Universidad Autónoma de Chiapas

Facultad de Ingeniería

Ingeniería Civil

Ingeniería Sísmica Asignatura

Catedrático

Escalas de intensidad de los sismos, mapas de intensidades sismicas

Trabajo

Integrantes de Equipo:

8º

Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, Lunes 25 de Agosto del 2014

Introducción

 Para medir el tamaño de un sismo se utilizan las escalas de magnitud e

intensidad

La escala de Magnitud o Richter está relacionada con la energía liberada

en forma de ondas sísmicas que se propagan a través del suelo.

Para calcular esta energía y determinar la magnitud de un temblor se realizan

cálculos matemáticos basados en los registros obtenidos por los sismógrafos de

diferentes estaciones. En estos registros o sismogramas se mide la amplitud

máxima de las ondas y la distancia a la que se encuentra la estación del epicentro.

Estos valores son introducidos a una fórmula, obteniendo así la magnitud.

Magnitud escala

RichterEfectos del terremoto

Menos de 3.5 Generalmente no se siente, pero se registra.

3.5 a 5.4 Se siente, pero sólo causa daños menores cerca del epicentro.

5.5 a 6.0Ocasiona daños ligeros a edificios deficientemente construidos y

otras estructuras en un radio de 10 km.

6.1 a 6.9Puede ocasionar daños severos en áreas donde vive mucha

gente.

7.0 a 7.9Terremoto mayor. Causa graves daños a las comunidades en un

radio de 100 km.

8.0 o mayorGran terremoto. Destrucción total de comunidades cercanas y

daños severos en un radio de más de 1000 km de distancia.

La escala de Intensidad o Mercalli está asociada a un lugar determinado y

se asigna en función a los daños o efectos causados al hombre y sus

construcciones

Las escalas de magnitud e intensidad se utilizan para cuantificar o medir los

temblores. La escala de magnitud está relacionada con la energía liberada y la de

intensidad con los daños producidos por el sismo. Ambas escalas son necesarias

puesto que miden aspectos diferentes de la ocurrencia de un temblor. Así, la

escala de magnitud está relacionada con el proceso físico mismo, mientras que la

intensidad lo está con el impacto del evento en la población, las construcciones y

la naturaleza.

    Como es natural, el primer intento para catalogar los temblores se hizo por

medio de una clasificación empírica que tomaba en cuenta únicamente los efectos

observables. En 1902, Mercalli propuso una tabla, que fue posteriormente

modificada en 1931 y desde entonces se ha llamado escala Modificada de Mercalli

(MM). Esta no es única; pero sí la más frecuentemente usada. Consta de 12

grados de intensidad, donde se muestran también las características de cada

grado, que es denotado por números romanos del I al XII. La escala es en gran

medida subjetiva y no permite la comparación de los sismos entre si puesto que,

por ejemplo, un sismo pequeño puede causar más daños a una población, si está

cercana al epicentro, que uno grande pero a mayor distancia. Por otro lado, no

proporciona información sobre la energía u otra variable física liberada en el

temblor.

    Así pues es necesario catalogar temblores de manera que puedan ser medidos

a través del registro gráfico o numérico que de ellos tenemos, es decir de los

sismogramas. La manera más conocida y más ampliamente utilizada para

clasificar los sismos es debida a Richter quien definió una escala de magnitud.

Magnitud en Escala de Richter

La escala sismológica de Richter, también conocida como escala de magnitud local (ML), fue creada en 1935 por el norteamericano Charles Richter. Propuso una fórmula logarítmica en base al tiempo transcurrido entre las 'ondas P', las que hacen vibrar la tierra en la misma dirección que la onda producida por un terremoto; y las 'ondas S', que producen una vibración en sentido perpendicular.Representa la energía sísmica liberada en cada terremoto y se basa en el registro sismográfico.

La Escala de Richter mide la magnitud de un sismo. A través de ella se puede conocer la energía liberada en el hipocentro o foco, que es aquella zona del interior de la tierra donde se inicia la fractura o ruptura de las rocas, la que se propaga mediante ondas sísmicas.Es una Escala Logarítmica, no existiendo límites inferior ni superior. De acuerdo a esta escala, un sismo tiene un único valor o grado Richter.

La escala Richter aumenta exponencialmente, de modo que un terremoto de intensidad 4 no es el doble que uno de intensidad 2, sino 100 veces superiores y así de forma sucesiva.

Magnitud:

Se mide el decaimiento de amplitud con la distancia en un sismógrafo.

ML = Log10 A - Log 10 Ao (A)

Siendo:

Ao (A): una función de calibración de un sismógrafo Wood Anderson que corresponde a un terremoto de magnitud 0 que se fija en

0,01 mm para una distancia de 100 km.

Magnitud en escala Richter Efectos del terremotoMenos de 3.5 Generalmente no se siente, pero es

registrado3.5 - 5.4 A menudo se siente, pero sólo causa

daños menores.5.5-6.0 Ocasiona daños ligeros a edificios.6.1-6.9 Puede ocasionar daños severos en áreas

donde vive mucha gente.7.0-7.9 Terremoto mayor. Causa graves daños.

8 o mayor Gran terremoto. Destrucción total a comunidades cercanas

La sismología mundial usa esta escala para determinar la magnitud de sismos de una magnitud entre 2,0 y 6,9 y de 0 a 400 kilómetros de profundidad. Por lo que decir que un sismo fue de magnitud superior a 7,0 en la escala de Richter se

considera incorrecto, pues los sismos con intensidades superiores a los 6,9 se miden con la escala sismológica de magnitud de momento.

A continuación se muestra una tabla con las magnitudes de la escala y su equivalente en energía liberada.

Magnitud Richter Equivalencia de la energía en TNT

Ejemplos (aproximados)

-1.5 1 gramo romper una roca en una mesa de laboratorio

1.0 6 onzas una pequeña explosión en un sitio de construcción

1.5 2 libras2.0 13 libras2.5 63 libras3.0 397 libras3.5 1,000 libras Explosión de mina4.0 6 toneladas4.5 32 toneladas Tornado promedio5.0 199 toneladas5.5 500 toneladas Terremoto de Little

SkullMtn., NV, 19926.0 1,270 toneladas Terremoto de Double Spring

Flat, NV, 19946.5 31,550 toneladas Terremoto de Northridge,

CA, 19947.0 199,000 toneladas Terremoto de Hyogo-Ken

Nanbu, Japon, 19957.5 1,000,000 toneladas Terremoto de Landers, CA,

19928.0 6,270,000 toneladas Terremoto de San

Francisco, CA, 19068.5 31,550,000 toneladas Terremoto de Anchorage,

AK, 19649.0 199,999,000 toneladas Terremoto de Chile, 196010.0 6.3 billion toneladas Falla de tipo San-Andreas12.0 1 trillion toneladas Fracturar la tierra en la

mitad por el centro !! o energía solar recibida diariamente en la tierra

Intensidad en Escala de Mercalli 

(Modificada en 1931 por Harry O. Wood y Frank Neuman) 

Creada en 1902 por el sismólogo italiano Giusseppe Mercalli, no se basa en los registros sismográficos sino en el efecto o daño producido en las estructuras y en la sensación percibida por la gente. Para establecer la Intensidad se recurre a la revisión de registros históricos, entrevistas a la gente, noticias de los diarios públicos y personales, etc. La Intensidad puede ser diferente en los diferentes sitios reportados para un mismo terremoto (la Magnitud Richter, en cambio, es una sola) ydependerá de:

a) La energía del terremoto

b)La distancia de la falla donde se produjo el terremoto

c)La forma como las ondas llegan al sitio en que se registra (oblícua, perpendicular, etc,)

d)Las características geológicas del material subyacente del sitio donde se registra la Intensidad y, lo más importante,

e)Cómo la población sintió o dejó registros del terremoto.

Los grados no son equivalentes con la escala de Richter. Se expresa en números romanos y es proporcional, de modo que una Intensidad IV es el doble de II, por ejemplo.

La escala de Mercalli se basó en la simple escala de diez grados formulada por Michele Stefano Conte de Rossi y François-Alphonse Forel. La escala de Rossi-Forel era una de las primeras escalas sísmicas para medir la intensidad de eventos sísmicos. Fue revisada por el vulcanólogo italiano Giuseppe Mercalli en 1884 y 1906.

En 1902 el físico italiano Adolfo Cancani amplió la escala de Mercalli de diez a doce grados. Más tarde la escala fue completamente reformulada por el geofísico alemán August Heinrich Sieberg y se conocía como la escala de Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS). La escala de Mercalli-Cancani-Sieberg fue posteriormente modificada por Harry O. Wood y Frank Neumann en 1931 como la escala de Mercalli-Wood-Neumann (MWN). Finalmente fue mejorada por Charles Richter, también conocido como el autor de otra escala sismológica, la escala de Richter, que mide la magnitud de la energía liberada durante un sismo.

En la actualidad la escala se conoce como la Escala de Mercalli Modificada, comúnmente abreviado MM.

Se expresa en números romanos.

 Grado  IMuy débil

Sacudida sentida por muy pocas personas en condiciones especialmente favorables. Imperceptible para la mayoría excepto en condiciones favorables. Aceleración menor a 0,5 Gal.

Grado IIDébil

 Sacudida sentida sólo por pocas personas en reposo, especialmente en los pisos altos de los edificios. Los objetos suspendidos pueden oscilar.Aceleración entre 0,5 y 2,5 Gal.

Grado IIILeve

  Sacudida sentida claramente en los interiores, especialmente en los pisos altos de los edificios, muchas personas no lo asocian con un temblor. Los vehículos de motor estacionados pueden moverse ligeramente. Vibración como la originada por el paso de un carro pesado. Duración estimable. Aceleración entre 2,5 y 6,0 Gal.

Grado IVModerado

 Sacudida sentida durante el día por muchas personas en los interiores, por pocas en el exterior. Por la noche algunas despiertan. Vibración de vajillas, vidrios de ventanas y puertas; los muros crujen. Sensación como de un carro pesado chocando contra un edificio, los vehículos de motor estacionados se balancean claramente. Aceleración entre 6,0 y 10 Gal.

Grado VPoco Fuerte

Sacudida sentida casi por todo el mundo; muchos despiertan. Algunas piezas de vajilla, vidrios de ventanas, etcétera, se rompen; pocos casos de agrietamiento de aplanados; caen objetos inestables. Se observan perturbaciones en  los árboles, postes y otros objetos altos. Se detienen de relojes de péndulo.Aceleración entre 10 y 20 Gal.

Grado VIFuerte

Sacudida sentida por todo mundo; muchas personas atemorizadas huyen hacia afuera. Algunos muebles pesados cambian de sitio; pocos ejemplos de caída de aplanados o daño en chimeneas. Daños ligeros. Aceleración entre 20 y 35 Gal.

Grado VIIMuy Fuerte

Advertido por todos. La gente huye al exterior. Daños sin importancia en edificios de buen diseño y construcción. Daños ligeros en estructuras ordinarias bien construidas; daños considerables en las débiles o mal planeadas; rotura de algunas chimeneas. Estimado por las personas conduciendo vehículos en movimiento.Aceleración entre 35 y 60 Gal.

Grado VIIIDestructivo

Daños ligeros en estructuras de diseño especialmente bueno; considerable en edificios ordinarios con derrumbe parcial; grande en estructuras débilmente construidas. Los muros salen de sus armaduras. Caída de chimeneas, pilas de productos en los almacenes de las fábricas, columnas, monumentos y muros. Los muebles pesados se vuelcan. Arena y lodo proyectados en pequeñas cantidades. Cambio en el nivel del agua de los pozos. Pérdida de control en las personas que guían vehículos motorizados.Aceleración entre 60 y 100 Gal.

Grado IXMuy Destructivo

Daño considerable en las estructuras de diseño bueno; las armaduras de las estructuras bien planeadas se desploman; grandes daños en los edificios sólidos, con derrumbe parcial. Los edificios salen de sus cimientos. El terreno se agrieta notablemente. Las tuberías subterráneas se rompen.Aceleración entre 100 y 250 Gal.

Grado XDesastroso

Destrucción de algunas estructuras de madera bien construidas; la mayor parte de las estructuras de mampostería y armaduras se destruyen con todo y cimientos; agrietamiento considerable del terreno. Las vías del ferrocarril se tuercen. Considerables deslizamientos en las márgenes de los ríos y pendientes fuertes. Invasión del agua de los ríos sobre sus márgenes.Aceleración entre 250 y 500 Gal.

Grado XIMuy Desastroso

Casi ninguna estructura de mampostería queda en pie. Puentes destruidos. Anchas grietas en el terreno. Las tuberías subterráneas quedan fuera de servicio. Hundimientos y derrumbes en terreno suave. Gran torsión de vías

Procesamiento Inicial

Estimación simplificada de

magnitud y localización del

evento.

Esquema de Interpolación

Generación del reporte y

del mapa

férreas. Aceleración mayor a 500 Gal.

Grado XIICatastrófico

Destrucción total. Ondas visibles sobre el terreno. Perturbaciones de las cotas de nivel (ríos, lagos y mares). Objetos lanzados en el aire hacia arriba.Imposibilidad de mantenerse en pie.

Generación de mapas de intensidades sísmicas en tiempo real para el territorio nacional

GENERACIÓN DE MAPAS

Como parte de los productos generados por el sistema de información de la Red Sísmica Mexicana (RSM) se diseñó la aplicación de cómputo llamada GENMAPS.

La filosofía del programa estriba en la generación de eventos por disparo en base a un algoritmo STA/LTA, el cual calcula de forma continua los promedios de las lecturas en cada estación con 4 criterios diferentes para estimar si existe un evento de disparo. La finalidad del programa es la generación de mapas nacionales de intensidades sísmicas en tiempo real.

El procedimiento de generación contenido en GENMAPS se divide en cuatro etapas, como se muestra:

Etapa 1. En esta etapa los acelerogramas recibidos son corregidos por línea base, se selecciona la componente horizontal con la máxima aceleración del terreno y se eliminan los registros que pudieran contener datos erróneos.

Etapa 2. En esta etapa se hace una estimación aproximada de magnitud y localización epicentral. El método está inspirado en el trabajo de Kanamoriquien a partir de aceleraciones máximas observadas y un modelo de atenuación mostró que es posible estimar la ubicación del epicentro de un evento sísmico. Con la magnitud y ubicación del epicentro como parámetros libres se ajustó un espectro de Fourier teórico de fuente puntual (modelo ω2) a los espectros de Fourier de los acelerogramas registrados.

Con el método utilizado es posible tener estimaciones de la magnitud, la cual se relaciona principalmente con el intervalo de frecuencias bajas de los espectros de Fourier registrados, mientras que la posición del epicentro es una función principalmente de frecuencias altas.

Etapa 3. En esta etapa se estima el valor de la aceleración máxima del terreno en otros sitios con base en los valores observados en las estaciones consideradas y los valores de magnitud y localización epicentral calculados en la Etapa 2.

Etapa 4. Finalmente, con los datos calculados para la malla de interpolación se dibujan los mapas de intensidades. El programa genera mapas en los formatos “jpeg” y shape (.shp) de los valores de PGA, PGV, y de aceleración espectral para diferentes periodos que pueden ser establecidos por el usuario, además de reportes de los valores calculados en formato “txt”. La información es enviada de manera automática por diferentes medios de comunicación a diversas instancias gubernamentales relacionadas con la toma de decisiones en caso de desastre por sismo.

Productos del programa genmaps

Los mapas de intensidades en formato shape (shp) permiten la sobreposición de diferentes capas de información georeferenciada que es posible desplegar en un sistema de información geográfica, de esta forma el despliegue gráfico ofrece un mejor detalle de los posibles efectos del sismo en zonas habitadas o estructuras de vital importancia.

Esquema de generación de mapas de intensidad y su distribución

Mapa de intensidades sísmicas (PGA) para el sismo del 11 de diciembre de 2011 M=6.5, formato “shp” montado sobre un mapa de poblaciones con más de cien mil habitantes.

Mapa de intensidades sísmicas de Chiapas.

Bibliografía:

http://www.angelfire.com/ri/chterymercalli/

http://es.wikipedia.org/wiki/Escala_sismol%C3%B3gica_de_Mercalli

http://www.iingen.unam.mx/es-mx/BancoDeInformacion/BancodeImagenes/Documents/mapasdeintensidad.pdf

http://medio-ambiente.practicopedia.lainformacion.com/catastrofes-naturales/como-entender-la-escala-de-richter-12710

http://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/Graciela%20Carnero/proy4/varios/Richter.htm

http://www2.ssn.unam.mx:8080/website/jsp/Richter/richter.jsp

http://www.ssn.unam.mx/