Magnitud e Intensidad Sismica

8/16/2019 Magnitud e Intensidad Sismica

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MAGNITUD E INTENSIDAD

¿Qué es la Magnitud de un Sismo?

Es la energía real liberada en el foco o hipocentro del sismo. Se trata de una medida absoluta

de la energía del temblor o terremoto expresada en movimiento o aceleración de las

partículas del suelo. Se mide con instrumentos, es decir, es una valoración objetiva,instrumental, del sismo y se usa en este caso la escala de Richter, cuyos grados representan

cantidades progresivamente multiplicadas de energía. Esta escala no tiene límite superior.

Los instrumentos adecuados sismógrafos, acelerógrafos y otros, donde!uiera !ue se

ubi!uen con respecto a la ubicación del sismo, registran el mismo rango de magnitud. "uede

decirse entonces, !ue un terremoto tiene una sola magnitud y muchas intensidades# estas

$ltimas normalmente decrecen al alejarse del epicentro sísmico. Se consideran sismos

destructores, en general, a!uellos !ue tienen una magnitud mayor !ue %.& 'dependiendo de

la calidad de la construcción y del suelo(. )omo información, el terremoto del * de +aro de

-/& tuvo una magnitud de 0./ y el terremoto de 1aldivia del 22 de +ayo de -%3, fue de

magnitud .& y es el m4s grande !ue ha afectado a la humanidad, desde los a5os en !ue se

introdujo la medición instrumental de los sismos, a fines del siglo pasado.

6l momento de producirse un sismo, gran parte de la Energía Sísmica se libera en forma de

calor y una pe!ue5a parte mediante la propagación de diversas tipos de ondas !ue hacen

vibrar la cortea terrestre. 7entro de estas ondas encontramos las de )uerpo !ue viajan a

grandes distancias a trav8s de la roca, identific4ndose las ondas ", primarias o de

compresión, !ue producen !ue las partículas experimenten un movimiento paralelo a la

dirección de propagación y las ondas S, secundarias o de corte, inducen un movimiento

transversal. 9tro tipo de onda son las Superficiales, las cuales se deben a reflexiones y

refracciones de las ondas de cuerpo cuando 8stas llegan a la superficie o a una interfase entre

estratos, se identifican dentro de 8stas ondas las Rayleigh con movimiento vertical y elíptico,

y las Love con movimiento horiontal.

Escalas de Magnitud

"ara un sismo dado, la magnitud es una constante $nica !ue representa una medida

cuantitativa del tama5o del sismo, independientemente del sitio de observación. La

magnitud se determina midiendo la m4xima amplitud de las ondas registradas en el

sismograma correspondiente al evento. :na escala estrictamente cualitativa, !ue puede ser

aplicada en sismos de regiones habitadas o no habitadas, fue ideada en -*- por ;adati en


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)on la finalidad de medir y analiar el movimiento producido por un sismo fue dise5ado a

finales del siglo pasado el sismógrafo# el registro obtenido se denomina sismograma !ue es

un gr4fico de las ondas sísmicas o una representación amplificada del movimiento del

terreno. La diferencia en el arribo de las ondas " y S, permite la localiación del epicentro

del sismo. El tama5o de los sismos puede ser expresado en t8rminos de su +agnitud o de su

Antensidad.

La Antensidad es un índice de los efectos causados por un temblor y depende de las

condiciones del terreno, la vulnerabilidad de las edificaciones y la distancia epicentral. "ara

estandariar los niveles de intensidad se utilian escalas tal como la Escala +ercalli

+odificada '++(.

La +agnitud es un valor $nico y es una medida cuantitativa del sismo relacionada con la

energía sísmica liberada. Beóricamente la magnitud no tiene límite superior, pero est4

limitada por la resistencia de las rocas en la cortea terrestre y la longitud de ruptura

probable en la falla. "ara su determinación han sido creadas diferentes escalas, dependiendo

del tipo de onda en !ue se basa la medición tenemos

! Magnitud "ocal # M" $!

La idea de medir la magnitud de un sismo basado en un registro instrumental fue introducida

en -*& por )harles Richter, Sismólogo de )alifornia Bechnological Anstitute. Cue definida

para sismos locales en )alifornia para un radio de aproximadamente %33 >m y se determina

a partir de la m4xima amplitud registrada por un sismógrafo ;ood 6nderson con constantes

específicas 'período D 3./ segundos, amplificación est4tica D 2/33 y factor de

amortiguamiento D 3./( ubicado a -33 >ilómetros de la fuente sísmica. "ara su

determinación se utilia la siguiente expresión

+L D -og 6 = log 6o

7onde 6 es la m4xima amplitud de la traa registrada y 6o la amplitud m4xima !ue sería

producida por un sismo patrón, siendo 8ste a!uel !ue produciría una deflexión de 3.33- mm

en un sismógrafo ubicado a -33 >m del epicentro.

a !ue la escala de magnitud es logarítmica, el incremento en una unidad de magnitud

significa un aumento en die veces de la amplitud de las ondas en el sismograma, lo cual no

debe confundirse con lo !ue sucede con la energía sísmica liberada en donde un incremento

en magnitud e!uivale a un aumento de aproximadamente *-.& veces de energía.

Magnitud de Escala Richter

#Se e%presa en n&meros 'rabes$


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Representa la energía sísmica liberada en cada terremoto y se basa en el registro

sismogr4fico.

Es una escala !ue crece en forma potencial o semilogarítmica, de manera !ue cada punto de

aumento puede significar un aumento die o m4s veces mayor de la magnitud de las ondas

'vibración de la tierra(, pero la energía liberada aumenta *2 veces. :na magnitud F no es el

doble de 2, sino !ue -33 veces mayor.

'El 7octor en física de la :niversidad de Garcelona, Sr.


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2! Magnitud de Ondas Superficiales #MS$!

Esta escala se basa en la amplitud m4xima producida por las ondas superficiales Rayleighcon período en el rango de -/ a 22 segundos. La expresión para determinar su valor es la

siguiente

+S D log-3 '6KB( -.%% log-3 7 *.*3

7onde 6 es la m4xima amplitud horiontal del terreno medida en micrómetros, B es el

período de la onda en segundos y 7 la distancia epicentral en grados.

3! Magnitud de Ondas de Cuerpo #mb$!

La determinación de la magnitud +S para los sismos con profundidad focal mayor a &3>ilómetros se dificulta, debido a !ue no se generan ondas de superficie con suficiente

amplitud# para compensar esto se utilió un factor de corrección de tal forma !ue se

pudieran utiliar las ondas de cuerpo. La magnitud mb se basa en la amplitud de ondas de

cuerpo con períodos cercanos a -.3 segundos, para su determinación se utilia la siguiente

expresión

mb D log '6KB( M'7,h(

donde 6 es la amplitud del terreno en micrómetros, B es el período en segundos y M es un

factor de atenuación !ue est4 en función de la distancia 7 en grados y la profundidad focal h

en >ilómetros.

Las escalas de magnitud +S y mb no reflejan adecuadamente el tama5o de sismos muy

grandes, subestiman su valor y da una estimación poca exacta de la energía liberada, lo !ue

se ha denominado saturación de las escalas de magnitud. Las m4ximas magnitudes mb se

encuentran alrededor de %.& a %./, y la magnitud +S entre /.* a /.0. 6sí tambi8n la

magnitud definida empíricamente con base en la amplitud de las ondas sísmicas no permite

definir el tama5o del sismo en t8rminos del proceso físico de ruptura y de las dimensiones de

la ona de dislocación.

La introducción del concepto de +omento Sísmico en la sismología, ha aportado unamedida para designar el tama5o de un sismo !ue est4 en función directa de las propiedades

físicas de la roca y de las dimensiones del 4rea !ue sufre la ruptura. Es a partir de este

concepto !ue se ha desarrollado la magnitud de momento.

4! Magnitud Momento #M5$!

La magnitud de momento s/smico '+N( resume en un $nico n$mero la cantidad de energía

liberada por el terremoto 'llamada momento sísmico, +3(. La JNJ en el subíndice del

símbolo O+NP, proviene de la palabra inglesa ONor>P, !ue significa OtrabajoP.

+N coincide con las estimaciones obtenidas mediante otras escalas, como por ejemplo laescala de Richter . Es decir, +N permite entender la cantidad de energía liberada por el

terremoto '+3( en t8rminos del resto de las escalas sísmicas. Es por esto !ue se usa +N en

ve de +3 como par4metro de la escala.

http://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Escala_de_Richterhttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Escala_de_Richter


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Los períodos de oscilación de las ondas sísmicas grandes son proporcionales al momento

sísmico '+3(. Es por esto !ue se suele medir la magnitud de momento +N a trav8s de los

períodos de oscilación por medio de sismógrafos.

La relación entre +N y +3 est4 dada por una fórmula desarrollada por ?iroo @anamori en el

Anstituto de Sismología de )alifornia, !ue es la !ue sigue

9bs8rvese !ue la magnitud de momento sísmico '+N( se obtiene a partir de una función

logarítmica con argumento adimensional y por tanto, es una variable adimensional. En

cambio, el momento sísmico '+3(, al ser una variable !ue mide energía 'fuera x

desplaamiento(, tiene como unidad derivada la Q x m o dina x cm. +4s concretamente, elmomento sísmico '+3( es una cantidad !ue combina el 4rea de ruptura y la compensación de

la falla con una medida de la resistencia de las rocas mediante la siguiente ecuación

, donde

• es el módulo de deformación de las rocas involucradas en el terremoto. :sualmente

es de *3 giga pascales.

• 6 es el 4rea de ruptura a lo largo de la falla geológica donde ocurrió el terremoto.

• u es el desplaamiento promedio de 6.

6! Magnitud Energ/a # Me $!

La cantidad de energía irradiada por un sismo es una medida del potencial de da5o a las

estructuras. El c4lculo de esta magnitud re!uiere la suma del flujo de energía sobre un

amplio rango de frecuencias generadas por un sismo. 7ebido a limitantes instrumentales, la

mayoría de c4lculos de energía han dependido históricamente de la relación empírica

desarrollada por Geno Hutenberg y )harles Richter.

Log-3E D --.F -.& +s

7onde la energía E es expresada en Ergios. La magnitud basada en la energía irradiada por

un sismo se puede definir de la siguiente manera

+eD2K*log-3 E I .

7! Magnitud de duraci0n, Md !

Esta magnitud es una variación del concepto de magnitud local !ue se emplea en algunas

redes. Su nombre proviene del hecho !ue es calculada con base a la duración del registro de

la se5al sísmica. Su expresión es la siguiente

+dD a log'


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INTENSIDAD DE LOS SISMOS

¿Qué es la 8ntensidad S/smica?

Es la violencia con !ue se siente un sismo en diversos puntos de la ona afectada. La

medición se realia observando los efectos o da5os producidos por el temblor en las

construcciones, objetos, terreno y el impacto !ue provoca en las personas. Su valor depende

de la distancia del epicentro, tipo de construcción, calidad del suelo o roca de la localidad y

del lugar !ue ocupan las personas 'por ejemplo, en un piso en altura u a nivel del suelo, etc.(

En la actualidad, para medir la intensidad, se emplea 'desde el de


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ESCALA DE INTENSIDADES DE MERCALLI MODIFICADA

8. Qo es sentido. Sólo lo registran los sismógrafos.

88. Es sentido por personas !ue se hallan en reposo, en edificios altos o en lugares !ue

favorecen la percepción.

888. Es sentido en el interior de las habitaciones. Los objetos colgantes se balancean. La

vibración es parecida al paso de un camión ligero. Es posible estimar su duración. "uede noser considerado como un sismo.

89. Los objetos colgantes se balancean. 1ibración, semejante al paso de camiones pesados, o

se percibe una sensación como si una pelota pesada golpeara las paredes. Los carros

estacionados se mecen. Las ventanas, los platos y las puertas tra!uetean. Los vasos tintinean.

Los cacharros chocan. En el rango superior de A1 las paredes y armaones de madera

rechinan.

9. Es sentido fuera de las casas# puede estimarse su dirección. Las personas dormidas

despiertan. Los lí!uidos experimentan alteraciones# algunos se derraman. Los objetos

inestables y pe!ue5os se mueven, así como las celosías y los cuadros. Los relojes de p8ndulo

se detienen, echan a andar o cambian de velocidad.

98. Es sentido por todos. +uchas personas se asustan y salen corriendo de sus casas. Se

dificulta caminar. Las ventanas, platos y objetos de vidrio se rompen. 6dornos, libros, etc.,

caen de los estantes. Los cuadros se desprenden de las paredes. El mobiliario se mueve o

cae. Se agrieta el yeso d8bil y las construcciones tipo 7. Suenan las campanas pe!ue5as

'iglesias, escuela(. Los 4rboles y los arbustos se sacuden 'visiblemente( o se escucha la

agitación de sus ramas y hojas.

988. Es difícil permanecer de pie. Los automovilistas sienten cómo se agita el piso. Los

objetos colgantes vibran. Se rompen los muebles. 7a5os a construcciones tipo 7, incluyendo

grietas. Las chimeneas d8biles se parten al nivel del techo. Se produce caída de yeso, deladrillos sueltos, de piedras, de tejas, de cornisas, de parapetos sin apoyo y de ornamentos

ar!uitectónicos. Se abren algunas grietas en las construcciones tipo ). Se observan olas en

los estan!ues# el agua se enturbia con lodo. ?ay derrumbes y aludes en los bancos de arena o

grava. Ba5en las campanas grandes. Los canales de irrigación !uedan da5ados.

9888. Se dificulta conducir un vehículo y !ui4 hasta se pierde el control del auto. 7a5os a

las construcciones tipo )# colapso parcial. 6lgunos deterioros en las construcciones G#

ninguno en las construcciones 6. )aída de estuco y de algunas paredes de ladrillo. Borcedura

y caída de chimeneas 'casas y f4bricas(, monumentos, torres, tan!ues elevados. Las casas de

armaón son movidas de sus cimientos si no est4n aseguradas a ellos. Se rompen las ramas

de los 4rboles. )ambios en el flujo o la temperatura de manantiales y poos. Hrietas enterreno h$medo y en pendientes empinadas.

8. "4nico general. Las construcciones son destruidas las de tipo ) !uedan gravemente

da5adas o, a veces, se caen del todo y las de tipo G !uedan da5adas seriamente. 6verías

generales a los cimientos, y muy serias a las cisternas y presas. Las tuberías subterr4neas

!uedan rotas. Hrietas conspicuas en el terreno. En las onas aluviales, la arena y el lodo son

arrojados a las orillas, surgen las llamadas fuentes de terremoto y se abren cr4teres de arena.

. La mayor parte de las construcciones de mampostería y de armaón, así como sus

cimientos son destruidos. 6lgunas estructuras y puentes, cuidadosamente construidos caen.

?ay da5os serios en presas, di!ues y terraplenes. Se producen grandes aludes. El agua es

arrojada a la orilla de canales, ríos, lagos, etc. La arena y el lodo son desplaadoshoriontalmente en playas y terrenos planos. Los rieles de las vías de ferrocarril se doblan

levemente.


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8. Los rieles !uedan doblados considerablemente, y las tuberías subterr4neas

completamente fuera de servicio.

88. La destrucción es casi total. Hrandes masas de roca son desplaadas. Las líneas de nivel

!uedan distorsionadas. Los objetos son arrojados al aire.

Construcciones * Brabajo, concreto y dise5o buenos# reforadas, en especial lateralmente,

y amarradas usando acero, concreto, etc.# dise5adas para resistir fueras laterales.

Construcciones ; Brabajo y concreto buenos# reforadas, pero no dise5adas especialmente

para resistir fueras laterales.

Construcciones C Brabajo y concreto ordinarios# sin debilidades extremas, como falta de

amarres en las es!uinas, pero tampoco reforadas ni dise5adas contra fueras horiontales.

Construcciones


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La vibración sísmica se inicia por un desliamiento entre dos placas tectónicas en la roca subyacente.

+ientras la vibración se propaga hacia la superficie, puede ser amplificada, dependiendo de la intensidad de

la vibración, la naturalea de la roca y especialmente por el tipo de suelo y la profundidad de su estrato. :n

estrato de suelo blando, dependiendo de su profundidad, puede generar una amplificación de la onda

sísmica en -,& a % veces m4s de la !ue sucede en la roca. Esta amplificación es m4s pronunciada cuando

suceden largos períodos y no tanto para períodos cortos. La amplificación de la onda sísmica tiende a

disminuir cuando el nivel de vibración aumenta.

=igura > *mplificaci0n de la aceleraci0n en superficie!

Los da5os de los terremotos tienden a ser m4s severos en sitios con

suelo blando. Esto !uedó muy claro en el terremoto de San Crancisco

en -3%, ya !ue luego del an4lisis de los edificios colapsados y los

tipos de suelos, se determinó !ue había una relación entre el da5o dela estructura y la calidad del suelo. :n ejemplo reciente de la

amplificación de las ondas sísmicas en suelos blandos aconteció en el

terremoto de +8xico en -/&.

6 pesar de !ue la ciudad de +8xico se encontraba a F33 >m. del

epicentro, el terremoto produjo el colapso de muchas edificaciones y

se calcula !ue murieron m4s de -3.333 personas. La amplificación de

las ondas sísmicas se debió a !ue la ciudad se asentó sobre los

sedimentos blandos y saturados del antiguo lago Bexcoco, y esto hace

!ue estos estratos sobre los !ue se fundó la ciudad muestren períodos

fundamentales de vibración de 2 a * segundos por lo !ue son

susceptibles de entrar en resonancia con los edificios de alrededor de23 pisos. En la figura 2 la ona sombreada representa el 4rea donde se

sintió una intensidad mayor a 1AA en la Escala de +ercalli

+odificada.

=igura 2 > *mplificaci0n de ondas

en el terremoto de Mé%ico, @6!

)omo la posibilidad de !ue exista una amplificación de la onda

sísmica depende de la naturalea del suelo, los códigos sísmicos

mundiales poseen re!uerimientos específicos relacionados a las

características del sitio.

)omo medida de seguridad, para suelos de mala calidad, se re!uiere dise5ar la estructura para fueras

muchos mayores y tambi8n se re!uiere el uso de fundaciones especiales, como pilotes. 9tro punto !ue

incide significativamente en atenuar o amplificar las ondas es la topografía. Se han realiado estudiosteóricos en los !ue se demuestra !ue ciertas formas topogr4ficas, especialmente montes y valles, tienen

efectos de amplificación en la intensidad del movimiento. En los bordes de los valles, en la cresta y en las

laderas de las monta5as se ha determinado de forma analítica un incremento en la intensidad de la


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vibración, en cambio en el fondo del valle el efecto es atenuador.

Los efectos de sitio son modificaciones en amplitud, duración y contenido frecuencial !ue experimentan las

ondas sísmicas cuando llegan a la superficie. Entre m4s blando sea el tipo de suelo !ue exista bajo la

estación, mayor ser4 la amplificación.

Existen varias t8cnicas para estimar el nivel de amplificación del suelo o efecto de sitio. Los resultados !ue

se presentan a!uí fueron obtenidos luego de dividir las componentes horiontales entre la componente

vertical 't8cnica ?K1(. Esto da como resultado gr4ficos similares a los mostrados arriba en los !ue si el

suelo es muy firme o se trata de roca sólida, los valores pico estarían ubicados hacia la i!uierda 'períodos

cortos inferiores a 3.F s(. Si el suelo es blando, los valores m4ximos se estarían ubicados hacia la derecha

'períodos largos mayores a 3.F s(.

En este informe se grafica tanto el efecto de sitio del sismo registrado como el valor promedio en cada

estación. El ajuste no debe ser exacto ya !ue el valor promedio es m4s representativo de la respuesta del

suelo !ue un solo evento. Sin embargo, se deben notar características generales como m4ximos y mínimos

de amplificación aproximadamente en los mismos valores de período.


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AORQBE *D


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Si la magnitud se calcula usando las ondas ", la escala se llama magnitud de las ondas de cuerpo y se

abrevia como mb.

Esta escala se usa preferiblemante cuando los sismos tienen magnitudes de entre F y 0 grados. Es la $nica

escala cuya abreviatura se escribe con JmJ min$scula. Se utilia para calcular magnitudes cuando el sismoes muy profundo.

Las ondas S fueron las !ue utilió )harles Richter cuando desarrolló la escala de magnitud de

Richter o magnitud local !ue se abrevia como Ml! Esta escala es $til para estimar magnitudes del orden

de 2 a % y a distancias de entre 3 y %33 >m.

Bambi8n las ondas L y R se puden usar para calcular la magnitud. Esta sería una magnitud de las ondas

superficiales y se denota Ms. Se utilia para estimar la magnitu cuando el sismo genera muchas ondas

superficiales y es de gran tama5o. El rango de magnitud m4s apropiado es de & a /.

Lo anterior !uiere decir !ue sería erróneo hablar de un sismo de magnitud +sD*.F, por!ue +s no se puedeusar con sismos tan pe!ue5os. Bambi8n es incorrecto hablar de sismos de magnitud Richter o +lD0.* ya

!ue la escala de Richter sirve $nicamente cuando el sismo es de % o menos grados.

)ada una de estas escalas se basa en la amplitud m4xima de la traa y la distancia a !ue se originó el sismo

ya sea en la parte de las ondas ", ondas S u ondas superficiales.

Existe sin embargo una nueva escala !ue es llamada magnitud del momento s/smico o

simplemente magnitud momento. Se abrevia +N y se diferencia de las otras en !ue para calcularla, se

utilia todo el registro, no solo una parte de este y en las propiedades físicas del medio donde se produjo la

ruptura de la falla.

CB*" ES "*


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ESC*"* i.

"ara comparar los valores obtenidos del +omento Sísmico con la escala de Richter, los sismólogos

Bhomas ?an>s y ?iroo @anamori desarrollaron la escala de +agnitud +omento o +N la cual da valores

semejantes a los de Richter por ser tambi8n logarítmica.

+ientras !ue para sismos muy grandes, como a!uellos !ue tienen valores superiores a 0, la escala de

Ricther no puede ser utiliada, la +N no tiene ning$n límite superior salvo las propiedades físicas de las

rocas !ue componen una falla. +N se utilia com$nmente para dar estimaciones de sismos moderados a

muy fuertes.

6mbas escalas se utilian todavía, pero la +N est4 gradualmente reemplaando la +l y dentro de la

comunidad científica se prefiere el uso +N.

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