UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANNBASADRE GROHMANN

CURSO SISMOLOGIA PARA INGENIEROSCURSO SISMOLOGIA PARA INGENIEROS

Ing. Luis Cornejo Navarretty

CAPITULO I: CONCEPTOS GENERALES

TEMA: TIPOS DE ONDAS SISMICAS

P ertu rb ac ió n :Terrem oto

E xp los ió n n u c lear

O n d as P O n d as S

O n d as in te rn asin te rio r rocas

R ayle ig h L ove

O n d as su p erfic ia lessu p erfic ies d iscon tin u id ad

P rop ag ac ió n :M ed io só lid o : rocas

O n d as s ísm icas

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

Desde que la Sismología esta interesada con los efectos de los sismos en los seres humanos y su medio ambiente, que está localizado muy cerca de la superficie terrestre y debido a que éstos se atenúan con la distancia más lentamente que las ondas de cuerpo, las ondas superficiales son muy importantes.

ONDAS EN UN MEDIO INFINITO

La Tierra no es un cuerpo infinito, es una esfera muy grande con una superficie exterior en el cual el esfuerzo no existe. Para problemas de ingeniería sísmica cerca de la superficie, la Tierra es idealizada como un cuerpo semi-infinito con una superficie libre plana. Las condiciones de frontera asociados con la superficie libre permite soluciones adicionales a las ecuaciones de movimiento a ser obtenidos. Estas soluciones describen ondas cuyo movimiento es concentrado en la zona poca profunda cerca de la superficie libre (Ondas Superficiales)

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

CaracterísticasCaracterísticasPerturbación:Perturbación: TerremotoTerremoto

Deslizamiento de corteza al interior de la tierraDeslizamiento de corteza al interior de la tierra

Explosión nuclear a cierta profundidadExplosión nuclear a cierta profundidad

Propagación:Propagación: Medio sólido (roca)Medio sólido (roca) Medio Líquido (agua)Medio Líquido (agua)

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

TIPOS DE ONDAS EN UN MEDIO ELÁSTICO e TIPOS DE ONDAS EN UN MEDIO ELÁSTICO e INFINITOINFINITO

Los tipos de ondas que se generan durante la liberación de energía, Los tipos de ondas que se generan durante la liberación de energía, dependen del medio en el que se propagan. Si el medio es elástico dependen del medio en el que se propagan. Si el medio es elástico e infinito, se generan las Ondas de Cuerpo (viajan al interior de la e infinito, se generan las Ondas de Cuerpo (viajan al interior de la tierra), las cuales son de dos tipos:tierra), las cuales son de dos tipos:

Ondas P: Primarias o compresionales, viajan a través de Ondas P: Primarias o compresionales, viajan a través de sólidos y fluídossólidos y fluídos

Ondas S: Secundarias o de corte, SólidosOndas S: Secundarias o de corte, Sólidos– Componente Vertical SVComponente Vertical SV– Componente Horizontal SHComponente Horizontal SH

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

Ondas internasOndas internas

Ondas P (Push-Ondas P (Push-Pull)Pull)

Ondas S Ondas S (Shear)(Shear)

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

Medio no Disturbado

Onda PCompresión

Dilatación

Onda S

Doble amplitud

Longitud de onda

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

Presionando en EstaDirección se GeneraráOndas de Corte

Presionando enEsta Dirección seGenerará OndasCompresionales

GENERACIÓN DE LAS ONDAS DE CUERPO

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

Las ondas P pueden generarse comprimiendo oenlongando un resorte a lo largo de su eje.

Las ondas S se pueden generar moviendo el extremo del resorte de arriba abajo o de un lado a otro.

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

EFECTOS DE LAS ONDAS DE CUERPO EN UNA PARTÍCULA SÓLIDA

Sin deformación

Comprimido

Deformado por Corte

TIPOS DE ONDAS EN UN MEDIO ELÁSTICO y SEMI-INFINITO

Si el medio de propagación es Semi-Infinito, es decir que tiene un borde libre, se generan las ondas superficiales. Existe una interacción entre las ondas de cuerpo y las capas superficiales. Dentro de este grupo de ondas las más representativas son:

♦ Ondas Love: Interacción de SH con la capa superficial blanda

♦Ondas Rayleigh: Interacción de P y SV con la superficie

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

En un semi-espacio elástico homogéneo, sólo Ondas P, Ondas S y Ondas Rayleigh pueden existir. Si el semi-espacio esta cubierto por una capa de material con baja velocidad de onda de cuerpo, Ondas Love pueden desarrollarse (Love, A.E.H, 1927: La Teoría Matemática de Elasticidad). Ondas Love esencialmente consisten de Ondas SH que son atrapadas por múltiples reflexiones dentro de la capa superficial. Considerando el caso de una capa superficial homogénea de espesor H que se encuentra sobre un semi-espacio homogéneo.

Una Onda Love viajando en la dirección positiva X provocaría desplazamientos de partículas sólo en la dirección Y (movimiento Onda SH) y sería descrito por la ecuación:

ONDAS LOVE

donde v es el desplazamiento de la partícula en dirección Y, V(z) describe la variación de v con la profunfidad y kL es el número de onda de la Onda Love. La Onda Love debe satisfacer las ecuaciones de onda para Ondas S tanto en la capa superficial y el semi-espacio.

ONDAS RAYLEIGH

Ondas que existen cerca de la superficie de un semi-espacio elástico homogéneo fue primero investigado por Lord Rayleigh en 1985 (Ondas Propagadas a lo largo de la Superficie Plana de un Sólido Elástico) y son conocidos en la actualidad como Ondas Rayleigh. Para describir las Ondas Rayleigh, se considera una onda plana que viaja en la dirección X sin desplazamiento de partícula en la dirección Y (v = 0). La dirección Z es tomada como positivo hacia abajo. Todo el movimiento de partículas ocurre en el plano X –Z. Dos Funciones de Potencial, F y Y, pueden ser definidas para describir el desplazamiento en las direcciones X y Z.

Movimiento inducido por un típico plano de ondas que se propagan en la dirección XEl movimiento de las ondas no varía en la dirección Y

Ondas superficiales: LoveOndas superficiales: Love

– En medios estratificados– Onda transversal polarizada (confinada) en el

plano de la superficie de la Tierra.– Su amplitud decrece con la profundidad– Provocan Cortes horizontales en la tierra

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

Ondas Love

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

Ondas superficiales: RayleighOndas superficiales: Rayleigh

– En medios con superficie libre– Ej: Ondas en estanque– Su amplitud decrece con la profundidad

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

Ondas Rayleigh

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

TIPOS DE ONDAS SISMICASTIPOS DE ONDAS SISMICAS

Debido a la diferencia en la velocidad de cada tipo de onda, cuando sentimos un terremoto las primeras sacudidas son debidas a las ondas P, siendo las siguientes las ondas S y por último las ondas superficiales. La diferente velocidad de cada tipo de onda es, además, la propiedad que se utiliza para determinar la localización del foco del terremoto.

Velocidad ondas sísmicasVelocidad ondas sísmicasvvPP > v > vSS < v < vR,LR,L

vvPP rocas ígneas:rocas ígneas: 6 km/s6 km/s

rocas poco consolidadas:rocas poco consolidadas: 2 km/s2 km/s

PERIODOS CARACTERISTICOSPERIODOS CARACTERISTICOS

PERIODOS CARACTERISTICOSPERIODOS CARACTERISTICOS

PERIODOS CARACTERISTICOSPERIODOS CARACTERISTICOS

PERIODOS CARACTERISTICOSPERIODOS CARACTERISTICOS

MUCHAS MUCHAS GRACIASGRACIAS