Introduccion a la geofisica

1.

Estudio de los movimientos sísmicos fuertes del suelo
BRUCE A. BOLT
Universidad de California. Berkeley, California

1. 1.1.

INTRODUCCION Problemas en la interpretación sismológica

En general, debido al interés directo en terremotos grandes y la respuesta de las estructuras, la responsabilidad en el registro de los movimientos fuertes producidos por los terremotos ha sidoresponsabilidad de los ingenieros. Los sismólogos han dedicado más su atención a la interpretación de los sismogramas con ondas de muy pequeña amplitud, generalmente a distancias grandes de la fuente sismica. En este tipo de trabajo es suficiente utilizar la teoría lineal de elasticidad, deformaciones infinitesimales y medios isótropos. Una buena aproximación a la forma de las ondas se obtiene por mediode la teoría de rayos. Dos desarrollos recientes han cambiado esta situación. Primero, la ingeniería se enfrenta ahora con el diseño y construcción de estructuras criticas en zonas sísmicas, tales como presas, reactores nucleares, hospitales, puentes y edificios de gran altura. Esto requiere la consideración del movimiento del suelo a pequeñas distancias de fuentes sísmicas de determinado tamaño.Segundo, se ha incrementado el número de acelerógrafos que: a) disponen de un rango dinámico, en frecuencia y amplitud, que permite el registro de agitaciones aún más fuertes, y b) disponen de un sistema de tiempo absoluto (UT). Estos instrumentos proporcionan sismogramas de ondas sísmicas de alta energia a distancias muy cortas de la fuente. Los nuevos desafios que se presentan a los sismólogosson: primero, explicar las características de los registros del movimiento del suelo ya registrados, y segundo, predecir estos movimientos dcl suelo para determiFisica de la Tierra, núm. 1. 11-50. Ed. Univ. Compl. Madrid. 1989.

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Bruce A. Boíl

nados terremotos en el futuro. Hasta hace relativamente poco, debido a que la teoría no estaba todavía desarrollada y los datos de observación eranmuy primitivos, las posibilidades de la sismología para hacer frente a estos desafios eran muy restringidas. La disponibilidad reciente de sismogramas representativos de movimientos fuertes del suelo ha estimulado el desarrollo de la teoría, contando con ordenadores rápidos que permiten realizar el análisis y síntesis del movimiento de las ondas cerca de la fuente. La fisica del problema indicaque las ondas elásticas registradas a una distancia de unas pocas longitudes de onda de una fuente extensa (campo próximo) son complejas y difíciles de interpretar de forma univoca. Se deben tener en cuenta al menos cuatro componentes para explicar estos complejos movimientos. El primero surge de la generación de las ondas a partir de una falla que se rompe. El modelo aceptado para la fuente de unterremoto tectónico grande es una dislocación que se propaga sobre el área de la fafla, produciendo un desplazamiento en un tiempo dado. El resultado del mecanismo dc fractura se puede representar en función de un número finito de parámetros de dislocación, tales como la caída de esfuerzos, dimensiones de la falla y velocidad de ruptura (véase sección 1.3). La dislocación propagante irradia entodas las direcciones varios tipos de ondas elásticas. La geometria de la falla afecta de forma crítica a su patrón de radiación. Se supone también que en la zona de la misma falla no se cumplen las condiciones de la elasticidad lineal, generalmente presupuestas en la teoría de las ondas elásticas (véase sección 2.5). El segundo componente del problema concierne al paso de las ondas a través delmedio entre la fuente y el punto de observación. Aunque en el campo próximo algunas propiedades de las ondas, tales como la dispersión, no son tan importantes como para distancias grandes (telesismos), sin embargo, Ja atenuación y la difracción pueden afectar seriamente la apariencia de los trenes de ondas registrados en un punto de la superficie en el campo próximo. También surgen problemas debido...