1Propagación de Ondas en un Medio Elástico 2 1. Introducción • Cuando una perturbación se aplica repentinamente en un punto cualquiera de un medio elástico, no todas las particulas que lo componen se perturban en el mismo instante. • Las partículas más cercanas al lugar de la perturbacion se afectan primero y como resultado de la interacción de particulas, con una velocidad denominada celeridad. Al proceso de transmisión de la perturbación se denomina propagación de ondas. • Las partículas del medio en que se propaga la onda no son arrastradas por ésta en su movimiento de traslación, sino que solamente oscilan en torno a sus posiciones de equilibrio. Las ondas sísmicas son la transformación de la energía potencial en energía cinética. Las ondas P son debidas a la elasticidad de volumen del material, mientras las ondas S son debidas a la elasticidad de la forma del medio de transmisión. 3 1. Introducción 4 2. Tipos de Ondas Elásticas Esquema de los principales tipos de ondas sísmicas. 5 2. Tipos de Ondas Elásticas • Ondas internas, que se propagan por el interior del sólido rocoso en nuestro caso y dentro de las cuales encontramos: las ondas longitudinales, de compresión o principales P y las ondas transversales, de cizalladura o secundarias S. Ondas de Compresión o principales P Ondas P. Son las más rápidas y de menor intensidad. La deformación u oscilación que producen en el medio de propagación va en dirección del desplazamiento. 2. Tipos de Ondas Elásticas 6 7 • Ondas de cizalladura o secundarias S. Oondas transversales, de cizalladura o secundarias S 2. Tipos de Ondas Elásticas Ondas S. Más veloz que las ondas P. La deformación u oscilación en el cuerpo es transversal a la dirección de propagación. No se propagan en medios líquidos. 8 2. Tipos de Ondas Elásticas 9 • Cuando las ondas internas generadas en el interior de un macizo rocoso alcanzan la superficie, son influidas por esta discontinuidad y aparecen ondas de superficie. • Ondas de superficie, que únicamente se transmiten por la superficie del material y entre las que encontramos: - Ondas Rayleigh R - Ondas Love L • Son las principales ondas superficiales, también existen las llamadas ondas acopladas y ondas hidrodinámicas. 2. Tipos de Ondas Elásticas 10 2. Tipos de Ondas Elásticas Ondas Love. Son una variante de las ondas S que solo se propagan a lo largo de una interfase (ejemplo: aire-tierra). La cizalla es horizontal. Son más lentas pero de mayor amplitud, de modo que su poder destructor es mayor. 11 2. Tipos de Ondas Elásticas 12 2. Tipos de Ondas Elásticas Ondas Rayleigh. Una combinación de ondas longitudinales y transversales que causan un movimiento elíptico en tierra y agua. Son de las mas lentas pero de mayor amplitud. Son las más destructivas de las ondas propagadas en un sismo. 13 2. Tipos de Ondas Elásticas 14 Trenes de ondas de las tres componentes del movimiento vibratorio generada por una voladura. 2. Tipos de Ondas Elásticas 15 HGSE: San Martín de Porres–Lima, Telf.: 511- 993762965 La Molina–Lima, Teléf.: 511- 3499075 / 511- 965331926 • Cada uno de los tres tipos de ondas (P, S y R) provocan diferentes patrones de movimiento sobre las partículas del terreno, y consecuentemente sobre las estructuras que en él se ubican. 2. Tipos de Ondas Elásticas Cada partícula de un medio material en el que se propaga una onda mecánica de desplazamiento transversal realiza una oscilación armónica simple en dirección transversal a la dirección de propagación de la onda. Evolución en el tiempo del desplazamiento, la velocidad y la aceleración en un movimiento armónico simple. 3. Elementos de una onda •Cresta: La cresta es el punto de máxima elongación o máxima amplitud de la onda; es decir, el punto de la onda más separado de su posición de reposo. •Período(T): El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente. •Amplitud(A): La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo. 17 18 Por lo general, las ondas de período corto son las que poseen amplitudes mayores, mientras que las de períodos largos poseen amplitudes menores. •Frecuencia(f): Número de veces que es repetida dicha vibración por unidad de tiempo. En otras palabras, Es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico. 19 20 21 22 Cuando se genera un terremoto, toda la energía de éste golpea con mayor fuerza las zonas cercanas al epicentro. Las ondas sísmicas en esa región se caracterizan por poseer amplitudes altas y períodos cortos (punto A). A partir de allí, conforme las ondas se propagan por todas direcciones, éstas empiezan a perder energía. Esta pérdida de energía se refleja claramente en la disminución de la amplitud de la onda. Es por esta razón que una persona ubicada cerca del epicentro en el punto A, experimentará un movimiento mucho más fuerte que una ubicada en el punto C. 23 La trayectoria de las ondas sísmicas por la corteza terrestre es muy complicada, debido a que la Tierra está formada por diferentes capas con propiedades como densidad, espesor y constitución distintas para cada una de ellas. Las ondas tienden a cambiar de ángulo conforme atraviesan diferentes capas de la Tierra. Dentro de cada capa existen otros tipos de irregularidades que también dificultan la propagación. Todos estos obstáculos producen pérdidas de energía a las ondas sísmicas. 24 Cuando las ondas llegan a algún sitio en la superficie, éste ejerce otro tipo de influencia mucho más importante. La superficie de la Tierra esta compuesta siempre por material mucho menos consolidado que las capas interiores debido a procesos propios de sedimentación, precipitación, erosión, etc. que solo ocurren en las capas más superficiales. El material blando (como los suelos arcillosos o arenosos) ejerce un efecto amplificador sobre las ondas. En el punto C de la Figura anterior, las ondas llegan a un sitio que es mucho más blando que el de los puntos A y B. Ante tales cambios de densidad, las ondas sísmicas tienden a aumentar su amplitud a pesar de la distancia. Este cambio de amplitud puede, incluso, ser comparable con el de sitios mucho más cercanos al epicentro.
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