ONDAS SÍSMICAS

Las ondas sísmicas son un tipo de onda elástica consistentes en la propagación de perturbaciones temporales del campo de esfuerzos que generan pequeños movimientos en un medio.

Las ondas sísmicas pueden ser generadas por movimientos telúricos naturales, los más grandes de los cuales pueden causar daños en zonas donde hay asentamientos urbanos. Existe toda una rama de la sismología que se encarga del estudio de este tipo de fenómenos físicos. Las ondas sísmicas pueden ser generadas también artificialmente mediante el empleo de explosivos o camiones vibradores (vibroseis). La sísmica es la rama de la sismología que estudia estas ondas artificiales por ejemplo la exploración del petróleo.

TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS

No todas las Ondas sísmicas son iguales. Hay varios tipos, y cada tipo de onda sísmica tiene un movimiento único. Aún cuando hay diversos tipos de ondas sísmicas y cada uno tiene su forma única de moverse. Recuentos de lo que es experimentar un terremoto, generalmente describen ondas en la superficie, debido a que éstas son más notables en la superficie de la Tierra.

LAS ONDAS SUPERFICIALES VIAJAN POR LA SUPERFICIE DE LA TIERRA.

Cuando las ondas de cuerpo llegan a la superficie, se generan las ondas L (longae), que se propagan por la superficie de discontinuidad de la interface de la superficie terrestre (tierra-aire y tierra-agua). Son la causante de los daños producidos por los sismos en las construcciones.

ONDAS DE LOVE

Las ondas de love son ondas superficiales que producen un movimiento horizontal de corte en superficie. Se denominan así en honor al matemático neozelandés A.E.H. Love quien desarrolló un modelo matemático de estas ondas en 1911. La velocidad de las ondas love es un 90% de la velocidad de las ondas S y es ligeramente superior a la velocidad de las ondas Rayleigh.

ONDAS DE RAYLEIGH

Las ondas rayleigh, también denominadas groundroll, son ondas superficial es que producen un movimiento elíptico retrógrado del suelo. La existencia de estas ondas fue predicha por john william Strutt , Lord Rayleigh, en 1885. Son ondas más lentas que las ondas de cuerpo y su velocidad de propagación es casi un 70% de la velocidad de las ondas S.

ONDAS DE CUERPO VIAJAN A TRAVÉS DE LA TIERRA.

ONDAS INTERNAS

Las ondas de cuerpo viajan a través del interior. Siguen caminos curvos debido a la variada densidad y composición del interior de la Tierra. Este efecto es similar al de refracción de ondas de luz. Las ondas de cuerpo transmiten los temblores preliminares de un terremoto pero poseen poco poder destructivo. Las ondas de cuerpo son divididas en dos grupos: ondas primarias (P) y secundarias (S).

ONDA P PRIMARIA

Las ondas P (primarias o primae) son ondas longitudinales o complexionales, lo cual significa que el suelo es alternadamente comprimido y dilatado en la dirección de la propagación. Estas ondas generalmente viajan a una velocidad de 1.73 veces de las ondas S y pueden viajar a través de cualquier tipo de material líquido o sólido. Velocidades típicas son de 1450 m/s en el agua y cerca de 5000 m/s en el granito. En un medio isótropo y homogéneo la velocidad de propagación de las ondas P es:

Donde K es el modulo de incompresibilidad, μ es el módulo de corte o rigidez y ρ la densidad del material a través del cual se propaga la onda mecánica. De estos tres parámetros, la densidad es la que presenta menor variación por lo que la velocidad está principalmente determinada por K y μ.

ONDA P DE SEGUNDA ESPECIE

De acuerdo a la teoría de BIOT, en el caso de medios porosos saturados por un fluido, las perturbaciones sísmicas se propagarán en forma de una onda rotacional (Onda S) y dos complexionales. Las dos ondas complexionales se suelen denominar como ondas P de primera y segunda especie. Las ondas de presión de primera especie corresponden a un movimiento del fluido y del sólido en fase, mientras que para las ondas de segunda especie el movimiento del sólido y del fluido se produce fuera de fase. Biot demuestra que las ondas de segunda especie se propagan a velocidades menores que las de primera especie, por lo que se las suele denominar ondas lenta y rápida de Biot, respectivamente. Las ondas lentas son de naturaleza disiparía y su amplitud decae rápidamente con la distancia hacia la fuente.

ONDA S

Las ondas S (SECUNDARIAS o SECUNDAE) son ondas en las cuales el desplazamiento es transversal a la dirección de propagación. Su velocidad es menor que la de las ondas primarias. Debido a ello, éstas aparecen en el terreno algo después que las primeras. Estas ondas son las que generan las oscilaciones durante el movimiento sísmico y las que producen la mayor parte de los daños. Sólo se trasladan a través de elementos sólidos.

La velocidad de propagación de las ondas S en medios isótropos y homogéneos de

pende del modulo de corte μ y de la densidad ρ del material.

Comportamiento de las ondas sísmicas en una interface horizontal

entre dos distintos medios litológicos

A partir de una fuente de ondas sísmicas situadas en la superficie como un tiro o un peso cayéndose en el suelo se generan distintas ondas de las siguientes características:

La onda directa se propaga a partir de la fuente de ondas sísmicas en el medio superior con la velocidad uniforme v1.

La onda reflejada se engendra por la reflexión de la onda directa incidente en la interface entre medio 1 y medio2 y se propaga con la velocidad v1.

Una porción de la onda incidente en la interface entre medio 1 y medio 2 pasa por la interface y se refracta. La onda refractada se propaga en el segundo medio con la velocidad v2.

A través de los datos entregados por las reflexiones sísmicas se puede construir el horizonte de reflexión que corresponde a un cambio de materiales. Por ejemplo diferentes estratos o fallas tectónicas.