Riesgos Geológicos II

15/09/2013
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Técnica
GEOLOGÍA
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Riesgos Geológicos II
1.
2.
La aceptación de la Tª TECTÓNICA DE PLACAS ► entendimiento de
procesos geológicos endógenos.
Riesgos endógenos: Vulcanismo
¾
Tipología del Riesgo Volcánico
9
Caída de piroclastos
9
Nubes ardientes
9
Lahares
9
Coladas de lava
9
Emisiones gaseosas
¾
Acciones predictivas
¾
Acciones preventivas
1. Riesgo volcánico
Actividad sísmica, volcánica y asociada ► límites de placas tectónicas ►
esfuerzos convergentes, divergentes y de cizalla.
Riesgos Endógenos: Terremotos
¾
Tipología de las ondas sísmicas
¾
Cuantificación de los terremotos
9
Intensidad sísmica
9
Magnitud sísmica
¾
Acciones predictivas
¾
Acciones preventivas
¾
Riesgo sísmico en la Península Ibérica
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1. Riesgo volcánico
RIESGO VOLCÁNICO
Independientemente del carácter tranquilo o explosivo de las erupciones
volcánicas ► otros procesos volcánicos que generan RIESGO
1. Riesgo volcánico
1. Caída de Piroclastos, lapilli y bombas volcánicas:
Fragmentos de lava y otros materiales sólidos emitidos a la atmósfera
durante la erupción volcánica ► pueden abarcar áreas de cientos de Km2
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
(Carracedo,
Erupción
Monte 1988)
Santa Elena, USA (1980)
1
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Habitantes de Pompeya, sepultados por las cenizas volcánicas
procedentes del Vesubio en la erupción del año 79 A.C.
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1. Riesgo volcánico
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
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1. Riesgo volcánico
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1. Riesgo volcánico
3. Lahares:
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.
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
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1. Riesgo volcánico
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1. Riesgo volcánico
Cuantiosos daños materiales, pero rara vez ocasionan pérdidas humanas.
4. Coladas de Lava:
Desplazamiento por las laderas del volcán de la lava emitida por éste ►
siguen trayectorias marcadas por la topografía (cárcavas, barrancos).
Colada basáltica durante la erupción del Volcán Nyiragongo (Congo) en Enero de 2002
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1. Riesgo volcánico
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1. Riesgo volcánico
ACCIONES PREDICTIVAS:
5. Emisiones gaseosas:
Emisiones de CO, CO2, SO2 y H2S 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.
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
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1. Riesgo volcánico
ACCIONES PREDICTIVAS (continuación):
1. Riesgo volcánico
ACCIONES PREVENTIVAS
Predicción espacial ► Mapas de Riesgos
No Estructurales
elaborados a partir de la actividad volcánica pasada ► Objetivo: predecir la
actividad futura bajo el supuesto de similar comportamiento que en el pasado.
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.
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) .
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)
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1.
Riesgos endógenos: Vulcanismo
¾
2.
Tipología del Riesgo Volcánico
9
Caída de piroclastos
9
Nubes ardientes
9
Lahares
9
Coladas de lava
9
Emisiones gaseosas
¾
Acciones predictivas
¾
Acciones preventivas
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2. Riesgo sísmico
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.
Riesgos Endógenos: Terremotos
¾
Tipología de las ondas sísmicas
¾
Cuantificación de los terremotos
9
Intensidad sísmica
9
Magnitud sísmica
¾
Acciones predictivas
¾
Acciones preventivas
¾
Riesgo sísmico en la Península Ibérica
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2. Riesgo sísmico
2. Riesgo sísmico
La aceptación de la Tª TECTÓNICA DE PLACAS ► entendimiento de
procesos geológicos endógenos.
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.
Actividad sísmica, volcánica y asociada ► límites de placas tectónicas ►
esfuerzos convergentes, divergentes y de cizalla.
Epicentros
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2. Riesgo sísmico
La energía se libera en forma de vibraciones del terreno que se transmiten en
todas las direcciones del espacio: ONDAS SÍSMICAS
2. Riesgo sísmico
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
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2. Riesgo sísmico
Daños generados por propagación de “ondas love”
Daños en San Francisco (EEUU) después del terremoto de 1989
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2. Riesgo sísmico
Los daños dependerán de las características del sustrato:
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2. Riesgo sísmico
Daños generados por propagación de “ondas rayleigh”
Terremoto de México (1985)
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2. Riesgo sísmico
Los daños se ven amplificados por multitud de sucesos secundarios:
Los
terremotos
son de
lospresas,
sucesoslicuefacción
naturales quedel
másterreno,
muertesavalanchas
y daños generan
al año;
incendios,
rotura
de rocas,
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)
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Intensidad EMS
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2. Riesgo sísmico
Cuantificación del tamaño de un terremoto
Intensidad, Magnitud y Energía liberada ► dos escalas.
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
ampliamente
Sensible por muchos adentro y pocos afuera de edificios. Pocas personas se
despiertan. Las ventanas, puertas y platos se estremecen.
V
Fuerte
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.
VI
Causa Daños leves
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.
VII
Causa Daños
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.
VIII
Causa Daños
severos
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.
(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)
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2. Riesgo sísmico
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
X
Muy Destructivo
Muchos edificios ordinarios bien construidos colapsan.
XI
Devastador
Casi todos los edificios ordinarios bien construidos colapsan, aun se destruyen
algunos que tienen buen diseño sismorresistente.
XII
Completamente
devastador
Casi todos los edificios están destruidos.
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2. Riesgo sísmico
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
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2. Riesgo sísmico
2. Riesgo sísmico
Ms = log a/T + 1,66 log B + 3,3
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 ANMO = Log 1550/13 + 1,66 log 10 + 3,3 = 7,03
Ms CMB = Log 4000/13 + 1,66 log 5 + 3,3 = 6,95
a = 4000
Ms = 7
a = 4000
¿Cuál es la magnitud?
BCMB = 5
BCMB = 5
a = 1550
BANMO = 10
a = 1550
BANMO = 10
T = 13 s
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T = 13 s
2. Riesgo sísmico
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
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2. Riesgo sísmico
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.
Predicción temporal ► seguimiento y control de fenómenos precursores:
¾
Análisis del Riesgo sísmico
dilatación de rocas
¾ aumento de emisiones de radón
¾ deformación del suelo
•
Mapas de Peligrosidad
•
Mapas de Vulnerabilidad
¾ Alteración conducta de animales
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2. Riesgo sísmico
ACCIONES PREDICTIVAS (CONTINUACIÓN)
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2. Riesgo sísmico
ACCIONES PREVENTIVAS
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 ...)
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
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2. Riesgo sísmico
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2. Riesgo sísmico
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
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2. Riesgo sísmico
2. Riesgo sísmico
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
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Eliminación de espacios abiertos
9
Elección cuidadosa de los cimientos ► evitar problemas de licuefacción
9
Utilización del acero y la goma en cimientos
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2. Riesgo sísmico
El diseño y uso de estructuras antisísmicas ► 90% reducción víctimas y daños
9
9
Materiales deformables (elásticos/plásticos) y resistentes ► acero
2. Riesgo sísmico
El diseño y uso de estructuras antisísmicas ► 90% reducción víctimas y daños
9
Ensamblaje y fijación cuidadosa de los componentes de un edificio ►
resistencia a esfuerzos verticales y laterales
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El diseño y uso de estructuras antisísmicas ► 90% reducción víctimas y daños
9
Fijación firme de todos los paneles y elementos interiores y exteriores
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2. Riesgo sísmico
2. Riesgo sísmico
2. Riesgo sísmico
El diseño y uso de estructuras antisísmicas ► 90% reducción víctimas y daños
9
Válvulas de seguridad y tanques reforzados para combustibles y agua
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2. Riesgo sísmico
CATÁLOGO SÍSMICO OFICIAL DEL IGN
9 cada 100 años ► terremoto destructivo
9 Cada 10-15 años ► terremoto de magnitud ≥ 6
9 Ej.: Terremoto de Lisboa en 1755 (8.6 en la escala de Richter) ► tsunami que
afectó al Golfo de Cádiz ► > 1000 víctimas
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Técnica
18/12/79 M = 5,2
2. Riesgo sísmico
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18/12/79 M = 5,2
2. Riesgo sísmico
21/05/97 M = 5,3
22/05/97 M = 5,1
10/06/06 M = 4,7
12