microzonificacion sismica
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Microzonificación sísmica en el municipio de Zipaquirá Integrantes: Miguel Felipe Poveda Castaño Diego Fernando Suarez Gómez Fredy Alexander GómezHernández David Fernando Mora Neira Universidad Minuto de Dios
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estudios de microzonificacion sísmica, parámetros,equipos y requerimientos técnicos.
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Microzonificación sísmica
en el municipio de Zipaquirá
Integrantes:
Miguel Felipe Poveda Castaño
Diego Fernando Suarez Gómez
Fredy Alexander GómezHernández
David Fernando Mora Neira
Universidad Minuto de Dios
Zipaquirá
2012
Antecedentes
El estudio del comportamiento de las ondas sísmicas a través de un tipo
determinado de suelo en un área reducida
LECTURA 1
Proyecto de Microzonificación en Caracas y Barquisimeto
Este proyecto de microzonificación sísmica busca por el estudio de suelos lograr
una respuesta con respecto a un sismo con lo cual calcularan la variación en los
dos lugares con el fin de aplicar a la elaboración de estructuras teniendo en cuenta
la norma CONVENIN 1756-2001 para la posterior planificación e imprevistos en
ambas ciudades
Los estudios realizados por JICA los cuales emplearon simulaciones de
terremotos para identificar la intensidad y consecuencias generadas por los
sismos para de este modo establecer medidas de prevención de desastres, con
estos estudios y la medición de los ya acontecidos movimientos sísmicos se
obtuvieron variables para un seguimiento y monitoreo de los eventos que podrían
suceder mas adelante.
Logrando estos datos se pueden conocer si las especificaciones que se dan en los
resultados guiados por simulación y los sismos conocidos sean inferiores o
superiores a los requerimientos mínimos en las capas para así modificar la
estructuración y lograr un mejor desempeño. El articulo desarrollado
por(venezuela, 2001) nos muestra la finalidad de los estudios de microzonificación
sísmica y como estos hacen parte importante de las normas constructivas
obligatorias en diferentes países.
Microzonificación y su utilización en la reducción del riesgo
sísmico en cuba
La metodología utilizada en Cuba para la estimación del peligro sísmico y la
confección de mapas de microzonificación sísmica, consta de las etapas
siguientes:
delimitación de las zonas sismo génicas y fuentes sísmicas con la definición
de sus parámetros fundamentales, entre los que se destaca, el valor de la
magnitud del terremoto máximo asociado Max
determinación de las funciones de atenuación de los movimientos fuertes
aplicación de algoritmos para el cálculo del peligro, basados en enfoques
determinísticos y probabilísticos.
Empleando la historia sísmica no solo en los lugares donde se frecuentan estos
movimientos sísmicos sino también analizando la zona completa a mayor escala y
de esta forma excluir las zonas con rangos de velocidades grandes ya que son las
fallas más frecuentes en las estructuras ya que enfocada en el mayor sitio de
estos movimientos y lograr prevenir desastres partiendo de este punto esta
investigación realizada por el (Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas,
2006), detalla los parámetros a seguir, y hace recomendaciones generales al
momento de abordar el estudio previo a la realización del mapa de incidencia
sísmica en general, y su aplicación a el entorno isleño de cuba.
Pregunta problema
¿Cuál es la importancia de caracterizar e identificar los estratos rocosos
para la elaboración de un mapa de microzonificación sísmica de Zipaquirá
teniendo en cuenta todos los componentes geológicos, geotécnicos y
geomorfológicos puramente locales para ello?
Justificación
La creación de un mapa de microzonificación en lugares de alto riesgo y de
población vulnerable, disminuye la amenaza sísmica de estas comunidades
debido a que brinda acceso a fuentes de información y procesos constructivos,
necesarios para garantizar la integridad de las personas que allí viven y a los que
estos generalmente no tienen acceso.
La identificación de diferentes zonas con respuestas sísmicas similares ayuda a
conocer, prevenir y reducir los daños posibles, causados por un evento sísmico
para el cual la población no está preparada o desconoce por completo.
La ingeniera civil como base de conocimiento en construcción nos lleva a la
completa investigación de las necesidades de un entorno social al comprender las
diferentes causas y consecuencias que generan los movimientos sísmicos los
cuales analizamos e intentamos preverpor medio de estudios de suelos y estudios
topográficos, de esta forma no solo enfatizamos en laconstrucción de estructuras
si no también en el beneficio que obtenemos al lograr la estabilidad de las
mismas.Al compilar una base de datos sísmicos para analizar las variaciones y
poder innovar en la prevención del colapso de las estructuras y de la comunidad
en si, incurrimostambién en el fortalecimiento del ámbito social.
Presentación
A finales de los años 70 ya la AIS había aportado a la ingeniería del país,
divulgando las principales normativas sismo-resistente disponible a nivel
internacional. En 1978, después de haber publicado el código de la SEAOC,
publicó el código ATC-3-06 también por primer vez en el mundo en español,
convirtiéndose en un documento de especial interés no sólo para la ingeniería
colombiana sino para los países de América Latina en general.
Este documento, que diez años después se convertiría en la normativa adoptada
como el código modelo para California (UBC-1988), fue conocido oportunamente
en Colombia a través de decenas de conferencias que la AIS con la SCI
promovieron, facilitando que posteriormente este primer documento se convirtiera
en la base para el desarrollo del primer código de construcciones adoptado por ley
en el país. A principios de los años 80, la AIS publica su primera norma sísmica,
conocida como la Norma AIS-100-81, la cual adecuó de acuerdo con la práctica de
la ingeniería nacional las recomendaciones ATC-3 antes mencionadas. Este
documento, elaborado por el entonces recién conformado Comité AIS-100, fue
adicionado y ajustado en 1983 (Norma AIS-100-83) en concertación con la SCI,
que había sido requerida por Ministerio de Obras Públicas para realizar un
documento técnico para normar de manera obligatoria la construcción sismo
resistente en Colombia. Aprovechando las facultades extraordinarias que el
Presidente de la República tenía para el efecto, como consecuencia de la
legislación de excepción que se expidió con motivo del terremoto del 31 de marzo
de 1983 en Popayán la AIS, en un trabajo de cooperación con la SCI, logró que
mediante el Decreto-Ley 1400 de 1984 se expidiera el “Código Colombiano de
Construcciones Sismo Resistentes”, el cual dividió en dos la historia de la
ingeniería colombiana debido a importante aporte que significó su aplicación para
el ejercicio técnico y profesional de la ingeniería en el país.
Resumen
La microzonificación sísmica consiste en establecer zonas de suelos con
comportamiento similar durante un sismo, de manera que puedan definirse allí,
recomendaciones precisas para el diseño y construcción de edificaciones sismo
resistentes. Para cada una de las zonas, además de especificarse la fuerza
sísmica posible, deben identificarse los tipos de fenómenos asociados que pueden
desencadenarse a raíz del sismo, como son los deslizamientos, la ampliación
exagerada del movimiento o la posibilidad de la licuación del suelo. La definición
de estas zonas se hace con base en criterios tipográficos, estratigráficos,
espesores y rigidez relativa de los materiales, entre otras características de los
suelos.
Por ejemplo, en las zonas montañosas, las consecuencias más importantes son
los deslizamientos y avalanchas, además de la amplificación de las ondas por
efectos topográficos. En los sitios donde la topografía es plana y con suelos
relativamente blandos, existe la posibilidad de grandes amplificaciones del
movimiento sísmico dependiendo de las características del sismo. En los
depósitos conformados principalmente por materiales arenosos, especialmente
cuando se trata de arenas limpias, sueltas ubicadas menos de 15 metros de
profundidad y con niveles freáticos altos, existe la posibilidad de que se presente
el fenómeno llamado licuación, en el cual se pierde toda la capacidad de soporte
del suelo presentándose grandes asentamientos del terreno y generando
volcancitos de arena y hundimiento de las edificaciones que estén localizadas
sobre estos.
Objetivos
Objetivo general
Realizar la microzonificación sísmica preliminar de la ciudad de Zipaquirá, a partir
de investigaciones, estudios y ensayos realizados en campo, para generar mapas
de incidencia sísmica de los diferentes sectores de la ciudad.
Objetivos específicos
Obtener las especificaciones de cada terreno para la selección de la
ubicación mas adecuado para los posteriores estudios
Realizar una revisión de la ubicación por medio del instituto geográfico
Agustín Codazzi para tener conocimientos geotécnicos de Zipaquirá
Realizar una fotointerpretación basado en fotoplanos para asemejar mas
realmente las condiciones del terreno
utilizar la metodología de recopilación de datos y ensayos de muestras de
estudios de microzonificación sísmica ya realizados en Colombia, como los
realizados por la universidad nacional (nacional, 2005) de la gestión de
riesgos símicos en Manizales, y aplicarla para la geología y demás
aspectos técnicos en la sabana de Zipaquirá.
Historia
Según el análisis macro-sísmico y tectónico, se ubican los epicentros de los
sismos de 1785 y 1917. Para el sismo de 1785 la distribución de la intensidad VIII
sugiere un área epicentral en medio de la isosista correspondiente, entre las
poblaciones de Bogotá y Neiva de un estudio realizado por(saravia gomez,
2010)en donde se encuentran un segmento de la falla Algeciras-Garzón la cual
presenta fuertes indicios de actividad neo tectónica, en la que se distinguen
algunos rasgos morfo tectónicos como lomos de flexión, desplazamiento de
abanicos cuaternarios y facetas triangulares, entre otros (París et ál. 1994). La
orientación de la falla de Algeciras junto con la distribución de daños indica que el
sismo está asociado a esta. Esta localización también explicaría la falta de
reportes sobre efectos en la naturaleza, como deslizamientos, agrietamientos, etc.,
dado el relieve abrupto y la escasa población (actual y en la época) en el área
epicentral.
Este es un resultado de gran importancia para la amenaza sísmica de Bogotá, ya
que la anterior localización epicentral fue ubicada en el municipio de La Calera, a
pocos kilómetros de Bogotá, lo cual supondría una fuente sismo génica de gran
afectación cercana a la ciudad.
Con el análisis de los datos, la nueva localización está más acorde con el contexto
tectónico de la zona y con la distribución de las intensidades. También sugiere que
para Bogotá y Neiva (distantes a más de 100 km del epicentro) existe un notorio
efecto de sitio que hace que las ondas se amplifiquen aumentando la intensidad
del lugar. Para el sismo de 1917, la zona de mayor intensidad (I=IX) coincide con
la terminación hacia el sur del sistema de fallas del borde llanero, donde se
encuentran fallas activas de carácter local como la de Servitá, Restrepo y
Villavicencio, y de carácter regional como la de Guaicáramo (Ingeominas 2001), a
la cual se le atribuye el mayor número de eventos sísmicos de gran magnitud
Distribuidos a lo largo de la falla (Bucheli et ál. 1986). A su vez, los trabajos de
neotectónica confirman las múltiples evidencias de deformación tectónica reciente,
como es el caso de una falla en Restrepo (Meta), que levanta el ápice del cono del
río Caney en más de 90 m. Igualmente, siguiendo el rumbo del Sistema Servitá-
Restrepo, se presentan deformaciones similares que atraviesan los ápices de los
ríos Guacavía y Guajaray (Robertson 2005). La distribución de intensidades altas,
la zona de grandes deslizamientos y la tectónica regional permiten delimitar el
área epicentral en el borde occidental de la isosista de mayor intensidad (IX),
comprendida entre Villavicencio y San Martín.
Parámetros para lograr un estudio de microzonificación sísmica
1-calificacion minuciosa de la información existente en relación a la información
geológica, rasgos de forma y tamaños con la sismicidad local de la zona a
estudiar.
.2-Evaluación de la amenaza sísmica del sector a estudiar mediante diferentes
metodologías disponibles. En particular, obtener la aceleración horizontal máxima
probable para una probabilidad de excedencia del 10 por ciento en un lapso de 50
años, lo cual corresponde a un período de retorno promedio de 475 años. Esta
correspondería a la aceleración máxima de diseño de edificaciones en terreno
firme que debe modificarse posteriormente para tener en cuenta los efectos de
sitio.
3-Investigación geotécnica local y regional, referentes a la posición y espesores de
la estratificación del suelo circundante, determinar profundidades de la roca o de
otros depósitos existentes que aportan mayor rigidez.
4-Investigación del subsuelo mediante ensayos de cono sísmico de penetración el
cual permite mejorar significativamente la efectividad y el rendimiento de la
investigación geotécnica.
5-Clasificación de los suelos y características predominantes en cuanto a su
composición geológica, geotécnica y morfológica. Identificación de suelos blandos
susceptibles a la amplificación de ondas sísmica, así como suelos granulares que
faciliten la licuefacción del terreno, todo esto se llevara acabo mediante pruebas
de penetración y extracción de muestras para ser ensayadas en laboratorio que
permitan identificar las propiedades físicas y mecánicas del sector evaluado.
6-Evaluación del comportamiento dinámico del subsuelo mediante estudios del
comportamiento del módulo dinámico de cortante y la capacidad de
amortiguamiento de muestras inalteradas representativas del subsuelo en
cuestión, para lo cual se emplearan técnicas tales como ensayos triaxiales
cíclicos, ensayos de columna resonante y ensayos de velocidad de onda en
laboratorio. Con base en esos resultados se pretende establecer un modelo de
comportamiento dinámico de los suelos locales que permita su modelación
dinámica. Todos los parámetros mencionados anteriormente son realizados por la
universidad nacional de Colombia en una investigación para el centro de gestión
de riesgos de Manizales(nacional, 2005), en donde ellos sugieren una
metodología a seguir y una caracterización de los resultados obtenidos para la
elaboración de un mapa de microzonificación sísmica, que cumpla con los
objetivos mínimos en la identificación de las amenazas existentes.
La microzonificación sísmica, busca integrar mapas con información detallada de
las propiedades físicas, geológicas, morfológicas y sísmicas de una región
determinada.
Geología superficial:
Estratigrafía
Geomorfología
Geología estructural
Geodinámica externa:
Deslizamientos
Erosión, sedimentación
Caída de rocas
Licuefacción
Flujos de lodo
Condiciones climáticas desfavorables (inundaciones)
1- Parámetros sísmicos:
Distribución temporal de los sismos (fecha, tiempo, origen)
Distribución espacial de los sismos (coordenadas del foco)
Magnitud e intensidad epicentral
Dimensiones y ubicaciones de las fallas geológicas
Soluciones de planos de fallas (mecanismos focales)
2- Identificación de los tipos de suelos:
Tipos de suelo:
Rocas, Suelo firme, Suelo blando
Topografía (pendientes)
Aceleraciones máximas (curvas de atenuación)
Intensidades máximas (Mercalli modificada)
Amenaza símica relativa:
Baja, media, alta, muy alta.
Espectros de diseño.
Diseño de un mapa de la geología superficial de la zona
La geología superficial se refiere al material expuesto en la superficie de la tierra,
la cual está generalmente compuesta de sedimentos granulares sueltos
identificados a través de diferentes estudios realizados por importantes
asociaciones como la american planning asociation.(planeacion, 2012), Que se
especializa en planeación y reúne a miles de personas encargadas del manejo y el
ordenamiento territorial en américa.
Las formaciones superficiales son unidades diferenciales de materiales con
naturaleza física diferente, se exponen en superficie y llegan a alcanzar espesores
importantes.(CNE, comision nacional de prevencion de riesgos y atencion de
emergencias de costa rica, 2012)Que en base a un profundo estudio pueden llegar
a ser materia clave en la investigación del comportamiento del suelo ante un
evento sísmico.
3- MAPA DE TIPO DE SUELO:
En los estudios de microzonificación sísmica se deben considerar las siguientes
características de los suelos:
Espesores de los estratos
Propiedades físicas y mecánicas de los suelos
Velocidades sísmicas de las capas.
Según los criterios de la norma sismo-resistente colombiana NSR-10 se tendrán
en cuenta los diferentes tipos de suelos para los correspondientes valores de las
velocidades y aceleraciones de ondas sísmicas según la verificación del tipo de
suelo.
Fuente: (NSR-10, 2010)
Deberá cumplirse con los tres pasos para la clasificación del perfil de un suelo
determinado como lo estipula la NSR1-10 para efectos de construcciones de
cualquier tipo en Colombia. (NSR-10, 2010), el no cumplimiento a cabalidad de
esta norma, no solo acarrea problemas técnicos constructivos, si no también
problemas legales.
Mapa de intensidades máximas probables
En la elaboración de este mapa, se utilizara la ecuación desarrollada por
Barrientos (barrientos, 1980)
Fuente:(NSR-10, 2010)
Donde “I” es la escala de intensidades de Mercalli modificada “r” es la distancia
epicentral, “Ms” la magnitud de ondas superficiales. El termino “logr” representa la
dispersión geométrica y “r” es la atenuación inelástica.(CNE, comision nacional de
prevencion de riesgos y atencion de emergencias de costa rica, 2012)
4- Determinación de las zonas de amenaza sísmica
MAPA DE ACELERACIONES SEGÚN LA REGION.
Fuente: (NSR-10, 2010)
Fuente: (NSR-10, 2010)Parámetro sísmico Aa
Fuente:(NSR-10, 2010)Parámetro sísmico Av.
Fuente: (NSR-10, 2010)
Mapa de pendientes
La topografía influye en la intensidad del movimiento sísmico puede mostrar un
efecto amplificador o atenuador. Todos los estudios realizados indican que ciertas
formas topográficas, especialmente laderas de diferente pendiente y valles
muestran varios grados de amplificación. Como los muestra la CNE (CNE,
COMISION NACIONAL DE RIESGOS Y DESASTRES DE COSTA RICA, 2012) en
los resultados plasmados en mapas de riesgo en costa rica, análisis que han
demostrado que aplican para la amenaza sísmico colombiana debido a sus
similitudes, y a que los dos países se encuentran ubicados en el cinturón de fuego
del pacifico.
Muchos autores consideran que la amplitud de frecuencia, la dirección y el Angulo
de incidencia de las ondas sísmicas aumentan la intensidad del movimiento
sísmico. En innumerables estudios realizados (F.sauter, 1989).se ha demostrado
que al borde de los valles, las divisorias y en las laderas de los valles las
amplitudes de onda se incrementan de manera exponencial.
Marco legal
El Estudio de microzonificación sísmica se enmarca dentro de las Disposiciones
contenidas en el Decreto 926 de marzo 19 de 2010 – Reglamento Colombiano
de Construcciones Sismo Resistentes - NSR-10, la Ley 400 de 1997, la Ley 1229
de 2008 y las resoluciones expedidas por la “Comisión Asesora Permanente del
Régimen de Construcciones Sismo Resistentes” del Gobierno Nacional, adscrita al
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, y creada por el Artículo
39 de la Ley 400 de 1997, y los resultados que de este se deriven servirán de
base para el cumplimiento de las disposiciones contempladas en el artículos 12 y
13 de la ley 388 de 1997 , el capítulo 3 del decreto 879 de 1998 y los artículos 5 y
del decreto 4002 de 2004. (NSR-10, 2010), esta norma es de obligatorio
cumplimiento.
METODOLOGÍA
Estudio de microzonificación sísmica
Los estudios de microzonificación sísmica tienen como objetivo determinar de
manera detallada el comportamiento del suelo frente a un sismo en base al
conocimiento de las condiciones particulares del área local, llamadas
“condiciones locales de sitio”. En la actualidad se reconoce a las condiciones
locales de sitio como uno de los principales factores responsables de los daños
sufridos por las edificaciones, en consecuencia esta información y el mapa
correspondiente permite proyectar los posibles daños que pueden ocurrir a las
edificaciones y a la población.
Los estudios de microzonificación sísmica para alcanzar su objetivo, básicamente,
analiza tres aspectos: el Peligro Sísmico, la Geotecnia y la Dinámica de los
Suelos.
Objetivo 1: Sintetizar el Estudio de Microzonificación Sísmica y Vulnerabilidad
enfocando los resultados y sus usos. Ministerio de Vivienda, Construcción y
Saneamiento
Objetivo 2: Indicar las pautas para implementación y articulación del Estudio de
microzonificación sísmica y análisis de vulnerabilidad a los procesos de desarrollo
municipal, contribuyendo a asegurar la inversión pública y privada y promoviendo
la seguridad de la población.el articulo conlleva a mostrar un proceso de orden
para la investigación en proceso (ministerio de vivienda y desarrollo, 2011) brinda
las pautas necesarias para desarrollar el estudio de microzonificación sísmica.
Evaluación del Peligro Sísmico
El peligro sísmico está representado por la probabilidad de ocurrencia de que un
sismo exceda una intensidad dada en un determinado periodo de años. La
predicción de estos grandes sismos se analiza bajo un trabajo netamente de
gabinete, analizando la historia sísmica del área de estudio, las leyes de
atenuación y usando programas de cómputo diseñados para tal fin. El objetivo es
hallar la aceleración máxima horizontal para los diferentes tipos de suelos, valor
importante para estimar las aceleraciones del terreno, la cual puede ser
interpretada como el nivel del peligro sísmico del área. Por medio del articulo
consultado se aclara la importancia de la evaluación del peligro sísmico,
(ministerio de vivienda y desarrollo, 2011)para determinar el efecto del sismo hacia
el suelo y como se comportaría de acuerdo a su aceleración horizontal pico
efectiva.
Características Geotécnicas
La determinación de las características geotécnicas del distrito se ha realizado
tomando como base los estudios de mecánica de suelos elaborados para el
estudio de Vulnerabilidad y Riesgo Sísmico de Lima y Callao (APESEG, 2004), así
como de la recopilación de un gran número de estudios de mecánica de suelos de
proyectos de ingeniería y registros de pozos de agua realizados por SEDAPAL.
Esta información hacepartede un completo estudio en dondese siguieron
parámetros muy exactos con extracción de muestras de suelos para su respectivo
análisis de laboratorio y con la realización de ensayos geofísicos por el método
MASW, con el objetivo de determinar la potencia de los lentes y estratos de suelos
Con la información obtenida se procedió a encontrar los perfiles de suelos para
luego encontrar definir zonas con características geotécnicas similares. Los
perfiles estratigráficos de cada uno de estos puntos fueron integrados a un
sistema de información geográfica (SIG), para visualizar con mayor claridad la
variabilidad espacial de los diferentes tipos de suelos. Finalmente se procedió a
elaborar mapas de suelos para varios niveles de profundidad, En función a los
mapas recopilados(ministerio de vivienda y desarrollo, 2011) y a la información
geotécnica adicional de los perfiles estratigráficos se halló el Mapa de
Microzonificación Geotécnica.
Características Dinámica de Suelos
La caracterización dinámica del suelo permite determinar el comportamiento del
suelo frente a movimientos vibratorios y se basa en el análisis de las velocidades
sísmicas halladas mediante ensayos de medición de ondas de corte - MASW y
los periodos predominantes de vibración natural y los factores de amplificación
sísmica halladas mediante la medición de Micro tremores. MASW y Ubicación de
los Puntos de Medición de Micro trepidaciones o Micro tremores. Con estudios
geotécnicos previos se determinaron los tipos de suelos a tratar,(ministerio de
vivienda y desarrollo, 2011),con fines de identificación de terreno especifico para
la obtención de la resistencia de los suelos a esfuerzos que produzcan fallas
afectando la estructura.
MODELOS PROBABILISTICOS
Peligrosidad Sísmica
La frecuente confusión entre los conceptos de riesgo, vulnerabilidad y peligrosidad
sísmica, recomienda distinguir con precisión estos conceptos. El riesgo sísmico,
según la definición propuesta en 1980 por la U.N.E.S.C.O. en la
publicación "Terremotos", se expresa según la siguiente expresión:
RIESGO SÍSMICO = PELIGROSIDAD ** VULNERABILIDAD ** COSTO.
Riesgo Sísmico (Seismic Risk): Es la probabilidad de que las consecuencias
sociales o económicas producidas por un terremoto igualen o excedan valores
predeterminados, para una localización o área geográfica dada.
Para obtenerla se convolucionan tres elementos: [R] = [H] * [V] * [SL]
H: Peligrosidad Sísmica (Seismic Hazard)
V: Vulnerabilidad Sísmica (Seismic Vulnerability)
SL: Pérdidas Sísmicas (Seismic Losses)
La Peligrosidad sísmica: Es la probabilidad de que el valor de un cierto
parámetro que mide el movimiento del suelo (intensidad; aceleracion,..) sea
superado en un determinado periodo de tiempo, también llamado periodo de
exposición. Por ejemplo un periodo de retorno de 500 años para un grado de
intensidad VII MSK equivale a decir que: hay una probabilidad del 10% de que se
produzca un terremoto de intensidad igual o superior a grado VIII en un periodo de
exposición de 50 años o bien que la probabilidad anual de que ocurra un terremoto
de grado VIII o superior es del 0.2% anual durante el periodo de años definido, es
decir que el suelo no sufra una sacudida superior a una intensidad fijada.
Vulnerabilidad sísmica: Es la cuantificación del daño o grado de daño que se
espera sufra una determinada estructura o grupo de estructuras, sometida o
sometidas a la acción dinámica de una sacudida del suelo de una determinada
intensidad. Por ejemplo, equivaldría a decir que un 30 % de las edificaciones
construidas con hormigón armado sufrirían daños graves si se produjera un
terremoto de grado VIII en una determinada ciudad.
Pérdidas sísmicas: es la valoración (euros del momento) de los costes materiales
y pérdidas humanas producidas por la ocurrencia de un terremoto, teniendo en
cuenta la vulnerabilidad de las edificaciones e infraestructuras.
La peligrosidad sísmica solo depende de la localización geográfica del
emplazamiento mientras que la vulnerabilidad sísmica y las perdidas dependen de
las características constructivas de la zona y de sus características socio-
económicas.
Modelos probabilísticos de de cálculo de la peligrosidad sísmica:
Modelo probabilístico no zonificado
Este método se desarrolla en los siguientes pasos:
a) Determinación del área de influencia sísmica que afecta al emplazamiento en el
que se va a evaluar la peligrosidad.
b) Trasladar al punto, mediante las correspondientes leyes de atenuación de
cualquiera de los parámetros del movimiento del suelo, los efectos sobre el
terreno, de todos los terremotos ocurridos en el área de influencia durante el
periodo de tiempo considerado.
c) Una vez determinada la variable aleatoria Y que nos define el movimiento del
suelo, se aplica a ésta la correspondiente función de distribución de valores
extremos que sea más representativa de la muestra, la cual nos significará la
probabilidad de que el movimiento del suelo en el emplazamiento no exceda un
determinado nivel fijado ' y ' cuya expresión funcional es:
Donde fx(x) es la función de densidad de la
probabilidad. Si deseamos determinar la peligrosidad sísmica en un intervalo de
tiempo T, la expresión anterior ha de ser utilizada conjuntamente a un modelo
estocástico de ocurrencia de terremotos en el tiempo, cuya expresión funcional es:
Donde PS, peligrosidad sísmica en el emplazamiento, representa la probabilidad
de superación del nivel fijado 'y' en un intervalo de tiempo definido T.
Modelo probabilístico zonificado
Es el procedimiento más generalizado para el cálculo de la peligrosidad sísmica,
consideran que la región sísmica que rodea el lugar de interés está integrada
por n fuentes sísmicas potenciales. Con νi se denota la proporción media de
ocurrencias de terremotos de la fuente i, con magnitudes igual o superiores a m0,
en donde m0 representa el umbral mínimo de magnitud de terremotos de interés
para el cálculo de la peligrosidad sísmica. La proporción media de ocurrencia
total ν sobre el lugar es:
Por lo que, para un terremoto dado, la probabilidad Y de exceder el nivel de
intensidad y, en el lugar considerado, viene dada por la expresión:
Donde fx(x) es la función conjunta de densidad de probabilidad de X y la
integración se efectúa sobre todos los valores X=x. Para el caso, en que Y sólo
dependa de la distancia al foco y del tamaño del terremoto, la ecuación adquiere
una notable simplificación y se puede expresar como:
Para el cálculo de esta expresión, se han propuesto diversos métodos. Soluciones
formales ajustadas, se pueden obtener cuando asumimos simplificaciones en la
fórmula, como por ejemplo, en el método de Cornell (1986), en el que debido a la
modelización de la fuente de terremotos, como un punto, la distancia R es
independiente del tamaño M, y de ahí que la ecuación quede reducida a su
versión simplificada, dada por la siguiente ecuación:
Esta ecuación se resuelve para obtener directamente la función acumulativa de
densidad de Y, y por ello el cálculo de probabilidad de excedencia es analítico.
Para calcular la peligrosidad sísmica durante un intervalo específico de tiempo T,
la probabilidad antes señalada se ha de utilizar junto a un modelo estocástico de
ocurrencia de terremotos en el tiempo. Por ejemplo, si se aplica el modelo de
Poisson, el más frecuentemente utilizado por su simplicidad y adaptabilidad a los
datos, obtenemos la siguiente expresión:
En el que la aproximación es válida solamente para pequeños valores de
vTP(Y>y).
El periodo de retorno asociado al nivel de intensidad y es:
(Alicante, Universidad de Alicante, 1996-2012)
Influencia del Efecto de Sitio sobre la Intensidad Sísmica esperada
Este efecto es muy complejo en naturaleza, pues incluye: efectos de resonancia
de ondas en una, dos y/o tres dimensiones; el efecto del comportamiento no lineal
del suelo para grandes deformaciones (el cual varía la intensidad de los efectos de
sitio cuanto menos linealmente se comporta el suelo); fenómenos de licuefacción
de capas arenosas; ruptura del suelo (deslizamientos y agrietamientos) accidentes
topográficos etc. y requiere estudios de gran detalle para su determinación, incluso
para zonas de pequeña extensión.
En trabajos de zonación sísmica, cuando se analizan los efectos de sitio con vistas
a su aplicación al cálculo de la peligrosidad sísmica, se suelen realizar varias
simplificaciones. Por una parte se considera que la variación debida a los efectos
de sitio es producida únicamente por la variación en la litología del suelo y que
estos son constantes, es decir, el comportamiento no lineal del suelo no incide en
la magnitud del efecto sitio. Por otra parte, se utiliza un valor promedio, no
necesariamente específico de la zona de estudio, determinado a partir de una
amplia base de datos Ello es debido a que las propiedades mecánicas de una
litología determinada, que controlan la respuesta de dicho material, van a tener un
margen de variación limitado.
Dada la similitud en las propiedades de muchas litologías, podemos agruparlas en
función de sus características mecánicas. En concreto podemos definir cuatro
grupos litológicos (Lajoie y Helley (1975) y Tinsley y Fumal (1986)).
Grupo I: Rocas cementadas y consolidadas. Duras a muy duras. Poco alteradas
y/o fracturadas. Velocidad de cizalla promedio superior a 1500 m/s.
Grupo II: Rocas cementadas y consolidadas. Alterables o muy fracturadas.
Velocidad de cizalla promedio comprendida entre 700 y 1500 m/s.
Grupo III: Sedimentos detríticos de grano grueso y rocas débilmente cementadas.
Velocidad de cizalla comprendida entre 375 y 700 m/s.
Grupo IV: Sedimentos detríticos de granulometrías finas y medias: arenas, limos y
arcillas. Sedimentos poco compactados y/o consolidados. Velocidad de cizalla
baja, en promedio inferior a 350 m/s. (Alicante, 1996-2012)
Clasificación en grupos de la litología
CLASIFICACIÓN EN GRUPOS DE LITOLOGÍA
Grupo Tipo de SueloIncremento I
(MSK)
ICalcáreas; Calcáreas y Dolomías; Dolomías; Dolomías y Calcáreas;
Metabasitos; Basaltos y Ofitas.-0.25
II
Conglomerados; Conglomerados y Areniscas; Conglomerados, Areniscas
y Arcillas; Conglomerados y Margas; Areniscas, Areniscas y Margas,
Calcáreas y Areniscas; Calcáreas y Calcarenitas; Calcáreas y Calcáreas
margosas; Calcáreas y Margas, Calcarenitas; Calcarenitas y margas;
Calcáreas margosas y margas; calcáreas továceas, dolomías y margas;
margas y areniscas; margas, arcillas, yesos y margas; pizarras y
cuarcitas; rocas carbonatadas y filitos; brechas y tobas volcánicas.
0
III
Conglomerados y arcillas; areniscas y arcillas; arcillas y areniscas; arcillas
y margas; cantos y graveras; cantos, graveras y arenas; cantos,
graveras, arenas y limos; cantos, gravas, arcillas y arenas; cantos, gravas
y limos; cantos, gravas y arcillas; arenas, gravas y cantos.
0.3
IVArcillas; arenas; arenas y limos; arenas y arcillas; limos; limos, gravas y
cantos; limos y arenas; limos y arcillas; arcillas.0.65
(Alicante, Universidad de Alicante, 1996-2012)
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