FACULT FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL TEMA:
INSTRUMENTACION SISMICA
______________________________________________________ AUTORES:
ALVARAD ALVARADO O SANCHEZ DENIS DENIS CAYATOPA DELGADO KEDIN SARABIA PEREZ NORBIL SEGURA FERNANDEZ HARLIN
____________________________________________________ DOCENTE:
ING. RAMOS BRAST CARLOS. ____________________________________ CURSO: INGENIERIA SISMICA
_____________________________ CHICLAYO – PERÚ 2016
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I.
INTRODUCCIÓN.
Desde millones de años la tierra a pasado muchos cambios, dentro de esos cambios ha sufrido diversos fenómenos como es el caso de los sismos o terremotos, para lo cual se ha venido investigando las vibraciones, desplazamientos y pequeños movimientos producidos por estos fenómenos, fue que desde ese entonces se logró
crear instrumentos de medición
sísmica como el sismógrafo para medir las vibraciones de la tierra que se producían durante un sismo, representándola en un sismograma; el acelerógrafo utilizado para medir el movimiento fuerte del suelo causado por el paso de las ondas sísmicas registrándola en acelerogramas y los micreotremores que son los instrumentos más usados por su facilidad de registro !sí, se obtiene información sobre la magnitud y la duración de un sismo "l caso del sismógrafo registra dos tipos de ondas# superfciales# se propagan a trav$s de la super%cie terrestre y las
centrales o corporales que se
propagan a trav$s de la &ierra desde su profundidad; son de dos tipos, ondas p y ondas s
RESUMEN. "l análisis de medición de los diversos movimientos sísmicos ayuda a precisar la magnitud de energía liberada, las intensidades, vibraciones en determinado periodo de tiempo, datos que son recolectados de los diversos instrumentos de medición sísmica; trataremos de los instrumentos como# el sismógrafo, acelerógrafo y micro tremores, sus de%niciones, tipología, su uso y sus características, desde los primeros instrumentos hasta los más so%sticados "l análisis de un sismograma ayuda reconocer la energía liberada durante un sismo en un periodo de tiempo; un acelerograma ayuda a reconocer movimientos de gran magnitud generados por las ondas sísmicas y el caso del análisis de registros de microtremores que se ha convertido en la herramienta más utilizada para la estimación de efectos de sitio debido a su ba'o costo y facilidad de registro
ABSTRACT (easurement analysis of various seismic movements helps to pinpoint the amount of energy released , intensities , vibrations in a given period of time, data are collected from the various seismic measuring instruments ; )e try * Escuela Profesional De Ingeniería Civil – Ingeniería Sísmica
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to instruments such as the seismograph , accelerometer and micro tremors , de%nitions , typology, use and characteristics, from the earliest to the most sophisticated instruments &he analysis of a seismogram help recognize the energy released during an earthqua+e in a period of time ; one accelerogram helps detect movements of great magnitude generated by seismic aves and the case log analysis microtremor that has become the most used for the estimation of site e-ects due to its lo cost and ease of registration tool
CONCETOS. SISMO!RA"OS. "s el instrumento esencial para medir temblores, ya que registra el movimiento del suelo causado por el paso de una onda sísmica .e basa en el principio de inercia de los cuerpos, como sabemos este principio nos dice que todos los cuerpos tienen una resistencia al movimiento o a variar su velocidad !sí, el movimiento del suelo puede ser medido con respecto a la posición de una masa suspendida por un elemento que le permita permanecer en reposo por algunos instantes con respecto al suelo "l mecanismo consiste usualmente en una masa suspendida de un resorte atado a un soporte acoplado al suelo, cuando el soporte se sacude al paso de las ondas sísmicas, la inercia de la masa hace que $sta permanezca un instante en el mismo sitio de reposo /osteriormente cuando la masa sale del reposo, tiende a oscilar .in embargo, ya que esta oscilación posterior del p$ndulo no re0e'a el verdadero movimiento del suelo, es necesario amortiguarla "n la siguiente imagen se ha representado un aparato en el que el amortiguamiento se logra por medio de una lámina sumergida en un líquido 1comnmente aceite3; m$todo utilizado en los aparatos antiguos, actualmente se logra por medio de bobinas o imanes que e'ercen las fuerzas amortiguadoras de la oscilación libre de la masa .i se su'eta un lápiz a la masa suspendida, para que pueda inscribir en un papel pegado sobre un cilindro que gira a velocidad constante, se podrá registrar una componente del movimiento del suelo "l instrumento hasta aquí descrito, detecta la componente vertical del movimiento del suelo y se conoce como sismógrafo vertical
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5omo se sabe que el movimiento del suelo tiene lugar en las tres dimensiones del espacio, los movimientos del suelo tambi$n tienen dos componentes horizontales /ara medir este movimiento se requiere de p$ndulos horizontales que oscilan como una puerta aunque con el e'e ligeramente inclinado para lograr un punto de estabilidad 6no de estos sismógrafos horizontales se orienta en la dirección 78. y otro en la "89
!demás del p$ndulo y el sistema de amortiguamiento los sismógrafos emplean un sistema de ampli%cación para producir registros que puedan ser analizados a simple vista !ntiguamente la ampli%cación se realizaba por medio de un sistema mecánico, en la actualidad la ampli%cación se realiza electrónicamente :os sismómetros actuales son sumamente sensibles a los Escuela Profesional De Ingeniería Civil – Ingeniería Sísmica
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movimientos de tierra; por e'emplo movimientos tan pequeños como <=<>,>>>,>>> de cent$sima 1distancias casi tan pequeñas como espacios atómicos3 pueden ser detectados en lugares sumamente quietos "l movimiento del suelo con respecto a la masa se efectuaba en los primeros instrumentos por medio de una pluma o estilete que inscribía sobre un tambor giratorio Despu$s se introdu'o la inscripción sobre película o papel fotográ%co de un haz de luz re0e'ado en la masa o sistema ampli%cador del sismógrafo !ctualmente e?isten sismógrafos que detectan el movimiento de la masa electrónicamente y lo digitalizan para ser almacenado en cinta magn$tica u otros medios de almacenamiento digital
RERESENTACION DE UN SISMO!RA"O.
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ORI!EN CARACTERISTICAS # TIO$O!IA. TIO$O!IA% :a tipología de los sismógrafos se basa en el principio de las propiedades físicas de un p$ndulo que, al producirse el movimiento del suelo, se desplaza con respecto a la masa suspendida, en virtud de su inercia "stos movimientos son registrados en función del tiempo y dependen del tipo del movimiento al cual son sensibles, velocidad8 desplazamiento o aceleración 5onsideramos tres tipos# (ecánico "lectromagn$tico .ismógrafo de banda ancha
SISMO!RA"O MECANICO. "s el más simple está constituido por un elemento detector del movimiento 1sismómetro3 y un sistema de palancas que ampli%ca dicho movimiento "l sismómetro vertical más simple está formado por una masa 1m3 suspendida por un muelle de constante elástica 1+3, con una amortiguación viscosa de constante c 5uando el soporte anclado a la super%cie de la tierra recibe una e?citación ?1t3,
la masa se mueve con un movimiento y1t3, de tal manera que el
desplazamiento relativo de la masa con respecto al soporte es# z1t3AB1t38 51t3
SISMO!RA"O E$ECTROMA!NETICO. :a nica variación de este sismógrafo en relación con el anterior, es que el desplazamiento de la masa produce el movimiento relativo de una bobina en el campo magn$tico de un imán "n este caso, la parte móvil es el imán; y, en otros, la bobina !l producirse el movimiento del suelo, se genera una corriente el$ctrica en la bobina, proporcional a la velocidad 1f3 de movimiento del suelo, la cual pasa por un galvanómetro 8utilizado, en este caso, para ampli%car el movimiento8 .i se ha hecho incidir un haz de luz sobre el espe'o unido al hilo del galvanómetro, $ste sufrirá una desviación q que, recogida en un papel fotográ%co, proporciona el movimiento del SISMOMETRO.
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! %n de conocer la respuesta de todo el sistema, debe considerarse por separado el del sismómetro y del galvanómetro /ara el segundo debe tenerse en cuenta, además, una nueva fuerza generada por la corriente I en la bobina que crea una fuerza de reacción cuyo momento con respecto al centro de suspensión es 8 !I &! es el 0u'o de inducción3 :a corriente generada por la bobina pasa por el galvanómetro mediante un circuito, de forma tal que la corriente i que pasa por la bobina del galvanómetro es menor que "n resumen, se tiene que un movimiento angular del sismómetro producido por un desplazamiento vertical ? del suelo, genera una corriente que, mediante un circuito, pasa a la bobina del galvanómetro, produciendo una desviación q "l producto de ambas curvas de ampli%cación es equivalente al total del sismógrafo electromagn$tico
SISMO!RA"O DE BANDA ANC'A. /or lo general, los sismógrafos eran de dos tipos; registraban información sísmica en dos diferentes rangos de frecuencia, períodos cortos 1< segundo3 y períodos largos 1<8<>> segundos3 "l primero es adecuado para sismos que ocurren en el campo cercano y los segundos, en el campo le'ano
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ORI!EN CARACTERISTICAS # USO :os sismógrafos fueron ideados a %nes del siglo ?i? y perfeccionados a principios del siglo ?? "n la actualidad, estos instrumentos han alcanzado un alto grado de desarrollo electrónico; pero, el principio básico empleado no ha cambiado "n realidad, la e?istencia de algunos sismógrafos data del siglo viii y fueron ampliamente utilizados en china que fue el primer país en usar un sismógrafo "stos sismógrafos consistían, básicamente, de una %gura de dragón de cuatro cabezas en cuyas bocas se colocaban bolas metálicas en equilibrio inestable !l producirse un sismo y la llegada de las ondas sísmicas, la bola
correspondiente
a
la
dirección
de
llegada caía, indicando así la ocurrencia de los sismos y la dirección de la cual procedían
Sis()*ra+os c,inos.
! mitad del siglo FF, se inició la construcción de los primeros sismógrafos basados en el principio simple de oscilación de un p$ndulo "n general, estos p$ndulos eran de oscilación vertical y consistían en una masa pendiente de un muelle que registraba su movimiento usando un estilete adosado a la masa y que de'aba una huella sobre una placa de cristal ahumado ! este tipo de instrumento se lo llamó sismoscopio, debido a que no contaba con control de tiempo ! %nes del siglo FF se introdu'o en estos aparatos el control del tiempo; entonces, sus registros en un papel ahumado adosado sobre un tambor, resultaron continuos
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Siste(a de re*istro en tinta sobre papel. "n , Hohn (ilne introdu'o el concepto de p$ndulo inclinado en el cual los períodos de oscilación se incrementaban considerablemente para longitudes de p$ndulo reducidas "n +g permitía obtener períodos de > 6n modelo similar fue desarrollado por 9mori y tuvo gran aceptación en "uropa
Sis()*ra+o Bos, - O(ori. Iacia el año >, " )iechert desarrolló un sismógrafo de respuesta horizontal con un p$ndulo invertido que registraba las dos componentes con una sola masa de < +g y < +g, permitiendo alcanzar ampli%caciones de 2>> veces para un período de <2 segundos "n
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fotográ%co que alcanzaba ampli%caciones de 2E>> veces para un período de >E segundos "stos modelos de sismógrafos eran mecánicos y su ampli%cación se lograba mediante un sistema de palancas o por de0e?ión de un haz de luz "n @, J Kalitzin desarrolló el sismógrafo electromagn$tico y añade a la masa una bobina que se movía en el campo magn$tico creado por un imán :a corriente generada por esta bobina pasaba a un galvanómetroC , para registrarse en papel fotográ%co mediante un haz de luz, llegándose a obtener ampli%caciones de <>>> para períodos de <2 segundos
Sis()*ra+o electro(a*ntico ruso tipo !alit/in. "n los años L*>, Iugo Jenio- desarrolló un sismógrafo basado en la variación de la reluctancia del sistema; consistía en variar el espacio e?istente entre un imán permanente y una armadura metálica provista de una bobina que rodeaba al imán "ste tipo de sismógrafo alcanzaba un período de < segundo y una ampli%cación de <>>>>>
Sis()*ra+o electro(a*ntico Benio0. << Escuela Profesional De Ingeniería Civil – Ingeniería Sísmica
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Minalmente, para períodos largos, ( "ing desarrolló un sismógrafo de <8 *> segundos de período para el sismómetro y de <>> segundos para el galvanómetro "l sistema de ampli%cación resultante fue de C> y @>>> para períodos entre <>82> segundos "stos dos ltimos tipos de sismógrafos constituyeron la )orld )ide .eismological .tation 7etor+s 8))..78
Sis()*ra+o electro(a*ntico de periodo corto. "n sismometría es importante considerar el control del tiempo lo más e?acto posible Iasta el año , en promedio, los observatorios sismológicos utilizaban relo'es de p$ndulo con contactos el$ctricos para registrar señales de minuto sobre los sismogramas ! %n de evitar derivas horarias, estos relo'es se a'ustaban periódicamente al tiempo universal del servicio horario de los observatorios astronómicos Desde el año 84 segundos por día
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