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Aceleración máxima del suelo

La aceleración máxima del suelo ( PGA ) es igual a la aceleración máxima del suelo que se produjo durante el temblor de un terremoto en una ubicación. PGA es igual a la amplitud de la aceleración absoluta más grande registrada en un acelerograma en un sitio durante un terremoto en particular. [1] El temblor de un terremoto generalmente ocurre en las tres direcciones. Por lo tanto, la PGA a menudo se divide en los componentes horizontal y vertical. 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 . El movimiento de tierra sísmico de base de diseño ( DBEGM ) [2] a menudo se define en términos de PGA.

A diferencia de las escalas de magnitud de Richter y de momento , no es una medida de la energía total (magnitud o tamaño) de un terremoto, sino de cuánto tiembla la tierra en un punto geográfico determinado. La escala de intensidad de Mercalli utiliza informes y observaciones personales para medir la intensidad de los terremotos, pero la PGA se mide mediante instrumentos, como los acelerógrafos . Puede correlacionarse con intensidades macrosísmicas en la escala de Mercalli [3], pero estas correlaciones están asociadas con una gran incertidumbre. [4] [5]

La aceleración horizontal máxima (PHA) es el tipo de aceleración del suelo más utilizado en aplicaciones de ingeniería. Se utiliza a menudo en la ingeniería sísmica (incluidos los códigos de construcción sísmica ) y se suele representar gráficamente en mapas de riesgo sísmico . [6] En un terremoto, el daño a los edificios y la infraestructura está más relacionado con el movimiento del suelo, del cual la PGA es una medida, que con la magnitud del terremoto en sí. En el caso de los terremotos moderados, la PGA es un determinante razonablemente bueno del daño; en los terremotos severos, el daño se correlaciona más a menudo con la velocidad máxima del suelo . [3]

Geofísica

La energía de los terremotos se dispersa en ondas desde el hipocentro , lo que provoca un movimiento del suelo omnidireccional, pero normalmente se modela horizontalmente (en dos direcciones) y verticalmente. El 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. [7] [8] Estos valores varían en diferentes terremotos y en diferentes sitios dentro de un evento sísmico, 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 (longitud del ciclo de sacudidas) y la geología del suelo (subsuelo). Los terremotos de foco superficial generan sacudidas más fuertes (aceleración) que los terremotos intermedios y profundos, ya que la energía se libera más cerca de la superficie. [9]

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 ); [7] o en múltiplos de Gal , donde 1 Gal es igual a 0,01 m/s 2 (1  g  = 981 Gal).

El tipo de suelo puede influir significativamente en la aceleración del suelo, por lo que los valores de PGA pueden mostrar una variabilidad extrema en distancias de unos pocos kilómetros, particularmente con terremotos moderados a grandes. [10] Los resultados variables de PGA de un terremoto se pueden mostrar en un mapa de vibraciones . [11] Debido a las condiciones complejas que afectan a PGA, los terremotos de magnitud similar pueden ofrecer resultados dispares, y muchos terremotos de magnitud moderada 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 en dos direcciones horizontales perpendiculares (H1 y H2), a menudo de norte a sur (NS) y de este a 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, a menudo se utiliza la aceleración máxima efectiva (EPA, la aceleración máxima del suelo a la que responde un edificio), que tiende a ser entre ⅔ y ¾ de la 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 peligro sísmico , que muestran los valores de PGA probables que se experimentarán en una región durante un terremoto, con una probabilidad de excedencia (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 clave identificadas (como hospitales, puentes, plantas de energía) que necesitan sobrevivir al terremoto máximo considerado (MCE).

Los daños a los edificios están relacionados 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 que se produzcan daños.

Comparación de la 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 percibida , basándose en informes de testigos oculares, temblores percibidos 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.

En términos generales,

Correlación con la escala de Mercalli

El Servicio Geológico de los Estados Unidos desarrolló una escala de intensidad instrumental que representa la aceleración máxima del suelo y la velocidad máxima del suelo en una escala de intensidad similar a la escala de Mercalli . Estos valores se utilizan para crear mapas de movimientos por parte de sismólogos de todo el mundo. [3]

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 la PGA en todo el mundo

En la India , las áreas con valores PGA esperados superiores a 0,36 g se clasifican como "Zona 5" o "Zona de riesgo de daño muy alto".

Terremotos notables

Véase también

Referencias

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Bibliografía