1º capítulo (2ª parte)

INSTITUTO POLITÉCNICO DE TOMAR
Escola Superior de Tecnologia de Tomar
Curso de Engenharia de Civil
DISCIPLINA DE FÍSICA II
2006/2007
Capitulo 1 – Movimento Vibratório e Ondulatório
(continuação)
Ondas Sísmicas
Um tipo de ondas que nos interessa e nos afecta particularmente na engenharia civil, são as ondas
ditas sísmicas. Quando ocorre no nosso planeta um sismo, são geradas ondas sísmicas que se
propagam ao longo da Terra. A geração das ondas depende da sua fonte sismo-genética, da sua
localização e as suas propagações são função dos materiais atravessados. A ocorrência dos eventos
sísmicos não é aleatória no espaço e também não tem um carácter estritamente aleatório no tempo.
Sismo (natural):
Vibração do solo causada pela passagem das ondas elásticas geradas pela libertação súbita de
energia acumulada no interior da Terra (ou na sua superfície). Brusca vibração da terra causada
por uma grande libertação de energia no seguimento da ruptura de rochas na crosta terrestre deslize de falha em geral, (ou por impacto, derrocada). Esta vibração propaga-se através do globo
sob a forma de ondas denominadas ondas sísmicas, até esgotarem a sua energia cinética.
Sismo (artificial):
São também gerados eventos artificiais, por exemplo uma explosão controlada ou detonação de
um engenho nuclear, que produzem “igualmente” ondas sísmicas que percorrem o globo.
Sismologia:
Ramo da ciência que estuda a geração, propagação e registo dos sismos.
Sísmica, Engenharia Sísmica:
Ramo da ciência e engenharia que aplica os conhecimentos da sismologia para efectuar
prospecção do solo e projectar equipamentos que resistam à acção das ondas sísmicas.
Fonte sísmica:
Conjunto das zonas de ruptura na crosta terrestre que originam um sismo. Esta(s) zona(s) pode(m)
ser mais ou menos extensa(s), e a energia libertada está geralmente relacionada com isso, sendo
assim maior ou menor.
Ondas Sísmicas:
Propagação através dos meios sólidos e líquidos, da energia libertada por uma fonte sísmica. Estas
ondas são responsáveis pelo movimento vibratório do solo perto da superfície, quando da sua
propagação (passagem). Podemos dividi-las em duas categorias; ondas volúmicas e ondas
superficiais.
Física II – Engenharia Civil
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Ondas Volúmicas:
Onda sísmica que atravessa o interior (volume) da Terra, e que não está relacionada com fenómenos
de interface exterior da Terra. Os dois tipos de ondas volúmicas são; as ondas P (longitudinais) e as
ondas S (transversais).
Onda P:
É uma onda longitudinal que se pode propagar nas rochas, nos líquidos e no ar. É uma onda de
som. É a onda sísmica mais rápida (máximo de 8,6 km/s ) e é a “P”rimeira a ser detectada em cada
lugar. A velocidade de propagação da onda P, pode ser calculada por:
VP =
( K + 4 µ 3)
ρ
(1.81)
onde; K é o módulo de compressibilidade, µ é a rigidez do material atravessado (é nula nos
líquidos, µ = 0) e ρ é a densidade (massa volúmica) do material atravessado.
Onda S:
É uma onda transversal que propaga apenas nos sólidos (e não no ar ou nos líquidos). As ondas S
são mais rápidas que as ondas superficiais, mas mais lentas que as ondas P. É a “S”egunda a ser
detectada em cada lugar. A velocidade de propagação da onda S, pode ser calculada por:
VS =
µ
ρ
1.82)
Ondas Superficiais:
São as ondas sísmicas mais lentas. A sua amplitude é maior na superfície da Terra e decresce com
a profundidade. Existem dois tipos de ondas superficiais; as de Love (L) e as de Rayleigh (R). As
ondas L são ligeiramente mais rápidas do que as ondas R.
Figura 1.49 – Propagação de ondas
sísmicas e correspondente movimento do solo.
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Raio Sísmico:
Definimos a direcção perpendicular à frente de onda como o raio sísmico. A progressão do raio
sísmico (da onda) no decurso do tempo ao longo do espaço, define a trajectória desde a fonte
sismo-genética até ao observador (por exemplo), como podemos ver na figura 1.50. Deste modo é
possível admitir que a energia sísmica se propaga ao longo dos raios sísmicos. Na Terra, devido à
sua composição heterogénea, o trajecto (raio sísmico) das ondas sísmicas é, regra geral, curvilíneo.
Figura 1.50 – Raio sísmico e propagação de ondas volúmicas.
Sismómetro:
Instrumento de medida, que regista os movimentos “exactos” do solo, provocados pela passagem
de ondas sísmicas. Actualmente os sismómetros têm detectores electromagnéticos, são de registo
digital e podem ser operados remotamente. Os sismómetros são instalados nas estações sísmicas.
Estas estão distribuídas no território de forma a maximizar a cobertura dos eventos sísmicos
locais, regionais e globais.
Figura 1.51 – Registo vertical e horizontal de ondas sísmicas. Sismómetro electromagnético.
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Sismograma:
Um sismograma é um gráfico, registado pelo sismómetro, que representa o movimento do solo
provocado pela propagação das ondas de um sismo, ao longo do tempo, num determinado local.
Este movimento é registado em duas direcções horizontais (este-oeste e norte-sul) e na direcção
vertical.
Figura 1.52 – Exemplo de registo de um evento sísmico, com identificação das várias fases.
Figura 1.53 – Rede sísmica do Instituto de Meteorologia (IM) no continente (2003) e do SIVISA/IM
nos Açores (2003).
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