diapositivas sismografo y microtremor

8/17/2019 Diapositivas Sismografo y Microtremor

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INSTRUMENTOS SISMICSISMOGRAFOS

Actualmente existen sismógrafos que detectan el movimiento de la

masa electrónicamente y lo digitalizan para ser almacenado en cinta

magnética u otros medios de almacenamiento digital.



REPRESENTACION



ORIGEN,CARACTERISTICAS, UTIPOLOGIALos sismógrafos fueron ideados a nes del

siglo xix y perfeccionados a principios delsiglo xx. En la actualidad, estos instrumentoshan alcanzado un alto grado de desarrolloelectrónico pero, el principio !"sicoempleado no ha cam!iado.

SISMOGRAFO CHINOutilizados en chinaconsist#an, !"sicamente, de una gura de dragón de cuatroca!ezas en cuyas !ocas se coloca!an !olas met"licas enequili!rio inesta!le. Al producirse un sismo y la llegada de lasondas s#smicas, la !ola correspondiente a la dirección de llegadaca#a, indicando as# la ocurrencia de los sismos y la dirección de lacual proced#an.



SISMOGRAFO MECANICOEs el m"s simple est" constituido por un elemento detector del movimiento $sismómetro% y un sispalancas que amplica dicho movimiento.El sismómetro vertical m"s simple est" formado por una masa $m% suspendida por un muelle de co$&%, con una amortiguación viscosa de constante c.'uando el soporte anclado a la supercie de la tierra reci!e una excitación x$t%, la masa se muevemovimiento y$t%, de tal manera que el desplazamiento relativo de la masa con respecto al soporte

'$t%.

+En -/, 0ohn 1ilne introdu2o el concepto de péndulo inclinado en elcual los per#odos de oscilación se incrementa!an considera!lementepara longitudes de péndulo reducidas.

+En 3 con 0. 4ha5, 1ilne construyó un sismógrafo cuya masa de /.3&g permit#a o!tener per#odos de - segundos y amplicaciones delorden de 6//. 7n modelo similar fue desarrollado por 8mori y tuvo granaceptación en Europa.

+9acia el a:o //, E. ;iechert desarrolló un sismógrafo de respuestahorizontal con un péndulo invertido que registra!a las dos componentescon una sola masa de &g y .3 &g, permitiendo alcanzaramplicaciones de 6// veces para un per#odo de 6 segundos.

+En 66, 0. Anderson construyó un sismógrafo de menores dimensionesque considera!a una masa que oscila por torsión de una !ra met"licaesta!a dotado de un registro fotogr"co que alcanza!a amplicacionesde 6.-// veces para un per#odo de /.- segundos.

4<418=>A?8 @



SISMOGRAFO ELECTROMAGNETICOeste sismógrafo en relación con el anterior, es que el desplazamiento de la masa produce el movimde una !o!ina en el campo magnético de un im"n. En este caso, la parte móvil es el im"n y, en o

+En /B, @. =alitzin desarrolló el sismógrafoelectromagnético y a:ade a la masa una !o!ina que semov#a en el campo magnético creado por un im"n. La

corriente generada por esta !o!ina pasa!a a ungalvanómetroC , para registrarse en papel fotogr"comediante un haz de luz, lleg"ndose a o!teneramplicaciones de ./// para per#odos de 6 segundos.

+En los a:os D/, 9ugo @enioF desarrolló un sismógrafo!asado en la variación de la reluctancia del sistemaconsist#a en variar el espacio existente entre un im"npermanente y una armadura met"lica provista de una!o!ina que rodea!a al im"n. Este tipo de sismógrafo

alcanza!a un per#odo de segundo y una amplicación de//.///.

+?inalmente, para per#odos largos, 1. E5ing desarrolló unsismógrafo de 3+/ segundos de per#odo para elsismómetro y de // segundos para el galvanómetro. Elsistema de amplicación resultante fue de C3/ y B./// paraper#odos entre /+6/ segundos. Estos dos Gltimos tipos desismógrafos constituyeron la ;orld ;ide 4eismological4tation Het5or&s +;;44H+.

SISMÓGRAFO ELECTROMAGNÉTICO

RUSO TIPO GALITZIN.

SISMÓGRAFO

ELECTROMAGNÉTICO BENIOFF.

SISMÓGRA

DE



SISMOGRAFO DE BANDA ANCHAIor lo general, los sismógrafos eran de dos tipos registra!an información s#smica en dos diferentesfrecuencia, per#odos cortos $ segundo% y per#odos largos $3+// segundos%. El primero es adecuaque ocurren en el campo cercano y los segundos, en el campo le2ano.

SISMÓGRAFO ELECTROMAGNÉTICO

DE PERIODO CORTO.



SISMOGRAFO DIGITALES Y SU REPRESENTAC



MICROTREMORES

Historia ! "os #i$rotr!#or!s%

Janai $3K% es la primera referencia del uso demicrotremores para el estudio del efecto de sitio.4in em!argo, la idea original de Janai y suscoautores era equivocada en cuanto al origen y lainterpretación de los microtremores. Ellosconsidera!an que la fuente de los microtremoresera ruido !lanco y que esta!an conformados porondas de cuerpo. 4e ha demostrado que losmicrotremores est"n compuestos en su mayor#apor ondas superciales $@ard, -% y, en cuanto alas fuentes que los producen se sa!e que aperiodos largos $por de!a2o de /. a /.3 9z.% soncausados por las ondas oce"nicas que ocurren agrandes distancias a periodos intermedios $entre

/.+/.3 9z. y 9z.%



D!&'i$i(' ! #i$rotr!#or%

+ Los microtremores son

vi!raciones en la supercie

de!ido a la incidencia o!licua de

ondas de cuerpo que se

propagan en todas direcciones

con la misma energ#a.

+ Los microtremores son una

superposición de ondas

superciales, que constituyen

un campo estacionario y

homogéneo.

+ Los microtremores es el ruido

am!iental generado por fuentes

Uso ! #i$rotr!#or%

Los microtremores

utilizan para estimar

efectos de sitio, por me

de an"lisis de los regist

con los que se cuenta. L

registros de microtremo

resultan ser m"s Gtiles si

analizan con métod

teórica y f#sicamente !

fundamentados.



)!'ta*as +! o-r!$! !" so ! r!istros ! #i$rotr!#or!s

+ Iueden ser medidos en cualquier

momento y en cualquier lugar.

+ Los instrumentos para su medición y

an"lisis con simples.

+ su medición no genera pro!lemas

am!ientales.



Cara$t!r/sti$a

s ! "os

r!istros !

#i$rotr!#or!

s%Los microtremores ocurren en el intervalo de

frecuencias de /./ a / 9z sin em!argo,

en la exploración geof#sica sólo interesa la

!anda de /. a /

9z, ya que en esta !anda parte de la

energ#a se transmite como ondas>ayleigh, cuyos modos y velocidades de

propagación se pueden estimar y medir con

arreglos instrumentales para o!tener

información so!re las caracter#sticas de los

par"metros el"sticos de la corteza terrestre,

En cuanto a las f

que producen

microtremores se s

que( A !a2as fre$por de!a2o dhasta /.3 9causados por oce"nicas quea grandes diy es posi!le e

!uena corrde los microcon cometeorológicagran escala océano



+ A frecuencias

intermedias $entre /.+

/.3 9z. y 9z.% Los

microtremores son

generados por elolea2e que rompe en

las costas, por lo que

su esta!ilidad es

signicativamente

menor.

+ Iara altas frecuencias$mayores a 9z% lasfuentes de losmicrotremores est"nligadas a la actividadhumana por lo que

ree2an los ciclos deAsta, poniéndose demaniesto porcam!ios en laamplitud de losespectros.

4iempre que se utilicen registros demicrotremores en la estimación de efectosde sitio hay que recordar que se asumeque las trayectorias de las ondas sonsimples y similares esto es, que no existedispersión tridimensional, y que lastrayectorias pueden ser aproximadas porla dispersión geométrica elemental y por

la atenuación inel"stica.

la discrepancia queentre los resultados oa favor y en contra de microtremoreestimar el efecto do!liga a tomar con los resultados y investigación m"s rig

los métodos de an"lis



Arr!"os i'str#!'ta"!s 0ara !" r!istro ! #i$rotr!#or!s

7na de las formas de registrar microtremores,con el n de estimar el efecto de sitio, e s

utilizar arreglos instrumentales estos arreglosinstrumentales, tam!ién llamados arreglos demicrotremores, son disposiciones geométricas desensores, equipos digitalizadores, algunasveces amplicadores y equipo de cómputo parael registro digital de la información

En la ?igura se muestran esquem"ticamente dos

arreglos instrumentales( uno realizado consiete estaciones, y otro sólo con cuatro. La

geometr#a de los arreglos no de!e ser circular

necesariamente, pero s# de!e procurarse

mantener una distancia igual entre los

sensores, ya que hay métodos que sólo pueden



M1toos a$ti2os% registran

ondas >ayleigh inducidas por una

fuente impulsiva o por una fuente

oscilatoria con movimiento

vertical armónico e n estos

métodos l os sensores verticales

son u!icados en la supercie en

l#nea con la fuente, y la velocidadde fase se calcula a partir del

an"lisis espectral. Este método es

Gtil para explorar profundidades de

/ a 6/ m, ya que para llegar a

caracterizar profundidades

M1toos 0asi2os%

microtremores usando instrumental !idimensional

supercie, o !ien un solo

puede ser sólo con el

vertical o con las tres com

movimiento. El an"lisis de espuede realizar con

permiten o!tener las carac

dispersión de ondas s s

o !ien caracter#sticas de la

superciales como son(

fundamental y la amplicació

1MN8O84 OE AHPL<4<4



Iara encontrar el coeciente de correlación en

todas las direcciones del arreglo instrumental se

calcula la siguiente integral(



Na!la de 'omparación de los distintos métodos

de an"lisis de registros de microtremores. 4e

muestran( el nGmero de <nstrumentos, las

componentes del movimiento, el tipo de onda

y de resultado.



M1toos ! a'3"isis ! #i$rotr!#or!s

M1toos

Pasi2os

1étodo

HGmero depuntos de

o!servación

'omponentes de

movimiento usadas

Nipo de onda

asumido

Espectral

9orizontal

8ndas 4

0

'ocientes

Espectrales + 6 9orizontal Uertical

8ndas

>ayleigh

Ha&amura9VU

9orizontal Uertical

8ndas

>ayleigh

?+J

C

9orizontal Uertical

>ayleigh y

Love

)

4IA'

K + C

9orizontal Uertical

>ayleigh y

Love

)

M1toos !

F!'t!a$ti2a

SAS5

)arios

Hori6o'ta")!rti$a"

Ra7"!i8 7Lo2!

)



A'ELE>8=>A?84

D!&'i$i('%•

Es un instrumento elecfunción de regisaceleraciones del terrenolas ondas s#smicas.

• Los acelerógrafos tiesensores dos horizont

vertical donde registracomponentes de acelerac

• Nam!ién se encuentran por medio de inservidor central que información del movimsuelo segundo a segundllamado monitoreo en tie



OB9ETI)O%

Aprender a llevar a ca!o una determinlo m"s exacta posi!le de los valores de

aceleración que se han producido en ede registro durante un terremoto y o!taquellos par"metros de interés en laingenier#a sismológica que se o!tienenpartir de los registros de aceleración.

UTILIDAD DELOSACELEROGRAMAS%

• Oatos de entrada para losan"lisis estructurales.

• 8!tención de ecuaciones deatenuación de las ondas s#micas.

• 8!tención de los espectros derespuesta.



PRIMEROS ACELERÓGRAFOSINSTALADOS%

El primer acelerógrafo del pa#s fue instalado en @ogo

en mayo de K3. Oos décadas después, en BC, e4ervicio =eológico de los Estados 7nidos, instaló sieacelerógrafos entre Ianam" y 'olom!ia, cinco de loscuales se instalaron en ciudades colom!ianas( @ogo'ali, 1edell#n, 'artagena y @arranquilla. Elmantenimiento de los equipos estuvo a cargo del

<nstituto =eof#sico de los Andes, que removió losacelerógrafos de las ciudades de @arranquilla y'artagena, se instalaron con el propósito de estudiaatenuación del movimiento fuerte a través de lacordillera de los Andes.



SELECCIÓN DE SITIOSPARA LA UBICACIÓN DEACELEROGRAFOS

• <nstrumentar las ciudades de mconcentración po!lacional y ecque hayan sufrido da:os en sis

pasados.• <nstrumentar aquellas estructupresentan algGn interés especel punto de vista de sucomportamiento din"mico y poimportancia socio económico t

como estructuras prefa!ricadestructuras respectivamente egeneral.

• La distri!ución de los instrumede!en permitirse de los patronatenuación para las zonas de m

sismicidad

• Estimar el valor m"ximo de aceleración



Uenta2as que tiene losacelerógrafos(

• Estimar el valor m"ximo de aceleracióndurante un terremoto. La cual este valopara dise:ar las estructuras simoresiste

• 'rear mapas de intensidad instrumentaree2an los sitios donde la sacudida es

fuerte o m"s dé!il.

• 'alcular la respuesta del suelo de manpueda planicar la construcción de estrseguras en el futuro.

• 'alcular los espectros de dise:o y resp

eventualmente pueden ser utilizados pcódigo s#smico para regular el tipo deconstrucción de diferentes zonas s#smic

• >ealizar estudios de amenaza s#smica mel uso de ecuaciones que predicen elcomportamiento de los valores m"ximo

terremoto en función de la distancia.



'8H'L7'<8HE4(

7n acelerograma es una curva que presenta laaceleración m"xima que experimentar#a unoscilador de grado de li!ertad y periodo Ni si ssometida al citado acelerograma. 7n oscilador periodo N experimentar#a una aceleración a,

otro t6 tendr#a a6 y as# sucesivamente. Lapresentación de todas estas pare2as de valores Nconstruye un espectro de respuesta.



Pr!i$$i(' ! sis#os Es m"s realista referirse al:ri!so: de terremotos, ya queno existe una certeza mayor quela de decir que, en cierta zona,hay una pro!a!ilidad estad#sticade que se registre un sismo demagnitud varia!le desconocida

;Para +1 'os sir2!, !'to0r!!$ir ' sis#o<El o!2etivo de asignar un grariesgo no es otro que el de atlos efectos de un sismpresumimos la ocurrencia dsismo y nos imaginamos cu"su peor consecuencia, podtomar las precauciones adecpara evitar un da:o mayor.

Ó



;CÓMO DETERMINAR UNA ZONA DE RIESGO<

• =POR EL REGISTRO DE LOS E)ENTOS PASADOS

4< 7HA W8HA 9A 47?><O8 17'984 NE>>E18N84 OE =>AH <HNEH4EL IA4AO8, L8 1P4 I>8@A@LE E4 X7E 8'7>>AH OE H7EU8. LY=<'8, IE>8 N<EHE I8'8 =>AO8 OE 'E>NEWA. 4E O<'E X7E, OE4

7H 4<418 =>AHOE, AL O<4<IA>4E LA EHE>=ZA, EL ><E4=8 OE 7EUEHN8 E4 1P4 @A08.

• =POE EL AN>LISIS GEOLÓGICO DE LA CORTEZA TERRESTR

LA 7@<'A'<YH * EL 18H<N8>E8 OE LA4 ?ALLA4 OE LA '8>NEWA NEH84 OAH <H?8>1A'<YH OE LA4 W8HA4 OE 1A*8> U7LHE>=E8LY=<'A *, A4Z, 4E I7EOE >EO7'<> EL NE>><N8><8 OE ><E4=84.

•

=POR LOS MODELOSES<4NEH E4N7O<84 OE 18OEL84 '81I7NA><WAO84, 48@>E LA <H?8>1A'<YH 4ANEL<NAL, X7E H84 I7EOEH [184N>A>[ AX7ELL84EH X7E LA '8>NEWA NE>>E4N>E 4E E4NP 18U<EHO8 8 E4NP A'71'<E>NA [NEH4<YH[.

TIPOS DE ONDAS S?SMICAS



TIPOS DE ONDAS S?SMICAS

• ONDAS PRIMARIAS( EL I><1E> N<I8 OE 8HOA OE '81I>E4<Y8HOA I 7 8HOA I><1A><A. E4NA E4 LA 1P4 >PI<OA OE LA44Z41<'A4, *, EH '8H4E'7EH'<A, LA I><1E>A EH \LLE=A>]E4NA'<YH 4Z41<'A.

• LAS ONDAS SECUNDARIA( EL 4E=7HO8 N<I8 OE 8HOA OE LAOE4ILAWAH A N>AUM4 OE LA N<E>>A E4 LA 8HOA 7 8HOA 4E'7X7E E4 LA 4E=7HOA 8LA X7E 4E 4<EHNE EH 7H NE>>E18N8. 71P4 LEHNA X7E 7HA 8HOA I * 4YL8 I7EOE 18UE>4E A N>>8'A 4YL<OA.

• ONDAS SUPERFICIALES+. E4NA4 8HOA4, NA1@<MH '8H8'<OA

8HOA4 LO)E Y RAYLEIGH, I8> L84 I><1E>84 <HUE4N<=AO8LA4 E4N7O<A>8H, U<A0AH 4YL8 A N>AUM4 OE LA '8>NEWA * 48H?>E'7EH'<A 1P4 @A0A X7E LA4 8HOA4 4 * I. I8> E48 4E O<4?P'<L1EHNE EH 7H 4<418=>A1A IE4A> OE LLE=A> OE4I7M4 8HOA4 OE 4 * I, I8>X7E LA4 8HOA4 47IE>?<'<ALE4

N8NAL1EHNE >E4I8H4A@LE4 OE L84 OA^84 * LA OE4NA48'<AOA A L84 NE>>E18N84.



INFLUENCIA DE LA COMPOSICIÓN DE LAS ROCASLos par"metros caracter#sticos m"s comunes de las rocas, que se determinmétodos s#smicos, son la velocidad de las ondas I y 4, el coeciente de redensidad. Las propiedades de las rocas que inuyen en estos par"metros s

• P!trora-/a, $o't!'io !' #i'!ra"!s.• Estao ! $o#0a$ia @i'i$a $3' $o#0a$ta !s "a ro$a.• Porosia, 0or$!'ta*! o 0ro0or$i(' ! !s0a$io 2a$/o @0oros !' • R!""!'o !" !s0a$io 2a$/o, !s !$ir ! "os 0oros.• T!tra 7 !str$tra ! "a ro$a.• T!#0!ratra.• Pr!si('.



EPICENTRO, HIPOCENTRO Y LOCALIZACIÓN MEDIANTESISMOGRAMA

El punto del cual parten las ondas s#smicas se denomina hipocentro,

identica por sus coordenadas geogr"cas @"atit 7 "o'it y profuEl epicentro es la proyección del hipocentro so!re la supercie de la Nieidentica Gnicamente con las coordenadas geogr"cas. Los par"principales de un sismo se identica por el hipocentro, tiempo de$momento en que se generan las ondas% y el tama:o $magnitud%.

Iara calcular las coordenadas del hipocentro, es decir latitud, lonprofundidad, se utilizan los registros del tem!lor en varias estaciones. E

registro se miden los tiempos de arri!o de las ondas, que se reconocecam!io !rusco en la amplitud y contenido de frecuencia del registro resruido am!iente.



E9EMPLO %En el registro de un sismo local $_// Jm% se distinguen do arri!os de ondas principales, conocidas como fase I $primaria% y$secundaria%. La fase I es con la que se inicia el sismograma y la fasgeneralmente, el segundo cam!io grande en amplitud que se o!seFira. ilustra esta diferencia de fases.

O9O% La i-!r!'$ia !'tr! "a ""!aa! "a o'a P 7 ! "a o'a S s!0!! ti"i6ar 0ara $a"$"ar"a

ista'$ia a" !0i$!'tro.



4i no hay ondas 4 en el sismograma, pro!a!lemente signique terremoto ha ocurrido en el otro lado del planeta. Las ondas 4 no pvia2ar a través de las capas l#quidas de la tierra por lo que podr#a nonunca al sismógrafo. Este fenómeno se ilustra en la Fira..

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