Riesgos Geológicos II 1. Riesgos endógenos: Vulcanismo Tipología del Riesgo Volcánico Caída de piroclastos Nubes ardientes Lahares Coladas de lava Emisiones gaseosas Acciones predictivas Acciones preventivas 2. Riesgos Endógenos: Terremotos Tipología de las ondas sísmicas Cuantificación de los terremotos Intensidad sísmica Magnitud sísmica Acciones predictivas Acciones preventivas Riesgo sísmico en la Península Ibérica La aceptación de la Tª TECTÓNICA DE PLACAS entendimiento de procesos geológicos endógenos. Actividad sísmica, volcánica y asociada límites de placas tectónicas esfuerzos convergentes, divergentes y de cizalla. RIESGO VOLCÁNICO 1. Caída de Piroclastos, lapilli y bombas volcánicas: Independientemente del carácter tranquilo o explosivo de las erupciones volcánicas otros procesos volcánicos que generan RIESGO Fragmentos de lava y otros materiales sólidos emitidos a la atmósfera durante la erupción volcánica pueden abarcar áreas de cientos de Km 2 Los daños provocados pueden ser: a. Enterramiento por la acumulación masiva de piroclastos y cenizas colapso de edificios. b. Impacto de piroclastos (bombas volcánicas) c. Incendios, especialmente en las áreas más próximas a la erupción volcánica Esquema de una erupción volcánica Erupción (Carracedo, Monte 1988) Santa Elena, USA (1980) 1
Habitantes de Pompeya, sepultados por las cenizas volcánicas procedentes del Vesubio en la erupción del año 79 A.C. 2. Nubes ardientes: Desplazamiento por las laderas del volcán a gran velocidad (>200 Km/h) de una mezcla de gas caliente (350-500ºC), lava y cenizas volcánicas. Fenómeno volcánico más destructivo solo cabe la evacuación de las áreas de riesgo como medida preventiva. Las nubes ardientes son raras en zonas pobladas; Su existencia desaconseja cualquier tipo de uso en el área de riesgo Nube ardiente, desplazándose por la ladera del volcán Santa Helena (EEUU), a velocidades superiores a 100 Km/h, durante la erupción de Agosto de 1980. 3. Lahares: Flujo de fango constituido por una mezcla de cenizas y agua, que se desplazan pendiente abajo por las laderas del volcán, aprovechando los barrancos existentes y alcanzando velocidades de hasta 300 Km/h. Una tormenta localizada, o la fusión de la nieve acumulada en la cima del crater desencadenantes de un Lahar. Incorpora fragmentos de roca y todo lo que erosiona incrementa su poder destructivo. La erupción del Nevado del Ruiz (Colombia) en 1985 lahares de más de 50 Km > 20.000 víctimas. Los lahares se desaceleran rápidamente distancias < 10 Kms. La distancia que un lahar puede recorrer depende de su volumen, contenido en agua y de la pendiente por la que discurre. Erupción del estratovolcán Veniaminof (Alaska); enero de 1984 2
4. Coladas de Lava: Desplazamiento por las laderas del volcán de la lava emitida por éste siguen trayectorias marcadas por la topografía (cárcavas, barrancos). Cuantiosos daños materiales, pero rara vez ocasionan pérdidas humanas. Colada basáltica durante la erupción del Volcán Nyiragongo (Congo) en Enero de 2002 5. Emisiones gaseosas: Emisiones de CO, CO 2, SO 2 y H 2 S en grandes proporciones. Pueden provocar: 1. Pérdidas en vidas humanas (ej. 1700 personas en Camerún en 1986) 2. Lluvia ácida, por la mezcla de estos gases con el agua de lluvia Daños importantes en la cobertera vegetal, cosechas e irritaciones de piel. ACCIONES PREDICTIVAS: El carácter aleatorio de las erupciones volcánicas dificulta la predicción precisa, tanto del momento y el lugar, como del tipo e intensidad de la erupción. El objetivo, no es tanto predecir el comienzo de la erupción, como determinar si en el desarrollo de la misma, tendrá lugar algún suceso catastrófico, y en ese caso, cuándo y donde ocurrirá. Predicción Temporal Se basa en el control de fenómenos o indicios previos a la erupción: 1. Variaciones de la forma del volcán (abombamientos) 2. Ensanchamiento de las fisuras 3. Incremento de las fumarolas 4. Variaciones de Temperatura o de la emisión de gases Erupción del Cerro Negro (Nicaragua); Julio de 1947 3
ACCIONES PREDICTIVAS (continuación): Predicción espacial Mapas de Riesgos elaborados a partir de la actividad volcánica pasada Objetivo: predecir la actividad futura bajo el supuesto de similar comportamiento que en el pasado. Delimitación de potenciales zonas afectadas por: - nubes ardientes (zona prohibida) - caída de bombas volcánicas (zona de 1º peligro) - formación de Lahares (zona de 2º peligro). ACCIONES PREVENTIVAS No Estructurales 1. Planes de evacuación efectivos, basados en mapas de riesgos y en las técnicas de detección anticipada (predicción temporal). 2. Población sensible a la situación de Riesgo. 3. Ensayos periódicos de los planes de emergencia y evacuación. Estructurales (contención) 1. Construcción de barreras artificiales; refugios contra lahares 2. Drenajes artificiales del crater evitar formación lahares. 3. Empleo de agua pulverizada enfriar coladas. 4. Bombardeo al flujo de lava cambio de la trayectoria colada Mapa de riesgo del Monte Merapi (Java) (Tomado de Suryo y Clarke, 1985) Riesgos Geológicos II 1. Riesgos endógenos: Vulcanismo Tipología del Riesgo Volcánico Caída de piroclastos Nubes ardientes Lahares Coladas de lava Emisiones gaseosas Acciones predictivas Acciones preventivas 2. Riesgos Endógenos: Terremotos Tipología de las ondas sísmicas Cuantificación de los terremotos Intensidad sísmica Magnitud sísmica Acciones predictivas Acciones preventivas Riesgo sísmico en la Península Ibérica La aceptación de la Tª TECTÓNICA DE PLACAS entendimiento de procesos geológicos endógenos. Actividad sísmica, volcánica y asociada límites de placas tectónicas esfuerzos convergentes, divergentes y de cizalla. 4
La aceptación de la Tª TECTÓNICA DE PLACAS entendimiento de procesos geológicos endógenos. Actividad sísmica, volcánica y asociada límites de placas tectónicas esfuerzos convergentes, divergentes y de cizalla. La aceptación de la Tª TECTÓNICA DE PLACAS entendimiento de procesos geológicos endógenos. Actividad sísmica, volcánica y asociada límites de placas tectónicas esfuerzos convergentes, divergentes y de cizalla. Epicentros La energía se libera en forma de vibraciones del terreno que se transmiten en todas las direcciones del espacio: ONDAS SÍSMICAS 3. Ondas Superficiales; La dirección de vibración y la de desplazamiento son perpendiculares, aunque se propagan únicamente por la superficie terrestre. Su velocidad de propagación es por ello, inferior a la de las ondas S. Son las últimas en ser registradas pero las que presentan una mayor amplitud de onda. Pueden ser de dos tipos: SON LAS MÁS DESTRUCTIVAS Ondas Love Ondas Rayleigh 5
Daños generados por propagación de ondas love Daños generados por propagación de ondas rayleigh Daños en San Francisco (EEUU) después del terremoto de 1989 Terremoto de México (1985) Los daños dependerán de las características del sustrato: Los daños se ven amplificados por multitud de sucesos secundarios: Los incendios, terremotos rotura son de los presas, sucesos licuefacción naturales que del más terreno, muertes avalanchas y daños generan de rocas, al año; sus efectos destructivos pueden extenderse a centenares de kilómetros cuadrados. tsunamis,... Y también, por la alta vulnerbilidad de los bienes expuestos. Ej: Debilidad de las construcciones (Agadir, 1960) Cuanto menor sea la rigidez mayor amplitud de la onda sísmica Terremoto de San Francisco (1906) 6
Cuantificación del tamaño de un terremoto Intensidad, Magnitud y Energía liberada dos escalas. (ausencia de instrumentación de medida) INTENSIDAD: medida de los efectos superficiales de un terremoto evaluando las apreciaciones de las personas afectadas, los daños producidos y las deformaciones del sustrato. Mercalli (1902) Escala de Intensidad Sísmica constaba de doce grados de intensidad. En Europa versión modificada de la escala de Mercalli Escala MSK (Medveved, Sponheuer y Karnik) Actualidad, en Europa Escala Macrosísmica Europea (EMS-98) (versión más moderna de la MSK) Intensidad EMS Definición Tipos de daños I No sensible No sensible. II Sensible levemente Sensible solamente para poca gente personas en reposo en vivienda. III Débil Sensible adentro para poca gente. La gente en reposo siente una oscilación o temblor leve. IV Observado Sensible por muchos adentro y pocos afuera de edificios. Pocas personas se ampliamente despiertan. Las ventanas, puertas y platos se estremecen. V VI VII VIII Fuerte Causa Daños leves Causa Daños Causa Daños severos Sensible por casi todos adentro y pocos afuera de edificios. Muchas personas se despiertan. Algunos se asustan. Los edificios tiemblan por doquier. Los objetos colgantes se mecen considerablemente. Pequeños objetos se desplazan. Las puertas y ventanas se abren y se cierran. Mucha gente se asusta y corre hacia fuera. Algunos objetos se caen. Muchas viviendas sufren daños leves no estructurales, como grietas muy delgadas y la caída de piezas de repello. Mucha gente se asusta y corre hacia fuera. Los muebles son desplazados y se caen muchos objetos de repisas. Muchos edificios ordinarios bien construidos sufren daños moderados; pequeñas grietas en los muros, caída de repello, se caen partes de chimeneas; edificios antiguos pueden mostrar grandes grietas en los muros y fallas en las paredes y tabiques. A mucha gente le cuesta mantenerse de pie. Muchas viviendas muestran grietas grandes en los muros. Pocos edificios bien construidos muestran daños serios en los muros, mientras que las estructuras antiguas pueden colapsar. IX Destructivo Pánico general. Muchas construcciones endebles colapsan. Aun los edificios ordinarios bien construidos muestran daños serios: fallas graves en los muros y falla estructural parcial. X Muy Destructivo Muchos edificios ordinarios bien construidos colapsan. XI XII Devastador Completamente devastador Casi todos los edificios ordinarios bien construidos colapsan, aun se destruyen algunos que tienen buen diseño sismorresistente. Casi todos los edificios están destruidos. La INTENSIDAD varía a lo largo de la zona afectada, y su valor únicamente es válido allí donde ha sido determinado. Para caracterizar el tamaño del terremoto, se utiliza la INTENSIDAD MÁXIMA MAPAS DE ISOSISTAS Distribución geográfica de la intensidad del terremoto el área de intensidad máxima o ÁREA PLEISTOSISTA se ubica el epicentro Ventajas: INTENSIDAD es muy útil para evaluación de daños y elaboración de mapas de vulnerabilidad por riesgo sísmico. Inconvenientes: Falta de rigor en la cuantificación de la intensidad grado de vulnerabilidad de la zona afectada no extrapolable a otros casos Mapa de Isosistas Terremoto de San Francisco de 1906 MAGNITUD (M) Ritcher (1935) Energía liberada en los terremotos, definiéndola en función de la máxima amplitud de las ondas sísmicas a una distancia de 100 Km del epicentro. Medida absoluta y cuantitativa del tamaño de un terremoto comparar unos terremotos con otros en cualquier parte del mundo, con independencia de los daños ocasionados (intensidad). M= Log(a/T) + B a = movimiento máximo del terreno (micrómetros) T = el periodo de tiempo de una oscilación (segundos) B es un factor de atenuación que depende de la distancia al hipocentro Parámetros a y T sismogramas Parámetro B curvas de distancia P-S. Una de las fórmulas más comunes utiliza los datos de Ondas SUPERFICIALES Ms = log a/t + 1,66 log B + 3,3 7
Ms = log a/t + 1,66 log B + 3,3 (a) es la amplitud máxima (en micras) del movimiento del suelo de la onda superficial de mayor amplitud (T) es el periodo de la oscilación, suele variar entre 10 y 20 s en las ondas S (B) es la distancia al epicentro en grados Ms = log a/t + 1,66 log B + 3,3 Ms CMB = Log 4000/13 + 1,66 log 5 + 3,3 = 6,95 Ms ANMO = Log 1550/13 + 1,66 log 10 + 3,3 = 7,03 Ms = 7 Cuál es la magnitud? a = 4000 a = 4000 B CMB = 5 B ANMO = 10 a = 1550 B CMB = 5 B ANMO = 10 a = 1550 T = 13 s T = 13 s ACCIONES PREDICTIVAS: Es un tema no resuelto. Puede ser: 1.- Predicción a corto plazo determinar el lugar y hora en el que ocurrirá un sismo. 2.- Predicción a largo plazo estimar la probabilidad de que pueda ocurrir un terremoto de una magnitud dada en un área concreta en un número específico de años adopción de medidas preventivas Predicción temporal seguimiento y control de fenómenos precursores: dilatación de rocas aumento de emisiones de radón deformación del suelo Alteración conducta de animales Predicción espacial: buen conocimiento de la geología de la región buena base de datos de sismos. Objetivo: búsqueda de vacíos sísmicos a lo largo de fallas activas en ellos se está acumulando esfuerzos. Análisis del Riesgo sísmico Mapas de Peligrosidad Mapas de Vulnerabilidad 8
ACCIONES PREDICTIVAS (CONTINUACIÓN) Los Mapas de peligrosidad combinan varios elementos: (i) fallas activas y relictas (ii) Análisis de la frecuencia y magnitud de todos los terremotos de la región (iii) Topografía y condiciones del subsuelo (iv) Posibles riesgos secundarios (deslizamientos, rotura de presas...) ACCIONES PREVENTIVAS Los Mapas de Vulnerabilidad deben de tener en cuenta: (i) Grado de exposición de las poblaciones y densidad de población (ii) Naturaleza y propiedades de los materiales de construcción (iii) Características de las infraestructuras y edificaciones ACCIONES PREVENTIVAS (Continuación) En España, cualquier tipo de actuación en ingeniería civil o edificación debe realizarse al amparo NORMA DE CONSTRUCCIÓN SISMORESISTENTE Real Decreto 2543/1994, de 29 de diciembre (NCSE-94) Modificada por Real Decreto 997/2002, de 11 de Octubre se establecen las condiciones técnicas que han de cumplir las estructuras de edificación, a fin de que su comportamiento, ante fenómenos sísmicos, evite consecuencias graves para la salud y seguridad de las personas, evite pérdidas económicas y propicie la conservación de servicios básicos para la sociedad en casos de terremotos de intensidad elevada. OBJETIVO proporcionar criterios a seguir dentro del territorio español para la consideración de la acción sísmica en el proyecto, construcción, reforma y conservación de aquellas edificaciones y obras Adecuada al conocimiento actual sobre sismología e ingeniería sísmica 9
El diseño y uso de estructuras antisísmicas 90% reducción víctimas y daños Actividad de Control III: Aceleración sísmica Pág. 37 Guía asignatura Documentos de trabajo: Norma sismorresistente de construcción NCSR-02 Fecha de entrega: Martes 06/11/2012 al comienzo de la clase Trabajo individual Eliminación de espacios abiertos Elección cuidadosa de los cimientos evitar problemas de licuefacción Utilización del acero y la goma en cimientos El diseño y uso de estructuras antisísmicas 90% reducción víctimas y daños El diseño y uso de estructuras antisísmicas 90% reducción víctimas y daños Materiales deformables (elásticos/plásticos) y resistentes acero Ensamblaje y fijación cuidadosa de los componentes de un edificio resistencia a esfuerzos verticales y laterales 10
El diseño y uso de estructuras antisísmicas 90% reducción víctimas y daños El diseño y uso de estructuras antisísmicas 90% reducción víctimas y daños Fijación firme de todos los paneles y elementos interiores y exteriores Válvulas de seguridad y tanques reforzados para combustibles y agua CATÁLOGO SÍSMICO OFICIAL DEL IGN cada 100 años terremoto destructivo Cada 10-15 años terremoto de magnitud 6 Ej.: Terremoto de Lisboa en 1755 (8.6 en la escala de Richter) tsunami que afectó al Golfo de Cádiz > 1000 víctimas 11
18/12/79 M = 5,2 18/12/79 M = 5,2 21/05/97 M = 5,3 22/05/97 M = 5,1 10/06/06 M = 4,7 12