1. LA INTENSIDAD Y MAGNITUD DE LOS TERREMOTOS EN RIESGOS GEOLOGICOS

Intensidad de los terremotos. Magnitud de los terremotos. Las escalas en terremotos. Escala de intensidad o Mercalli. Escala de magnitud o Richter. Escala de intensidad MSK.

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LOS RIESGOS GEOLÓGICOS: TERREMOTOS

Intensidad y Magnitud de los terremotos.

El tamaño de los terremotos se establece mediante dos parámetros, la intensidad y la magnitud.

1.1. INTENSIDAD Y MAGNITUD DE LOS TERREMOTOS

INTENSIDAD

Para poder describir la fuerza de un terremoto y los daños que produce se han confeccionado escalas que miden la intensidad y la magnitud de los sismos.

La intensidad es una medida subjetiva de los efectos de los sismos sobre los suelos, personas y estructuras hechas por el hombre. No usa instrumentos sino que se basa en las observaciones y sensaciones ocasionadas por el terremoto. Es útil para describir el terremoto en zonas en las que no hay sismógrafos próximos y para comparar los terremotos antiguos.

La intensidad se mide en escalas divididas en grados, señalados por números romanos. La primera escala propuesta fue la de Rossi-Forel, en 1883, y que constaba de 10 grados. Una variación de ésta es la escala elaborada por Mercalli (1902), con 12 grados. La escala adoptada en Europa estaba basada en los trabajos de Medvedev, Sponhener y Karnik, en 1964, y denominada escala MSK (escala utilizada en la Norma de Construcción Sismorresistente Española, 2002). En 1992 y 1998 se actualizó la escala pasando a denominarse European Macrosismic Scale (EMS-98), de 12 grados, y que ha sido adoptada por la mayoría de países europeos, incluida España.

A partir de valores de intensidad determinados, para puntos de un área cercana a un terremoto, se trazan líneas que delimitan áreas de igual intensidad, resultando un mapa de intensidades o isosistas, más o menos concéntricas. De estos mapas se deduce, no sólo como se sintió un sismo en los diferentes puntos del territorio, sino también como se amortigua la intensidad con la distancia.

Un terremoto puede dar lugar a intensidades muy altas en una zona y, sin embargo, haber liberado únicamente una pequeña cantidad de energía. Es por ello, que para medir el tamaño de un terremoto de una manera objetiva y cuantitativa es necesario cuantificar, mediante instrumentos, la energía liberada por un sismo.

• Mapa de intensidades o Isosistas: A las líneas que, en los mapas sísmicos, unen puntos de igual intensidad sísmica.

MAGNITUD

La magnitud es independiente del método físico-matemático empleado en medirla y del punto donde realice la medida. Esta idea llevó a Richter, en 1934, a la creación de una escala de magnitud, que expresa el cálculo de la energía total liberada por un terremoto, y que, en su honor, se denomina escala de Richter. No es una escala lineal, sino logarítmica, en la que cada grado entero de la escala representa un incremento en la energía sísmica liberada diez veces mayor que el grado anterior.

Los terremotos registrados por encima de 7 en la escala de Richter se consideran terremotos “mayores”, y los registrados por encima de 8 se denominan “grandes terremotos”. La escala de magnitud no posee límite inferior ni superior.

Se observó que a partir de determinados valores de la escala Richter, los grandes terremotos tenían magnitudes similares, es decir la escala se saturaba. Por ello se creó la escala Magnitud de Momento, en 1979, que no se satura con valores altos, y además coincide y continúa con los parámetros de la escala sismológica de Richter.

• La magnitud es una medida objetiva de la energía de un sismo hecha con aparatos llamados sismógrafos.

Es más fácil determinar magnitud que intensidad, pues es un parámetro objetivo registrado por los instrumentos sísmicos.

Mientras un terremoto puede tener una sola magnitud, las intensidades varían de acuerdo a los efectos en las diferentes comunidades y a las diferentes distancias del epicentro. Así, dos sismos con la misma magnitud Richter, pueden tener intensidades máximas muy diferentes en diferentes lugares.

1.2. ESCALAS

Hay más de 50 escalas distintas para medir la intensidad.

La escala más conocida y usada es la de Richter y mide el “logaritmo de la máxima amplitud de un sismograma registrado por un instrumento estándar, a una distancia de 100 kilómetros del epicentro”.

Posteriormente se han realizado ajustes a esta escala, pero manteniendo la idea básica.


Escala de Intensidad o Mercalli.

Es una evaluación cualitativa de la clase de daños causados por un sismo.

Debe su nombre al físico italiano Giuseppe Mercalli. Generalmente, un gran terremoto producirá valores de mayor intensidad que uno pequeño pero hay otros factores capaces de afectar como la cantidad de energía liberada, la distancia del epicentro, la profundidad focal del sismo, la densidad de la población, la geología local del área, el tipo de construcción de los edificios así como la duración del sacudimiento. En 1902, Mercalli propuso una tabla, que fue posteriormente modificada en 1931 y desde entonces se ha llamado escala Modificada de Mercalli (MM). Consta de 12 grados de intensidad donde se muestran también las características de cada grado, denotado por números romanos del I al XII. No es única, pero sí la más frecuentemente usada en nuestro continente.


Escala de Mercalli (modificada en 1931 por H. O. Wood y F. Neuman)

I. Sacudida sentida por muy pocas personas en condiciones especialmente favorables.

II. Sacudida sentida sólo por pocas personas en reposo, especialmente en los pisos altos de los edificios. Los objetos suspendidos pueden oscilar.

III. Sacudida sentida claramente en los interiores, especialmente en los pisos altos de los edificios,
muchas personas no lo asocian con un temblor. Los vehículos de motor estacionados pueden moverse ligeramente. Vibración como la originada por el paso de un carro pesado. Duración estimable.

IV. Sacudida sentida durante el día por muchas personas en los interiores, por pocas en el exterior. Por la noche algunas despiertan. Vibración de vajillas, vidrios de ventanas y puertas; los muros crujen.
Sensación como de un carro pesado chocando contra un edificio, los vehículos de motor estacionados se balancean claramente.

V. Sacudida sentida casi por todo el mundo; muchos despiertan. Algunas piezas de vajillas, vidrios de ventanas, etcétera, se rompen; pocos casos de agrietamiento de aplanados; caen objetos inestables. Se observan perturbaciones en los árboles, postes y otros objetos altos. Se detienen relojes de péndulo.

VI. Sacudida sentida por todo mundo; muchas personas atemorizadas huyen hacia afuera. Algunos muebles pesados cambian de sitio; pocos ejemplos de caída de aplanados o daño en chimeneas. Daños ligeros.

VII. Advertido por todos. La gente huye al exterior. Daños sin importancia en edificios de buen diseño y construcción. Daños ligeros en estructuras ordinarias bien construidas; daños considerables en las débiles o mal planeadas; ruptura de algunas chimeneas. Estimado por las personas conduciendo vehículos en movimiento.

VIII. Daños ligeros en estructuras de diseño especialmente bueno; considerable en edificios ordinarios con derrumbe parcial; grande en estructuras débilmente construidas. Los muros salen de sus armaduras. Caída de chimeneas, pilas de productos en los almacenes de las fábricas, columnas, monumentos y muros. Los muebles pesados se vuelcan. Arena y lodo proyectados en pequeñas cantidades. Cambio en el nivel del agua de los pozos. Pérdida de control en las personas que guían carros de motor.

IX. Daño considerable en las estructuras de diseño bueno; las armaduras de las estructuras bien planeadas se desploman; grandes daños en los edificios sólidos, con derrumbe parcial. Los edificios salen de sus cimientos. El terreno se agrieta notablemente. Las tuberías subterráneas se rompen.

X. Destrucción de algunas estructuras de madera bien construidas; la mayor parte de las estructuras de mampostería y armaduras se destruyen con todo y cimientos; agrietamiento considerable del terreno. Las vías del ferrocarril se tuercen. Considerables deslizamientos en las márgenes de los ríos y pendientes fuertes. Invasión del agua de los ríos sobre sus márgenes.

XI. Casi ninguna estructura de mampostería queda en pie. Puentes destruidos. Anchas grietas en el terreno. Las tuberías subterráneas quedan fuera de servicio. Hundimientos y derrumbes en terreno suave. Gran torsión de vías férreas.

XII. Destrucción total. Ondas visibles sobre el terreno. Perturbaciones de las cotas de nivel. Objetos lanzados en el aire hacia arriba.

Escala de magnitud o de Richter

Fue ideada en 1935 por el sismólogo Charles Richter y los valores van de 1 al extremo abierto.

La medición es cuantitativa, mide la energía sísmica liberada en cada sismo independientemente de la intensidad. Se basa en la amplitud de la onda registrada en un sismograma. Es la manera más conocida y más ampliamente utilizada para clasificar los sismos. Teóricamente no tiene límite, pero un 9 en esta escala equivaldría a un Grado XII de Mercalli, es decir "destrucción total".

El mayor terremoto en la historia conocida, tuvo lugar en Chile, en 1960, alcanzando los 9.5 grados Richter.

Escala de intensidad sísmica MSK

En la mayoría de los países de Europa, la escala sísmica utilizada es la M.S.K propuesta en 1964 por S. V. Medvedev, W. Sponheuer y V. Karnik en colaboración con un grupo de trabajo constituido por la XIII Asamblea General de la U.G.G.I (Berkeley, 1963).

En España se utiliza como escala oficial y está publicada en la Norma Sismoresistente de 1974, (B.O.E 21-9-1974, decreto3209/1974), hoy en día derogada por la actual Norma de de Construcción Sismoresistente: Real Decreto 997/2002, de 27 de septiembre, por el que se aprueba la norma de construcción sismorresistente: parte general y edificación (NCSR-02).

Efectos que definen los grados de intensidad MSK

a) Los fenómenos sentidos por las personas y percibidos en su medio ambiente
b) Los daños producidos en las construcciones según sus diversos tipos.
c) Los cambios advertidos en la naturaleza

Tipos de construcciones:

Tipo A: Con muros de mampostería en seco o con barro, de adobes, de tapial.
Tipo B: Con muros de fabrica de ladrillo, de bloques de mortero, de mampostería con mortero, de sillarejo, de sillería, entramados de madera.
Tipo C: Con estructura metálica o de hormigón armado.

Términos de cantidad

Los términos de cantidad utilizados en la definición de los grados de intensidad corresponden aproximadamente a los siguientes porcentajes:

Algunos................5%
Muchos...............50%
La mayoría..........75%

Clasificación de los daños en las construcciones

Clase 1 - Daños ligeros: Fisuras en los revestimientos, caída de pequeños trozos de revestimiento.

Clase 2 - Daños moderados: Fisuras en los muros, caída de grandes trozos de revestimiento, caída de tejas, caída de pretiles, grietas en las chimeneas e incluso derrumbamientos parciales en las mismas.

Clase 3 - Daños graves: Grietas en los muros, caída de chimeneas de fabrica o de otros elementos exteriores.

Clase 4 - Destrucción: Brechas en los muros resistentes, derrumbamiento parcial, perdida del enlace entre distintas partes de la construcción, destrucción de tabiques y muros de cerramiento.

Clase 5 - Colapso: Ruina completa de la construcción.

Descripción de los grados de intensidad MSK

Grado I

La sacudida no es percibida por los sentidos humanos, siendo detectada y registrada solamente por los sismógrafos.

Grado II

La sacudida es perceptible solamente por algunas personas en reposo, en particular en los pisos superiores de los edificios.

Grado III

La sacudida es percibida por algunas personas en el interior de los edificios y solo en circunstancias muy favorables en el exterior de los mismos. La vibración percibida es semejante a la causada por el paso de un camión ligero. Observadores muy atentos pueden notar ligeros balanceos de objetos colgados, mas acentuados en los pisos altos de los edificios.

Grado IV

El sismo es percibido por muchas personas en el interior de los edificios y por algunas en el exterior. Algunas personas que duermen se despiertan, pero nadie se atemoriza. La vibración es comparable a la producida por el paso de un camión pesado con carga. Las ventanas, puertas y vajillas vibran. Los pisos y muros producen chasquidos. El mobiliario comienza a moverse. Los líquidos contenidos en recipientes abiertos se agitan ligeramente. Los objetos colgados se balancean ligeramente.

Grado V

a) El sismo es percibido en el interior de los edificios por la mayoría de las personas y por muchas en el exterior. Muchas personas que duermen se despiertan y algunas huyen. Los animales se ponen nerviosos. Las construcciones se agitan con una vibración general. Los objetos colgados se balancean ampliamente. Los cuadros golpean sobre los muros o son lanzados fuera de su emplazamiento. En algunos casos los relojes de péndulo se paran. Los objetos ligeros se desplazan o vuelcan. Las puertas o ventanas abiertas baten con violencia. Se vierten en pequeña cantidad los líquidos contenidos en recipientes abiertos y llenos. La vibración se siente en la construcción como la producida por un objeto pesado arrastrándose.
b) En las construcciones de tipo A son posibles ligeros daños (clase 1)
c) En ciertos casos se modifica el caudal de los manantiales.

Grado VI

a) Lo siente la mayoría de las personas, tanto dentro como fuera de los edificios. Muchas personas salen a la calle atemorizadas. Algunas personas llegan a perder el equilibrio. Los animales domésticos huyen de los establos. En algunas ocasiones, la vajilla y la cristalería se rompen., los libros caen de sus estantes, los cuadros se mueven y los objetos inestables vuelcan. Los muebles pesados pueden llegar a moverse. Las campanas pequeñas de torres y campanarios pueden sonar.
b) Se producen daños moderados (clase 2) en algunas construcciones del tipo A. Se producen daños ligeros (clase 1) en algunas construcciones del tipo B y en muchas del tipo A.
c) En ciertos casos pueden abrirse grietas de hasta un centímetro de ancho en suelos húmedos. Pueden producirse deslizamientos en las montañas. Se observan cambios en el caudal de los manantiales y en el nivel de agua de los pozos.

Grado VII

a) La mayoría de las personas se aterroriza y corre a la calle. Muchas tienen dificultad para mantenerse en pie. Las vibraciones son sentidas por personas que conducen automóviles. Suenan las campanas grandes.
b) Muchas construcciones del tipo A sufren daños graves (clase 3) y algunas incluso destrucción (clase 4). Muchas construcciones del tipo B sufren daños moderados (clase 2). Algunas construcciones del tipo C experimentan daños ligeros (clase 1)
c) En algunos casos, se producen deslizamientos en las carreteras que transcurren sobre laderas con pendientes acusadas, se producen daños en las juntas de las canalizaciones y aparecen fisuras en muros de piedra. Se aprecia oleaje en las lagunas y el agua se enturbia por remoción del fango. Cambia el nivel del agua de los pozos y el caudal de los manantiales. En algunos casos, vuelven a manar manantiales que estaban secos y se secan otros que manaban. En ciertos casos se producen derrames en taludes de arena o de grava.

Grado VIII

a) Miedo y pánico general, incluso en las personas que conducen automóviles. En algunos casos se desgajan las ramas de los arboles. Los muebles, incluso los pesados, se desplazan o vuelcan. Las lamparas colgadas sufren daños parciales.
b) Muchas construcciones de tipo A sufren destrucción (clase 4) y algunas colapso (clase 5). Muchas construcciones de tipo B sufren daños graves (clase 3) y algunas destrucción (clase 4). Muchas construcciones de tipo C sufren daños moderados (clase 2) y algunas graves (clase 3). En ocasiones se produce la rotura de algunas juntas de canalizaciones. Las estatuas y monumentos se mueven y giran. Se derrumban muros de piedra.
c) Pequeños deslizamientos en las laderas de los barrancos y en las trincheras y terraplenes con pendientes pronunciadas. Grietas en el suelo de varios centímetros de ancho. Se enturbia el agua de los lagos. Aparecen nuevos manantiales. Vuelven a tener agua pozos secos y se secan pozos existentes. En muchos casos cambia el caudal y el nivel de agua de los manantiales y pozos.

Grado IX

a) Pánico general. Daños considerables en el mobiliario. Los animales corren confusamente y emiten sus sonidos peculiares.
b) Muchas construcciones de tipo A sufren colapso (clase 5). Muchas construcciones de tipo B sufren destrucción (clase 4) y algunas colapso (clase 5). Muchas construcciones del tipo C sufren daños graves (clase 3), y algunas destrucción (clase 4). Caen monumentos y columnas. Daños considerables en depósitos de líquidos. Se rompen parcialmente las canalizaciones subterráneas. En algunos casos, los carriles del ferrocarril se curvan y las carreteras quedan fuera de servicio.
c) Se observa con frecuencia que se producen extrusiones de agua, arena y fango en los terrenos saturados. Se abren grietas en el terreno de hasta 10 centímetros de ancho y de mas de 10 centímetros en las laderas y en las márgenes de los ríos. Aparecen además, numerosas grietas pequeñas en el suelo. Desprendimientos de rocas y aludes. Muchos deslizamientos de tierras. Grandes olas en lagos y embalses. Se renuevan pozos secos y se secan otros existentes.

Grado X

b) La mayoría de las construcciones del tipo A sufren colapso (clase 5). Muchas construcciones del tipo B sufren colapso (clase 5). Muchas construcciones de tipo C sufren destrucción (clase 4) y algunas colapso (clase 5). Daños peligrosos en presas; daños serios en puentes. Los carriles de las vías férreas se desvían y a veces se ondulan. Las canalizaciones subterráneas son retorcidas o rotas. El pavimento de las calles y el asfalto forman grandes ondulaciones.
c) Grietas en el suelo de algunos decímetros de ancho que pueden llegar a un metro. Se producen anchas grietas paralelamente a los cursos de agua. Deslizamientos de tierras sueltas en las laderas con fuertes pendientes. En los ribazos de los ríos y en laderas escarpadas se producen considerables deslizamientos. Desplazamientos de arenas y fangos en las zonas litorales. Cambio de nivel de agua en los pozos. El agua de canales y ríos es lanzada fuera de su cauce normal. Se forman nuevos lagos.

Grado XI

b) Daños importantes en construcciones, incluso en las bien realizadas, en puentes, presas y líneas de ferrocarril. Las carreteras importantes quedan fuera de servicio. Las canalizaciones subterráneas quedan destruidas.
c) El terreno queda considerablemente deformado tanto por desplazamientos horizontales como verticales y con anchas grietas. Muchos deslizamientos de terrenos y caídas de rocas.
Para determinar la intensidad de las sacudidas sísmicas se precisan investigaciones especiales.

Grado XII

b) Prácticamente se destruyen o quedan gravemente dañadas todas las estructuras, incluso las subterráneas.
c) La topografía cambia. Grandes grietas en el terreno con importantes desplazamientos horizontales y verticales. Caída de rocas y hundimientos en los escarpes de los valles, producidas en vastas extensiones. Se cierran valles y se transforman en lagos. Aparecen cascadas y se desvían los ríos.

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