antisismica

UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL REGIÓN XALAPA

“EVALUACIÓN PROBABILÍSTICA DEL PELIGRO SÍSMICO

DE LA ZONA CONURBADA XALAPA, CONSIDERANDO LOS EFECTOS LOCALES DE AMPLIFICACIÓN“

TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL PRESENTA

ETZAEL CONTRERAS JACOME

DIRECTOR

DR. GILBERT FRANCISCO TORRES MORALES

Tesis realizada gracias al apoyo PROMEP para el fortalecimiento de Cuerpos Académicos (CA) Sismología e Ingeniería Sísmica y Estructural (SISE) (UV-CA-328) Proyecto: “Amenaza Sísmica en el Estado de Veracruz y Zona Conurbada Xalapa”

Xalapa-Enríquez, Veracruz

2014

DEDICATORIA. A mis padres, José Luis Contreras Villa y Araceli Jácome Flores: Por todo el apoyo que me brindaron no solo durante mi carrera universitaria, sino toda la vida. Por todos y cada uno de sus consejos que día a día me hacen ser una mejor persona no solo para ellos o para mí, para toda la sociedad. Nunca habría logrado esto sin todo su respaldo, no solo económico sino moral, por cada palabra de aliento en momentos difíciles, por reír conmigo en momentos felices, porque este logro es de ustedes y para ustedes. ¡Los amo!

A mis hermanos Ana Karen Contreras y Hugo E. Escobar, y sus hijos Eyden y Cristopher: Por ser una de las mayores alegrías en mi vida, por su motivación a culminar mis estudios y ser la razón de querer salir delante de una manera honrada y digna, porque siempre estuvieron conmigo en los momentos difíciles. ¡Gracias!

A mis tíos (as), Antonio, Perfecto, Verónica, Mary Cruz, Juana y Alfonsa Contreras, por todo su apoyo tanto moral como económico en esta larga etapa de estudios, ¡gracias!

A mis abuelos Isidra, Maximina y Alfonso: Por todos sus consejos, por su apoyo, por ser mis segundos padres. ¡Muchas Gracias!

AGRADECIMIENTOS. A mi director de tesis el Dr. Gilbert Francisco Torres Morales, por todo su apoyo durante el desarrollo de mi tesis. Al M.I. Miguel Leonardo Suárez, por todo el apoyo desde el inicio de mi tesis hasta el término de ella, por dedicar varias horas en varios días para lograr que este trabajo sea de mucha ayuda para todos los lectores. Al Centro de Ciencias de la Tierra de la Universidad Veracruzana, por haberme facilitado toda la información necesaria para realizar este trabajo de investigación. Agradecimientos a PROMEP por el apoyo cardado al Fondo 221, para el proyecto “Amenaza Sísmica en estado de Veracruz y Zona Conurbada Xalapa”.

RESUMEN. El análisis probabilístico de peligro sísmico (APPS) de la Zona Conurbada Xalapa (ZCX) se realizó en el programa Crisis 2012 Versión 3.3 (Ordaz et al., 2012). En estudios anteriores se realizó la microzonificación sísmica, obteniendo el periodo fundamental del suelo, por medio de Microtremores (Puntos de vibración), aplicando la técnica de Nakamura (H/V) y la Técnica Estándar, en el cual se utilizó un método de interpolación Kriging para obtener el periodo fundamental del suelo de la ZCX. El programa Crisis también toma en cuenta los efectos de sitio, funciones de transferencia se obtuvieron mediante modelos unidimensionales del suelo, construidos a partir de los sismos registrados en las distintas estaciones de la red sísmica del CCT-UV (Centro de ciencias de la tierra de la Universidad Veracruzana). El procesamiento de las señales (registros sísmicos) se llevó a cabo con el programa DEGTRA (Ordaz et al., 2012) mediante el cual fue posible obtener las funciones de transferencia teóricas (FTA) para distintos sitios de la ZCX. El archivo (.ft*) se obtuvo del programa Efectos de Sitio (ERN-AL, 2010) en el cual contiene información sobre el periodo estructural sobre el cual se va a trabajar, los niveles de aceleración máxima y los FTA. Además, es necesario incluir información sobre las fuentes sismogenéticas que más contribuyen al peligro sísmico del sitio, en función de: su geometría, sismicidad y modelos de atenuación. Como resultados del APPS se obtuvieron mapas de peligro sísmico, curvas de tasas de excedencia de aceleración máxima del suelo y espectros de peligro uniforme; para un periodo estructural (Te) de 0 a 5 segundos, asociadas a tres periodos de retorno (Tr) los cuales son: 475, 1000 y 2475 años. Estos resultados del análisis de peligro sísmico permiten tener una idea de los efectos que tienen los sismos en un sitio determinado. Podemos incorporar los espectros de peligro uniforme (EPU) al análisis de una estructura para obtener las fuerzas de diseño.

ABSTRACT. The probabilistic seismic hazard analysis of Xalapa Conurbation was made in Crisis 2012 Version 3.3 program (Ordaz et al., 2012). Microzonation which performed the obtaining the fundamental period of the ground, through microtremors (Points of vibration), using the technique of Nakamura (H/V) and the standard technique (Torres, 2009), which is used a Kriging interpolation method for obtaining the fundamental period of the ZCX soil. Another point to note is that the Crisis program also takes into account the effects of site, the transfer functions were obtained by one-dimensional soil models, built from earthquakes recorded at different seismic stations network CCT-UV (Centre for earth Science from the Universidad Veracruzana). The signal processing (seismic records) was conducted with DEGTRA program (Ordaz et al., 2012) by which it was possible to obtain the theoretical FTA for different sites ZCX. Then was obtained (.ft*) Efectos de sitio (ERN- AL, 2010) which contains information on the structural period over which it will work, maximum acceleration levels and FTA program. Also, it is necessary to include information on seismogenic sources contributing to the seismic hazard of the site, depending on: their geometry, seismicity and attenuation models. As results of APPS we obtain seismic hazard maps, exceedance rate curves of peak ground acceleration and uniform hazard spectra were obtained , for a structural period (Te) of 0 to 5 seconds , associated to three return periods (Tr) which are: 475 , 1000 and 2475 years. These results of seismic hazard analysis give an idea of the effects of earthquakes in a given site. We can incorporate the EPU (uniform hazard spectra) to the analysis of a structure for the design forces.

ÍNDICE GENERAL DEDICATORIA. ............................................................................................................. i AGRADECIMIENTOS. ................................................................................................. ii RESUMEN. ................................................................................................................. iii ABSTRACT. ................................................................................................................ iv CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN................................................................................... 1 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. .................................................................. 2 1.2 IMPORTANCIA DEL ESTUDIO. ............................................................................ 3 1.3 OBJETIVO............................................................................................................. 5 1.4 CONTENIDO DEL TRABAJO. .............................................................................. 5 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO ............................................................................... 7 2.1 H/V. ....................................................................................................................... 8 2.2 TÉCNICA DE COCIENTES ESPECTRALES ESTÁNDAR. ................................ 10 2.3 MODELOS UNIDIMENSIONALES DEL SUELO 1D. .......................................... 11 2.4 MODELO ESTÁNDAR GUTENBERG-RICHTER. ............................................... 14 2.5 MODELO TRUNCADO DE GUTENBERG-RICHTER. ........................................ 15 2.6 MODELO DE TEMBLOR CARACTERÍSTICO. ................................................... 16 2.7 FORMATO PARA CONDENSAR ESTUDIOS DE MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA.................................................................................................................... 18 2.7.1 Malla de periodos del suelo. ......................................................................... 19 2.7.2 Función de amplificación. .............................................................................. 20 2.8 MÉTODO DE ANÁLISIS PROBABILÍSTICO DE PELIGRO SÍSMICO (APPS). .. 22 CAPITULO III: INFORMACION DE LA ZONA DE ESTUDIO .................................... 27 3.1 ANTECEDENTES DE LA ZONA DE ESTUIDO. ................................................. 28 3.1.1 Localización y descripción de la zona de estudio.......................................... 28

3.1.2 Ciudad Antigua.............................................................................................. 30 3.2 CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS, GEOTÉCNICAS Y GEOMORFOLÓGICAS DE LA ZCX. ............................................................................................................... 31 3.2.1 Geología local. .............................................................................................. 32 3.2.2 Delimitación de zonas Geotécnicas. ............................................................. 39 3.2.3 Geomorfología de la región. .......................................................................... 42 3.2.3.1 Las provincias. ........................................................................................... 43 3.2.3.2 Las sub-provincias. .................................................................................... 44 3.2.3.3 Montañas. .................................................................................................. 47 3.2.3.4 Lomeríos. ................................................................................................... 48 CAPÍTULO IV: EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO EN LA ZCX....................... 51 4.1 FUENTES SISMOGENÉTICAS DE LA REPÚBLICA MEXICANA. ..................... 52 4.2 MODELOS DE ATENUACIÓN. ........................................................................... 57 4.3 MODELOS DE RECURRENCIA SÍSMICA.......................................................... 58 4.4 EFECTOS LOCALES DE AMPLIFICACION. ...................................................... 59 4.5 CÁLCULO DEL PELIGRO SÍSMICO MEDIANTE EL PROGRAMA CRISIS. ...... 60 4.5.1 Datos de entrada........................................................................................... 60 4.5.1.1 Datos del sitio de cálculo (malla)................................................................ 60 4.5.1.2 Geometría de las fuentes sísmicas. ........................................................... 61 4.5.1.3 Información de las ordenadas espectrales. ................................................ 62 4.5.1.4 Sismicidad de la fuente. ............................................................................. 63 4.5.1.5 Modelos de atenuación. ............................................................................. 63 4.5.1.6 Efectos de sitio. .......................................................................................... 64 4.5.1.7 Parámetros globales. ................................................................................. 64 4.5.1.7.1 Parametros de integración. ..................................................................... 64

4.5.1.7.2 El tamaño mínimo del triángulo. .............................................................. 64 4.5.1.7.3 Distancia mínima..................................................................................... 65 4.5.1.7.4 Plazos para la cual se computará peligro................................................ 65 4.5.2 Datos de salida. ............................................................................................ 65 CAPÍTULO V: RESULTADOS ................................................................................... 69 5.1 MAPAS DE PELIGRO SÍSMICO. ........................................................................ 70 5.2 ESPECTROS DE PELIGRO UNIFORME (EPU). ................................................ 72 5.3 CURVAS DE TASAS DE EXCEDENCIA............................................................. 77 CAPÍTULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ................................... 82 6.1 CONCLUSIONES. ............................................................................................... 83 6.2 RECOMENDACIONES. ...................................................................................... 83 BIBLIOGRAFÍA. ........................................................................................................ 85 GLOSARIO DE ACRÓNIMOS................................................................................... 90 APÉNDICE A............................................................................................................. 91

ÍNDICE DE FIGURAS. Figura

Página

1.1

Mapa de epicentros históricos del estado de Veracruz

3

1.2

Sismo de Xalapa de 1920

4

2.1

Modelos unidimensionales.

11

2.2

Visualización de malla y curvas de periodos.

19

2.3

Funciones de amplificación para cada punto de la malla.

20

2.4

Mapa de Periodos de la ZCX

21

2.5

Procedimiento para calcular el peligro sísmico.

23

2.6

Mapa de peligro sísmico para un Te=0.01 s y un periodo de

24

retorno de 475 años. 3.1

Ubicación de la Zona Conurbada de Xalapa.

29

3.2

Palacio de gobierno, Xalapa-Enriquez (Antigua Xalapa).

31

3.3

Columna geológica de la región Xalapa.

38

3.4

Mapa de geología de la ZCX.

39

3.5

Mapa geotécnico de la Zona Conurbada Xalapa.

42

3.6

Provincias geomorfológicas del Estado de Veracruz.

43

4.1

Zonas sismogenéticas para sismos superficiales.

53

4.2

Zonas

53

sismogenéticas

intermedia.

para

sismos

de

profundidad

4.3

Zonas sismogenéticas para sismos de subducción Mw de

54

4.5 a 7.2. 4.4

Zonas sismogenéticas para sismos de subducción Mw≥7.

54

4.5

Ventana donde se insertan los datos del sitio (Malla).

61

4.6

Ventana donde se asignan las coordenadas de las fuentes

62

sísmicas. 4.7

Límites de intensidades de periodos estructurales.

63

4.8

Formatos para guardar los mapas de peligro sísmico.

65

4.9

Mallas de mapas de peligro sísmico.

66

5.1

Mapas de peligro sísmico para un periodo de retorno

71

Tr=475 años. 5.2

Espectro de peligro uniforme obtenido de Crisis.

73

5.3

Espectros de peligro uniforme para un Tr=475, 1000 y 2475

74

años. 5.4

Espectros de peligro uniforme para un suelo firme para

75

periodos de retorno de 475, 1000 y 2475 años. 5.5

Comparación entre los espectros de peligro uniforme

76

obtenidos para la misma zona con diferente periodo de retorno. 5.6

Espectro de peligro uniforme en suelo blando para un

76

Tr=475 años. 5.7

Figura 5.6 Espectro de peligro uniforme en suelo de transición para un Tr=475 años.

77

5.8

Curvas de tasa de excedencia para suelo blando.

79

5.9

Curvas de tasa de excedencia para suelo de transición.

79

5.10

Curvas de tasa de excedencia para suelo firme.

80

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN

1

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. La ZCX en su historia se ha visto afectada por diferentes sismos en los que se han tenido pérdidas tanto humanas como materiales; con esto podemos referirnos al sismo del 3 de enero de 1920. En los últimos años se ha visto un gran avance en lo que a estudios sísmicos se refiere, esto es porque no estamos exentos de los daños que un sismo nos puede ocasionar. La zona conurbada de Xalapa tiene una topografía muy irregular esto se deriva de centros volcánicos de escoria y lava que rodean su área urbana. Existen zonas en la ciudad propensas a presentar intensidades elevadas de movimiento del suelo (Sa) ante la ocurrencia de un evento sísmico, lo cual puede provocar daños significativos en la infraestructura urbana. Los daños que se producen a las estructuras por la ocurrencia de un sismo están influenciados por la respuesta sísmica del terreno frente a las ondas sísmicas ya que se puede producir una amplificación de la señal sísmica. La presencia de estratos de suelos blandos en la zona Centro – Norte en la ZCX puede alterar de forma significativa las características de las ondas, filtrando las ondas de periodos cortos y amplificando las de periodo largo, ocasionando que la intensidad sísmica aumente. (Leonardo, 2009). Con la evaluación probabilística de la amenaza sísmica nos da como resultado espectros de peligro uniforme (EPU) y curvas de tasa de Excedencia (CTE). Estas tasas de excedencia para el sitio de estudio indican: • Indica la frecuencia anual (número de veces al año) de excedencia de las intensidades medias del nivel de movimiento del suelo en un determinado sitio. • El periodo de recurrencia de dicha intensidad. No obstante es importante obtener los efectos de sitio, esto para conocer cómo responde el sitio ante un evento sísmico. Una manera de obtener los efectos de sitio es mediante el monitoreo de la red de estaciones sísmicas instaladas en la ZCX y la 2

obtención de un punto de vibración ambiental en diferentes lugares de la ciudad; posteriormente se analizan estos puntos de vibración ambiental (PVA). Esto es con el objetivo de analizar los datos recolectados (PVA y Registros sísmicos) y conocer la variación espacial del periodo fundamental del suelo en la ciudad. 1.2 IMPORTANCIA DEL ESTUDIO. A lo largo de los años el estado se ha visto amenazado por sismos de gran magnitud. Algunos de los primeros sismos que han afectado a la ZCX datan de 1546, 1691, 1874; siendo el mismo del 3 de enero de 1920 el que más afectaciones ha traído a la ciudad, siendo a nivel nacional el segundo sismo que más pérdidas humanas ha ocasionado. Este sismo fue de una Magnitud de ondas superficiales (Ms) igual a 6.2 en la escala de Richter cobrando alrededor de 650 víctimas. Con una ubicación en 19.27 latitud y -97.08 longitud. A continuación se muestra una imagen de los epicentros de sismos históricos del estado de Veracruz.

Figura 1.1 Mapa de epicentros de sismos históricos del Estado de Veracruz 3

Figura 1.2 Sismo de Xalapa de 1920 (Skyscrapercit urbanismo Xalapa, 2012) En México, se han desarrollado investigaciones y técnicas a usar con el fin de tener un criterio más detallado para el diseño sísmico de estructuras, también es importante contar con la instrumentación adecuada para conocer lo distintos terrenos y su periodo fundamental del suelo. Por esto la importancia de los estudios de zonificación y la obtención de mapas de intensidad sísmica asociada a un periodo de retorno dado; con esto se puede redefinir y contar con información para conocer las tasas de excedencia de intensidad, con el fin de diseñar los espectros elásticos de diseño sísmico para el diseño de nuevas estructuras, evaluar estructuras existentes ante la amenaza sísmica y por lo tanto, proveer las bases para calcular la fuerza de diseño y deformación de una estructura. Esto nos ayuda a llevar a cabo un mejor diseño sísmico de los edificios, la creación de nuevas normas diseño sismorresistente y tener criterios que nos ayuden a disminuir la vulnerabilidad ante estos fenómenos. 4

1.3 OBJETIVO. El objetivo de este trabajo es obtener mapas que muestren el peligro sísmico para diferentes periodos estructurales y de retorno la zona conurbada de Xalapa (ZCX). Eso para que los especialistas cuenten con información acerca del peligro sísmico y puedan mejorar sus diseños, esta información también le puede ser útil a la población en general para que conozca el peligro sísmico al cual puede estar expuesta el área en la que vive. También empresas aseguradoras pueden contar con esta información para rediseñar los seguros que ofrecen a cada persona dependiendo de la zona en la que vive y el peligro sísmico que hay en ella. 1.4 CONTENIDO DEL TRABAJO. En este trabajo se cuenta con seis capítulos, los cuales se describen a continuación: • En el Capítulo 1, Introducción en el tema y se da la información preliminar sobre el estudio y los conceptos teóricos utilizados. • En el Capítulo 2, se explican las metodologías a usar para el procesamiento de los datos obtenidos de los sismómetros y acelerómetros; así como también la microzonificación de la zona y el análisis probabilístico de peligro sísmico. • En el Capítulo 3, se informa sobre la zona de estudio, antecedentes de la zona,

las

características

del

suelo

(geológicas,

geotécnicas

y

geomorfológicas); así como la microzonificación sísmica de la zona conurbada de Xalapa. • En el Capítulo 4, se explica cómo se realizó el estudio probabilístico, regiones sismogenéticas, modelos de atenuación, de recurrencia, los efectos locales de amplificación y el proceso mediante el cual se calculó el peligro sísmico en el programa Crisis (Ordaz et al.,2012). • En el capítulo 5, se presentan los resultados obtenidos del programa Crisis; mapas de peligro sísmico y espectros de peligro uniforme (EPU). • En el Capítulo 6, se presentan las conclusiones y recomendaciones sobre los resultados de la elaboración de este trabajo.

5

6

CAPITULO II: MARCO TEÓRICO

7

2.1 H/V. El análisis dinámico del suelo es una herramienta fundamental en los estudios de microzonificación ya que a través de él podemos conocer cuál es la respuesta del suelo frente a ondas sísmicas; esta respuesta dinámica se relaciona con la vibración ambiental del suelo. Los efectos locales del sitio, es uno de los factores más influyentes en la distribución de daños durante el sismo; de allí la importancia de tener estudios que determinen el comportamiento dinámico de los suelos y su respuesta cuando están sometidos a cargas dinámicas. Los efectos locales pueden ser evaluados por métodos empíricos que se basan en el registro de sismos y vibración ambiental, de tal manera que se pueden obtener amplificaciones relativas y períodos fundamentales de vibración. La “técnica de Nakamura o H/V” fue propuesta en 1989 y permite obtener los periodos fundamentales de vibración del suelo por el análisis e interpretación de microtremores (vibración ambiental). Esta técnica establece que mediante el cálculo de razones espectrales de los espectros de Fourier de las componentes horizontales respecto del vertical (H/V), de un registro de vibración ambiental, es posible conocer la función de transferencia empírica del sitio (Nakamura, 1989; Omachi, 1991), pudiendo obtener la frecuencia fundamental del suelo (F), el periodo fundamental del suelo (T), y la amplificación relativa a terreno firme (A). Nakamura (1989) desarrolló la técnica basado en tres hipótesis: 1. El ruido ambiental es generado por la reflexión y refracción de ondas de corte al interior de capas de suelo superficiales y por ondas de superficie. 2. Fuentes superficiales locales de ruido no afectan el ruido ambiental de la base de la estructura no consolidada. 3. Capas de suelo blando no amplifican la componente vertical del ruido ambiental.

8

Las funciones SE y AS que representan la respuesta sísmica intrínseca del sitio y el efecto singular de la onda Rayleigh pueden ser definidos como: 2.1 2.2 Donde H y V representan, respectivamente, los espectros de las componentes horizontales y verticales del ruido ambiental en superficie (S) o en el basamento (B). La respuesta sísmica del sitio que no incluye la contribución de la fuente son definidas por SM como: 2.3

2.4 Nakamura (1989) y Theodulidis et al., (1996) demostraron que el espectro de las componentes vertical (VB) y horizontal (HB) son equivalentes a la base de la estructura. Si

Entonces

2.5

Por lo tanto, la respuesta sísmica del sitio SM puede ser expresada como el cociente espectral de las componentes horizontal y vertical del ruido ambiental en la superficie (Pilar, 2007) Al obtener el período fundamental del suelo se puede realizar una microzonificación sísmica del sitio de estudio; esto con el fin de tener una guía para realizar la malla de períodos necesaria para con esto obtener las tasas de excedencia del sitio estudiado.

9

2.2 TÉCNICA DE COCIENTES ESPECTRALES ESTÁNDAR. Está técnica es comúnmente utilizada en regiones de moderada a alta sismicidad, en la cual se toman en cuenta las características topográficas, geológicas y geotécnicas de la zona de estudio para la estimación de los efectos locales (Torres G., 2008). Está técnica evalúa una relación de espectros de entrada/ salida y supone que el suelo es un sistema lineal. Para está técnica es necesario tener registros de un sismo sobre un suelo rocoso, libre de efectos de sitio, el cual se tomara como estación de referencia y como señal de entrada. La señal de salida serán los registros tomados en la superficie del suelo, en diferentes estaciones colocadas en zonas estratégicas. Teniendo los registros de entra y salida, se procede a estimar los cocientes espectrales de cada una de las estaciones colocadas y se evalúa la relación de los espectros de salida/entrada. Este cociente se define como la razón de espectro de amplitudes de Fourier, entre ambas estaciones (la estación de referencia contra la estación en la superficie), comparando las diferentes relaciones de cada una de las estaciones que se hayan utilizado (Torres G., 2008). Siguiendo el planteamiento de Borcherdt, en el dominio de la frecuencia (f), el espectro de amplitud del movimiento del terreno debido al J-ésimo evento registrado en el i-ésimo sitio (Aji(f)) aparece como el producto de la fuente (Oj(f)), la trayectoria (Pij(f)) y el efecto de sitio (Si(f)) (Limaymanta, 2009).

Ay = Oj(f)Pij(f)|Si(f)

2.6

Y si a esta expresión se le aplica dos condiciones: La respuesta de sitio de referencia r (i=r) debe ser insignificante Sr(f)=0 y el efecto de la trayectoria es similar para todos los sitios, cuando la distancia entre las estaciones es más contra que la distancia epicentral, resulta que el efecto de sitio en un lugar de interés puede ser expresado de la siguiente forma:

2.7

10

2.3 MODELOS UNIDIMENSIONALES DEL SUELO 1D. Se supone que la columna estratigráfica sobreyace a un semiespacio elástico, en este incide una onda en su estrato inferior (estrato rocoso) y mediante un proceso de incidencia-reflexión-transmisión; se propaga la onda a través de los N estratos con los que se cuenta en donde se igualan los desplazamientos y esfuerzos en el contacto de dos capas sucesivas. Consideramos el sistema de la figura consistente en N estratos horizontales los cuales se extienden infinitamente en la dirección horizontal y como se mencionó antes se considera un semiespacio elástico con estrato inferior N. Cada estrato es homogéneo e isotrópico, en donde: • Velocidad de onda de corte β en kg/seg • Densidad del material ρ en gr/cm³ • Amortiguamiento ζ en porcentaje • Espesor del estrato H en m.

β1 ξ1 ρ1

βm ξm ρm βm+1 ξm+1 ρm+1

βN ξN ρN

Figura 2.1 Modelos unidimensionales

11

La propagación vertical de ondas de corte a través del sistema mostrado en la figura anterior solamente provocará desplazamientos horizontales. 2.8 Que deben satisfacer la ecuación: 2.9 Se va a suponer que el medio está excitado armónicamente con frecuencia ω y por consiguiente la solución que rige la ecuación de propagación de ondas transversales a través del medio también es armónica y de expresión: 2.10 Donde

se expresa de la siguiente manera: 2.11

Y K* es el número complejo expresado de la siguiente manera: 2.12

Las ecuaciones 2.4 y 2.5 dan la solución de onda transversal para un movimiento de excitación armónico de frecuencia ω: 2.13 Donde el primer término representa la onda incidente viajando en la dirección negativa del eje z y el segundo término representa la onda reflejada viajando en la dirección positiva del eje. La ecuación 2.13 es válida para cada uno de los estratos de la Figura 2.1. Si introducimos un sistema local de coordenadas, Z y X, para cada estrato, los desplazamientos en la parte superior e inferior del estrato m son: 12

2.14

2.15 Los desplazamientos entre los estratos deben de ser compatibles, es decir que el desplazamiento de la parte superior del estrato tiene que ser igual al desplazamiento inferior del estrato inmediatamente superior. Aplicando esta igualdad requerida en el contacto entre la capa m y la m+1 y utilizando las ecuaciones 2.14 y 2.15, tenemos: 2.16

2.17 Los esfuerzos de corte en la parte superior e inferior del estrato m son: 2.18 Y como los esfuerzos también deben ser continuos en los contactos entre estratos: 2.19

2.20

Sumando las ecuaciones 2.16 y 2.20; y restando la ecuación 2.19 de la ecuación 2.17 obtenemos las dos siguientes ecuaciones recurrentes: 2.21

Sumando

13

2.22

Restando Es decir:

2.23

Donde

es el coeficiente de impedancia compleja del contacto entre los estratos m

Y m+1; 2.24

Como sabemos, en la superficie del terreno el esfuerzo de corte tiene que ser cero, lo cual implica; que A1 = B1. Si las fórmulas recurrentes de las ecuaciones 2.20 y 2.21 son aplicadas repetitivamente para todos los estratos desde el 1 hasta el m, las funciones que relacionan las amplitudes del estrato m con las del estrato 1 pueden expresarse como:

2.25

Donde

y

son funciones de la frecuencia del movimiento sísmico incidente de la

base del depósito del suelo y son expresiones muy extensas donde aparecen todos los coeficientes incidente (

desde el estrato 1 hasta el m. Es decir la amplitud de onda

) en el estrato m depende del número de onda complejo y del módulo

de corte complejo de todos los estratos superiores hasta el estrato más superficial. Igualmente pasa con la amplitud de la onda reflejada (

).

2.4 MODELO ESTÁNDAR GUTENBERG-RICHTER. Los primeros estudios estadísticos de sismicidad fueron realizados por Gutenberg y Richter en 1954. Ambos estudiaron los datos con los que contaban de todas las

14

regiones de la tierra y encontraron que el número N de sismos mayores de magnitud M, que ocurren en un tiempo determinado, es función de la magnitud: 2.26 Donde a es una constante que depende del tiempo de muestro y b tiene valores característicos para distintas regiones de la tierra. A esta fórmula se le conoce como el modelo Estándar de Gutenberg-Richter. 2.5 MODELO TRUNCADO DE GUTENBERG-RICHTER. El modelo estándar de recurrencia sísmica de Gutenberg-Richter, puede ser expresado de la siguiente manera: 2.27 Donde α= ln(10)a y β = ln(10)b. Esta ecuación muestra que la relación de GutenbergRitcher implica que las magnitudes sísmicas tienen una distribución exponencial y cubre un rango infinito de magnitudes, desde - ∞ hasta + ∞. Para propósitos de ingeniería, sin embargo, los efectos que producen eventos de magnitudes pequeñas son de poco interés y solo se toman en cuenta magnitudes que puedan causar daños significativos a las estructuras. Por otro lado, los valores de magnitudes grandes deben ser limitados a valores máximos que se espera puedan ocurrir (McGuire, 1976). La ecuación (2.27) puede expresarse como una función exponencial desplazada a partir de m0. Por lo tanto: 2.28 2.29 2.30 Donde ahora el número de eventos sísmicos Nm mayores a una magnitud mínima (m0) estaría dada por: 2.31 Para m > m0 15

Donde

es la razón o tasa media anual de excedencia.

La ecuación 2.31 puede rescribirse para convertirse en la función de distribución acumulativa complementaria (CDF) por su acrónimo en inglés, de la función exponencial desplazada. Esto con la finalidad de determinar el número de eventos mayores a una magnitud mínima (m0) que pueden ocurrir hasta la ocurrencia de un evento m, por lo que: 2.32 Además al diferenciar la ecuación (2.32) obtenemos la función de densidad de probabilidades (PDF) para las magnitudes mayores a m0: 2.33

La relación estándar de Gutenberg-Richter proporciona valores diferentes de cero para el número de sismos correspondientes a magnitudes que se extienden hasta el infinito. Cada fuente sísmica está asociada a una magnitud máxima que no puede ser excedida (McGuire, 1976), por lo que es necesario truncar la función de densidad de probabilidades (PDF) a una magnitud máxima (mu). Truncando la ecuación (2.31) se obtiene: 2.34

Integrando (2.34) se obtiene la forma truncada de la ecuación (2.35): 2.35

En esta ecuación se presenta la razón anual de excedencia obtenida de la relación de Gutenberg-Richter con límites mínimos y máximos para las magnitudes. 2.6 MODELO DE TEMBLOR CARACTERÍSTICO. El modelo de recurrencia estándar de Gutenberg – Richter y sus variantes estiman bastante bien las tasas de excedencia de magnitudes bajas en grandes regiones, pero pueden sobrestimar la tasa de recurrencia de sismos grandes. Lo anterior fue 16

demostrado por Singh (1983) quien analizó datos desde 1963 hasta 1981 en relación con los sismos que ocurren en zona de subducción mexicana y demostró que cuando se extrapolan las tasas de excedencia de sismos pequeños para predecir la de sismos grandes, estas últimas se sobrestiman, debido a que sus valores se alejan de la curva calculada con el modelo estándar de Gutenberg – Richter. Dado que los tiempos entre eventos sísmicos de gran magnitud (7.0 – 8.4) generados en las fuentes sísmicas que influyen en el peligro sísmico de México (fuentes de Guerreo, Oaxaca, Chiapas, Colima Jalisco y Michoacán) no presentan una distribución exponencial, debido a que sólo se generan sismos de ciertas magnitudes en tiempos de ocurrencia constantes (sismo o temblor característico); es necesario incorporar un modelo de temblor característico en el análisis de peligro sísmico para poder determinar el valor esperado de la magnitud del próximo evento, en función del tiempo transcurrido desde la última ocurrencia de un temblor característico. Jara y Rosenblueth (1998), proponen la siguiente expresión: 2.36 Donde

es el valor esperado de la magnitud del próximo evento, dado que

han transcurrido T00 años desde la última ocurrencia de un temblor característico de magnitud mayor o igual que M0; M0 es la magnitud umbral; D y F son parámetros que se definen como aumenta la magnitud con el tiempo transcurrido desde la última ocurrencia de un sismo característico. En el modelo del temblor característico la tasa de excedencia de magnitud λm cambia en función del tiempo y está dada por la siguiente expresión: 2.37

2.38

17

Donde T0 es el tiempo medio entre eventos con magnitud m>m0; σM es la desviación estándar de la magnitud de los sismos característicos; k es un factor de normalización para que el área bajo la curva sea igual a la unidad y φ[·] denota la distribución normal estándar. 2.39

Sustituyendo la ecuación (2.37) en la (2.38), obtenemos la expresión para calcular la tasa de excedencia de magnitud, cuya expresión es:

2.40

(Leonardo S, M., 2013) 2.7 FORMATO PARA CONDENSAR ESTUDIOS DE MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA. La amplificación de la las ondas sísmicas en depósitos lacustres está controlada principalmente por las propiedades geotécnicas de los materiales que conforman el suelo, especialmente por sus características dinámicas, así como el espesor de las capas y la profundidad a la que se encuentra la base rocosa, (Aki, 1988, Borcherdt, 1994, Seed et al., 1997). El formato propuesto en este trabajo permite capturar toda la información de los estudios previos con el propósito de tener un formato estándar que pueda ser creado y leído desde alguna plataforma computacional, el mismo integra de manera continua los efectos de sitio en las regiones de interés, contiene los datos de la variación del periodo del suelo y las funciones de amplificación para cada periodo de la estructura y para diferentes intensidades y tipos de sismo (Huerta et al., 2011). Se usan dos archivos que contengan la siguiente información: 1.- Malla que define la variación espacial del periodo del suelo. 2.- Funciones de amplificaciones para cada punto de la malla de periodos. 18

2.7.1 Malla de periodos del suelo. Para el primer archivo se utiliza el formato GRD del programa comercial Surfer, este es un archivo tipo malla, que se emplea para definir la variación de periodos del suelo con el espaciado deseado. Para la elaboración de este archivo se requieren los datos del periodo dominante del suelo en cualquier punto por lo cual se pueden emplear los estudios de vibración ambiental antes mencionados, complementados con registros de movimiento fuerte. A cada punto de la malla se le asignará un valor “Z” que será el valor del periodo predominante en ese punto. Esta información deberá estar georeferenciada y se puede realizar una interpolación de los periodos, por lo mismo este proceso puede presentar resultados fuera de lugar en partes donde no se cuente con demasiada información de periodos. La malla puede ser creada con los puntos que se soliciten y la separación que se necesite para abarcar el sitio de interés. Aquí se muestra la visualización de un archivo GRD de periodos para la ciudad de Xalapa visualizando las curvas de igual periodo desde la herramienta comercial Surfer.

Figura 2.2 Visualización de malla y curvas de periodos 19

2.7.2 Función de amplificación. El segundo archivo de este formato contienen las funciones de amplificación para cada punto de la malla de periodos de suelo, es un archivo binario con extensión *.ft. Las funciones que se emplean son espectrales, por lo que dependen del periodo estructural. Estos se pueden obtener con espectros de respuesta de suelo blando con respecto al suelo rocoso o con modelos unidimensionales.

Figura 2.3 Funciones de amplificación para cada punto de la malla

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El uso del formato propuesto es muy práctico en desarrollos computacionales, donde se requiera estimar de manera muy rápida y adecuada las intensidades sísmicas a las que se verán sujetas un conjunto de estructura en sitios de suelos blandos. Para ello, este formato se debe integrar a los modelos de la amenaza de sismo (ERN, 2009, UNAM, 2008) con la finalidad de tomar en cuenta los efectos de amplificación del suelo.

Figura 2.4 Mapa de Periodos de la ZCX

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2.8 MÉTODO DE ANÁLISIS PROBABILÍSTICO DE PELIGRO SÍSMICO (APPS). El APPS fue realizado utilizando la teoría propuesta por Esteva y Cornell (1967 y 1968 respectivamente) y empleando el programa de cómputo CRISIS 2012 (Ordaz et al., 2012). Está dirigida a evaluaciones probabilistas del peligro sísmico, calculando las incertidumbres de los resultados. Dentro de esto, se recopila todo lo que es información relacionada con parámetros y modelos tales como leyes de atenuación, modelos de recurrencia, efectos de sitio, entre otras; para estimar el peligro sísmico (espectros elásticos de diseño sísmico). El proceso de recurrencia de un sismo es comúnmente modelado como Poisoniano, aunque en ocasiones se le ha considerado como un proceso no Poissoniano. En el primer caso, el tiempo de llegada entre dos sismos sucesivos se asume como una variable con distribución exponencial con un parámetro determinado por la tasa de ocurrencia sísmica, mientras que para el segundo, dicho tiempo entre eventos es usualmente considerado una variable de tipo lognormal, gama, o Gaussiana inversa (Jara y Rosenblueth, 1988). Más aún, se asume frecuentemente que la ocurrencia de un sismo es estadísticamente homogénea en magnitud y en ubicación dentro de una zona sismogenética. Para definir las características del peligro sísmico en México, se consideran adecuadas las zonas sismogenéticas proporcionadas por Ordaz (2008). Para estos estudios se considera que el peligro sísmico puede ser representado por la aceleración máxima del terreno y seudoaceleración (SA), y está denotada por Y. Las suposiciones para tal cálculo incluyen que: la recurrencia de un sismo en cada zona sismogenética es uniformemente distribuida; se conocen las leyes de atenuación para predecir la aceleración máxima del terreno y la seudoaceleración (SA), así como sus modelos probabilísticos asociados; un sismo puede ser representado como una fuente puntual; y que el modelo probabilista del tiempo de llegada entre sismos para cada zona está asignado.

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Figura 2.5 Procedimiento para calcular el peligro sísmico (Hong et al., 2006) Del cual se obtienen mapas de peligro sísmico para un periodo estructural y un periodo de retorno dado, como se muestra a continuación:

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Figura 2.6 Mapa de peligro sísmico para un Te=0.01 s y un periodo de retorno de 475 años La APPS (análisis probabilístico del peligro sísmico) es usada para desarrollar espectros de peligro uniforme (EPU) y mapas de peligro sísmico. Los códigos de diseño de edificios y puentes tienen la intención de alcanzar niveles de confiabilidad consistentes en dichas estructuras o la eficiencia económica de éstas, por lo menos este es actualmente el caso para las mismas categorías estructurales. Con el desarrollo de un código para México, Rosenblueth y Esteva (1972) fueron los

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primeros en sentar las bases probabilísticas para seleccionar el nivel de carga sísmica y para la elaboración de reglamentos de diseño.

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CAPITULO III: INFORMACION DE LA ZONA DE ESTUDIO

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3.1 ANTECEDENTES DE LA ZONA DE ESTUIDO. 3.1.1 Localización y descripción de la zona de estudio. La Zona Conurbada de Xalapa (ZCX), Xalapa-Enriquez, cabecera del municipio del mismo nombre y capital del Estado de Veracruz. Es conocida coloquialmente como La Atenas Veracruzana y La ciudad de las flores. La ZCX cuenta con una población total de 457,928 de habitantes y una superficie de 121.4 km2. Cuenta con 55 localidades, de las cuales 5 son urbanas y 50 son rurales; ocupa el 0.2% del territorio estatal y entra en la categoría de gran ciudad. Sus coordenadas geográficas son Latitud 19° 32’ y Longitud 96° 55’, cuenta con una altitud de 1460 metros sobre el nivel del mar. Sus límites de colindancia son: Banderilla, Jilotepec y Naolinco (Norte), Coatepec y Emiliano Zapata (Sur), Elimiano Zapata y Naolinco (Este), Banderilla y Tlanelhuayocan (Oeste). Con clima templado-húmedo y una temperatura media anual de 18°C; descendiendo notablemente durante el invierno debido a los vientos del norte, se presentan lluvias abundantes en el verano y principios de otoño con una precipitación media anual de 1520 milímetros

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. Figura 3.1 Ubicación de la Zona Conurbada Xalapa

29

3.1.2 Ciudad Antigua. Las raíces de Xalapa remontan a tiempos prehispánicos. De acuerdo con los Anales de Cuautitlán, ya para el siglo XII existía Xalapa o Xallac (lugar de las aguas arenosas). El antiguo caserío indígena, situado en la región de las grandes montañas a partir de la Conquista daría lugar a la villa colonial. En torno a tres manantiales nombrados: Xallapam, Xallitic y Techacapan, en una época que antecede a la era cristiana, un grupo de familias Totonacas se congregaron y dieron origen a Xalapa, en 1519, sus pobladores recibieron en paz y dieron hospedaje a Hernán Cortés y a su ejército de conquistadores, secundando la política de los Totonacas de Cempoala. Después de 1521, Xalapa no fue encomendada a ningún conquistador, sino que se le reservó para tributar a la real corona. Por espacio de tres siglos, el desarrollo de Xalapa fue caracterizado por períodos de lento crecimiento, de atonía y depresión económica. Sin embargo, cuando se establecieron las ferias del comercio en 1720 hasta su liquidación con la libertad de comercio, el pueblo experimentó una de las etapas de mayor crecimiento urbano y de progreso. Hacia 1791, la importancia de Xalapa como población dentro de la región central de la intendencia de Veracruz se reflejó cuando se adquirió el título de Villa. El 3 de marzo de ese año, apoyados en el informe favorable que había rendido Pedro Corvalán, intendente de Veracruz, los vecinos solicitaron a Carlos IV, el título de Villa y escudo de armas para obtener mejor gobierno y administración de justicia mediante la creación de un ayuntamiento que contara con sus propios arbitrios. El rey expidió la cédula el 18 de diciembre de 1791 por lo que la declaró Villa al antiguo pueblo de Xalapa. Esta nueva villa tres años más tarde, en 1794, tuvo su primer ayuntamiento integrado por Mateo Badillo, alcalde ordinario de primer voto, Pedro de Garay, alcalde ordinario de segundo voto, Carlos Díaz de la Serna y Herrero, alguacil mayor y Francisco Sáenz de Santa María, regidor llano.

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El 9 mayo de 1824 fue declara capital del Estado, papel que ha venido desempeñando desde entonces, siendo destituida temporalmente por motivos de guerra, por las ciudades de Veracruz, Córdoba y Orizaba. El 29 de noviembre de 1830 por decreto, Xalapa fue elevada a la categoría de ciudad. En reconocimiento a los numerosos beneficios que hizo el general Juan de la Luz Enríquez a la ciudad, ésta agregó a su nombre el apellido del ilustre estadista, llamándose desde entonces Xalapa de Enríquez.

Figura 3.2 Palacio de gobierno, Xalapa-Enriquez (Antigua Xalapa) 3.2 CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS, GEOTÉCNICAS Y GEOMORFOLÓGICAS DE LA ZCX. Las características geológicas, geotécnicas y geomorfológicas es importante tomarlas en cuenta cuando de construcciones de obras civiles se trata. Ya que todo tipo de construcciones deberán de contar con un previo conocimiento del tipo del suelo sobre el cual se va a desplantar esta. No obstante no sabemos cómo reaccionará el suelo cuando se le apliquen cargas dinámicas (sismo), para esto en la 31

ciudad de Xalapa se han hecho avances en cuanto a microzonificación, para tener una idea de cómo va a responder un suelo ante un sismo. 3.2.1 Geología local. La ciudad de Xalapa tiene una topografía muy irregular la cual es producto de su origen derivado de centros volcánicos de escoria y lava que rodean su área urbana. Son 20 aparatos volcánicos que se distribuyen en un área de 905 km2 alrededor de la ciudad de Xalapa, lo que es conocido como el Campo Volcánico de Xalapa (CVX) (González-Mercado 2005). De los 20 centros del CVX, cuatro se localizan dentro de lo que actualmente es la zona urbana de Xalapa: Macuiltépetl, Colorado, Estropajo y Las Margaritas. Estos volcanes han producido derrames de lava y depósitos piroclásticos que dan un sello muy particular a su topografía y determinan las características geotécnicas de los suelos y materiales sobre los cuales se asienta la ciudad. También existen otros depósitos producidos por procesos distintos que contribuyen a conformar la geología urbana de Xalapa.

Las unidades geológicas que se presentan en el mapa geológico de la Zona Conurbada Xalapa (ZCX) (modificado de Leonardo Suarez M. 2009), corresponden al centro emisor o al proceso por el cual fueron emplazados las distintas rocas y materiales. Cabe mencionar que algunas de las unidades descritas no tienen una definición estratigráfica formal, y sólo se les asigna un nombre relacionado con la localidad más cercana. Ignimbrita Xáltipan (Qp-Xt). La ignimbrita Xáltipan (0.46 Ma) descrita por Ferriz y Mahood (1984), es un flujo piroclástico de composición riolítica, que dio origen al colapso de la caldera de Los Humeros. La ignimbrita cubrió un área de 3,500 km2, extendiéndose hasta las inmediaciones de la Ciudad de Xalapa. La ignimbrita Xáltipan aflora en la parte centro y suroeste de la Ciudad de Xalapa y sobre la carretera a Coatepec. No se conoce el espesor preciso para los afloramientos de esta unidad, pero su espesor máximo observado en los alrededores de Xalapa es de 20 m. Consiste de flujos 32

piroclásticos masivos de composición riolítica que contienen fragmentos de pómez y líticos en una matriz arenosa no consolidada. Los sitios en donde es explotada son conocidos como arenales y han aportado gran parte del material constructivo para las edificaciones de Xalapa. Es un material altamente permeable y por su carácter arenoso tiekne una muy baja resistencia a los esfuerzos compresivos y cortantes. Ignimbrita Las Víboras (Tpl-Vb). La unidad consiste de una secuencia de flujos piroclasticos constituida por ignimbritas de composición riolítica, consolidadas en la base del flujo y no consolidadas en la cima, son de color rosa pardo con superficies de alteraciones color café; presentan una matriz vítrea de color rosa en la que se encuentran inmersos pómes fibrosas que varía de 0.6 cm a 12 cm, son de color blanco y rosado y se caracterizan por la presencia de biotita; se encuentra además fragmentos de rocas angulares de composición basáltica y con tamaño de hasta 8 cm, presentan bordes de alteración color amarillo y blanco. El espesor observado de esta unidad es de 25 m (González-Mercado, 2005). Está unidad se ubica principalmente al norte del área y constituyen el escarpe que limita la zona urbana de Xalapa, principalmente entre las comunidades de El Castillo, El Tronconal y Chiltoyac. Depósitos de aluvión (Qh-Al). Se utilizó este término para referirse a depósitos clásticos holocénicos que consisten en la acumulación del material removido por procesos erosivos de las unidades antes descritas, los cuales rellenaron los valles y zonas bajas (Gonzales-Mercado, 2005). Su distribución es irregular y tienden a acumularse a lo largo de los cauces naturales que atraviesan la ciudad. Por lo general tienen baja resistencia a los esfuerzos compresivos y cortantes y coinciden con zonas de inundación. Se encuentran básicamente distribuidos a lo largo de los ríos principales, así como en los cauces menores formados a lo largo del área de estudio.

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Depósito de Lahar (Qh-lh). Está unidad se encuentra principalmente en el cuadrante noreste y sureste del área de estudio, las cuales conforman un basamento volcánico previo a la actividad de los grandes estratovolcanes como el Cofre de Perote (Gonzales-Mercado, 2005). Los lahares consisten de un material masivo de color amarillo-café, con apariencia caótica, deleznable, con una matriz limo-arcillosa que contiene fragmentos líticos subredondeados de 1 mm de diámetro y fragmentos de cristales. Su espesor varía de 1-10 m y se encuentra sobreyaciendo de forma irregular a las unidades ignimbrita El Castillo, ignimbrita Xáltipan y lavas del CVX. Rocas Calizas (Kt-cl). Estas rocas se encuentran distribuidas al sur poniente del área, entre la zona urbana de Xalapa y Coatepec. Rocas carbonatadas masivas formadas durante el Cretácico, las cuales constituyen el basamento pre-volcánico del área (Gonzales-Mercado, 2005). Su expresión morfológica está caracterizada por cerros abruptos con pendientes pronunciadas. En términos generales estas rocas se encuentran muy fracturadas y falladas. Actualmente se explotan como bancos de material para la construcción. Se consideran rocas duras y resistentes a los esfuerzos cortantes y compresivos; sin embargo, debido a procesos de disolución química tienden a formar cavernas y túneles. Campo Volcánico de Xalapa (CVX Basaltos) (Qp-CVX). El Campo Volcánico de Xalapa (CVX) fue descrito originalmente por GonzálezMercado, se refiere a una secuencia de rocas volcánicas formadas a partir de volcanes monogenéticos que se distribuyen en los alrededores de la Ciudad de Xalapa. Negendank menciona que las rocas del Campo Volcánico de Xalapa son de edad Pleistoceno Tardío-Holoceno, mientras que Siebert y Carrasco-Núñez, con base en fechamientos de 14C en muestras de carbón colectadas en volcanes cercanos a la ciudad de Xalapa, así como en aspectos morfométricos, le asignaron una edad de Pleistoceno tardío al cerro de Macuiltepetl, uno de los conos de escoria de este campo. Se estima que la edad de estos depósitos oscila entre 2.0 ±0.02, 34

0.96 ±0.08, y 0.08 ±0.03 Ma, la cual fue determinada mediante fechamientos de 40Ar/39Ar, en lavas pertenecientes a los volcanes de Pacho Viejo (Las Margaritas), Teocelo y Macuiltépetl respectivamente (Morales, 2009). La distribución de estas rocas se extiende principalmente hacia la porción oeste del área de estudio, en las inmediaciones de las ciudades de Xalapa, Coatepec y San Marcos de León. Algunos de los conos como el volcán San Marco, Macuiltepetl, Cerro Gordo 1, presentan formas bien preservadas, con pendientes mayor a los 30º y con eminentes cráteres con forma de tazón, mientras que otros conos como Cerro Colorado, Cerro del Estropajo, Cerro Grande, Cerro Gordo 2, Pitaya o Tlalnehuayocan presentan formas redondeadas, pendientes menores a los 30º así como también un estado avanzado de alteración de sus productos volcánicos, ya sea lavas o escoria, susceptibles al intemperismo. A continuación se describen los conos que se encuentran dentro ZCX y que pertenecen al CVX, cuyas unidades están formadas de basaltos y andesitas basálticas de naturaleza alcalina, de color obscuro. Cerro Las Margaritas (Qp-CVX). Está unidad pertenece al CVX fue producida por un volcán tipo escudo en forma alargada en dirección este-oeste que se ubica al sur del área de estudio. Consiste de lavas masivas cuya composición es andesítica-basáltica con apariencia fresca en algunos sitios y muy alterada en otros (González-Mercado, 2005). Los flujos de lava están cubiertos por depósitos de lahar bien consolidados los cuales se encuentran distribuidos al sureste de la ciudad. Los depósitos piroclásticos y epiclásticos de Las Margaritas conforman las colinas y lomas que se distribuyen en la zona conocida como Lomas del Estadio, así como las que configuran la morfología típica del sur de Xalapa hacia la salida a la población de Coatepec. Cerro Colorado (Qp-CVX). Depósitos emitidos por un cono de escoria alargado en dirección noroeste-sureste ubicado al oeste del área de estudio. Los depósitos del cerro Colorado están 35

constituidos por derrames de lava basáltica muy alterada que se distribuyen principalmente en el cuadrante inferior izquierdo del mapa geológico. Sus depósitos se encuentran principalmente sobre las colonias Cerro Colorado y parte de Coapexpan y El Haya, configurando una topografía de lomeríos suaves. En sitios próximos a la fuente de emisión estos depósitos están constituidos por derrames de lava en bloques con un alto grado de intemperismo y exfoliación concéntrica (Siebert y Carrasco, 2002). En sitios más distantes de la fuente de emisión (3 a 4 Km.) las lavas están muy alteradas y se encuentran cubiertas por material regolítico de color rojizo de aproximadamente 3 m de espesor. Este material es muy inestable en zonas con pendientes pronunciadas y es común la ocurrencia de deslizamientos de tierra sobre todo en época de lluvias. Cerro El Estropajo (Qp-CVX). Este volcán es un cono de escoria con formas redondeadas y ausencia de un cráter en su cima. Se localiza al occidente del área de estudio y sus depósitos se encuentran distribuidos al noroeste del mapa geológico. En sitios cercanos a la fuente de emisión, los depósitos están constituidos por derrames de lava de composición basáltica muy alterada de color gris a gris oscuro. En sitios más alejados estos derrames de lava están cubiertos por flujos piroclásticos y material regolítico que constituyen lomas con pendientes pronunciadas. Los depósitos de El Estropajo se distribuyen en colonias del noroeste de Xalapa y se extienden parcialmente sobre los municipios colindantes de San Andrés Tlalnehuayocan y Banderilla. Cerro Macuiltépetl (Qp-CVX). Este cono de escoria tiene tres cráteres en su cima los cuales están alineados en una dirección NE-SW. Se localiza en la parte central del área urbana de Xalapa. Los derrames de lava emitidos por este volcán son de composición andesítica-basáltica y se distribuyen en forma radial. Se pueden observar afloramientos a lo largo de la avenida Lázaro Cárdenas en sitios como la central camionera, panteón de Palo 36

Verde, Secretaría de Comunicaciones y fuera del área urbana, en la Central de Abastos y zonas próximas a la población del Lencero. En sitios próximos al centro de emisión los depósitos de lava son masivos y tienden a formar túneles o tubos de lava, uno de los más conocidos es el que se conoce como “cueva de La Orquídea”. En lugares más alejados el depósito cambia a lava en bloques. Hacia las partes más bajas en dirección sureste, los derrames de lava están cubiertos por depósitos de lahar bien consolidados cuyos espesores varían entre 1 y 3 m. La figura 3.3 muestra la columna estratigráfica compuesta y el mapa 2.17 es el geológico de la región de Xalapa, (Morales, 2009).

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Figura 3.3 Columna geológica de la región Xalapa (Morales, 2009) 38

Figura 3.4 Mapa de Geología de la ZCX (Hernández, 2007) 3.2.2 Delimitación de zonas Geotécnicas. Basados en la conjunción de la información geológica y de sondeos de mecánica de suelos dentro de la región de Xalapa se realizó una zonificación de áreas con mayor y menor estabilidad. La delimitación se formuló de acuerdo al análisis de la

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información recabada de mecánica de suelos así como de las características de las unidades geológicas. Estas pueden resumirse de la siguiente manera: ZONA 1: La zona más compacta del área en estudio se encuentra alrededor del cerro Macuiltépetl, donde podemos encontramos derrames basálticos de origen reciente del pleistoceno superior a profundidades variables. Estos materiales están constituidos por una roca vesicular de color gris oscuro, recubierta parcialmente por tobas limo-arcilloso-arenosas de tono rojizo. Estratigráficamente esta zona se caracteriza por presentar superficialmente material granular de compacidad media formado por escoria volcánica, gravas de basalto mezclado con material de relleno (Grupo GM del sistema de clasificación de suelos, Sistema Unificado de clasificación de suelos (SUCS)), empacadas en un limo arenoso de color café oscuro ligeramente orgánico de plasticidad media. A profundidades mayores encontramos un estrato de basalto vesicular muy fracturado (GM), intemperizado con grietas rellenas de limo arcilloso color café claro de espesor muy variable, que podemos encontraron hasta los 8m de profundidad. Subyaciendo estos depósitos se encuentra otro basalto vesicular color gris oscuro a negro, fracturado el cual presenta intemperismo en algunas grietas y juntas. Lo anterior descansa sobre derrames basálticos que se localizó a profundidades variables. ZONA 2: Esta zona de mediana estabilidad la componen limos-arcillo arenosos de mediana a alta estabilidad, que representan posiblemente el producto de las últimas emisiones volcánicas que recubren a las rocas basálticas de la parte norte. Estratigráficamente encontramos relleno superficial a base de fragmentos de roca, grava y arena hasta 2.30 m de profundidad seguido por depósitos limo arcillo arenoso (de espesor muy variable, que se encontraron hasta 15 m de profundidad). Subyaciendo estos depósitos derrames basálticos, entre 3 y 11 m de profundidad. Al mismo tiempo en la parte este de la zona encontramos lomas de flujos piroclásticos y brecha volcánica lo cual se trata de coladas no clasificadas, de color muy claro, algunas pumíticas, otras con bloques de lava basáltica, a menudo cementadas y endurecidas y en otras ocasiones deleznables. Algunas de ellas presentan pómez

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lenticular y se asemejan a las ignimbritas; su composición se parece a la de las riodacitas. ZONA 3: Área de menor estabilidad, se encuentra básicamente en la parte oeste de la ciudad, presenta en capas superficiales materiales de despalme, constituido por limos de plasticidad media (orgánicos) seguidos por limos de alta plasticidad (Grupo MH del Sistema de Clasificación de Suelos, SUCS) de color café claro a café rojizo, con tonos amarillentos con algunos lunares formados de arena limosa a profundidades variables. En sitios próximos a la fuente de emisión estos depósitos están constituidos por derrames de lava en bloques con un alto grado de intemperismo y exfoliación concéntrica. Además, de lava de composición volcánica muy alterada de color gris a gris oscuro. En sitios más alejados estos derrames de lava están cubiertos por flujos piroclasticos y material regolítico que constituyen lomas con pendientes pronunciadas. ZONA 4 DEPÓSITOS DE ALUVIÓN: El aluvión es material detrítico transportado y depositado transitoria o permanentemente por una corriente de agua, que puede ser repentina y provocar inundaciones. Dicho material puede estar compuesto por arena, grava, arcilla o limo. Se acumula en los canales de las corrientes, en las planicies inundables y en los deltas. Algunos autores también incluyen bajo este término los materiales que se sedimentan en lagos o estuarios. A menos que se especifique otra cosa, el término aluvión se refiere a material no consolidado.

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Figura 3.5 Mapa geotécnico de la Zona Conurbada Xalapa (Hernández, 2007) 3.2.3 Geomorfología de la región. Los rasgos geomorfológicos de una región guían en gran medida el uso de los recursos naturales, la ubicación de los asentamientos humanos y las principales actividades de la población. Por esta razón, los estudios geomorfológicos son de gran utilidad en proyectos de ingeniería civil. En el estado de Veracruz se identificaron seis provincias geomorfológicas de tierra firme con nueve subprovincias. (Figura 3.6)

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Figura 3.6 Provincias geomorfológicas del Estado de Veracruz

3.2.3.1 Las provincias. Son unidades definidas por los factores del medio natural que ejercen una acción determinante sobre su fisionomía. Las seis provincias que cubren al estado de Veracruz son: la Sierra Madre Oriental, la Sierra Madre del Sur, las Montañas de Chiapas, la Mesa Central, el Cinturón Neovolcánico Transversal y la Planicie costera del Golfo de México. Esta última ocupa las tres cuartas partes del territorio y se divide en tres subprovincias. De acuerdo con su ubicación geográfica.

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3.2.3.2 Las sub-provincias. Son subdivisiones de las provincias de acuerdo con la morfología, la estructura geológica y la situación geográfica. La subprovincia "Sierra Alta", mínima presencia de la Sierra Madre Oriental, abarca el macizo de Huayacocotla y parte de la Huasteca Veracruzana. Se sitúa en el sector noroccidental del estado y representa, con 2 584 km, sólo 3.6% de todo Veracruz. Dicha subprovincia se manifiesta en esta zona por un relieve montañoso plegado, con altitud desde los 300 hasta los 2 500 m, constituido por rocas sedimentarias marinas del Jurásico y del Cretácico, con un intrincado sistema de plegamiento. La subprovincia "Sierras Orientales de Oaxaca" corresponde al diminuto extremo nororiental de la Sierra Madre del Sur Cubre con 3 216 km2, 4 5% de la superficie del estado Se manifiesta por una estrecha y compleja cadena montañosa de orientación norte-sur y con altitudes superiores a los 2 500 m, que corresponde al norte de la Sierra de Zongolica. La subprovincia "Sierras y altiplano plegados del norte de Chiapas", que pertenece a la provincia de las Montañas de Chiapas, comprende sierras plegadas y alargadas, formadas por rocas sedimentarias e ígneas, mesozoicas y cenozoicas. El sector occidental, que se extiende sobre el territorio veracruzano, está drenado hacia el noroeste, por los tributarios de los ríos Tonalá y Uxpanapa. En esta zona, la sierra se atenúa considerablemente en altitud y en complejidad topográfica, y en total cubre 3.2% del estado. La subprovincia "Montañas bloque cristalinas del Soconusco" es una cadena que bordea la planicie costera del Pacifico en el estado de Chiapas Comprende mesas y cuestas (de 200 a 1 000 m de altitud) y la sierra alta (de 1 000 a 2 000 m de altitud) Es la subprovincia más compleja de las Montañas de Chiapas y está conformada por rocas metamórficas y plutónicas, atravesadas de noroeste a sureste por ríos rectos, que forman profundos cafiones disecando la subprovincia en bloques Su extremo

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noroccidental constituye el límite sur del estado de Veracruz, del cual abarca una mínima extensión (O 5%). La subprovincia "Margen Oriental de piedemonte " atraviesa la parte central del estado de Veracruz y alcanza la costa del Golfo de México. Forma parte del Cinturón Neovolcánico Transversal, que recorre el país de este a oeste, en una franja comprendida entre los 19" 00' y los 21" 00' de latitud norte. Dicha subprovincia cubre 12.4% del territorio veracruzano. Comprende, de acuerdo con Negendank et al. (1985), varias regiones: a) la sierra Cofre de Perote-Pico de Orizaba, delimitada en sus extremos norte y sur por dos de los más altos estratovolcanes del Pleistoceno en México. b) el altiplano, al oeste de la sierra, correspondiendo a la cuenca endorreica de Oriental, misma que comprende centros eruptivos y lavas del Pleistoceno al Holoceno. Ambas plegadas de la Sierra Madre Oriental; c) la zona al este de la sierra Cofre-Pico formado por mesetas con barrancos constituidas por lavas e ignimbritas del Pleistoceno; y d) la sierra de Chiconquiaco, complejo de caldera del Pleistoceno, que se termina cerca del Golfo de México, con el macizo de Palma Sola, estructura volcánica compleja del Mioceno al reciente. e) Tabla 3.1Provincias aledañas al Estado de Veracruz Provincias

Km2

Subprovincias Planicie Costera de

%

33,387

46.80

20,125

28.20

Veracruz Planicie Costera del Golfo de México

Planicie y lomeríos

53,768

del norte 75.30 Planicie costera de

256

Tabasco-

45

0.30

Campeche Sierra Madre

Sierra Alta

Oriental

Mesa Central

2,584

3.60

263

0.40

8,870

12.40

3216

4.50

Planicies y sierras volcánicas

Cinturón

Margen oriental de

Neovolcánico

piedemonte

Transversal

Sierra Madre del

Sierras orientales

Sur

de Oaxaca

Montañas de

Montañas bloque

Chiapas

cristalinas del

327

Soconusco 2,636

0.50 3.70

Sierras y altiplanos plegados del norte

2,309

de Chiapas

3.20

La subprovincia "Planicies y lomeríos del norte", situada en la porción norte de la provincia "Planicie costera del Golfo de México", se extiende desde el limite estatal con Tamaulipas, hasta Nautla al sur, y abarca una extensión equivalente a 28.2% del territorio veracruzano. El rango altitudinal va desde el nivel del mar, en la zona de 46

planicies bajas, hasta los 350 m en la de lomeríos y, local y excepcionalmente, alcanza los 1 300 m en las sierras aisladas como la de Tantima. Es recorrida por el curso bajo de los ríos Pánuco, Tuxpan, Cazones, Tecolutla y Nautla, que drenan hacia el Golfo de México. Constituye la región del Totonacapan y gran parte de la Huasteca Veracruzana. Limita al oeste con la Sierra Madre Oriental y al sur con el Cinturón Neovolcánico Transversal, los cuales constituyen importantes barreras orográficas. La subprovincia "Planicie costera de Veracruz", al sur de la provincia "Planicie costera del Golfo de México", comprende tres zonas: a) la Llanura de Sotavento que abarca de Veracruz a Acayucan; b) la de Los Tuxtlas; y c) la del Istmo. Su superficie total equivale a 46.8% del estado. Se caracteriza por planicies bajas, lomeríos y sierras aisladas. Dichas geoformas abarcan un rango altitudinal que va desde el nivel del mar hasta los 350 m, e incluso los 1 700 m en la sierra de los Tuxtlas. La zona es recorrida por el curso bajo de varios ríos, entre los que figuran el Papaloapan. el Grijalva, el Usumacinta y el Tonalá. La planicie colinda al noroeste con el Cinturón Neovolcánico Transversal y la Sierra Madre del Sur, y al sur con las Montañas de Chiapas. La subprovincia "Planicie costera de Tabasco- Campeche", al sureste de la provincia "Planicie costera del Golfo de México", coincide con la margen izquierda del río Tonalá, el cual forma el límite estatal entre Veracruz y Tabasco. Morfológicamente, constituye el límite occidental del delta del sistema hidrológico Mezcalapa (Tabasco), en su contacto con los lomeríos de la planicie costera de Veracruz (West et al., 1969). Su extensión corresponde sólo a 0.3% del territorio y está limitada al sur por las "Sierras y altiplano plegados del norte de Chiapas". 3.2.3.3 Montañas. Estas abarcan una extensión aproximada de 12,400 Km2 que equivalen a 17. 5% de la superficie del estado de Veracruz. Se localizan en las provincias de la Sierra Madre Oriental, de acuerdo con su inclinación se dividen en montañas de laderas abruptas y de laderas tendidas. 47

Montañas de laderas tendidas: Son relieves con menor inclinación que las abruptas, de altura inferior a 600 m y caracterizados por un modelado de disección del Plioceno-Cuaternario. Su altura oscila entre 500 y 2,000 msnm. Están constituidos por rocas sedimentarias plegadas mesozoicas, por volcánicas y por sedimentarias de estructura monoclinal. Montañas plegadas, constituidas por rocas sedimentarias mesozoicas: Están formadas por calizas y lutitas del jurásico superior, y calizas del cretácico, modeladas en condiciones de clima subhúmedo, por procesos de erosión fluvial y carsificación, o de clima húmedo, por erosión fluvial y carsificación superficial subterránea. Montañas formadas por rocas volcánicas esencialmente del Terciario: Son relieves constituidos por acumulaciones de lava andesítica y basáltica, y de flujos piroclásticos, modelados por erosión fluvial de clima húmedo. Dicha unidad se localiza en el Cinturón Neovolcánico al noroeste de Xalapa, está formada por laderas disecadas por barrancas, que se extienden entre los 1500 y los 2500 m de altitud. 3.2.3.4 Lomeríos. Su distribución es amplia en todas las subprovincias geomorfológicas del estado de Veracruz, se dividen en dos grandes categorías de acuerdo con su origen exógeno o endógeno: los de relieve modelado por la disección fluvial y los formados por procesos acumulativos endógenos. A fin de enfocarse en la zona de estudio sólo se describirá la primera categoría, ya que son los que están presentes en la Zona Conurbada Xalapa. Los lomeríos formados por procesos de disección fluvial del cuaternario, son formas de relieve caracterizadas por una altura relativa inferíos a 300 m y una topografía de ondulada a escarpada. Está categoría es la más representada en el estado de Veracruz y cubre 48 % de su superficie, con 34,000 Km2. Lomeríos sobre rocas volcánicas paleogénicas a cuaternarias: Forman parte del Cinturón Neovolcánico Transversal y se extiende al noroeste de Orizaba. Este tipo de relieve presenta clima subhúmedo, y es modelado por procesos erosivos. Estos 48

lomeríos son ondulaciones suaves del terreno asociadas con llanos, que cubren la ladera sur del pico de Orizaba, entre los 2,500 y 3,000 m de altitud. En la zona situada al noreste, este y sureste de la ciudad de Xalapa, se hallan lomeríos redondeados y aplanados, recorridos por profundas barrancas que disecan una cubierta de tobas sobre un basamento de lava o Ignimbrita cenozoica.

49

50

CAPÍTULO IV: EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO EN LA ZCX

51

4.1 FUENTES SISMOGENÉTICAS DE LA REPÚBLICA MEXICANA. La regionalización sísmica tiene como objetivo proporcionar coeficientes o espectros para el diseño sísmico; también lugares donde se proyecte construir. El peligro sísmico en la República Mexicana está regido principalmente por tres tipos de regiones sismogenéticas: subducción, profundidad intermedia (inslab) y superficiales. En estas regiones se lleva a cabo un proceso de acumulación de energía independiente del que ocurre en las otras regiones (Leonardo Suárez M., 2013). Esteva (1970) dividió por primera vez estas regiones en veintisiete provincias, en las cuales, las áreas 10, 12, 15, 16, 17 y 20, las denominó de baja sismicidad. La definición de estas zonas se realiza generalmente a partir de la correlación que se encuentra entre la distribución espacial de los epicentros sísmicos y la situación de las grandes unidades geotécnicas en que se pueda dividir la zona de estudio. Para evitar incertidumbre la definición de zonas sismogenéticas debería estar basado en datos objetivos y parámetros físicos relacionados con la ocurrencia de los sismos. Para este trabajo se tomaron las características (geometría y sismicidad) de diferentes trabajos de Ordaz et al.,(2008) de los cuales se pueden obtener información detallada de la geometría de las fuentes, parámetros de sismicidad y modelos de atenuación conforme a sismos de interplaca, inslab y superficiales. A continuación se muestran las zonas sismogenéticas de la República Mexicana (Ordaz, 2008):

52

Figura4.1 Zonas sismogenéticas para sismos superficiales

Figura 4.2 Zonas Sismogenéticas para sismos de profundidad intermedia (inslab)

53

Figura 4.3 Zonas Sismogenéticas para sismos de subducción Mw de 4.5 a 7.2

Figura 4.4 Zonas Sismogenéticas para sismos de subducción Mw≥7 Para las regiones sismogenéticas que se presentaron en la figura 4.1 a 4.2 su sismicidad se define mediante el modelo Truncado de Gutenberg-Richter, a excepción de las regiones que corresponden a sismos de subducción (figura 4.3 a 4.4), en el cual su sismicidad se define por el modelo del Temblor Característico. 54

Tabla 4.1 Parámetros de sismicidad para el modelo Truncado de GutenbergRichter No

Fuentes Sísmicas

M0

λo

β

c(β)

Mu

D(Mu)

1

Baja California Intraplaca Norte

4.5

1.140

0.970

0.097

5.8

0.0

2

Baja California Intraplaca Sur

4.5

1.210

0.933

0.036

5.8

0.0

3

Baja California Interplaca Norte

4.5

2.509

1.782

0.093

7.7

0.3

4

Baja California Interplaca Centro

4.5

0.726

1.637

0.168

7.4

0.4

5

Baja California Interplaca Sur

4.5

2.090

1.674

0.082

7.2

0.6

6

Sierra Madre Occidental

4.5

0.116

2.880

0.030

5.6

0.0

7

Cuencas y Sierras

4.5

0.269

2.880

0.030

5.6

0.0

8

Cuenca de Burgos

4.5

0.187

2.880

0.030

7.2

0.0

9

Interfaz Pacífico-Rivera

4.5

3.409

1.736

0.088

7.2

0.0

10

Sismicidad Difusa 1

4.5

0.658

2.880

0.030

5.6

0.0

11

Sismicidad Difusa 2

4.5

0.180

2.880

0.030

5.6

0.0

12

Centroamérica

4.5

0.497

1.942

0.180

7.7

0.3

27

Jalisco Nuevo

4.5

2.014

1.827

0.110

7.2

0.0

28

Gro-Michoacán Nuevo

4.5

4.792

1.547

0.077

7.2

0.0

29

Oaxaca Nuevo

4.5

6.717

1.847

0.063

7.2

0.0

30

Chiapas Nuevo

4.5

18.938

2.059

0.037

7.2

0.0

31

Prof. Intermedia Oeste Nueva

4.5

2.161

1.699

0.097

7.8

0.2

32

Prof. Intermedia Centro Nueva

4.5

1.714

1.576

0.110

7.9

0.2

33

Prof. Intermedia Este Nueva

4.5

2.780

1.761

0.087

7.8

0.5

34

Petrolera

4.5

0.605

3.050

0.209

6.7

0.5

35

Golfo

4.1

0.105

3.050

0.209

6.7

0.5

36

Eje Volcánico

4.5

0.249

1.884

0.223

7.2

0.3

55

37

Intraplaca

4.5

1.440

1.889

0.124

6.5

0.5

38

Chiapas Volcán

4.5

1.610

2.005

0.119

7.0

0.2

39

Profundos Chiapas

4.5

2.516

2.207

0.093

7.5

0.3

40

Motagua 1

5.0

0.277

2.234

0.309

7.8

0.0

41

Motagua 2

5.0

0.277

2.234

0.309

7.8

0.0

42

Motagua 3

5.0

0.277

2.234

0.309

7.8

0.0

43

Polochic 1

5.0

0.120

2.187

0.105

7.8

0.0

44

Polochic 2

5.0

0.120

2.187

0.105

7.8

0.0

45

Polochic 3

5.0

0.120

2.187

0.105

7.8

0.0

M0 = Umbral de Magnitud

λo= Tasa de excedencia

β = Valor esperado de Beta

c(β) = Coef. de variación de Beta

Mu = Valor máximo esperado de magnitud

D(Mu) = Desviación estándar (+/-) de Mu

Tabla 4.2 Parámetros de sismicidad para el modelo de Temblor Característico No

Fuente sísmica

Med(T)

T00

D

F

σM

M0

Mu

13

Subducción Chiapas

18.7

20

7.5

0

0.27

7.0

8.4

14

Subd. Brecha de Tehuantepec

24.7

200

7.5

0

0.27

7.0

8.4

15

Subducción Oaxaca Este

24.8

26

7.5

0

0.27

7.0

8.4

16

Subducción Oaxaca 1

39.4

13

7.5

0

0.27

7.0

8.4

17

Subducción Oaxaca 2

77.9

63

7.5

0

0.27

7.0

8.4

18

Subducción Oaxaca Oeste

104.7

23

7.5

0

0.27

7.0

8.4

19

Subducción Ometepec

26.7

9

7.5

0

0.27

7.0

8.4

20

Subducción San Marcos

89.9

29

7.5

0

0.27

7.0

8.4

21

Subducción Guerrero

39.7

80

7.5

0

0.27

7.0

8.4

22

Subducción Petatlán

52.6

12

7.5

0

0.27

7.0

8.4

23

Subducción Michoacán

25.6

6

7.5

0

0.27

7.0

8.4

56

24

Subducción Colima 1

47.5

18

7.5

0

0.27

7.0

8.4

25

Subd. Brecha de Colima

56.7

183

7.5

0

0.27

7.0

8.4

26

Subducción Jalisco

19.8

57

7.5

0

0.27

7.0

8.4

Med(T) = Valor medio de tiempo entre sismos característicos

σM = Desviación estándar de la magnitud de los sismos característicos

M0 y Mu = Magnitud mínima y máxima, respectivamente

T00. D y F = Parámetros que definen como aumenta la magnitud

4.2 MODELOS DE ATENUACIÓN. Es entendible aceptar que cuando se produce un sismo, mientras más lejos se está del epicentro la intensidad del movimiento disminuye, a esto se denomina atenuación del movimiento del suelo, algo similar es de pensarse que mientras más grande sea la distancia hipocentral (sismos profundos), la amplitud del movimiento sísmico decaerá. (García, 2001). Por lo que un modelo de atenuación, no es más que una ecuación semiempíricas que relacionan la Magnitud, Distancia e Intensidad sísmica, Aceleración, Velocidad y Desplazamiento, etc. En este análisis se han usado tres modelos de atenuación que dependen de las trayectorias que recorren las ondas en su camino de la fuente al sitio. Se utilizan modelos de atenuación espectrales que toman en cuenta el hecho de que la atenuación es diferente para ondas de diferentes frecuencias, por lo que se tienen parámetros de atenuación para cada periodo de vibración. Los modelos de atenuación utilizados se describen a continuación: Para modelar la atenuación de los sismos superficiales, tanto los que ocurren en el Eje Neovolcánico como los que se presentan en la parte noroeste del país y en las fallas Polochic-Motagua, se utilizan leyes de atenuación construidas con datos que se registraron en California (Abrahamson and Silva, 1997). Para modelar la atenuación de sismos de profundidad intermedia se emplea el modelo de atenuación descrito por García et al, (2005). Este es un modelo empírico, que se generó utilizando datos registrados de sismos de este tipo en México, incluyendo muchos 57

registros que se obtuvieron entre 1990 y 2000 por redes acelerográficas nacionales (SSN). Para modelar la atenuación de sismos de subducción se usa el descrito por Arroyo et al, (2010) fue generado después de que se analizaron datos correspondientes a sismos de intraplaca con Mw ≥ 5, ocurridos entre 1985 y 2004 en la costa del Pacífico Mexicano, entre los estados de Colima y Oaxaca. Tabla 4.3 Principales características de modelos de atenuación usados. Rango de Nombre

Dimensión

Unidades

Rango de

Rango de

Tipo de

periodo

distancia

magnitud

medida de

espectral

válido (km)

válido (Mw)

distancia

Región Tectónica

(seg) Distancia más cercana Abrahamson y

Aceleración

Cm/s2

0.01-5.0

0.01-200

4.0-7.5

Silva

al área de

Corteza

ruptura

Superficial

(1997) Distancia más cercana Arroyo et al.,

Aceleración

Cm/s2

0.001-5.0

16-400

5.0-8.5

al área de

Subducción

ruptura Distancia más cercana García et al.,

Aceleración

Cm/s2

0.0-5.0

0.1-400

(2005)

5.0-8.4

al área de

Subducción

ruptura

4.3 MODELOS DE RECURRENCIA SÍSMICA. El fenómeno sísmico, es un proceso discreto estocástico no estacionario en el tiempo que resulta muy complejo. Normalmente estos fenómenos se modelan como un proceso discreto estocástico simple, tal como las pruebas de Bernoulli, los procesos de Poisson o los procesos de Markov en dos estados. No obstante, el modelo más utilizado es el proceso estacionario estocástico de Poisson, esto es debido a su simpleza y porque sus incertidumbres guardan consistencia con la falta de información y otras imprecisiones. Existen varios modelos de recurrencia sísmica, los

58

que son más comúnmente usados son los modelos de Gutenberg-Richter y los de Temblor Característico. 4.4 EFECTOS LOCALES DE AMPLIFICACION. Las condiciones o efectos locales es uno de los factores más influyentes en la distribución de daños durante los sismos, he allí la importancia de realizar estudios enfocados a determinar el comportamiento dinámico de los suelos y cómo responden cuando están sometidos a sismos. En la ZCX no existen demasiados estudios en lo que a efectos locales de amplificación respecta. El CCT-UV (Centro de Ciencias de la Tierra de la Universidad Veracruzana) ha realizado campañas de vibración ambiental y en el diseño de mapas de geología de la zona; por tanto se han realizado microzonificaciones de la ZCX. La técnica H/V resulta ser muy útil para obtener el periodo dominante del suelo más sin embargo no tanto para obtener la amplificación del suelo. Con el fin de evitar incertidumbre y poder complementar de una manera correcta la información se aplica el uso de otros estudios como por ejemplo; modelos unidimensionales, análisis de acelerogramas de sismos fuertes, etc. De acuerdo a lo anterior surge la necesidad de establecer un formato estándar para los estudios de microzonificación sísmica, en el cual se permita condensar dicha información para después ser usada en múltiples aplicaciones de Ingeniería, como sistemas de estimación temprana de daños, sistemas de peligro y riesgo sísmico, entre otros (Huerta et al., 2011). En la ZCX, para determinar la malla de periodos y las funciones de transferencia empíricas se utilizaron las campañas de vibración ambiental realizadas por el CCTUV; para obtener la función de transferencia se calibraron los CER obtenidos de aplicar la técnica estándar en las estaciones de monitoreo sísmico. En estos sitios (rocosos, transición y blandos) se realizaron los modelos unidimensionales y se eligieron dependiendo del periodo dominante del suelo; de

59

estos mismos se obtuvo la función de transferencia teórica que se le asignó a cada punto de la malla de periodos donde se determinaron los efectos de sitio de la ZCX. 4.5 CÁLCULO DEL PELIGRO SÍSMICO MEDIANTE EL PROGRAMA CRISIS. En la actualidad existen diferentes software para el cálculo de peligro sísmico probabilístico, que están basados en una metodología que propuso C. Allin Cornell (1968). En este caso en particular se realizará con el programa Crisis 2012 ver 3.3 (Ordaz et al., 2012). Crisis 2012 es un sistema de cómputo, que calcula curvas de peligro sísmico mediante los cuales se pueden obtener mapas de peligro sísmico (MPS) y espectros de peligro uniforme (EPU) para una determinada región. Con el fin de calcular el peligro sísmico, el lugar objeto de estudio se divide primero en las fuentes sísmicas de acuerdo a consideraciones geotécnicas; en la mayoría de los casos, se supone que, dentro de una fuente sísmica, es independiente al proceso que toma la sismoocurrencia. La ocurrencia de terremotos puede ser modelado, ya sea como un proceso de Poisson o como un proceso de

No-Poisson. CRISIS admite más de un

tipo de relaciones de magnitud-frecuencia, en este caso se usarán dos, los cuales son: Modelo truncado de Gutenberg-Ritcher y Temblor característico. Para ocurrencias no Poissonianas, CRISIS puede trabajar con un modelo generalizado con el que las probabilidades de ocurrencia de sismos se dan explícitamente en varios marcos de tiempo. 4.5.1 Datos de entrada. 4.5.1.1 Datos del sitio de cálculo (malla). Aquí se insertan las coordenadas que tendrá la malla de sitio que se va a analizar. Es decir, las coordenadas de origen y el incremento que tendrá en ambos ejes (grados) y el número de líneas por eje con que cuenta la malla.

60

Figura 4.5 Ventana donde se insertan los datos del sitio (Malla) 4.5.1.2 Geometría de las fuentes sísmicas. La definición de fuentes sísmicas presenta algunas dificultades que son importantes: Implica la delimitación de zonas de la corteza terrestre que en la mayoría de los casos no se conocen a detalle. A ellas se asocia una sismicidad, cuya estimación también presenta algunas incertidumbres (Reiter, 90). Para definir la geometría se deben especificar coordenadas geográficas (longitud y latitud) y la profundidad (km) de cada uno de los vértices que conforman la geometría de las fuentes sísmicas. En el caso de fuentes de área, con el fin de realizar la integración espacial, Crisis dividirá el polígono en triángulos. Se comprueba en primer lugar si la triangulación se puede realizar en el plano XY. La numeración de los vértices de cada polígono se debe hacer en sentido contrario a las manecillas del reloj. Si existen planos verticales, Crisis tratará de triangular en el plano XZ, por lo que la numeración de vértice se debe hacer en el sentido contrario a las manecillas del reloj. Los parámetros de ruptura que se utilizan para calcular el área de ruptura de un evento sísmico como función de su magnitud, fueron los propuestos por Brune (1970) y los asigna automáticamente el programa CRISIS 2012. El mecanismo de falla predominante no se puede especificar de forma explícita para cada fuente; sin embargo se puede asociar a cada fuente un modelo de atenuación específico, en el cual se pueda elegir

61

un tipo de falla (normal, desgarre, inversas, etc.) a la fuente asignada (Ordaz M, et al.,2008).

Figura 4.6 En esta ventana se asignan las coordenadas de las fuentes sísmicas 4.5.1.3 Información de las ordenadas espectrales. La intensidad del nivel de movimiento del suelo en los sitios de estudio (República Mexicana, Acapulco, Oaxaca y el DF), fue medida en términos de las ordenadas del espectro de respuesta (5% de amortiguamiento crítico) para 25 periodos estructurales (Te) entre 0.01 y 5 segundos. Los límites de las intensidades de la curva de peligro sísmico calculada para cada periodo estructural, fueron calibrados en función de los resultados de peligro sísmico obtenidos para un periodo de retorno de 5000 años. El número de puntos seleccionados para definir la curva de peligro sismo fue de diez, con una separación exponencial constante. (Leonardo Suárez M., 2013). A continuación se ilustran los límites de las intensidades del intervalo de periodos estructurales seleccionados.

62

Figura 4.7 Límites de intensidades de periodos estructurales 4.5.1.4 Sismicidad de la fuente. En esta parte se agrega la sismicidad de la fuente, se selecciona un modelo de recurrencia: Gutenberg-Ritcher, temblor característico en los cuales el proceso de recurrencia es Poissoniano. 4.5.1.5 Modelos de atenuación. Esta pantalla permite introducir información acerca de las relaciones de atenuación que se utilizarán en el análisis de peligros. En general, una relación de atenuación describe el enlace probabilístico entre las magnitudes de los sismos, distancia del sitio o fuente, y la intensidad. En general , CRISIS tiene que saber qué relación va a utilizar para atenuar los sismos generados en cada fuente. En principio, cada fuente podría tener su relación con la atenuación asociada. En la práctica, pocas diferentes relaciones de atenuación se utilizan en un análisis particular (por ejemplo, uno de los eventos de subducción y otro para sismos superficiales). CRISIS puede realizar un análisis de peligros simultáneos de varias medidas de intensidad (por ejemplo , PGA y aceleraciones espectrales para diferentes periodos ). Por lo tanto, CRISIS también debe saber la cantidad de diferentes medidas de intensidad que llevará a cabo el análisis, y las relaciones de atenuación asociadas. 63

Con frecuencia, las diferentes medidas de intensidad son valores de respuesta espectral para diferentes períodos, por lo que un espectro de peligro uniforme se pueden construir. 4.5.1.6 Efectos de sitio. El efecto de sitio es la respuesta sísmica del terreno con diferentes características de duración, amplitud y frecuencia de un área pequeña, con respecto a una determinada región. CRISIS permite la inclusión de los efectos de sitio locales en cálculos de riesgo. Se dan los Efectos de Sitio a CRISIS en términos de factores de amplificación, que dependen de la ubicación del sitio, periodo estructural y el nivel del suelo de movimiento (con el fin de dar cuenta de suelo no linealidad). Factores de amplificación son interpretados por la crisis de la siguiente manera. Supongamos que en los cálculos de riesgo, crisis requiere para calcular la mediana de la intensidad en el período T estructurales que tendrían lugar en el sitio S debido a un sismo de magnitud M origina en hipocentro H. Vamos a denotar la intensidad I (S, T, M, H). Normalmente, (S, T, M, H) se calcula utilizando la relación de atenuación o modelo de predicción de movimiento del suelo que el usuario ha seleccionado para la fuente a la que pertenece H, o utilizando el modelo especial de atenuación que el usuario ha asignado a la fuente combinación de sitio al que pertenecen S y H. 4.5.1.7 Parámetros globales. Esta ventana permite poner la siguiente información: 4.5.1.7.1 Parametros de integración. Todas las fuentes o sub-fuentes mas lejanos a este número (en KM) serán ignoradas en la integración espacial del proceso. 4.5.1.7.2 El tamaño mínimo del triángulo. Las fuentes se dividen en sub- fuentes cuyo tamaño característica no será inferior a este número. Fuentes Forarea, el tamaño característico es la raíz cuadrada de su superficie. Para una fuente de falla, el tamaño característico es su longitud. 64

4.5.1.7.3 Distancia mínima. Las fuentes se pueden subdividir hasta que la relación entre la distancia fuente-sitio y el tamaño característico de la fuente secundaria sea mayor que este número. 4.5.1.7.4 Plazos para la cual se computará peligro. Se dan en la tabla los valores de los marcos de tiempo para el que se computará el peligro. Estos valores deben ser coherentes con los que figuran en los archivos no sismicidad Poisson (NPS ) asociados a las fuentes. 4.5.2 Datos de salida. Con CRISIS se obtienen curvas de peligro sísmico asociadas a un periodo de retorno establecido anteriormente, con esto Crisis nos brinda la opción de obtener mapas de peligro sísmico y espectros de peligro uniforme. Los mapas se pueden guardar en diferentes formatos, en este caso se guardarán en formado del programa comercial Surfer (*.grd) para posteriormente generar los mapas con los periodos estructurales necesarios y los periodos de retorno que se necesiten.

Figura 4.8 Formatos para guardar los mapas de peligro sísmico De esta manera se obtuvieron mapas para veinticinco períodos estructurales (Te) de 0.01 a 5 segundos para un periodo de retorno (Tr) de 475 años. 65

66

Figura 4.9 Se muestran las mallas de mapas de peligro sísmico creadas, para un periodo estructural (Te) de 0.10 segundos asociadas a un Periodo de Retorno de 475 años; y un periodo estructural (Te) de 1 segundo asociadas a un periodo de retorno de 475 años

67

68

CAPÍTULO V: RESULTADOS

69

El objetivo del análisis probabilístico de peligro sísmico es obtener los mapas de peligro sísmico, curvas de tasas de excedencia y espectros de peligro uniforme. El conocer la probabilidad de que se produzca una intensidad en un determinado periodo de tiempo, es fundamental para el desarrollo de las ciudades, es decir, tener criterios para el diseño de estructuras es vital. Hay que puntualizar que no se sabe con

exactitud

cuándo

y

cómo

puede

llegar

a

pasar,

pero

el

obtener

microzonificaciones, mapas de geología, mapas de diseño sísmico, tasas de excedencia y espectros de peligro uniforme, disminuye la incertidumbre y aumenta el conocimiento sobre que esperar pensando a largo plazo. Todo esto con el propósito de

evitar catástrofes y pérdidas cuantiosas en estructuras, y sobre todo lo más

importante, evitar las pérdidas humanas y poder salvaguardar la integridad física de cada habitante en esta región. En estos resultados se presentan mapas de aceleraciones máximas del suelo asociadas a un determinado periodo de retorno. También se presentan las curvas de tasa de excedencia de la aceleración máxima del suelo para la ZCX, así como también los espectros de peligro uniforme (EPU). 5.1 MAPAS DE PELIGRO SÍSMICO. Los mapas de peligro sísmico nos permiten conocer la intensidad esperada para un sitio en un determinado periodo de retorno. Estos mapas de peligro sísmico se pueden utilizar para elaborar recomendaciones para la especificación de criterios sísmicos en una zona determinada. Se obtuvieron mapas para diferentes periodos de retorno (475, 1000 y 2475 años) para diferentes periodos estructurales (0.01, 0.10, 0.20, 0.50, 1.0 y 2.0 segundos) respectivamente. Cabe señalar que el mapa de peligro para un Te de 0.01 s es el que presenta las aceleración máxima esperada. En los mapas se muestra una escala de colores para tener una idea más clara de la aceleración espera para ése periodo de retorno. A continuación se muestran los mapas obtenidos: 70

Figura 5.1 Mapas de peligro sísmico para un periodo de retorno Tr=475 años 71

5.2 ESPECTROS DE PELIGRO UNIFORME (EPU). Los resultados de las APPS son usadas para el desarrollo de espectros de peligro uniforme (EPU) y mapas de peligro sísmico, lo cual sirve para elaborar códigos de diseño sísmico. Es bien conocido que la fuente de incertidumbre más importante es la estimación del desempeño de edificios nuevos o existentes en la evaluación de las características de futuros movimientos sísmicos en el sitio de interés. Esto se observa de forma clara al revisar diferentes códigos de diseño alrededor del mundo, y en especial, el reglamento de construcciones del Distrito Federal (RCDF), donde los espectros elásticos y de diseño están definidos en términos de aceleraciones, las cuales se supone tienen una misma tasa de excedencia (Niño, 2009). Los Espectros de peligro uniforme (EPU) son aquellos cuyas ordenadas están asociadas a un mismo periodo de retorno (Ordaz, 2004). Esteva (1976) propuso una expresión para obtener los espectros de peligro uniforme, en el cual se toman en cuenta las incertidumbres y no solo la excedencia de cierta intensidad sísmica, esta expresión es: 5.1

Crisis obtiene los espectros de peligro uniforme (EPU) para cada coordenada X, Y de la malla de peligro sísmico generada para un Periodo de Retorno (Tr) dado. Basta con darle clic en la zona de interés y Crisis automáticamente generará el EPU del punto seleccionado. Además nos brinda la opción de copiar y guardar el EPU de interés.

72

Figura 5.2 Espectro de Peligro Uniforme obtenido de Crisis La construcción de un EPU se puede llevar a cabo obteniendo las aceleraciones esperadas para determinado periodo de retorno en cada uno de los periodos estructurales de las curvas de tasa anual de excedencia; es decir, a cada curva de un Te dado, corresponde una ordenada de un periodo de retorno, en esa intersección se obtiene una aceleración dada, al graficar esta con su Te dado se obtiene el espectro de peligro uniforme. A continuación se muestra la forma en que se crea un espectro de peligro uniforme:

73

Figura 5.3 A continuación se muestran los EPU obtenidos para un periodo de retorno de 475, 1000 y 2475 años respectivamente; así como una comparación de ellos ubicados en tres tipos de terreno: Firme, transición y blando.

74

Figura 5.4 Se muestran los espectros obtenidos para un suelo firme para periodos de retorno de 475, 1000 y 2475 años respectivamente para un Te de 0 a 5 seg

75

Figura 5.5 Comparación entre los tres espectros de peligro uniforme obtenidos para la misma zona pero con diferente periodo de retorno En la Figura 5.4 se puede apreciar como las Seudo-Aceleraciones son máximas en el mismo periodo estructural y pueden llegar a ser similares en cuando a la aceleración máxima que presentan por tratarse de un suelo rocoso aunque tiendan a variar en el periodo de retorno, a continuación se mostrarán los espectros obtenidos para un suelo de transición y blando.

Figura 5.6 Espectro de peligro uniforme en suelo blando para un Tr=475 años 76

Figura 5.7 Espectro de peligro uniforme en suelo de transición para un Tr=475 años En la figura 5.5 y 5.6 se puede notar claramente como la aceleración es mayor para un suelo blando que para un suelo rocoso, las aceleraciones máximas esperadas se magnifican de 0.01 segundos a 1 segundo. Debido a que las ordenadas del EPU son calculadas de forma independiente a través de los modelos de atenuación para distintos periodos espectrales, este no representa el espectro de respuesta de un solo evento sísmico, ni su contenido espectral. Sin embargo, se entiende comúnmente que si las ordenadas máximas del EPU se presentan en periodos bajos, el peligro estaría controlado principalmente por sismos de magnitud moderada a distancias cercanas al sitio de estudio, mientras que para periodos largos, el peligro estaría controlado por sismos de gran magnitud a distancias lejanas (Leonardo-Suárez M, 2013). 5.3 CURVAS DE TASAS DE EXCEDENCIA. El peligro sísmico se cuantifica en términos de los periodos de retorno de intensidades (o sus inversos, las tasas de excedencia) sísmicas relevantes en el comportamiento de las estructuras. La tasa de excedencia de una intensidad sísmica se define como el número de veces, por unidad de tiempo, en que el valor de esa intensidad sísmica es excedido (Ramírez et al., 2004). Para obtener las curvas de tasa de excedencia Crisis nos brinda la opción de obtener la probabilidad de excedencia de algún sitio de interés. La probabilidad de 77

5.2

excedencia es: la probabilidad de que la intensidad

sea excedida al menos una vez

en un lapso de tiempo , está dada por la siguiente expresión:

CRISIS solo nos puede proveer con la probabilidad de excedencia, pero para efectos de esta investigación necesitamos obtener las tasas de excedencia. Crisis también nos brinda la posibilidad de guardar la probabilidad de excedencia o guardarla en el portapapeles, de algún sitio de interés. Por tanto y despejando la variable

(tasa

de excedencia) de la expresión anterior, se obtiene: 5.3

La expresión puede emplearse para obtener la tasa de excedencia de una intensidad específica, la cual tiene una determinada probabilidad de ser excedida en un lapso de tiempo dado. Es decir, para una intensidad

la cual tiene una probabilidad del

10% de ser excedida en 50 años, su tasa de excedencia sería de 0.000404. Para obtener el periodo de retorno de dicha intensidad solo se necesita obtener el inverso de su tasa de excedencia (1/0.000404), el cual correspondería a 2475 años. Al igual que en los espectros de peligro uniforme (EPU), las tasas de excedencia se obtuvieron para tres tipos de suelo: firme, transición y blando. Y se obtuvieron para los periodos estructurales que se consideran más críticos e importantes (0.01, 0.10, 0.20, 0.50, 1 y 2 segundos). Las tasas de excedencia se muestran a continuación:

78

Figura 5.8 Curvas de tasa de excedencia para suelo blando

Figura 5.9 Curvas de tasa de excedencia para suelo de transición

79

Figura 5.10 Curvas de tasa de excedencia para suelo firme Como se muestra en las tasas de excedencia, la menor intensidad esperada se da para las tasas de excedencia en suelo firme. Y esto es de esperar pues se están hablando del estrato rocoso cercano a las faltas del Macuiltépetl. Cabe señalar que la curva menormente esperada es la de 2 segundos, esto clarifica los resultados obtenidos en la microzonificación que se realizó, puesto que con los puntos de vibración registrados y al aplicar la Técnica de Nakamura (H/V) no se obtuvieron periodos mayores a 1 segundo.

80

81

CAPÍTULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

82

6.1 CONCLUSIONES. En la Ingeniería Civil cada vez surgen más y mayores retos en lo que a construcción se refiere, ya sean puentes, edificios, carreteras, etc.; los estudios sísmicos son de gran importancia para la construcción, no podemos predecir la hora y magnitud exacta en que un sismo aparecerá, pero los estudios probabilísticos de alguna manera te ayudan a prevenir desastres de este tipo; es decir, se puede anticipar de manera probabilística con que intensidad es el sismo esperado. Y no sólo los mapas de peligro sísmico nos ayudan a prevenir, sino que también las microzonificaciones nos brindan información y de esta manera poder evaluar a la respuesta sísmica en determinados sitios de la zona. En esta investigación se hizo mayor énfasis en tres tipos de suelo principalmente (blando, transición y firme). Se obtuvieron las aceleraciones máximas esperadas para un periodo de retorno de 475 años. Cabe aclarar que el programa en el que se trabajó (Crisis) no tiene un periodo de retorno definido, este queda a criterio del autor. Se desarrollaron mapas de peligro sísmico, espectros de peligro uniforme y tasas de excedencia; esta información les será útil para la creación de espectros de diseño, esto es difícil pues en Xalapa no se cuenta con un reglamento de construcción y diseño sísmico, pero estos avances facilitarán mucho el trabajo para en un futuro la creación de criterios para el diseño por sismo. La intención de este estudio es facilitar al lector una idea para próximos estudios en la ZCX sobre lo que se puede esperar en cuanto a intensidades se refiere para sismos próximos, una de las ventajas de este estudio es que se tomaron en cuenta muchas incertidumbres que mejoran el análisis sísmico probabilístico. 6.2 RECOMENDACIONES. Continuar con los estudios de peligro sísmico en la Zona Conurbada Xalapa, pues entre más informados estemos, mayor será la seguridad de construir obras civiles en esta zona. Así como la creación de un manual de diseño sísmico para la zona, nunca está por demás el desarrollar espectros de diseño para la zona de estudio. Cada vez 83

se llevan a cabo construcciones que desafían más a la ingeniería civil y se debe contar con un reglamento que nos ayude a de alguna manera a diseñar de manera segura las futuras edificaciones en la ciudad.

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89

GLOSARIO DE ACRÓNIMOS. 1D: Modelos Unidimensionales. APPS: Análisis Probabilístico de Peligro Sísmico. CTE: Curvas de Tasa de Excedencia. ERN: Evaluación de Riesgos Naturales. FTA: Funciones de Transferencia de Amplitudes. GRD: Es una extensión del programa SURFER, indicando una malla de curvas. INSLAB: Sismos de profundidad Intermedia. MPS: Mapas de Peligro Sísmico. Ms: Magnitud de Ondas Superficiales. PGA: Aceleración Máxima del Suelo; por sus siglas en Inglés. PVA: Puntos de Vibración Ambiental. SA: Seudoaceleración. SSN: Servicio Sismológico Nacional. SUCS: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. Te: Periodo Estructural. Tr: Periodo de Retorno. ZCX: Zona Conurbada Xalapa.

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APÉNDICE A. GEOMETRÍA DE LAS FUENTES SÍSMICAS No No

Vértices para definir los límites de las regiones sísmicas

Zona Vértices

(Longitud, Latitud, Profundidad (km))

(-119.25,34.56,10); (-118.125,33.06,10); (-117,31.56,10); (-115.875,30.06,10); (-114.75, 28.56,10);(-113.58,29.44,10);

1

Baja California Intraplaca norte

10 ( -114.705,30.94,10); (-115.83,32.44,10); (-116.995,33.94,10); (-118.08,35.44,10)

(-114.75,28.56,10); (-113.625,27.06,10); (-112.5,25.56,10); (-111.375,24.06,10); (-110.25,22.56,10); (-109.08,23.44,10);

2

Baja California intraplaca sur

10 (-110.205,24.94,10); (-111.33,26.44,10); (-112.455,27.94,10); (-113.58,29.44,10)

(-117,33.99,7); (-116.305,33.068,7);(-115.61,32.145,7); (-114.915,31.223,7);(-114.22,30.3,7); (-113.53,30.82,7);

3

Baja California interplaca norte

10 (-114.223,31.743,7); (-114.915,32.665,7); (115.608,33.588,7); (-116.3,34.51,7) (-114.22,30.3,10); (-113.36,29.155,10);

4

6

(-112.5,28.01,10); (-111.81,28.53,10);

Baja California interplaca centro (-112.67,29.675,10); (-113.53,30.82,10)

(-108,22,10); (-107.1,23,10); (-108.65,25,10);

5

Baja California interplaca sur

7

(-110.55,27.61,10); (-111.86,28.48,10); (-112.5,28,10); (-110.25,25,10)

(-110,29,20); (-110.55,27.61,20); (-108.65,25,20);

6

Sierra Madre Occidental

5 (-106,25,20); (-106,29,20)

91

(-110,34,20); (-110,29,20); (-106,29,20); (-106,25,20);

7

Cuencas y Sierras

7 (-104,25,20); (-104,29,20); (-105,34,20) (-104,27.5,20); (-104,22,20); (-99.5,22,20);

8

Cuenca de Burgos

4 (-99.5,27.5,20) (-110,18.5,5); (-106,18.5,5); (-106,20,5); (-108,20,5);

9

Interfaz Pacífico-Rivera

6 (-108,22,5); (-110,22,5) (-105,34,20); (-104,29,20); (-104,27.5,20); (-99.5,27.5,20); (-99.5,22,20); (-104,22,20);(-104,25,20); (-108.65,25,20);

10

Sismicidad difusa 1

14 (-106,21.5,20); (-105.5,20,20); (-105,21,20); (-100.28,20.54,20); (-96.5,20.2,20); (-97,34,20) (-116.3,34.51,20); (-113.53,30.82,20); (-111.81,28.53,20);

11

Sismicidad difusa 2

6 (-110.55,27.61,20); (-110,29,20); (-110,34,20)

12

Centroamérica

4

13

Subducción Chiapas

4

(-88.2,15.8,5); (-85.3,15.8,5); (-85.3,17,5); (-88.2,17,5)

(-94.018,14.527,15); (-92.667,13.62,15); (-92.301,14.069,30); (-93.613,15.1,30) (-95,15.197,15); (-94.018,14.527,15); (-93.613,15.1,30);

14

Sub. Brecha de Tehuantepec

5 (-93.987,15.392,30); (-95,15.91,30) (-96.349,15.526,15); (-96,15.5,15); (-95,15.197,15);

15

Sub. Oaxaca Este

5 (-95,15.91,30);(-96.267,16.257,30) (-97.354,15.67,15); (-96.349,15.526,15);

16

Sub. Oaxaca 1

4 (-96.267,16.257,30); (-97.21,16.443,30)

17

Sub. Oaxaca 2

4

18

Sub. Oaxaca Oeste

4

(-97.877,15.775,15); (-97.354,15.67,15); (-97.21,16.443,30); (-97.655,16.528,30) (-98.242,15.873,15); (-97.887,15.775,15); (-97.655,16.528,30); (-98.035,16.591,30)

92

(-99.663,16.343,15); (-98.242,15.873,15);

19

Sub. Ometepec

4 (-98.035,16.591,30); (-99.438,17.01,30) (-100.062,16.473,15); (-99.663,16.343,15);

20

Sub. San Marcos

4 (-99.438,17.01,30); (-99.836,17.143,30) (-101.005,16.797,15); (-100.062,16.473,15);

21

Sub. Guerrero

4 (-99.836,17.143,30); (-100.81,17.437,30) (-101.701,17.044,15); (-101.005,16.797,15);

22

Sub. Petatlán

4 (-100.81,17.437,30); (-101.499,17.709,30) (-103.135,17.701,15); (-101.701,17.044,15);

23

Sub. Michoacán

4 (-101.499,17.709,30); (-102.916,18.393,30) (-103.868,18.3,15); (-103.135,17.701,15);

24

Sub. Colima 1

4 (-102.916,18.393,30); (-103.612,18.761,30) (-104.457,18.717,15); (-103.868,18.3,15);

25

Sub. Brecha de Colima

4 (-103.612,18.761,30); (-104.182,19.173,30) (-104.457,18.717,15); (-104.182,19.173,15); (-105,20,15);

26

Sub. Jalisco

8

(-105.13,20.256,15); (-105.5,21,30); (-106,21,30); (-105.7,20,30); (-105,19.1,30)

27

Jalisco nuevo

(-106,21,15); (-105.7,20,15); (-105,19.1,15); (-104,18.4,15);

8

(-103.73,18.84,30); (-104,19,30); (-105,20,30); (-105.5,21,30) (-104,18.4,15); (-103,17.6,15); (-102,17.15,15); (-101,16.8,15); (-100,16.45,15); (-99,16.1,15);

28

Gro-Michoacán nuevo

11 (-98.82,16.81,30); (-100,17.2,30); (-101,17.5,30); (-102,17.9,30); (-103.73,18.84,30) (-99,16.1,15); (-98,15.8,15); (-97,15.6,15); (-96,15.5,15);

29

Oaxaca nuevo

10

(-95,15.2,15); (-95,15.9,30); (-96,16.2,30); (-97,16.4,30); (-98,16.6,30); (-98.82,16.81,30)

93

(-95,15.2,15); (-92.67,13.62,15); (-92.3,14.08,30);

30

Chiapas nuevo

5 (-94,15.4,30); (-95,15.9,30) (-105.5,21,30); (-105,20,30); (-104,19,30); (-102,17.9,30); (-101,17.5,30); (-100,17.2,30); (-99,16.85,30); (-99,19.1,100);

31

Prof. Inter. Oeste nueva

14 (-100,19.2,100); (-101,19.1,100); (-102,19.2,100); (-103.3,19.3,100); (-104,19.8,100); (-105,21,100) (-99,16.85,30); (-98,16.6,30); (-97,16.4,30); (-96,16.2,30);

32

Prof. Inter. Centro nueva

10

(-95,15.9,30); (-95,17.2,100); (-96,18.3,100); (-97,18.8,100); (-98,18.9,100); (-99,19.1,100) (-95,15.9,30); (-94,15.4,30); (-92.3,14.08,30);

33

Prof. Inter. Este nueva

6 (-91.5,14.9,100); (-94,16.5,100); (-95,17.2,100) (-92.5,18.5,30); (-92,19,30); (-93,19.125,30); (-94,19.25,30);

34

Petrolera

10

(-96,19.5,30); (-96,18.5,30); (-95.5,18,30); (-95,17.5,30); (-94,17.5,30); (-93,17.5,30) (-96.5,21,15); (-96.5,20.2,15); (-96,19.5,15); (-92,19,15);

35

Golfo

6 (-91,21,15); (-94,21,15) (-105.5,20,15); (-103.15,18.5,15); (-99,18.5,15);

36

Eje Volcánico

8

(-96,18.5,15); (-96,19.5,15); (-96.5,20.2,15); (-100.28,20.54,15); (-105,21,15) (-103.15,18.5,15); (-97,16,15); (-95,16.2,15); (-94,16,15);

37

Intraplaca

7 (-93,17.5,15); (-96,18.5,15); (-99,18.5,15) (-93,17.5,15); (-94,16,15); (-91.8,14,15); (-89,14,15);

38

Chiapas Volcán

6 (-88,16,15); (-90.25,17.25,15) (-96,18.3,100); (-95,17.2,100); (-94,16.5,100);

39

Profundos de Chiapas

7

(-91.9,15.15,100); (-91.6,15.5,200); (93.3,16.75,200); (-95,18,200)

94

(-93,15.2,5); (-92.4,14.45,5); (-90,14.5,5); (-89,14.5,5);

40

Motagua 1

7 (-88,15.1,5); (-88,16.3,5); (-89.55,15.2,5) (-93,15.2,10); (-92.4,14.45,10); (-90,14.5,10); (-89,14.5,10);

41

Motagua 2

7 (-88,15.1,10); (-88,16.3,10); (-89.55,15.2,10) (-93,15.2,15); (-92.4,14.45,15); (-90,14.5,15); (-89,14.5,15);

42

Motagua 3

7 (-88,15.1,15); (-88,16.3,15); (-89.55,15.2,15)

43

Polochic 1

4

(-94,16,5); (-93,15.2,5); (-89.55,15.2,5); (-88,16.3,5)

44

Polochic 2

4

(-94,16,10); (-93,15.2,10); (-89.55,15.2,10); (-88,16.3,10)

45

Polochic

4

(-94,16,15); (-93,15.2,15); (-89.55,15.2,15); (-88,16.3,15)

95