficial, correspondiendo a la totalidad de la Corteza y la parte más superficial del manto. Su profundidad es variable (mayor bajo las cordilleras que bajo los océanos), pudiendo alcanzar unos 200 km de profundidad. Es rígida y en ella el calor interno se propaga por conducción. Forma parte activa en la convección del Manto.
Manto Sublitosférico: Formado por el resto del Manto que se encuentra bajo la Litosfera. Se encuentra en convección. Sus corrientes ascendentes coinciden con las zonas de dorsal, y sus corrientes descendentes con las zonas de subducción. En el contacto con el Núcleo presenta un nivel de transición denominado D'' al que se incorporan los restos de la Litosfera.
Núcleo (o Endosfera): Es la fuente del calor interno. Su parte más externa se encuentra fundida y en convección, mientras que su parte interna es sólida y transmite el calor por conducción. El núcleo es el responsable de la generación del campo magnético terrestre.
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2.4.3. Ondas Sísmicas
Cuando sucede un temblor producto de un movimiento de placas tectónicas, estas provocan una ruptura en el interior de las rocas, produciendo vibraciones que se propagan en forma de ondas sísmicas, a través de las diferentes capas de la tierra.
Figura 2.6. Propagación de las ondas sísmicas.
2.4.3.1. Ondas de Cuerpo
Son las que se generan en el proceso de ruptura y viajan a través del interior del medio sólido, también son conocidas como ondas internas. Pueden ser:
Las ondas P: (Ondas primarias o compresionales) Son las ondas sísmicas que más rápidamente se mueven. Lo hacen con un movimiento de empuje y tracción, que provoca que las partículas en la roca se muevan hacia adelante y hacia atrás en su lugar. Cuando la onda se mueve saliéndose del foco, las partículas se mueven acercándose y separándose a lo largo de la dirección en la que se mueve la onda.
Las ondas P pueden moverse a través de sólidos, líquidos o gases. Son muy similares a las ondas sonoras, empujan y jalan la roca, así como, las ondas sonoras empujan y jalan el aire.
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Figura 2.7.Deformaciones producidas por las Ondas internas.
2.4.3.2. Ondas Superficiales
Son las que se producen cuando las ondas sísmicas P y S sacuden las capas superficiales de la corteza, después de que emergen del foco hacia la superficie, y desde allí se vuelven a irradiar por la superficie terrestre. Son dos los tipos de ondas que así se generan:
Las ondas de Love: Llevan el nombre de A.E. H. Love, un matemático británico que calculó el modelo matemático para este tipo de ondas en 1911. Las ondas de Love se mueven como una serpiente, sacudiendo el terreno de un lado a otro. Aunque viajan lentamente a partir de la fuente sísmica, son muy destructivas y son las que generalmente hacen que los edificios se derrumben durante un terremoto.
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Figura 2.8.Deformaciones producidas por las Ondas Superficiales.
2.4.4. Sismos
Un sismo es un fenómeno que se produce por un rompimiento repentino en la cubierta rígida del planeta llamada corteza terrestre. Como consecuencia se producen vibraciones que se propagan en todas direcciones y que percibimos como una sacudida o un balanceo con duración e intensidad variables.
2.4.4.1. Clases de sismos.
Las clases de sismos en el planeta son:
Los plutónicos. Son el 3% del total de sismos, con profundidad entre 300 km. Y 900 km. son los de más energía por la profundidad, aunque el efecto en superficie es tenue pero extenso; se sienten en una zona tan extensa como la comprendida entre Venezuela y Perú. Estos sismos se explican por cambios de fase de las rocas del manto (implosión) o por rupturas en el flujo plástico del manto (explosión). Para diferenciar ambos mecanismos focales nos basamos en la primera onda sísmica que llega a la estación de registro.
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sobre el frente ondulatorio, que podríamos interpretar como un consumo de energía en el transporte de las ondas sísmicas.
Los intraplaca. Son sismos de fallas, y representan el 85% de los sismos. Se dan en el interior de las placas tectónicas, cuando la energía se libera por sus zonas más débiles (fallas). Son los más destructivos aunque acumulan menos energía que los anteriores dado que se dan a menos de 70 Km. de profundidad. Se distinguen porque tienen múltiples premonitores y réplicas, ya que a esta profundidad las rocas, antes que plásticas son rígidas. Los premonitores son las rupturas que anteceden al paroxismo y las réplicas son las que lo suceden. Aunque tengan una magnitud inferior en un grado, su magnitud suele tener una intensidad de un grado más.
Los volcánicos. Son el 7% de los sismos y se presentan a menos de 20 Km. de profundidad. A diferencia de los otros la aureola de daños es de pocos Km. porque el foco es muy puntual y gran parte de la energía se libera en la atmósfera. Cuando las burbujas del magma alcanzan la zona rígida de la corteza y los volátiles disueltos cambian a la fase gaseosa, si la presión del fundido es suficiente, se provoca el emplazamiento del magma en regiones superiores y el escape de gases que deforman y fracturan la corteza.
Los sismos artificiales. Son producidos por detonaciones de bombas nucleares, etc. Tienen una profundidad de menos de 2 Km. y foco muy puntual; así gran parte de la energía se libera en la atmósfera.
Ruido sísmico. Puede ser natural como el producido por mareas terrestres, olas, viento; o artificial como el producido por vehículos en movimiento, etc.
2.4.4.2. Medición de los Sismos
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A) Intensidad: Está relacionada a los efectos que provoca un terremoto. Depende de las condiciones del terreno, la vulnerabilidad de las construcciones y la distancia epicentral. La escala tiene carácter subjetivo y varía de acuerdo con la severidad de las vibraciones producidas y los daños provocados en un lugar determinado. Tiene en cuenta los daños causados en las edificaciones, los efectos en el terreno, en los objetos y en las personas.
La primera escala de intensidad en los tiempos modernos fue desarrollada por Rosi, de Italia, y Florel, de Suiza, en el año 1880, esta escala que todavía es utilizada algunas veces para describir un terremoto tiene un intervalo de valores de I a X. Una escala más refinada, con 12 valores, fue construida en 1902 por el sismólogo y vulcanólogo italiano Mercalli, llamada escala de intensidad Mercalli modificada abreviada.
La valoración de la intensidad sísmica 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 macrosísmica. Si bien existen diferentes escalas de Intensidad, la más utilizada en el hemisferio occidental es la Mercalli Modificada (MM).
Escala Modificada Mercalli de Intensidades de Sismos.
I : No se advierte sino por unas pocas personas y en condiciones de perceptibilidad especialmente favorables.
II : Se percibe sólo por algunas personas en reposo, particularmente las ubicadas en los pisos superiores de los edificios.
III : Se percibe en los interiores de los edificios y casas. Sin embargo, muchas personas no distinguen claramente que la naturaleza del fenómeno es sísmica, por su semejanza con la vibración producida por el paso de un vehículo liviano. Es posible estimar la duración del sismo.
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sensación percibida es semejante a la que produciría el paso de un vehículo pesado. Los automóviles detenidos se mecen.
V : La mayoría de las personas lo percibe aún en el exterior. En los interiores, durante la noche, muchas despiertan. Los líquidos oscilan dentro de sus recipientes y aún pueden derramarse. Los objetos inestables se mueven o se vuelcan. Los péndulos de los relojes alteran su ritmo o se detienen. Es posible estimar la dirección principal del movimiento sísmico.
VI : Lo perciben todas las personas. Se atemorizan y huyen hacia el exterior. Se siente inseguridad para caminar. Se quiebran los vidrios de las ventanas, la vajilla y los objetos frágiles. Los juguetes, libros y otros objetos caen de los armarios. Los cuadros suspendidos de las murallas caen. Los muebles se desplazan o se vuelcan.
Se producen grietas en algunos estucos. Se hace visible el movimiento de los árboles, o bien, se les oye crujir. Se siente el tañido de las campanas pequeñas de iglesias y escuelas.
VII : Los objetos colgantes se estremecen. Se experimenta dificultad para mantenerse en pie. El fenómeno es percibido por los conductores de automóviles en marcha. Se producen daños de consideración en estructuras de albañilería mal construidas o mal proyectadas. Sufren daños menores (grietas) las estructuras corrientes de albañilería bien construidas. Se dañan los muebles. Caen trozos de estucos, ladrillos, parapetos, cornisas y diversos elementos arquitectónicos. Las chimeneas débiles se quiebran al nivel de la techumbre. Se producen ondas en los lagos; el agua se enturbia. Los terraplenes y taludes de arena o grava experimentan pequeños deslizamientos o hundimientos. Se dañan los canales de hormigón para regadío. Tañen todas las campanas.
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monumentos, columnas, torres y estanques elevados. Las casas de madera se desplazan y salen totalmente de sus bases. Los tabiques se desprenden. Se quiebran las ramas de los árboles. Se producen cambios en las corrientes de agua y en la temperatura de vertientes y pozos. Aparecen grietas en el suelo húmedo, especialmente en la superficie de las pendientes escarpadas.
IX : Se produce pánico general. Las estructuras de albañilería mal proyectadas o mal construidas se destruyen. Las estructuras de albañilería bien construidas se dañan y a veces se derrumban totalmente. Las estructuras de albañilería bien proyectadas y bien construidas se dañan seriamente. Los cimientos se dañan. Las estructuras de madera son removidas de sus cimientos. Sufren daños considerables los depósitos de agua, gas, etc. Se quiebran las tuberías (cañerías) subterráneas. Aparecen grietas aún en suelos secos. En las regiones aluviales, pequeñas cantidades de lodo y arena son expelidas del suelo.
X : Se destruye gran parte de las estructuras de albañilería de toda especie. Se destruyen los cimientos de las estructuras de madera. Algunas estructuras de madera bien construidas, incluso puentes, se destruyen. Se producen daños en represas, diques y malecones. Se producen grandes desplazamientos del terreno en los taludes. El agua de canales, ríos, lagos, etc. sale proyectada a las riberas. Cantidades apreciables de lodo y arena se desplazan horizontalmente sobre las playas y terrenos planos. Los rieles de las vías férreas quedan ligeramente deformados.
XI : Muy pocas estructuras de albañilerías quedan en pie. Los rieles de las vías férreas quedan fuertemente deformados. Las tuberías (cañerías subterráneas) quedan totalmente fuera de servicio.
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B) Magnitud: Es una medida instrumental relacionada con la energía elástica liberada por el sismo, y propagada como ondas sísmicas en el interior y en la superficie de la tierra. Es independiente de la distancia entre el hipocentro y el sitio de observación, y resulta en un valor único, que se obtiene matemáticamente del análisis de los sismogramas. Existen diferentes escalas para medir la Magnitud, aunque la más difundida es la de Richter. Ésta es una escala abierta, por lo cual no tiene límite superior ni inferior; es una escala logarítmica y sus valores se expresan con números decimales.
Richter definió, en 1935, el concepto de "magnitud" pensando en un parámetro que describiera, de alguna manera, la energía sísmica liberada por un terremoto. La magnitud de Richter o magnitud local, indicada usualmente por ML está definida como el logaritmo (base 10) de la máxima amplitud (Amax, medida en cm) observada en un sismógrafo Wood-Anderson estándar (un sismógrafo de péndulo horizontal muy sencillo), menos una corrección por la distancia (D) entre el epicentro y el lugar de registro, correspondiente al logaritmo de la amplitud (Ao) que debe tener, a esa distancia, un sismo de magnitud cero.
La magnitud Richter se calcula mediante una expresión matemática, cuyos datos se obtienen del análisis de los registros instrumentales.
Debido a su carácter logarítmico, cuando la amplitud del movimiento o energía liberada por el sismo varía por un factor de 10, la magnitud cambia en una unidad. Así, un sismo de magnitud 7 será diez veces más fuerte que un evento de magnitud 6, y cien veces más fuerte que uno de magnitud 5.
ML= log (Amax) - log Ao (D)
Existen diferentes tipos de magnitud, destacando las siguientes:
Magnitud de Ondas de Cuerpo (Mb): Medida de magnitud basada en la amplitud máxima de las ondas de cuerpo con periodos cercanos a 1,0 segundo.Pág. 26
Magnitud Momento (Mw): Medida de magnitud basada en el momento sísmico Mo de la fuente generadora del sismo; es una escala de magnitud establecida por H. Kanamori.Cuadro 2.1 Comparación entre la escala de Mercalli y la escala de
Richter.
Escala de Mercalli
Escala de Richter
I. Casi nadie lo ha sentido.
2,5 En general no sentido pero
II. Muy pocas personas lo han sentido.
registrado en sismógrafos
III. Temblor notado por muchas personas aunque no
todos lo perciben como temblor
3,5 Sentido por mucha gente
IV. Se siente en el interior de edificios. Parece que un
camión que ha golpeado el edificio.
V. Sentido por casi todos, pueden verse árboles y
postes oscilando.
VI. Sentido por todos, mucha gente corre fuera de los
edificios, los muebles se mueven pueden producirse
pequeños daños.
4,5 Pueden producirse daños
locales pequeños.
VII. Todo el mundo corre al exterior. Las estructural
mal construidas quedan muy dañadas; pequeños
daños
en el resto.
VIII. Daño leve en estructuras diseñadas especialmente
para resistir sismos; llegando hasta colapso total las
demás.
6,0 Terremoto destructivo
IX. Todos los edificios muy dañados, desplazamiento
de
muchos cimientos. Grietas visibles en el terreno.
X. Muchas construcciones destruidas; suelo muy
agrietado.
7,0 Terremoto importante
XI. Derrumbe de casi todas las construcciones. Puentes
destruidos. Anchas grietas en el suelo.
8,0 Grandes terremotos
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2.4.5. Microsismos
Son pequeñas vibraciones del suelo que no tienen principio ni fin bien definido. Es decir que aparecen débilmente, se incrementan en amplitud, pueden durar bastante tiempo y desaparecen gradualmente, contrastando con lo repentino y pasajero de un terremoto. Las causas de los microsismos son el viento que mueve los árboles o edificios, las olas rompientes en zonas costeras, el paso de vehículos o trenes y el funcionamiento de industrias pesadas o mineras.
2.4.6. Terremotos
Son movimientos repentinos y transitorios del suelo, que se originan en algún lugar y se propagan en todas las direcciones. Es de destacar que el término proviene del latín y significa movimiento de tierra sin distinguir si es pequeño o grande. Lo mismo ocurre con el termino earthquake en inglés. Esto viene para aclarar que habitualmente se dice que un temblor es un terremoto pequeño, y que los terremotos solo son los grandes movimientos. Desde el punto de vista científico, un terremoto es una liberación repentina de energía acumulada durante mucho tiempo y proveniente de tensiones y esfuerzos en la parte superior de la Tierra.
2.4.7. Placas Tectónicas
La tectónica de placas es una teoría geológica que explica la forma en que está estructurada la litosfera (porción externa más fría y rígida de la Tierra). La teoría da una explicación a las placas tectónicas que forman parte de la superficie de la Tierra y a los deslizamientos que se observan entre ellas en su movimiento sobre el manto terrestre fluido, sus direcciones e interacciones. También explica la formación de las cadenas montañosas (orogénesis). Así mismo, da una explicación satisfactoria de por qué los terremotos y los volcanes se concentran en regiones concretas del planeta (como el Cinturón de Fuego del Pacífico) o de por qué las grandes fosas submarinas están junto a islas y continentes y no en el centro del océano.
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cordilleras de Himalaya, Alpes, Pirineos, Atlas, Urales, Apeninos, Apalaches, Andes, entre muchos otros) y grandes sistemas de fallas asociadas con estas (por ejemplo, el sistema de fallas de San Andrés). El contacto por fricción entre los bordes de las placas es responsable de la mayor parte de los terremotos. Otros fenómenos asociados son la creación de volcanes (especialmente notorios en el cinturón de fuego del océano Pacífico) y las fosas oceánicas.
Las placas tectónicas se componen de dos tipos distintos de litosfera: la corteza continental, más gruesa, y la corteza oceánica, la cual es relativamente delgada. La parte superior de la litosfera se le conoce como Corteza terrestre, nuevamente de dos tipos (continental y oceánica). Esto significa que una placa litosférica puede ser una placa continental, una oceánica, o bien de ambos, si fuese así se le denomina placa mixta.
Uno de los principales puntos de la teoría propone que la cantidad de superficie de las placas (tanto continental como oceánica) que desaparecen en el manto a lo largo de los bordes convergentes de subducción está más o menos en equilibrio con la corteza oceánica nueva que se está formando a lo largo de los bordes divergentes (dorsales oceánicas) a través del proceso conocido como expansión del fondo oceánico. También se suele hablar de este proceso como el principio de la "cinta transportadora". En este sentido, el total de la superficie en el globo se mantiene constante, siguiendo la analogía de la cinta transportadora, siendo la corteza la cinta que se desplaza gracias a las fuertes corrientes convectivas de la astenósfera, que hacen las veces de las ruedas que transportan esta cinta, hundiéndose la corteza en las zonas de convergencia, y generándose nuevo piso oceánico en las dorsales.
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fuerzas de marea del Sol y de la Luna. La importancia relativa de cada uno de esos factores queda muy poco clara, y es todavía objeto de debate.
Las 15 Placas Mayores
1. Placa Africana.
2. Placa Antártica.
3. Placa Arábiga.
4. Placa Australiana.
5. Placa del Caribe.
6. Placa de Cocos.
7. Placa Euroasiática.
8. Placa Filipina.
9. Placa India.
10. Placa Juan de Fuca.
11. Placa de Nazca.
12. Placa Norteamericana.
13. Placa del Pacífico.
14. Placa de Scotia.
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Figura 2.9.Distribucion de las 15 placas tectónicas.
2.4.7.1. Tipos de placas
Las placas litosféricas son esencialmente de dos tipos:
A. Placas oceánicas: Están cubiertas íntegramente por corteza oceánica, delgada, de composición básica: hierro y magnesio dominantes. Aparecen sumergidas en toda su extensión, salvo por existencia de edificios volcánicos intraplaca, de los cuales los destacados por altos aparecen emergidos, o por arcos insulares (de islas) en alguno de sus bordes. Los ejemplos más notables se ubican en el Pacífico: la del Pacífico, la placa de Nazca, la placa de Cocos y la placa Filipina.
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2.4.7.2. Límites de Placas Tectónicas
El movimiento de las placas crea tres tipos de límites tectónicos: límites convergentes, donde las placas se acercan unas a otras, límites divergentes, donde se separan, y límites transformantes, donde las placas se mueven de lado en relación unas con otras.
A. Límites divergentes: Son las zonas de la litosfera en que se forma nueva corteza oceánica y en las cuales se separan las placas. En los límites divergentes, las placas se alejan y el vacío que resulta de esta separación es rellenado por material de la corteza, que surge del magma de las capas inferiores. Se cree que el surgimiento de bordes divergentes en las uniones de tres placas está relacionado con la formación de puntos calientes. En estos casos, se junta material de la astenosfera cerca de la superficie y la energía cinética es suficiente para hacer pedazos la litosfera. El punto caliente que originó la dorsal mesoatlántica se encuentra actualmente debajo de Islandia, y el material nuevo ensancha la isla algunos centímetros cada siglo.
Un ejemplo típico de este tipo de límite son las dorsales oceánicas, como la dorsal mesoatlántica entre otras, y en el continente las grietas, como el Gran Valle del Rift.
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Cuando dos placas continentales colisionan (colisión continental), se forman extensas cordilleras formando un borde de obducción. La cadena del Himalaya es el resultado de la colisión entre la placa Indoaustraliana y la placa Euroasiática.
Cuando dos placas oceánicas chocan, el resultado es un arco de islas (por ejemplo, Japón).
C. Límites Transformantes o Conservativos: El movimiento de las placas a lo largo de las fallas de transformación puede causar considerables cambios en la superficie, lo que es particularmente significativo cuando esto sucede en las proximidades de un asentamiento humano. Debido a la fricción, las placas no se deslizan en forma continua; sino que se acumula tensión en ambas placas hasta llegar a un nivel de energía acumulada que sobrepasa el necesario para producir el movimiento. La energía potencial acumulada es liberada como presión o movimiento en la falla. Debido a la titánica cantidad de energía almacenada, estos movimientos ocasionan terremotos, de mayor o menor intensidad.
Un ejemplo de este tipo de límite es la falla de San Andrés, ubicada en el Oeste de Norteamérica, que es parte del sistema de fallas producto del roce entre la placa Norteamericana y la del Pacífico.
Figura 2.10. Diferentes placas tectónicas y los tres tipos de
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2.4.8. Cinturón de Fuego del Pacifico
El Cinturón de Fuego del Pacífico (o Anillo de Fuego del Pacífico), también conocido como Cinturón Circumpacífico, está situado en las costas del océano Pacífico y se caracteriza por concentrar algunas de las zonas de subducción más importantes del mundo, lo que ocasiona una intensa actividad sísmica y volcánica en las zonas que abarca.
Incluye a Chile, Argentina, Bolivia, Perú, Ecuador, Colombia, Panamá, Costa Rica, Nicaragua, El Salvador, Honduras, Guatemala, México, Estados Unidos, Canadá, luego dobla a la altura de las islas Aleutianas y baja por las costas e islas de Rusia, Japón, Taiwán, Filipinas, Indonesia, Papúa Nueva Guinea y Nueva Zelanda.
El lecho del océano Pacífico reposa sobre varias placas tectónicas, las cuales están en permanente fricción y por ende, acumulan tensión. Cuando esa tensión se libera, origina terremotos en los países del cinturón. Además, la zona concentra actividad volcánica constante. En esta zona las placas de la corteza terrestre se hunden a gran velocidad (varios centímetros por año) y a la vez acumulan enormes tensiones que deben liberarse en forma de sismos.
El Cinturón de Fuego se extiende sobre 40 000 km (25 000 millas) y tiene la forma de una herradura. Tiene 452 volcanes y concentra más del 75 % de los volcanes activos e inactivos del mundo. Alrededor del 90 % de los terremotos del mundo y el 80 % de los terremotos más grandes del mundo se producen
a lo largo del Cinturón de Fuego. La segunda región más sísmica (5-6 % de los terremotos y el 17 % de terremotos más grandes del mundo).
El Cinturón de Fuego es el resultado directo de la tectónica de placas, el movimiento y la colisión de las placas de la corteza terrestre. La sección oriental del Cinturón es el resultado de la subducción de la placa de Nazca y la placa de Cocos debajo de la placa Sudamericana que se desplaza hacia el oeste. La placa de Cocos se hunde debajo de la placa del Caribe en Centroamérica. Una porción de la placa del Pacífico, junto con la pequeña placa de Juan de Fuca se hunde debajo de la placa Norteamericana. A lo largo de la porción norte del cinturón, la placa del Pacífico, que se desplaza hacia el noroeste, está siendo subducida debajo del arco de las islas Aleutianas.
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Zelanda. Indonesia se encuentra entre el cinturón de Fuego a lo largo de las islas adyacentes del noreste, incluyendo Nueva Guinea, y el cinturón Alpide a lo largo del sur y oeste de Sumatra, Java, Bali, Flores y Timor.
Figura 2.11. Cinturón o Anillo de Fuego del Pacifico.
2.5. DISTRIBUCIÓN DE LOS SISMOS SOBRE LA TIERRA
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2.6. SISMICIDAD EN EL PERÚ
2.6.1. SISMICIDAD NACIONAL
El borde occidental de América del Sur se caracteriza por ser una de las regiones sísmicamente más activas en el mundo. El Perú forma parte de esta región y su actividad sísmica más importante está asociada al proceso de subducción de la Placa de Nazca (oceánica) bajo la Placa Sudamericana (continental), generando frecuentemente terremotos de magnitud elevada.
El 10% de la actividad sísmica en el Perú, está producida por fallas geológicas activas, distribuidas en la cordillera de los Andes con terremotos menos frecuentes y de menor magnitud, los cuales son conocidos como terremotos interplaca (la falla se produce en el interior de la placa continental). Tavera (1993), refiere que las principales fallas activas del Perú son: Tambomachay (Cuzco), Cordillera Blanca (Ancash), Huaytapallana (Junín), Quinches (Ancash), Rioja – Moyobamba (San Martin).
Figura 2.12. Subducción de la Placa de Nazca bajo la Sudamericana.
La figura 2.13., muestra el mapa sísmico del Perú publicado por el Instituto Geofísico del Perú para el periodo 1960 al 2016.En este mapa se debe dar mayor atención a los sismos de foco superficial, representados con círculos rojos, debido a que ellos por ocurrir cerca de la superficie, representan ser de mayor peligro para las áreas pobladas. En el caso del Perú, toda la zona costera y en el interior del continente, principalmente la zona subandina.
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niveles de sacudimiento superiores a intensidades VII en la escala Mercalli Modificada (MM).
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2.6.2. SISMICIDAD REGIONAL
La mayor parte de la actividad tectónica en el mundo se concentra a lo largo de los bordes de las placas, liberando el borde continental del Perú el 14% de la energía sísmica del planeta.
Los sismos en el área Noroeste del Perú, presentan el mismo patrón de distribución espacial que el resto del país, es decir que la mayor actividad se localiza en el Océano, prácticamente al borde de la línea de la costa.
De acuerdo al Mapa de Zonificación para el territorio Peruano, el departamento de Lambayeque está ubicada dentro de una zona sísmica intermedia a alta, pues se vio afectada por numerosos eventos sísmicos durante su historia, encontrándose dentro de la Zona III, cuyas características son:
Sismos de Magnitud 7 en la escala de Richter.
Hipocentros de profundidad intermedia y de intensidad entre VIII y IX.Tomando en consideración la escala Modificada de Mercalli, el área de estudio se encuentra afectada por sismos de grado VIII, cuyas características son:
Daño leve en estructuras especiales diseñadas.
Daños considerables en edificios corrientes y solidos con colapso parcial.
Daños grandes en estructuras de construcción pobre.
Paredes separadas de su estructura.
Caída de columnas, monumentos y paredes, etc.
Muebles pesados volcados.
Eyección de arena y barro en pequeñas cantidades.
Cambios de nivel en pozos de agua.A continuación se menciona los sismos más importantes ocurridos en
la región norte del Perú (Fuente INDECI).
SISMO DEL 23 DE MARZO DE 1606
Hora: 15:00 horas.
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SISMO DEL 14 DE FEBRERO DE 1614
Hora: 11:30 horas. Magnitud: 7.0.
Intensidad: IX en el epicentro cerca de Trujillo
Fue sentido en Zaña, Chiclayo, Chimbote y Santa con una intensidad de VIII. Tuvo un radio de percepción de 400 Km. Sus réplicas se sintieron por un lapso de 15 días. Causó la destrucción total de la ciudad de Trujillo, las villas de Zaña y Santa fueron fuertemente afectadas, hubo un total de 350 muertos. Se produjo un denso agrietamiento en la zona epicentral, parece que la licuación de suelo saturado fue un fenómeno común, este fenómeno fue acompañado por expulsiones de agua gredosa, viscosa y pestilente.
SISMO DEL 6 DE ENERO DE 1725
Hora: 23:25 horas. Magnitud: 7.0.
Intensidad: VII en el epicentro Callejón de Huaylas.
Diversos daños en la ciudad de Trujillo. Causó deslizamiento de la Cordillera Blanca, arrasó el pueblo cerca de Yungay. Murieron cerca de 1500 personas. Se sintió hasta Lima.
SISMO DEL 2 DE SETIEMBRE DE 1759
Hora: 23:15 horas. Magnitud: 6.5.
Intensidad: VI entre Lambayeque y Huamachuco.
Tuvo un radio de percepción de 250 Km., fue sentido hasta Lambayeque por el Norte y Santa por el Sur. Causó 5 víctimas en Trujillo donde muchas construcciones fueron dañadas.
SISMO DEL 20 DE AGOSTO DE 1857
Hora: 07:00 horas.
Fuerte sismo en Piura, de 45 segundos de duración que destruyo muchos edificios. Se abrió la tierra, de la cual emanaron aguas negras. Daños menores en el puerto de Paita.
SISMO DEL 2 DE ENERO DE 1902
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Fuerte y prolongado movimiento de tierra en Casma y Chimbote donde causó alarma. Sentido moderadamente en Chiclayo y Paita. Leve en Lima. A las 10:00 horas se repitió en Casma con menor Intensidad.
SISMO DEL 28 DE SETIEMBRE DE 1906
Hora: 12:25 horas. Magnitud: 7.0.
Intensidad: estimado entre VI y VII en Lambayeque, con epicentro entre Trujillo y Cajamarca.
Fue percibido en Chachapoyas, Huancabamba, Ayabaca, Sullana, Piura, Morropón, Tumbes y Santa. Tuvo un radio de percepción de 600 Km. Causó mucha destrucción en muchas ciudades. Según comentarios de muchos investigadores parece que este sismo ha sido el mayor ocurrido en el área de Zaña.
SISMO DEL 20 DE JUNIO DE 1907
Hora: 06:23 horas. Magnitud: 6.75.
Intensidad: estimado en IV en Chiclayo, VIII en el epicentro ubicado en las coordenadas 7ºS-81ºW.
Fue percibido en Chiclayo, Lambayeque, Eten. Grado IV en Olmos y menor intensidad en Trujillo y Huancabamba. En Lima fue breve con prolongado
Se sintió en Zaña, Chiclayo, Chimbote y Casma. Causó daños en la Ciudad de Trujillo, hubo agrietamientos de algunas casas y muchos edificios públicos como la Prefectura, Hospital, Beneficencia, Iglesias, Monasterios y muchas viviendas, etc.
SISMO DEL 14 DE MAYO DE 1928
Hora: 17:12 horas.
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Sufriendo graves daños las ciudades de Huancabamba, Cutervo, Chota y Jaén. El área de percepción fue vasta pues llegó a sentirse por el Norte con Tuquerres ciudad Colombiana, limítrofe con el Ecuador y al Sur hasta Lima. Se formaron grietas en el suelo, algunas hasta de 2 m. de profundidad y grandes derrumbes, fueron comunes dentro del área epicentral. Se sintió en Zaña, Chiclayo, Chimbote y Casma. Causó daños en la Ciudad de Trujillo, hubo agrietamientos de algunas casas y muchos edificios públicos como la Prefectura, Hospital, Beneficencia, Iglesias, Monasterios y muchas viviendas, etc.
SISMO DEL 21 DE JUNIO DE 1937
Hora: 10:45 horas. Magnitud: 6.75.
Epicentro: 8.5º S-80ºW. Profundidad Focal: 60 Km.
Intensidad: Estimado en VII en Chiclayo, VII-VIII en el epicentro.
Se sintió en Lambayeque, Puerto Salaverry, Chimbote, Casma, Cajamarca, Cutervo, Callejón de Huaylas, etc. Su radio de percepción se estima en 600 Km. en el diámetro de la elipse paralela a la costa y de 180 Km. en el semi-diámetro perpendicular. Hubo fuertes daños en Trujillo, ocasionó caídas de cornisas y rajadura de paredes, derrumbamiento parcial de las torres de los templos en Salaverry y Lambayeque, y ligeros daños en Cajamarca.
SISMO DEL 8 DE MAYO DE 1951
Hora: 15:03 horas.
Intensidad: Estimado en IV en Chiclayo.
Movimiento sísmico regional sentido entre las paralelas 7º y 12º Latitud Sur.
SISMO DEL 23 DE JUNIO DE 1951
Hora: 20:44 horas. Magnitud: 5.5. Epicentro: 8.30º S-79.80ºW.
Intensidad: V, epicentro entre Trujillo y Pacasmayo.
Sismo originado en el océano, se sintió en Cajamarca y Callejón de Huaylas.
SISMO DEL 19 DE AGOSTO DE 1955
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Intensidad: VII, sentido en Piura, Lima.
Ligera destrucción en la Hacienda Cartavio (Trujillo) y en Chimbote.
SISMO DEL 7 DE FEBRERO DE 1959
Hora: 04:38 horas.
Intensidad: VI, sentido en Tumbes, Chiclayo.
El ruido y estremecimiento causaron alarma en las poblaciones de Tumbes, Paita, Piura, Talara, Sullana, Chulucanas y Chiclayo, en donde algunas familias abandonaron apresuradamente sus hogares pese a la hora.
SISMO DEL 3 DE FEBRERO DE 1969
Hora: 23:11 horas. Magnitud: 6.0.
Epicentro: 8º S-80.13ºW. Profundidad Focal: 43 Km. Intensidad: Estimado en VII.
Causó gran alarma en Trujillo y Chiclayo.
SISMO DEL 31 DE MAYO DE 1970
Hora: 15:23:27.3 horas. Magnitud: 6.0.
Epicentro: 10.21º S-78.5ºW. Profundidad Focal: 54 Km.
Intensidad: Estimado en VIII en la zona del epicentro y con VI en Chiclayo. Un domingo por la tarde ocurrió uno de los más catastróficos terremotos en la historia del Perú y posiblemente del hemisferio occidental. Murieron ese día 50,000 personas, desaparecieron 20,000 y quedaron heridos 150,000, según el informe de la Comisión de Reconstrucción y Rehabilitación de la Zona Afectada (CRYRZA). La mayor mortalidad debió a la gran avalancha que siguió al terremoto y que sepultó al pueblo de Yungay.
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Los datos históricos han sido fuente de muchos estudios realizado con el fin de demostrar la probabilidad de eventos sísmicos de gran intensidad en el norte del Perú, destacando entre ellos, uno realizado por el PhD. Jorge Alva Hurtado, el cual elaboró un mapa donde muestra la distribución máxima de intensidades sísmicas en el país.
SISMO DEL 9 DE DICIEMBRE DE 1970
Hora: 23:55 horas. Magnitud: 7.2. Intensidad: VIII en el epicentro.
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De acuerdo a la figura 2.14. el departamento de lambayeque presenta casi en su totalidad una intensidad sísmica máxima de grado VI en la escala de Mercalli.
Figura 2.14. Mapa de la Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas.
Fuente: Centro Peruano japonés de investigaciones Sísmicas y mitigación
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2.7. COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE EDIFICACIONES
La vulnerabilidad sísmica de una estructura, grupo de estructuras o de una zona urbana completa, se define como su predisposición intrínseca a sufrir daño ante la ocurrencia de un movimiento sísmico y está asociada directamente con sus características físicas y estructurales de diseño (Barbat, 1998).
2.7.1. Edificaciones de Adobe
Es el tipo de construcción más vulnerable en caso de sismos. Se puede clasificar, en orden creciente de resistencia, en 3 grupos:
Tapial, que son grandes bloques de tierra húmeda de 0.60 a 0.80m de espesor, compactada in situ en moldes de madera. Usualmente tienen techo ligero y flexible.
Muros de adobe construidos con piezas moldeadas de barro secadas al sol. Las dimensiones más comunes son de 0.40m de largo, 0.25m de ancho y 0.16m de espesor, los que colocados en aparejo de ‘‘cabeza’’, dan muros de 0.40m de espesor y en ‘‘soga’’ ,0.25m.
Edificaciones con muro de ladrillos unidos con mortero de
arena-cemento, sin refuerzos de concreto armado y con techos ligeros y flexibles. Los techos definidos como ligeros y flexibles están conformados por vigas de madera o troncos rústicos, con cobertura de caña y barro, planchas onduladas de asbesto-cemento o de zinc.
La cimentación es de concreto ciclópeo pobre de 0.50m de ancho y 0.80 a 1.00m de profundidad.
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2.7.1.1. Comportamiento Sísmico en las Construcciones de Adobe
Las fallas en las construcciones de adobe pueden atribuirse, principalmente, a su poca resistencia en la tracción y reducida adherencia entre el adobe y el mortero.
Existen diversos factores que influyen en el análisis de muros de adobe, como la condición de la base del muro, la longitud libre del muro, la calidad de mano de obra, la calidad del mortero, el estado de conservación del muro y las condiciones de la cimentación.
La esbeltez es un parámetro de análisis sísmico. La figura muestra las dimensiones de un muro típico: la altura del entrepiso h, el espesor t y la longitud L.
Figura 2.15. Dimensiones de un Muro de Adobe.
