La aceleración máxima del suelo ( PGA ) es igual a la aceleración máxima del suelo que se produjo durante un terremoto en una ubicación. PGA es igual a la amplitud de la mayor aceleración absoluta registrada en una acelerograma en un sitio durante un terremoto particular. [1] El temblor de terremotos generalmente ocurre en las tres direcciones. Por lo tanto, PGA a menudo se divide en componentes horizontales y verticales. Los PGA horizontales son generalmente más grandes que los de la dirección vertical, pero esto no siempre es cierto, especialmente cerca de grandes terremotos. PGA es un parámetro importante (también conocido como una medida de intensidad) para la ingeniería sísmica , la base de diseño del movimiento del suelo del terremoto( DBEGM ) [2] se define a menudo en términos de PGA.
A diferencia de las escalas de Richter y de magnitud de momento , no es una medida de la energía total (magnitud o tamaño) de un terremoto, sino más bien de la fuerza con la que la tierra se sacude en un punto geográfico determinado. La escala de intensidad de Mercalli utiliza informes y observaciones personales para medir la intensidad del terremoto, pero el PGA se mide con instrumentos, como acelerógrafos . Puede correlacionarse con intensidades macrosísmicas en la escala de Mercalli [3], pero estas correlaciones están asociadas con una gran incertidumbre. [4] Ver también escala sísmica .
La aceleración horizontal máxima (PHA) es el tipo de aceleración del suelo más comúnmente utilizado en aplicaciones de ingeniería. A menudo se utiliza en la ingeniería de terremotos (incluidos los códigos de construcción sísmica ) y comúnmente se traza en mapas de peligro sísmico . [5] En un terremoto, el daño a los edificios y la infraestructura está más relacionado con el movimiento del suelo, del cual PGA es una medida, en lugar de la magnitud del terremoto en sí. Para terremotos moderados, PGA es un determinante de daño razonablemente bueno; en terremotos severos, el daño se correlaciona más a menudo con la velocidad máxima del suelo . [3]
Geofísica
La energía del terremoto se dispersa en ondas desde el hipocentro , lo que provoca un movimiento del suelo omnidireccional pero típicamente modelado horizontalmente (en dos direcciones) y verticalmente. PGA registra la aceleración (tasa de cambio de velocidad) de estos movimientos, mientras que la velocidad máxima del suelo es la mayor velocidad (tasa de movimiento) alcanzada por el suelo, y el desplazamiento máximo es la distancia recorrida. [6] [7] Estos valores varían en diferentes terremotos y en diferentes sitios dentro de un evento de terremoto, dependiendo de una serie de factores. Estos incluyen la longitud de la falla, la magnitud, la profundidad del terremoto, la distancia desde el epicentro, la duración (duración del ciclo de sacudidas) y la geología del suelo (subsuelo). Los terremotos de poca profundidad generan una sacudida (aceleración) más fuerte que los terremotos intermedios y profundos, ya que la energía se libera más cerca de la superficie. [8]
La aceleración máxima del suelo se puede expresar en fracciones de g (la aceleración estándar debida a la gravedad de la Tierra , equivalente a la fuerza g ) como decimal o porcentaje; en m / s 2 (1 g = 9,81 m / s 2 ); [6] o en múltiplos de Gal , donde 1 Gal es igual a 0.01 m / s² (1 g = 981 Gal).
El tipo de terreno puede influir significativamente en la aceleración del terreno, por lo que los valores de PGA pueden mostrar una variabilidad extrema en distancias de unos pocos kilómetros, particularmente con terremotos de moderados a grandes. [9] Los diferentes resultados de PGA de un terremoto se pueden mostrar en un mapa de vibraciones . [10] Debido a las complejas condiciones que afectan a PGA, los terremotos de magnitud similar pueden ofrecer resultados dispares, con muchos terremotos de magnitud moderada que generan valores de PGA significativamente mayores que los terremotos de magnitud mayor.
Durante un terremoto, la aceleración del suelo se mide en tres direcciones: verticalmente (V o UD, para arriba-abajo) y dos direcciones horizontales perpendiculares (H1 y H2), a menudo norte-sur (NS) y este-oeste (EW). Se registra la aceleración máxima en cada una de estas direcciones, y a menudo se informa el valor individual más alto. Alternativamente, se puede anotar un valor combinado para una estación determinada. La aceleración máxima horizontal del suelo (PHA o PHGA) se puede alcanzar seleccionando el registro individual más alto, tomando la media de los dos valores o calculando una suma vectorial de los dos componentes. También se puede alcanzar un valor de tres componentes, teniendo en cuenta también el componente vertical.
En ingeniería sísmica, la aceleración máxima efectiva (EPA, la aceleración máxima del suelo a la que responde un edificio) se usa a menudo, que tiende a ser ⅔ - ¾ el PGA [ cita requerida ] .
Riesgo sísmico e ingeniería
El estudio de áreas geográficas combinado con una evaluación de terremotos históricos permite a los geólogos determinar el riesgo sísmico y crear mapas de amenaza sísmica , que muestran los valores probables de PGA que se experimentarán en una región durante un terremoto, con una probabilidad de superación (PE). Los ingenieros sísmicos y los departamentos de planificación del gobierno utilizan estos valores para determinar la carga sísmica adecuada para los edificios en cada zona, con estructuras identificadas clave (como hospitales, puentes, plantas de energía) que necesitan sobrevivir al terremoto máximo considerado (MCE).
El daño a los edificios está relacionado tanto con la velocidad máxima del suelo (PGV) como con la duración del terremoto: cuanto más persista el temblor de alto nivel, mayor será la probabilidad de daño.
Comparación de intensidad instrumental y sentida
La aceleración máxima del suelo proporciona una medida de la intensidad instrumental , es decir, el temblor del suelo registrado por los instrumentos sísmicos . Otras escalas de intensidad miden la intensidad del sentido , según informes de testigos, temblores y daños observados. Existe una correlación entre estas escalas, pero no siempre un acuerdo absoluto, ya que las experiencias y los daños pueden verse afectados por muchos otros factores, incluida la calidad de la ingeniería sísmica.
Generalmente hablando,
- 0,001 g (0,01 m / s²) - perceptible por las personas
- 0,02 g (0,2 m / s²): las personas pierden el equilibrio
- 0,50 g - muy alto; Los edificios bien diseñados pueden sobrevivir si la duración es corta. [7]
Correlación con la escala de Mercalli
El Servicio Geológico de los Estados Unidos desarrolló una escala de intensidad instrumental, que mapea la aceleración máxima del suelo y la velocidad máxima del suelo en una escala de intensidad similar a la escala de fieltro de Mercalli . Los sismólogos de todo el mundo utilizan estos valores para crear mapas de vibraciones. [3]
Intensidad instrumental | Aceleración (g) | Velocidad (cm / s) | Temblor percibido | Daño potencial |
---|---|---|---|---|
I | <0,0017 | <0,1 | No sentía | Ninguno |
II-III | 0,0017 - 0,014 | 0,1 - 1,1 | Débil | Ninguno |
IV | 0,014 - 0,039 | 1,1 - 3,4 | Luz | Ninguno |
V | 0,039 - 0,092 | 3.4 - 8.1 | Moderar | Muy ligero |
VI | 0,092 - 0,18 | 8.1 - 16 | Fuerte | Luz |
VII | 0,18 - 0,34 | 16 - 31 | Muy fuerte | Moderar |
VIII | 0,34 - 0,65 | 31 - 60 | Grave | Moderado a pesado |
IX | 0,65 - 1,24 | 60 - 116 | Violento | Pesado |
X + | > 1,24 | > 116 | Extremo | Muy pesado |
Otras escalas de intensidad
En la escala de intensidad sísmica de 7 clases de la Agencia Meteorológica de Japón , la intensidad más alta, Shindo 7, cubre aceleraciones superiores a 4 m / s² (0,41 g ).
Riesgos de peligro de PGA en todo el mundo
En la India , las áreas con valores de PGA esperados superiores a 0,36 g se clasifican como "Zona 5" o "Zona de riesgo de daños muy alto".
Terremotos notables
PGA de una sola dirección (máximo registrado) | Suma de vectores PGA (H1, H2, V) (máximo registrado) | Revista | Profundidad | Muertes | Terremoto |
---|---|---|---|---|---|
3,0 g [11] | 7.8 | 15 kilometros | 2 | Terremoto de Kaikoura de 2016 | |
2,7 g [12] | 2,99 g [13] [14] | 9.0 | 30 km [15] | > 15.000 [16] | Terremoto y tsunami de Tōhoku de 2011 |
2,2 g [17] [18] | 6,3 [19] | 5 kilometros | 185 | Terremoto de Christchurch en febrero de 2011 | |
2,13 g [20] [21] | 6.4 | 6 kilometros | 1 | Terremoto de Christchurch de junio de 2011 | |
4,36 g [22] | 6,9 / 7,2 | 8 kilometros | 12 | Terremoto de Iwate-Miyagi Nairiku de 2008 | |
1,82 g [23] | 6,7 | 19 kilometros | 57 | Terremoto de 1994 en Northridge | |
1,47 g [24] | 7.1 | 42 km [15] | 4 | Terremoto de Miyagi de abril de 2011 | |
1,26 g [25] [26] | 7.1 | 10 kilometros | 0 | Terremoto de Canterbury de 2010 | |
1,01 g [27] | 6.6 | 10 kilometros | 11 | Terremoto en alta mar de Chūetsu de 2007 | |
1,01 g [28] | 7.3 | 8 kilometros | 2,415 | Terremoto de Jiji de 1999 | |
1,0 g [29] | 6.0 | 8 kilometros | 0 | Terremoto de Christchurch de diciembre de 2011 | |
0,8 g | 6,8 | 16 kilometros | 6.434 | Terremoto de Kobe de 1995 | |
0,78 g [30] | 8.8 | 23 km [31] | 521 | Terremoto de Chile 2010 | |
0,6 g [32] | 6.0 | 10 kilometros | 143 | Terremoto de Atenas de 1999 | |
0,51 g [33] | 6.4 | 612 | Terremoto de Zarand de 2005 | ||
0,5 g [34] | 7.0 | 13 kilometros | 92.000–316.000 | Terremoto de Haití de 2010 | |
0,438 g [35] | 7.7 | 44 kilometros | 27 | 1978 Terremoto de Miyagi ( Sendai ) | |
0,4 g [36] | 5.7 | 8 kilometros | 0 | Terremoto de Christchurch de 2016 | |
0,367 g [37] | 5.2 | 1 km | 9 | Terremoto de Lorca 2011 | |
0,25 - 0,3 g [38] | 9.5 | 33 kilometros | 1.655 [39] | Terremoto de Valdivia de 1960 | |
0,18 g [40] | 9.2 | 23 kilometros | 143 | 1964 terremoto de Alaska |
Ver también
- Simulación de terremotos
- Escala de intensidad sísmica de la Agencia Meteorológica de Japón
- Aceleración espectral
Referencias
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