Peligro Sismico Ancash PERU Tesis 2012 PSHA-UHS
Short Description
Descripción: Sismicidad histórica, Peligro Sísmico Probabilístico, Espectro Uniforme de Peligro, mapa de Isoaceleracione...
Description
UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE TRANSPORTE, GEOTECNIA Y CONSTRUCCION
PELIGRO SÍSMICO PROBABILÍSTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH
TESIS PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO CIVIL Presentado por: Bach. ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO
Dirigido por: MSc. Ing. ELIO A. MILLA VERGARA
Huaraz – Ancash - Perú 2011
UNASAM - FIC
ASESOR DE LA TESIS
Prof. Elio A. Milla Vergara Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo
TRIBUNAL DE LA TESIS
Ing. Claudio Valverde Ramírez
Ing. Jorge Bedon Lopez
PRESIDENTE
SECRETARIO
Ing. Jorge Vargas García VOCAL
CALIFICACION: ______________________________APROBADO__________________________________
Huaraz, Diciembre del 2011
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -2-
UNASAM - FIC
© DERECHO DE AUTOR 2011 POR ITALO J. DE LA CRUZ MARSANO TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -3-
UNASAM - FIC
INDICE DEL CONTENIDO INDICE DEL CONTENIDO ............................................................................................................................. 4 AGRADECIMIENTO ........................................................................................................................................ 6 DEDICATORIA ................................................................................................................................................. 7 RESUMEN .......................................................................................................................................................... 8 ABSTRACT ..................................................................................................................................................... 10 INDICE DE FIGURAS ................................................................................................................................... 11 INDICE DE CUADROS ................................................................................................................................. 16 INTRODUCCION ........................................................................................................................................... 17 CAPITULO I ........................................................................................................................................ 22 MARCO CONCEPTUAL ........................................................................................................ 22 1.1 1.2
1.3 1.4 1.5 1.6
DEFINICION DEL PROBLEMA .................................................................................................. 18 OBJETIVOS DEL TRABAJO ........................................................................................................ 19 1.2.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................................ 19 1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................................................. 19 HIPOTESIS ..................................................................................................................................... 19 ALCANCE DEL ESTUDIO ............................................................................................................ 19 ANTECEDENTES .......................................................................................................................... 20 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN .............................................................................. 21
CAPITULO II ...................................................................................................................................... 22 CONCEPTOS Y ASPECTOS GENERALES .................................................... 22 2.1 2.2
2.3
2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19
ONDAS SÍSMICAS......................................................................................................................... 22 ONDAS DE CUERPO .................................................................................................................... 22 Ondas P. .............................................................................................................................. 22 Ondas S.. ............................................................................................................................. 23 ONDAS SUPERFICIALES ............................................................................................................ 24 Ondas Rayleigh. .................................................................................................................. 24 Ondas Love.. ....................................................................................................................... 24 MECANISMOS DE LOS TERREMOTOS ................................................................................... 24 SISMOS TECTÓNICOS................................................................................................................. 26 INTENSIDAD SISMICA ............................................................................................................... 28 LA MAGNITUD .............................................................................................................................. 29 SISMOTECTÓNICA GLOBAL ..................................................................................................... 35 SISMOTECTONICA REGIONAL - TECTONICA DE LOS ANDES PERUANOS ................. 37 PELIGRO SÍSMICO ....................................................................................................................... 41 PELIGRO SÍSMICO DETERMINISTICO .................................................................................. 42 PELIGRO SÍSMICO PROBABILÍSTICO ................................................................................... 44 FUENTES SISMOGÉNICAS ......................................................................................................... 46 MODELO DE LA SISMICIDAD ................................................................................................... 47 MAGNITUD MINIMA UMBRAL (MC) ...................................................................................... 50 MAGNITUD MAXIMA ESPERADA (MMAX)............................................................................ 50 RELACION DE ATENUACIÓN DEL MOVIMIENTO MAXIMO DEL SUELO ..................... 52 RELACION DE ATENUACIÓN DE ORDENADAS ESPECTRAL .......................................... 55 RESOLUCION DE LA INTEGRAL DE PELIGRO SISMICO ................................................... 56
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -4-
UNASAM - FIC
2.20 2.21 2.22
REPRESENTACIÓN DE LA CURVA DE PELIGRO SISMICO ............................................... 61 ESPECTRO DE RESPUESTA ...................................................................................................... 62 ESPECTRO UNIFORME DE PELIGRO ..................................................................................... 64
CAPITULO III .................................................................................................................................... 66 EVALUACION DE PELIGRO PELIGRO SÍSMICO DE LA REGION REGION ANCASH ...............................................................................................................................................123 3.1 3.2
UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS LUGARES DE ANÁLISIS ............................................ 66 SISMOTECTÓNICA LOCAL ........................................................................................................ 68 3.2.1 SISTEMA DE FALLA DE LA CORDILLERA BLANCA ........................................................... 70 3.2.2 LA FALLA DE QUICHES .................................................................................................................. 72 3.3 SISMICIDAD HISTÓRICA ........................................................................................................... 72 3.4 SISMICIDAD INSTRUMENTAL DEL ÁREA DE ESTUDIO .................................................. 75 3.5 EVALUACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LAS FUENTES SISMOGÉNICAS .................... 81 3.6 CÁLCULOS DE LOS PARÁMETROS SISMOLÓGICOS DE LAS FUENTES ........................ 87 3.7 LEYES DE ATENUACIÓN UTILIZADAS EN LA EVALUACION ........................................... 94 3.7.1 Modelo de Atenuación sísmica de Youngs et al (1997) ................................................... 94 3.7.2 Modelo de Atenuación Sísmica de J. Chávez Obregón (2006) ...................................... 96 3.7.3 Modelo de Atenuación Sísmica de Sadigh et al (1997) .................................................... 97 3.8 METODOLOGIA DE ANALISIS DE PELIGRO SISMICO UTILIZADA ................................ 99 3.9 EVALUACION DEL PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO (PSHA) EN LA REGION ANCASH ......................................................................................................................................................100 CAPITULO IV ..................................................................................................................................123 EVALUACION DEL ESPECTROS ESPECTROS DE PELIGRO UNIFORME UNIFORME (UHS) PARA LA REGION ANCASH .....................................................................123 CAPITULO V ....................................................................................................................................123 DISCUSION DE RESULTADOS RESULTADOS................................................................................123 DOS 5.1 5.2
PELIGRO SÍSMICO PROBABILISTICO DE LA REGION DE ANCASH (PSHA) .............123 ESPECTRO UNIFORME DE PELIGRO (UHS) ......................................................................126
CAPITULO VI ..................................................................................................................................129 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES ................................................129 6.1 6.2
CONCLUSIONES .........................................................................................................................129 RECOMENDACIONES ...............................................................................................................131
REFERNCIAS REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS ...........................................................................129 ANEXO A (ESCALA DE INTENSIDADES INTENSIDADES DE MERCALLI MODIFICADA) ...............................................................................................................................137 ANEXO B (CALCULO DE LA DEMANDA DEMANDA SÍSMICA POR ESPECTRO DE DISEÑO SEGÚN SEGÚN NORMA EE-030) ...........................137
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -5-
UNASAM - FIC
AGRADECIMIENTO
El presente trabajo es desarrollado gracias a la colaboración del Ing. Elio Milla Vergara, quien ha apoyado a la elaboración, tanto a las correcciones, también se agradece la revisión del contenido al Ing. Manuel Monroy, Que tuvo la gentileza de revisar y corregir la versión preliminar de este trabajo y contribuir a mejorar el enfoque inicial de la presente investigación. También un agradecimiento muy especial al Co-Asesor el ing. Robinson Alva Carretero por realizar las sugerencias en redacción de este documento técnico, así como también en el enfoque apropiado para el desarrollo de esta investigación.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -6-
UNASAM - FIC
DEDICATORIA: A mis padres, Rosa Marsano M., Eduardo De La Cruz P. y hermanos Daniel, Milagros, Percy, Karen, a ellos les doy las gracias de todo Corazón, por todo el aliento, cariño y apoyo que siempre me han brindado para lograr mis metas.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -7-
UNASAM - FIC
RESUMEN La presente investigación se enmarca en el ámbito regional de Ancash, para lo cual se realizó la recopilación de información de datos sismológicos disponibles hasta el 2011; y se utilizaron tres modelos de atenuación para ordenadas espectrales, las cuales hayan sido formuladas en base a procesos de subducción y reajuste tectónico. Una vez calculada la sismicidad de las fuentes sismogénicas, se realizó la evaluación del peligro Sísmico Probabilístico (PSHA), y el cálculo los Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de cada provincia de la región. Finalmente se elaboró mapas de iso-aceleraciones para diferentes periodos de retorno 50, 72, 475, 950 y para las ordenadas espectrales para periodos estructurales T=0.00seg (PGA), 0.20 y 1.00seg. La presente investigación se organiza en 6 capítulos y 2 anexos, como se describe brevemente a continuación: El CAPÍTULO I describe le marco conceptual en donde en marca la presente investigación, el problema abordado, objetivos, antecedentes y metodología empleada para el desarrollo. El CAPÍTULO II presenta conceptos y aspectos generales sobre la información sismotectónica del País, desarrolla el fundamento teórico y procedimiento para el cálculos del peligro sísmico probabilístico y del Espectro Uniforme de Peligro. El CAPÍTULO III, realiza la descripción de la evaluación del peligro sísmico de la Región Ancash (PSHA), revisando la información sismotectónica local, ubicación de los lugares donde se realizara la evaluación, así como también se determinaron los parámetros de las zonas sismogénicas empleadas; se describe los modelos de atenuación utilizados; posteriormente se presentan los resultado de (PSHA), obtenidos en la Región Ancash para diferentes periodo de retorno de 50, 72, 475, 950 años El CAPÍTULO IV presenta los espectros uniformes de peligro (UHS) para todas las capitales de las provincias de la Región Ancash. El CAPÍTULO V, se realiza la discusión de los resultados obtenidos en el análisis de peligro sísmico probabilístico (PSHA) y el espectro uniforme de
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -8-
UNASAM - FIC
peligro (UHS), esta investigación con otros trabajos realizados en el país; así como también con el espectro de diseño propuesto por la norma E-030 El CAPÍTULO VI corresponde a las conclusiones y recomendaciones que se disgregan de la presente investigación. El Anexo A, presenta la escala de intensidades de mercalli En el Anexo B presenta los parámetros de la Norma E-030-2003, para realizar el cálculo de la demanda sísmica, mediante el espectro de diseño.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -9-
UNASAM - FIC
ABSTRACT The present investigation is framed within the regional sphere of ancash , which was conducted for information gathering seismic data available until 2011, for which we used three models of attenuation for spectral ordinates, which have been formulated based on and adjustment processes tectonic subduction. After calculating the seismicity seismogenic sources, we performed the Probabilistic Seismic Hazard Assessment (PSHA), and calculating the Uniform Hazard Spectrum (UHS) of each province in the region. Finally elaborated iso-acceleration maps for different return periods 50, 72, 475, 950 and spectral ordinates for periods T = 0.00seg structural (PGA), 0.20 and 1.00seg. This research is organized into 6 chapters and 2 appendices, as described briefly below: CHAPTER I will describe the conceptual framework in which to mark the present investigation, the problem addressed objectives, background and methodology used for development. CHAPTER II presents concepts and an overview of the country seismotectonic information, develops the rationale and procedure for the probabilistic seismic hazard calculations and Uniform Hazard Spectrum. CHAPTER III makes the description of the seismic hazard assessment of the Ancash Region (PSHA), reviewing local seismotectonic information, location of the sites involved in the evaluation, as well as identified the seismogenic zone parameters used, are described attenuation models used, then the result is presented (PSHA) obtained in the Ancash Region for different return period of 50, 72, 475, 950 years CHAPTER IV presents the uniform hazard spectra (UHS) for all the capitals of the provinces of the Ancash Region. CHAPTER V The discussion is made of the results obtained in the probabilistic seismic hazard analysis (PSHA) and the uniform hazard spectrum (UHS), this research with other work in the country as well as the proposed design spectrum by the standard E-030 CHAPTER VI corresponds to the findings and recommendations which disintegrate in the present investigation. Appendix A presents the Mercalli Intensity Scale Annex B presents the parameters of the Standard E-030-2003, for calculating the seismic demand through the design spectrum.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -10-
UNASAM - FIC
INDICE DE FIGURAS Figura N° 1 Ondas P (Bolt B. 1999) ..................................................................................................................................................... 23 Figura N° 3 Ondas S (Bolt B. 1999) ...................................................................................................................................................... 23 Figura N° 4 Ondas Rayleigh (Bolt B. 1999) ...................................................................................................................................... 24 Figura N° 5 Ondas Love (Bolt B. 1999)............................................................................................................................................... 24 Figura N° 6 Tipo de falla normal y mecanismo focal correspondiente (nyffenegger 1997) ....................................... 25 Figura N° 7 Tipo de falla de presión y mecanismo focal correspondiente (nyffenegger 1997)................................. 25 Figura N° 8 Simulación de un ruptura normal en donde se identifican los pontos importantes como el foco (hipocentro, y el epicentro de un movimiento telúrico................................................................................................................ 25 Figura N° 9 esquema en donde se ubica los tipos de sismos en las zonas de subducción y sismos de corteza superficial yo continental; a) representa donde se origina los sismos de interplaca; b) representa donde se origina los sismos de intraplaca; c) representa el origina los sismos de corteza superficial o continentales. .... 27 Figura N° 10 Escalas de Intensidades Sísmicas y Su Equivalencias (REITER 1990) ...................................................... 28 Figura N° 11 La confrontación de escala de magnitud de momento con otras escalas de magnitud (HEATON, TAJIMA Y MORI, 1986)............................................................................................................................................................................... 34 Figura N° 12 Mapa de sismicidad global en esta figura se muestran los terremotos ocurridos a partir de 1966 con magnitud superior a 6, en la escala de richter (BOLT 1999). .......................................................................................... 35 Figura N° 13 Mapa donde se identifica la distribución de las principales placas tectónicas y tipos de márgenes entre ellas. ....................................................................................................................................................................................................... 36 Figura N° 14 Mapa de Peligro Sísmico Global (GSHAP, 1999)................................................................................................. 36 Figura N° 15 principales unidades geomorfológicas del Perú, ZC= zona costera ubicada desde el norte hasta el sur a lo largo de todo el litoral, C.OC = cordillera occidental limita por el oeste con la zona costera y por el este con la cordillera oriental, C.OR = al norte limita con la zona costera y en el centro rodea a la C.OC y hacia el sur va limitada con la zona subandina Z.S= que limita por el oeste con la C.OC (TAVERA Y BUFORN 1998)..... 40 Figura N° 16 Esquematización de los 4 pasos a seguir para el cálculo del peligro sísmico determinístico (Adaptado de Kramer 1996)................................................................................................................................................................... 43 Figura N° 17 Esquematización de los 4 pasos a seguir para el cálculo del peligro sísmico probabilístico (adaptado de KRAMER 1996) ................................................................................................................................................................ 45 FIGURA N° 18 distintas geometrías de fuentes sísmicas............................................................................................................. 47 Figura N° 19 Cuva Del Modelo De Poisson Truncado ................................................................................................................. 49 Figura N° 20 ilustración de la función de probabilidades condicional de exceder un valor particular del movimiento del suelo (a*) para una magnitud y distancia dada. .......................................................................................... 54 Figura N° 21 se ilustra la relación de atenuación nga de chiou and youngs 2008, la cual es una varias de la relacion de atenuacion de SADIGH DE 1997.................................................................................................................................... 55 Figura N° 22 Esquema de Sub división de una fuente en sectores circulares, para el cálculo de la densidad de probabilidad en distancia fRi (r), ........................................................................................................................................................... 59 Figura N° 23 Curva de atenuación del movimiento (lny) para un valor de magnitud M = m2 a diferentes distancias (trazo negro). Para varias distancias (r1, r2, r3 y rN) se indica también la distribución de
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -11-
UNASAM - FIC
probabilidad de excedencia del movimiento Y (representado por la línea roja) condicionada a M = m2 y R = ri (i = 1,2,3 o N), es decir, P[y>Y|m = m2, r = ri]. Las áreas verdes representan la probabilidad de excedencia (con εtrunc→∞) de Y para cada una de las distancias consideradas ................................................................................................. 60 Figura N° 24 Curva de amenaza para un emplazamiento expresada en función del periodo de retorno ............ 61 Figura N° 25 El ejemplo de la función P[S(w)], la probabilidad que será S(w) excedida al menos una vez en Y años (M. D. Trifunac et al en 1977) ...................................................................................................................................................... 62 Figura N° 26 Esquema de construcción de espectros de respuesta (de Hays, 1980)...................................................... 63 Figura N° 27 ejemplo del espectro uniforme de peligro sísmico utilizando la Relación de Atenuación de ordenadas espectrales de chaves obregón 2006, para 25 años de Tr para una ordenada espectral de 0.2seg . 64 Figura N° 28 procedimiento a seguir para obtener los valores del espectro de peligro sísmico uniforme (adaptado del EEERI commitee on seismic risk 1989) ................................................................................................................ 65 Figura N° 29 Mapa Geologico De La Region Ancash, INGEMMET 2010............................................................................. 69 Figura N° 30 Mapa Neotectonico De Ancash, Sistema De Falla De La Cordillera Blanca Y La Falla De QuicheS, (IGP-CERESIS-1991) ................................................................................................................................................................................... 71 Figura N° 31 falla de quiches de 20km de longitud ..................................................................................................................... 72 Figura N° 32 Eventos Sísmicos de una Magnitud Mw > 7, Ocurrido en todo el Territorio del Perú ....................... 76 Figura N° 33 Correlación entre Mw y MB propuesta por la investigación al 2011 .......................................................... 77 Figura N° 34 Eventos sísmicos de magnitud Mw > 7, mas cercamos a la región Ancash............................................ 78 Figura N° 35 Esquema sismo tectónico de la geometría de la subducción en el Perú deducido a partir de la distribución de la sismicidad con la profundidad. Las flechas indican la orientación de los ejes de tención con el mismo buzamiento que el plano de subducción (tavera y buforn 1998) ........................................................................ 79 Figura N° 36 Perfil sísmicos en la región Ancash ......................................................................................................................... 80 Figura N° 37 Muestra la sismicidad del Perú en 3D .................................................................................................................... 81 Figura N° 38 Densidad por km2 de la actividad sísmica del Perú desde 1963-2011 ..................................................... 82 Figura N° 39 Fuentes Sismogenicas de Subducción del Perú al 2011, con diferenciación del mecanismo focal generador de sismos ................................................................................................................................................................................... 83 Figura N° 40 Fuentes Sismogenicas continental del Perú al 2011, con diferenciación del mecanismo focal generador de sismos ................................................................................................................................................................................... 84 Figura N° 41 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F1 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................................... 89 Figura N° 42 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F2 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................................... 89 Figura N° 43 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F3 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................................... 89 Figura N° 44 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F4 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................................... 89 Figura N° 45 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F5 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................................... 89
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -12-
UNASAM - FIC
Figura N° 46 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F6 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 90 Figura N° 47 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F7 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 90 Figura N° 48 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F8 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 90 Figura N° 49 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F9 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 90 Figura N° 50 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F10 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 90 Figura N° 51 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F11 de intraplaca intermedia, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 91 Figura N° 52 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F12 de intraplaca intermedia, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 91 Figura N° 53 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F13 de intraplaca intermedia, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 91 Figura N° 54 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F14 de intraplaca intermedia, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 91 Figura N° 55 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F15 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 91 Figura N° 56 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F16 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 91 Figura N° 57 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F17 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 92 Figura N° 58 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F18 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 92 Figura N° 59 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F19 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 92 Figura N° 60 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F20 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 92 Figura N° 61 Malla de puntos y lugares de análisis utilizados en el presente investigación ...................................102 Figura N° 62 parámetros de integración utilizados en la presente investigación .......................................................102 Figura N° 63 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 50 años, de una probabilidad de excedencia del 50% ......................................................................................................................103 Figura N° 64 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 72 años, de una probabilidad de excedencia del 50% ......................................................................................................................103 Figura N° 65 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .............................................................................................................104 Figura N° 66 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 950 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .............................................................................................................104
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -13-
UNASAM - FIC
Figura N° 67 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 50 años, de una probabilidad de excedencia del 50% .................................................................................................................................................105 Figura N° 68 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 72 años, de una probabilidad de excedencia del 50% .................................................................................................................................................105 Figura N° 69 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .................................................................................................................................................106 Figura N° 70 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 950 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .................................................................................................................................................106 Figura N° 71 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 50 años, de una probabilidad de excedencia del 50% .................................................................................................................................................107 Figura N° 72 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 72 años, de una probabilidad de excedencia del 50% .................................................................................................................................................107 Figura N° 73 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .................................................................................................................................................108 Figura N° 74 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .................................................................................................................................................108 Figura N° 75 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Máxima del Terreno (PGA)...........................................................................................................................................109 Figura N° 76 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Espectral Sa(T), T=0.20seg. .........................................................................................................................................109 Figura N° 77 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Espectral Sa(T), T=1.00seg. .........................................................................................................................................110 Figura N° 78 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento =5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huaraz ................................................................112 Figura N° 79 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pallasca ........................112 Figura N° 80 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Santa .............................113 Figura N° 81 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Corongo........................113 Figura N° 82 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Sihuas ............................114 Figura N° 83 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huaylas ........................114 Figura N° 84 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pomabamba ...............115 Figura N° 85 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Casma ...........................115 Figura N° 86 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Yungay ..........................116
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -14-
UNASAM - FIC
Figura N° 87 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Mariscal Luzuriaga .116 Figura N° 88 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huarmey ......................117 Figura N° 89 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Aija .................................117 Figura N° 90 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pomabamba ...............118 Figura N° 91 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Asunción ......................118 Figura N° 92 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Carlos Fermín Fitcarrald ......................................................................................................................................................................................................119 Figura N° 93 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Antonio Raimondi ....119 Figura N° 94 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Recuay ..........................120 Figura N° 95 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huari .............................120 Figura N° 96 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Ocros..............................121 Figura N° 97 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Bolognesi .....................121 Figura N° 98 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Máxima del Terreno (PGA) y límites propuesto por visión 2000 .................................................................124 Figura N° 99 Mapa de ordenadas Espectrales T=0.00seg, Propuesto por Bolaños y Monroy del 2004 ...............125 Figura N° 100 Mapa de Isoaceleraciones Espectrales T=0.00seg. propuesto por Carlos Gamarra el 2009......126 Figura N° 101 Comparación del espectro uniforme de peligro (UHS) con el espectro de Diseño de la Norma E030, para tres Provincias ........................................................................................................................................................................127
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -15-
UNASAM - FIC
INDICE DE CUADROS Cuadro N° 1 Relaciones empíricas para el cálculo de la Magnitud Máxima Esperada (Mmax) .................................. 51 Cuadro N° 2 Limites Geograficos de la Region Ancash ................................................................................................................ 67 Cuadro N° 3 Nombres delas Provincias de la Región Ancash ................................................................................................... 67 Cuadro N° 4 Puntos de Análisis del Peligro Sísmico en la Región Ancash. .......................................................................... 68 Cuadro N° 5 Sismos Históricos Ocurridos en La Región Ancash en el periodo de (1471 – 1963) ............................. 73 Cuadro N° 6 Sismos Instrumentales Ocurridos En La Region De Ancash Entre Los Periodo De (1963 – 2011) DE Mw >7................................................................................................................................................................................................................ 77 Cuadro N° 8 Coordenadas Geográficas de las Fuentes Subducción ....................................................................................... 85 Cuadro N° 9 Coordenadas Geográficas de las Fuentes Subducción ....................................................................................... 85 Cuadro N° 10 Coordenadas Geográficas de las Fuentes Continentales ................................................................................ 86 Cuadro N° 11 Parametros Sismologicos Calculados En Base A Magnitud (Mw) ............................................................ 93 Cuadro N° 12 Relaciones de Atenuación para la Aceleración de la Respuesta Espectral Horizontal.................... 95 Cuadro N° 13 Relaciones de Atenuación para la Aceleración de la Respuesta Espectral Horizontal (con 5% de amortiguamiento) para los Terremotos de Subducción (Propuesta por J. Chávez Obregón el 2006) .................. 97 Cuadro N° 14 Relación de Atenuación para la Aceleración de la Respuesta Espectral Horizontal (con 5% de amortiguamiento) para los Terremotos de Subducción (Propuesta por Sadigh et al 1997) .................................... 98 Cuadro N° 15 Desviación Estándar del modelos de atenuación de Sadigh et al 1997 ................................................. 99 Cuadro N° 15 Espectro Uniforme de Peligro Sísmico (UHS) para los periodos de retorno de 475 y 950 y los periodos Estructurales de PGA, 0.2 y 1.00 seg ...............................................................................................................................122 Cuadro N° 16 . Sismos recomendados por el Comité VISION 2000 .....................................................................................123 Cuadro N° 18 Comparación de las aceleraciones obtenidos en esta investigación con el reglamento E-030 y Otras ................................................................................................................................................................................................................126
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -16-
UNASAM - FIC
INTRODUCCION La Región Ancash ha sido afectado en el pasado por sismos de gran magnitud, los cuales han ocasionado pérdidas y daños incalculables para toda la nación peruana tanto en lo que corresponde a la parte económica como social, quedando muchas veces seriamente afectados.
Se puede decir que a raíz del sismo del 31 de mayo de 1970, en donde el callejón de Huaylas fue el área más afectada, se han realizado investigaciones en las cuales se han evaluado la sismicidad y el peligro sísmico de la ciudad de Huaraz y en otras ciudades de la región Ancash; con la presente investigación se pretende actualizar los valores de las aceleraciones sísmicas de la zona, así como también el cálculos de los espectros uniforme de peligro sísmico, para toda la región Ancash.
Como se sabe, la región Ancash se encuentra en una zona de alta sismicidad y riesgo para las construcciones en general, el estudio de peligro sísmico es importante por su utilidad a la hora de proporcionar una estimación de la carga sísmica esperable para una estructura situada en un determinado lugar. La investigación propuesta es de vital importancia para todo tipo de proyecto; porque nos permitirá determinar aceleraciones, asociado a un periodo de retorno dado; el cual es utilizado para el correcto diseño de construcciones sismorresistentes, según el requerimiento de vida útil e importancia de dichas construcciones.
PALABRAS CLAVE: Sismicidad histórica, Peligro Sísmico Probabilístico, Espectro Uniforme de Peligro, mapa de Isoaceleraciones y de ordenadas espectrales
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -17-
CAPITULO I
UNASAM - FIC
CAPITULO I
MARCO CONCEPTUAL
1.1 DEFINICION DEL PROBLEMA Por un fenómeno de la naturaleza, que puede ser un evento sísmico, este pueden generar licuación de suelos, deslizamiento de taludes, aluviones, huaycos, etc.; estos eventos sísmicos tienen su ocurrencia por la liberación abrupta de la energía acumulada entre las placas tectónicas, esta acumulación ocurre en un periodo de tiempo determinado; la cuantificación de estos eventos sísmicos se denomina magnitud, es esta magnitud la cual se tomara como referencia para el cálculo de aceleraciones en el suelo y en las edificaciones, son estas ultima, las edificaciones las que son más vulnerables en la ocurrencia de un evento sísmico. ¿Las aceleraciones espectrales propuestas en diferentes investigaciones y en la norma E-030; para diferentes periodo de retorno, son las adecuadas para la región Ancash?; ¿La Región Ancash cuenta con un Espectro Uniforme de Peligro adecuado?
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -18-
CAPITULO I
UNASAM - FIC
1.2 OBJETIVOS DEL TRABAJO 1.2.1 OBJETIVO GENERAL Obtener el Peligro Sísmico Probabilístico (PSHA1) y su Espectro Uniforme de Peligro Sísmico (UHS2) en la región de Ancash, en base a los eventos sísmicos más cercanos sucedidos en esta zona.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Calcular los valores de aceleración máxima probables para varios periodos de retorno distribuidos en las capitales de las provincias de la región Ancash.
Obtener el espectro uniforme de peligro (UHS) para cada capital de las provincias de la región de Ancash.
Finalmente, generar Mapas de Peligro Sísmico que consideren los antecedentes antes mencionados, para evaluar la amenaza sísmica en localidades de interés dentro de la región Ancash, y para ciertos periodos de recurrencia, con sus respectivas probabilidades de ocurrencia.
Obtener conclusiones consensuadas por los sismólogos nacionales, sentando un precedente metodológico en relación a los temas a abordar en este trabajo.
1.3 HIPOTESIS Si el catalogo sísmico es actualizado entonces se podrá obtener valores más confiables de aceleraciones espectrales, como resultado del estudio del peligro sísmico probabilístico y por ende su espectro uniforme de peligro para diferentes periodo de retorno.
1.4 ALCANCE DEL ESTUDIO La presente investigación, desarrolla el tema que lleva por título “PELIGRO SÍSMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH”, resulta importante porque podrá utilizar los resultados en los
1 2
Siglas de su nombre en inglés “PROBABILISTIC SEISMIC HAZARD ASSESSMENT” Siglas de su nombre en inglés “UNIFORM HAZARD SPECTRA”.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -19-
UNASAM - FIC
CAPITULO I
construcciones sismorresistente como por ejemplo: puentes, acueductos, taludes, edificaciones, represas, etc., en los que es necesario contar con las aceleraciones para diferentes periodos de retorno, según su requerimiento de vida útil de la construcciones, en el cual los diseños sismorresistente, y en la tendencia actual de los diseños por capacidad que requieren los datos de aceleración espectral resultante de los registros de eventos sísmicos dados en el ámbito de estudio. El cálculo del espectro uniforme de peligro sísmico conllevará a un mejor diseño sismorresistente, el cual considera la historia sísmica de esta zona en estudio y proyectar sus espectros según el periodo de retorno para el cual se estaría estimando los eventos sísmicos y los daños que estos puedan ocasionar, el cual dará una mayor aproximación de los diseños para esta zona de estudio.
1.5 ANTECEDENTES En 1972, C. Armas realizó el estudio riesgo sísmica en del departamento Ancash proponiendo 27 fuentes sismogénicas, con sus respectivos parámetros de recurrencia y leyes de atenuación de esa época. En los años de 1993, Castillo Aedo, realiza el estudio de peligro sísmico del Perú, modificando y proponiendo 20 fuentes sismogénicas y sus respectivos parámetros sismológicos, dentro de una esquema estadístico confiable, aunque cabe mencionar que la base de datos utilizada es esa época es pequeña, por los que los valores son poco confiables por la dispersión de los valores, en el rango de tiempo. Posteriormente en el año de 1994 se desarrollaron estudios de microzonificación sísmica de la ciudad de Huaraz e independencia, realizada por tesistas de la Universidad Santiago Antúnez de Mayolo, tomando como base los últimos resultados de los parámetros sismológicos de Castillo Aedo. Con el avance tecnológico y la recopilación de nueva información, se han actualizado la información indicada por lo que se requiere de obtener el peligro sísmico actualizado, en la consideración además de que los diseños sismorresistentes son en la actualidad la nueva tendencia. A mediados del año 2001 – 2004, por primera vez se utilizó leyes de atenuación de ordenadas espectrales, para el cálculo del peligro sísmico
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -20-
UNASAM - FIC
CAPITULO I
probabilístico y también se obtuvo, los espectros de peligro uniforme, para tres ciudades representativas, de las distintas regiones del Perú, las ciudades son Lima, Arequipa e Iquitos. Los espectros calculados incluyen todas las posibles combinaciones de magnitud y distancia que puedan afectar la forma espectral para un 10% de probabilidad de excedencia y 50 años de periodo de exposición (periodo de retorno de 475 años) con 5% de amortiguamiento. En el año 2006 por primera vez se propone, para la zona de subducción del Perú una ley de atenuación de ordenadas espectrales3, para sismos peruanos.
1.6 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN La presente investigación es de tipo histórica en base a un contexto descriptivo, porque comparara resultados obtenidos en otros trabajos anteriores con los calculados en la presente tesis. Para el desarrollo de la presente investigación se plantea pasos a seguir, para satisfacer de los requerimientos técnicos de la investigación; por lo que se ha elaborado un programa de actividades en el que se indica cada uno de los pasos a realizar. Estos pasos se dividieron en dos fases: La primera fase es de recopilación y revisión de información disponible internet y en las bibliotecas especializadas, así como también información sismológica obtenida del catálogo sísmico del Proyecto SISRA (Huaco1986) del Instituto Geofísico del Perú (IGP), y del Centro de Información Nacional de Sismos (NEIC4) del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS5); y otros estudios de actualizaciones de datos sísmicos, los cuales son importantes para esta investigación. La segunda fase de la investigación, será de ubicación y evaluación de la zona de estudio, obteniendo los Peligros Sísmicos Probabilísticos (PSHA), Espectro Uniforme de Peligro (UHS), interpretando los resultados.
3
Tesis: “Leyes de atenuación para aceleraciones espectrales en el Perú”- JORGE ANTONIO CHÁVEZ OBREGÓN en el año 2006; Universidad Nacional de Ingeniería – Perú. 4 Siglas del Inglés National Earthquake Information Center (NEIC) 5
Siglas del Inglés United State Geological Survey (USGS)
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -21-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
CAPITULO II II
CONCEPTOS Y ASPECTOS GENERALES 2.1 ONDAS SÍSMICAS La energía liberada en forma de ondas sísmicas durante el fallamiento se propaga a través del medio sólido de la tierra causando vibración y muchas veces destrucción en la superficie. Las ondas sísmicas aumentan y cambian notablemente sus velocidades y direcciones al atravesar la tierra, variando de acuerdo al medio por donde avanzan. La densidad y la elasticidad del medio son las propiedades físicas que determinan las características del movimiento de las ondas. Existen dos tipos de ondas que se producen en un sismo: las ondas de cuerpo y las ondas superficiales.
2.2 ONDAS DE CUERPO Las ondas de cuerpo son capaces de propagarse en medios sólidos, líquidos o gaseosos. Las ondas de cuerpo que están involucradas con la actividad sísmica son las ondas P y las ondas S.
Ondas P.- Son también conocidas como ondas primarias o compresionales. Las ondas P se transmiten cuando las partículas del medio se desplazan en la
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -22-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
dirección de propagación, produciendo compresiones y dilataciones en el medio (Figura N° 1).
Figura N° 1 Ondas P (Bolt B. 1999)
Las ondas P son las más veloces de todas las ondas sísmicas. Avanzan a más de 5 km/s en las rocas graníticas cercanas a la superficie, y alcanzan 11 km/s en el interior de la Tierra. Por lo tanto, son las primeras ondas en llegar, en ser sentidas y en ser registradas en los sismogramas.
Ondas S.- Son conocidas como ondas de corte o secundarias. Las ondas S se transmiten cuando las partículas del medio se desplazan perpendicularmente a la dirección de propagación. Las ondas S son más lentas que las ondas P, con velocidades en roca aproximadamente iguales al 70% de las velocidades de las ondas P (Figura N°2).
Figura FiguraN°2: N° 2Ondas OndasSS(Bolt (BoltB.B.1999) 1999)
Como los líquidos no pueden soportar esfuerzos cortantes, las ondas S no se propagan a través de ellos. Usualmente las ondas S tienen mayor amplitud y son más destructivas que las ondas P. La componente vertical de las ondas S se denota a menudo por SV, mientras que la componente horizontal se denota por SH.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -23-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
2.3 ONDAS SUPERFICIALES Estas ondas son formadas por la interacción de las ondas de cuerpo que viajan en diferentes direcciones. Su amplitud es máxima en la superficie y nula a grandes profundidades. Las ondas superficiales pueden ser de dos tipos: las ondas Rayleigh y las ondas Love.
Ondas Rayleigh.- Son denotadas usualmente por R y se deben a la interacción entre las ondas P y las SV. Las ondas de Rayleigh causan un movimiento rodante parecido a las ondas del mar y sus partículas se mueven en forma elipsoidal en el plano vertical que pasa por la dirección de propagación (Figura N°3).
Figura N° 3 Ondas Rayleigh (Bolt B. 1999)
Ondas Love.- Son ondas con movimientos similares a las ondas S que no tiene desplazamiento vertical. Las ondas Love hacen que la superficie se mueva de lado a lado en un plano horizontal pero con ángulos rectos a la dirección de propagación. Estas ondas son dañinas a las cimentaciones de las estructuras (Figura N°4).
Figura N° 4 Ondas Love (Bolt B. 1999)
2.4 MECANISMOS DE LOS TERREMOTOS La radiación de las ondas a partir del foco sísmico depende del tipo de falla que lo origina. Una forma muy conveniente para estudiar los distintos tipos
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -24-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
de falla es a partir de la construcción de mecanismos focales. Estos pueden ser simples cuando sólo se estudia un terremoto o compuestos cuando se estudian varios asociados a un mismo tipo de falla. El modelo matemático más aceptado es el que está constituido por un doble par de fuerzas sin momento resultante. La radiación de la energía desde el foco, para los distintos tipos de ondas, depende de la expresión matemática que representa el modelo correspondiente. Por ejemplo, las ondas P dan lugar a compresiones o dilataciones sobre la superficie terrestre. El mecanismo focal basado en las observaciones de compresiones y dilataciones en diversos observatorios se obtiene mediante la aplicación de un método gráfico que permite determinar el tipo de falla correspondiente al terremoto o a los terremotos. Un ejemplo del tipo de falla con el correspondiente mecanismo focal se muestra en las Figuras N°7
Figura N° 6 Tipo de falla de presión y mecanismo focal correspondiente (nyffenegger 1997)
Figura N° 5 Tipo de falla normal y
mecanismo focal (nyffenegger 1997)
correspondiente
Figura N° 7 Simulación de un ruptura normal en donde se identifican los pontos importantes como el foco (hipocentro, y el epicentro de un movimiento telúrico (Hipocentro)
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -25-
UNASAM - FIC
CAPITULO II
2.5 SISMOS TECTÓNICOS Los sismos llamados tectónicos son aquellos producidos por rupturas de grandes dimensiones en la zona de contacto entre placas tectónicas (sismos interplaca) o bien en zonas internas de estas (sismos intraplaca) y también existe sismos en el continente dado por procesos orogénesis (sismos de Corteza Superficial) A. SISMOS DE INTERPLACA Si el sismo ocurre por movimiento de capas o interacción, o en las zonas de contacto de las placas tectónicas, se le denomina Sismo de Interplaca. Suelen producirse en zonas donde la concentración de fuerzas generadas por los límites de las placas tectónicas da lugar a movimientos de reajuste en el interior y en la superficie de la Tierra. Su influencia puede alcanzar desde pequeñas hasta grandes regiones, pero su hipocentro suele encontrarse localizado a profundidades mayores de 20 Km, a veces de hasta 70 kilómetros. Se caracterizan por tener una alta magnitud (>7), y una gran liberación de energía. La zona de subducción de interface poco profunda en el Perú está caracterizada por el acoplamiento de las placas de Nazca y Sudamericana y posee mecanismos que obedecen a procesos compresivos. La mayor parte de los sismos a nivel mundial ocurren en esta zona y se presentan entre los 40 y 50 km de profundidad aproximadamente, con magnitudes de momento Mw inclusive de 9,0 (Heaton y Kanamori 1984). B. SISMOS DE INTRAPLACA Su origen se da dentro de las placas tectónicas, en las denominadas fallas locales o geológicas. Se caracterizan por tener magnitudes pequeñas o moderadas, y porque su hipocentro es más superficial (>20km). Debido a su proceso de enfriamiento, las capas más externas de la Tierra son quebradizas o de comportamiento frágil y frente a las fuerzas tectónicas responden mediante fracturamiento. Las fallas son fracturas en cizalla (corte) en las cuales el deslizamiento ocurre en una dirección paralela a la superficie de la fractura. Este deslizamiento es resistido por la fricción debido a que las paredes de la falla se encuentran pegadas, soldadas una contra la otra, como
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -26-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
resultado del esfuerzo compresivo que existe al interior de la Tierra a profundidades mayores que 1 a 2 Km. Tomando en cuenta la diferencia en la cantidad de esfuerzos generados en los diferentes tipos de zona, es conocido que es en las Zona de Convergencia es donde ocurren los más grandes terremotos, en segundo lugar en la Zona de Transformación (que a pesar de ser muy destructivos, tienden a ser menos frecuentes) y al final en las de Divergencia. Terremotos tipo intraplaca pueden también ser destructivos, pero son menos frecuente. La zona de subducción de intraplaca en el Perú, está caracterizada por eventos tensiónales que ocurren en la zona descendente de la placa de Nazca, donde los sismos son ahora por fallas normales, con magnitudes de momento de Mw 8,0. C. SISMOS DE CORTEZA SUPERFICIAL Su origen se da dentro de la placa tectónica continental en la cual por reajustes de procesos orogénesis resulta el arrugamiento y levantamiento continental, se caracterizan por tener magnitudes elevadas, y porque su hipocentro es más superficial ( pga ′ m , r ) ), que se consideran para la evaluación del peligro sísmico en
función a las probabilidades e incertidumbres de cualquier evento sísmico. El análisis probabilístico de peligro sísmico (PSHA) se realiza tomando como base la metodología propuesta por Cornell 1968, and Algermisen et al 1982 la cual se desarrolla mediante la representación adecuada de la actividad sísmica de la zona en estudio y la elección de alguna relación entre la amplitud del movimiento del suelo o de la respuesta estructural, alguna medida del sismo (magnitud o intensidad) y la distancia entre el foco y la distancia de interés, toda estas consideraciones para la aplicando el teorema de probabilidad total, nos da
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -44-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
como resultado la formulación de la siguiente ecuación Ec.13, para desarrollar el análisis de peligro sísmico. ∑
∭ , , . . . …Ec.13 En la resolución de la integra se describirá los términos de la ecuación de peligros sísmico tal como se observa en Ec.13 Similarmente a lo descripción anterior sobre (DSHA), hecha por Reiter 1990, este describe cuatro pasos básicos para el cálculo del peligro sísmico Probabilístico (PSHA) que se esquematiza en la figura N°16 y se expone a continuación:
Figura N° 16 Esquematización de los 4 pasos a seguir para el cálculo del peligro sísmico probabilístico (adaptado de KRAMER 1996)
Determinación de los parámetros y opciones de entrada para el cálculo de la peligrosidad sísmica, se describen a continuación: Paso 1:
Descripción de la sismicidad. Ello conlleva, en primer lugar, la adopción del modelo de sismicidad a utilizar, que puede ser zonificado (incluyendo la determinación de la geometría de las zonas sismogénicas y de las fallas) o bien no zonificado. En segundo
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -45-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
lugar, se debe elegir el modelo de recurrencia temporal, por el que se establece la relación entre la frecuencia de ocurrencia de sismos y su magnitud u otros parámetros de sismicidad (magnitudes umbrales y máximas esperadas, intensidad, etc.). Paso 2:
Determinación del modelo de predicción del movimiento fuerte del suelo o ley de atenuación, para la zona en cuestión. Dependiendo de la extensión de ésta y de las fuentes consideradas, puede adoptarse más de un modelo.
Paso 3:
Resolución de la integral de la peligrosidad, en donde se están considerando las incertidumbres en ubicación del terremoto, el tamaño, y la predicción de movimiento de la tierra están combinadas para obtener la probabilidad que el parámetro movimiento del terreno como aceleración máxima o aceleración espectral, será excedido en un período de tiempo particular.
Paso 4:
Presentación de los resultados: curva y mapas de peligrosidad.
2.13 FUENTES SISMOGÉNICAS La sismicidad de una región se describe a partir de la distribución de los eventos sísmicos en cuanto a su ubicación en el espacio, su tamaño y su tiempo de ocurrencia. Las fuentes sísmicas se utilizan para representar esta sismicidad, agrupando eventos con características espaciales similares que ocurren en distintas zonas de la corteza. (Bolaños y Monroy 2004) Las herramientas más importantes para establecer los límites de las zonas Sismogénicas son los mapas de distribución espacial de sismos, ya que se debe ser minucioso en la interpretación de los datos geológicos puesto que, las características tectónicas más evidentes sobre el terreno no son generalmente las más activas. De acuerdo a las características tectónicas de la región y a la distribución espacial de los sismos la geometría de las fuentes sísmicas puede ser puntual, lineal o volumétrica. Los sismos concentrados espacialmente con respecto a la distancia al sitio de análisis pueden representarse adecuadamente por una fuente puntual.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -46-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
Un ejemplo de esto sería los sismos asociados con la actividad volcánica, que generalmente se originan en zonas cercanas a los volcanes. Fallas planas bien definidas y poco profundas, en las que los eventos sísmicos pueden ocurrir en distintas ubicaciones pueden considerarse como fuentes en dos dimensiones y representarse como fuentes lineales. Las zonas donde los mecanismos del sismo son pobremente definidos, pueden ser tratadas como fuentes en tres dimensiones. Por ejemplo fallas que se desarrollan en zonas de subducción que se encuentran debajo del sitio o donde las fallas son tan extensas que es necesario evitar distinciones entre fallas individuales. La figura N°17 muestra las distintas geometrías que puede tener una fuente sísmica en un análisis de peligro sísmico, según la distribución espacial de los sismos.
FIGURA N° 17 distintas geometrías de fuentes sísmicas. (a) falla pequeña que puede ser modelada como una fuente puntual; (b) falla poco profunda que puede ser representada como una fuente lineal; (c) fuente tridimensional (adaptado de KRAMER 1996).
2.14 MODELO DE LA SISMICIDAD Para la determinación de la sismicidad de distintas regiones de la tierra, se han realizado diverso estudios que relacionaban estadísticamente la tasa o número de terremotos por una unidad de tiempo, que ocurren en la región, con su magnitud. La distribución del tamaño de los terremotos, se ha estudiado desde principios del siglo XX; los trabajos pioneros Ishimoto e Lida (1939) y de
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -47-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
Gutemberg y Richter (1942) observaron que la tasa de terremotos N de magnitud ≥ Mmin sigue una distribución potencia: "# NM α. M ……………….…………………….Ec.14
Gutemberg y Richter (1954) expresaron esta relación para la distribución de frecuencias de la magnitud de los terremotos en una región determinada como:
$%&'( )* = + − -*…………….……………………..Ec.1.5
Dónde: N(M): numero acumulado de sismos con magnitud mayor a M por unidad de tiempo a:
actividad sísmica de la zona
b:
distribución de los tamaños de los sismos
Empleando un modelo de distribución de sismicidad de Poisson la actividad de la i-ésima fuente sísmica se especifica en términos de la tasa de excedencia de las magnitudes (NM)i que ahí se generan. La tasa de excedencia de magnitudes mide qué tan frecuentemente se generan, en una fuente, temblores con magnitud superior a una dada. Para la mayor parte de las fuentes sísmicas, la función (NM)i es una versión modificada de la relación de Gutenberg y Richter, donde la forma original es una regresión lineal, Ec.15, se puede rescribir de la siguiente forma: ). = 101"2. ……………….…………………………..Ec.16 Dónde: a y b: son constantes propias de cada región. Para propósitos de ingeniería, se modificó la relación de Gutenberg y Richter, en donde se limitaron las magnitudes, en función a los efectos que producen los eventos de magnitudes pequeñas, por ser de poco interés y solo se toman en cuenta magnitudes que puedan causar daños significativos. Por esto Los valores de magnitudes grandes deben ser limitados a valores máximos que se espera puedan ocurrir (McGuire 1976). En estos casos, la sismicidad queda descrita por la Ec.17 la cual es la relación acumulativa de recurrencia de terremoto dada en su forma exponencial truncada de lo relación de Gutenberg-Richter con límites mínimos y máximos para las magnitudes:
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -48-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
5 678 "5 6789:;
). 3 4
5 6789 a * | m , r ] = 1 − Fu σ (ln( A ) | m , r )
Curva de atenuación para una magnitud M
Figura N° 19 ilustración de la función de probabilidades condicional de exceder un valor particular del movimiento del suelo (a*) para una magnitud y distancia dada.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -54-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
2.18 RELACION DE ATENUACIÓN DE ORDENADAS ESPECTRAL Las leyes de atenuación espectrales son una extensión a varios periodos de las leyes de atenuación para estimar movimientos máximos del terreno. Esto implica, calcular, a través de una regresión, una serie de coeficientes para cada periodo considerado y de acuerdo al funcional que se use con el fin de describir el espectro de respuesta. El desarrollo de las leyes de atenuación espectrales comenzó en la década de los años setenta en Estados Unidos en estudios hechos por McGuire (1974) y Trifunac y Anderson (1978); más recientemente se puede mencionar el trabajo realizado por Joyner y Boore (1988); Las relaciones de atenuación para líneas ordenadas espectrales son obtenidas usando dos métodos estadísticos, estadística clásica y la estadística bayesiana, con lo cual se hallan los coeficientes, según el funcional propuesto; como por ejemplo tenemos la Ec.21 funcional propuesto por Joyner y Boore (1988) $BC+D E' F EG *H , 6 F EJ *H , 6G F EK $BL F EM L…………Ec.21 En la actualidad sigue evolucionando la concepción, en la formulación de relaciones de atenuación de ordenadas espectrales, a estas de les denominan (NGA9).
Figura N° 20 SE ILUSTRA LA RELACIÓN DE ATENUACIÓN NGA DE CHIOU AND YOUNGS 2008, LA CUAL ES UNA VARIAS DE LA RELACION DE ATENUACION DE SADIGH DE 1997
9
Siglas de su nombre en inglés: ”Next Generation Attenuation model”
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -55-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
2.19 RESOLUCION DE LA INTEGRAL DE PELIGRO SISMICO Una vez establecidos los modelos de recurrencia de terremotos, las zonas sismogénicas donde estos ocurren, y los modelos de predicción del movimiento fuerte del suelo en el emplazamiento, se tienen todos los elementos necesarios para resolver la integral de Peligro Sísmico, según el planteamiento probabilista de Cornell (1968). El peligro sísmico se evalúa entonces como la probabilidad de superación de un valor umbral del parámetro de movimiento en el emplazamiento, debido a la actividad de todas las zonas sismogénicas que rodean al mismo y que pueden contribuir al movimiento esperado. La forma funcional de la integral de la amenaza debida a un conjunto de (N) fuentes sísmicas es la siguiente:
∑
………………………………..Ec.22
N O , , . . .
Dónde: La triple integral tiene como límites las magnitudes y distancias mínimas y máximas de la fuente y los valores en los que se trunca la relación de predicción del movimiento (proporcionales al número de desviaciones estándar de la ecuación del modelo del movimiento). Si ésta no se trunca, entonces la integral se evalúa entre -∞ a +∞
> Representa la tasa anual de excedencia del nivel del movimiento Y, debida a ocurrencia de terremotos en las (N) fuentes, que es suma de las tasas anuales de excedencia > en cada una de las
fuentes (las cuales presentan una tasa anual de ocurrencia de terremotos νi).
El término > ⃓, , da la probabilidad de excedencia de (Y) condicionada a las variables m, r y ε. Por último, las funciones fMi (m) fri (r) fεi (ε) son las funciones de densidad de probabilidad de magnitud, distancia y épsilon, respectivamente.
El termino > ⃓, , Se puede expresar mediante la función
PQR − QR donde H() es la función de Heaviside o función escalón.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -56-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
Función de densidad de probabilidad en magnitud, fMi (m),
La función de densidad de probabilidad en magnitudes para la fuente i, fMi (m), se calcula directamente a partir de la ley de recurrencia en magnitudes. Para el caso de la ley de Gutenberg-Richter doblemente truncada, la expresión de fMi (m), tiene la forma siguiente:
TU6T6V
"U6TWXY 6V Z
…………………………………Ec.23
con Moi ≤ m ≤ MMaxi Donde M0i y MMaxi son las magnitudes mínima y máxima asignadas a la fuente i. De la fórmula de la distribución de probabilidad se deriva directamente la expresión para la tasa anual de ocurrencia de terremotos a magnitud mínima M0i en la fuente i: U[ "T V …………………………..……………Ec.24 Donde αi y βi son los coeficientes de la relación Gutenberg-Richter para la fuente i.
Función de densidad de probabilidad en distancia, fRi (r),
La amplitud del movimiento del suelo en el emplazamiento depende de la distancia desde la fuente donde se origina el sismo hasta el propio emplazamiento. En general, se desconoce el lugar concreto dentro de la zona sismogénicas en el que va a ocurrir un sismo en el futuro. Por tanto, la estimación de la distancia fuente-emplazamiento debe realizarse recurriendo a planteamientos probabilistas. Esto se realiza a través de la función de densidad en distancias fR(r), La manera de diseñar esta función es la siguiente: para cada distancia r se determina la fracción de área fuente Δr que se encuentra a esa distancia del emplazamiento con respecto al área fuente total. Se obtiene así un conjunto de pares (r,Δr), que conforman la función de densidad de probabilidad en distancias fR(r). Por lo general, la función de densidad de probabilidad en distancias fR(r), no tiene una expresión analítica y debe ser calculada numéricamente; el fundamento para obtener el fR(r), es construir un histograma que represente la proporción del área de una fuente sísmica comprendida en
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -57-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
un intervalo de distancias, frente a la distancia desde la porción de la zona fuente considerada hasta el emplazamiento. Dicho histograma, será una aproximación a la función de densidad de probabilidad mediante una curva escalonada, es decir, que toma valores constantes dentro de cada intervalo de distancias. (Kramer en 1996). Se describe cuatro casos particulares para los cuales se conocen dichas expresiones analíticas son los siguientes: Caso 1: Fuente puntual: , ∀………………………………….…Ec.25 Caso 2: Fuente lineal de longitud L, cuyos extremos equidistan del sitio en el que se calcula la amenaza, siendo Rmin y Rmax las distancias fuenteemplazamiento mínima y máxima, respectivamente:
]
^_] "] R
……………Ec.26
con R c c _] R F
^] d
…….Ec.27
Caso 3: Fuente circular de radio Rmax centrada en el punto donde se calcula el Peligro: ]
] ……………..Ec.28 XY
con e f f XY …………Ec.29
Caso 4: Fuente de un área irregular, Sea una fuente de geometría plana homogéneamente distribuida en un área A, de manera que las distancias fuente-emplazamiento mínima y máxima sean R0 y RN, respectivamente. Se subdivide el intervalo RN – R0 en un número finito N de sub-intervalos de anchura ΔR, y se trazan arcos que dividen el área fuente en N sectores circulares (figura N°22); Cada sector circular abarca unos ángulos azimutales φk,dcha, φk,izq, φk+1,dcha y φk+1,izq que representan respectivamente los azimut de los vértices derecho e izquierdo de los radios mínimo y máximo del sector circular considerado. El área del sector circular se aproxima por el área del sector limitado por los azimut El área del sector circular considerado es denotado por ΔAk+1,k (equivalente al área Δr antes definida)
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -58-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
gh,hi,jkX
Wgh,jkX ighl,jkX Z ]
gh,hi, mn
……Ec.30
Wgh, mn ighl, mn Z ]
…..Ec.31
Figura N° 21 Esquema de Sub división de una fuente en sectores circulares, para el cálculo de la densidad de probabilidad en distancia fRi (r),
∆phi,h
Wgh,hl,jkX "gh,hl, mn Z.W]hl "]h Z ]
………………………Ec.32
El cociente entre el área del sector circular y el área total de la fuente define el valor del histograma equivalente a la fR(r), en el intervalo de distancia comprendida entre Rk+1 y Rk: WqrUjsV h,hi Z
∆ph,hl p
…………………..……..Ec.33
De manera similar se calculan los valores de la fR(r) en los demás intervalos de distancias. La suma de todos ellos compone la función de probabilidad en distancias fR(r): ∑ RePR , PRi . Ri , R . 4
∆pR,Rl p
>…………….Ec.34
Donde Hn(x) ≡ H(xn) es la función de Heaviside o escalón, que toma el valor 0 para x < xn y el valor 1 para x ≥ xn. La función fR(r) así expresada es un histograma suma de N barras, en el que la n-ésima barra tiene una anchura (rn+1 – rn) y una altura (ΔAn,n+1/A). El término (Hn – Hn+1) se añade al producto para asegurar que la función sea evaluada en el intervalo de la columna n-ésima y no en otra.
Probabilidad de excedencia condicionada, P[y>Y|m,r,ε]
En el cálculo de la peligrosidad, se considera que el término de probabilidad de excedencia del movimiento del suelo Y condicionada a
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -59-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
uuuuu y m, r, y ε, P[y>Y|M,R,ε], sigue una distribución normal de media $Bt desviación típica σlny (Budnitz et al. 1997) , , v
QR
i}
uuuuuZ] "WQR"QR
y UYz { √]x QR
]v]QR
| QR………Ec.35
En la práctica, en vez de extender la integración hasta +∞, é sta se trunca cuando la diferencia (lny – uuuuu $Bt) es múltiplo de σlnY, siendo ε la constante de proporcionalidad. Matemáticamente, esto se expresa como:
(lny – uuuuu $Bt)=εσlny…………………………………....Ec.36
En esta ecuación, el valor de (lny) viene directamente dado por el modelo del movimiento o la relación de atenuación seleccionada, para realizar los caculos de peligro sísmico: QR ~, , … . . F vQR ………………………Ec.37 Donde ψ(r, m,...) es una función de la magnitud, de la distancia y eventualmente de otras variables. Por definición, para ε = 0 se obtiene la media de la distribución normal, con lo que ψ(r, m,...) = uuuu lny.
Figura N° 22 Curva de atenuación del movimiento (lny) para un valor de magnitud M = m2 a diferentes distancias (trazo negro). Para varias distancias (r1, r2, r3 y rN) se indica también la distribución de probabilidad de excedencia del movimiento Y (representado por la línea roja) condicionada a M = m2 y R = ri (i = 1, 2, 3 o N), es decir, P[y>Y|m = m2, r = ri]. Las áreas verdes representan la probabilidad de excedencia (con εtrunc→∞) de Y para cada una de las distancias consideradas
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -60-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
2.20 REPRESENTACIÓN DE LA CURVA DE PELIGRO SISMICO Los resultados de un análisis probabilístico de peligro sísmico pueden ser expresados de muchas maneras, todas envolviendo algún nivel de cálculo probabilístico para combinar las incertidumbres en la magnitud, localización y frecuencia. Una representación común de la curvas de peligro sísmico, es la que indican la probabilidad anual de excedencia de diferentes valores de parámetros del movimiento del suelo (PGA, SA(T), etc) en un periodo de tiempo específico y pueden ser obtenidas para fuentes sísmicas individuales, o combinadas para expresar el peligro en un sitio particular. Para graficar la curva de peligro sísmico se requiere resolver la integral de peligros sísmico para varios valores del parámetro del movimiento de referencia (Y). Así se puede observar un ejemplo en la Figura N°23
Curva de Peligro Sismico para un Emplazamiento
Probabilidad anual de Excednecia
1.000
0.100
0.010
0.001
0.000 0.05
0.50 Aceleracion en (%g)
Figura N° 23 Curva de amenaza para un emplazamiento expresada en función del periodo de retorno
Una vez determinado el valor de la probabilidad media anual de excedencia o periodo de retorno correspondiente a un determinado nivel de movimiento del terreno, el cálculo de la probabilidad de excedencia de dicho movimiento en un periodo de t años es inmediato, con la evaluación de la ecuación Ec.22: t ?B +ñ% 1 , ? " …………………………….Ec.38
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -61-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
Donde λ es la tasa anual media de excedencia del nivel de movimiento, Y, y t es el número de años para los que se calcula la amenaza. Así también el valor del número de sismos para una aceleración, correspondiente a una probabilidad de excedencia será ver Ec.39:
λy* = −
ln(1 − P[ At > a*]) t ………………………….………….Ec.39
Dónde: P[At > a*] es la probabilidad de excedencia deseada.
Figura N° 24 El ejemplo de la función P[S(w)], la probabilidad que será S(w) excedida al menos una vez en Y años (M. D. Trifunac et al en 1977)
2.21 ESPECTRO DE RESPUESTA En aplicaciones de ingeniería sísmica es necesario conocer no sólo la amplitud máxima del movimiento sino también su contenido frecuencial. Una forma de representación del movimiento para fines de diseño muy extendida es el espectro de respuesta, que indica la respuesta máxima de osciladores simples de un grado de libertad con cierto amortiguamiento, ante una excitación sísmica, en función de la frecuencia propia del oscilador. Dicha respuesta puede expresarse en términos de aceleración, velocidad o desplazamiento para las distintas frecuencias del movimiento, SA(ω), SV(ω), SD(ω). En el límite de las altas frecuencias, estos valores son equivalentes a los valores pico de aceleración, velocidad y desplazamiento, respectivamente. Un esquema gráfico de la construcción de este tipo de espectros se muestra en la figura N°25. La interpretación física de los parámetros espectrales y la relación entre ellos se
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -62-
UNASAM - FIC
CAPITULO II
explican por las leyes de la mecánica que rigen la respuesta de un oscilador, cuyo fundamento teórico ha sido expuesto por Housner (1961) y Jennings (1983), entre otros.
Figura N° 25 Esquema de construcción de espectros de respuesta (de Hays, 1980)
Por su propia definición, los espectros de respuesta indican cuál es la máxima respuesta a un determinado movimiento, dada por edificios de diferentes frecuencias naturales. Los espectros son una herramienta de gran utilidad en el diseño de construcciones sismorresistentes debido a que el ingeniero estructural puede estimar el valor máximo de la respuesta (usualmente en términos de aceleración) sin necesidad de evaluar la historia temporal completa. Sin embargo, en el diseño de estructuras no pueden utilizarse los espectros de respuesta ya que ellos se obtienen para un terremoto dado. Las curvas espectrales para diseño deben considerar el efecto de varios terremotos, es decir deben ser representativos de la sismicidad propia de cada región.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -63-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
2.22 ESPECTRO UNIFORME DE PELIGRO Hoy en día es posible con las herramientas de análisis estadístico estimar los valores del espectro directamente sin usar algún factor de escala que considere la dependencia de la forma espectral con la magnitud del evento y la distancia. (Anderson y Trifunac 1978; Trifunac y Lee 1987; Algermissen y Leyendecker 1992; McGuire 1995; Rahgozar y Humar 1996). El primer análisis de peligro sísmico para estimar las ordenadas espectrales fue desarrollado por Anderson y Trifunac (1978). Ellos introdujeron el concepto de “espectro de probabilidad uniforme”, como el espectro cuyos valores espectrales tienen la misma probabilidad de excedencia en todos los periodos estructurales durante un determinado periodo de exposición. Este espectro de probabilidad uniforme denominado en adelante Espectro Uniforme de Peligro Sísmico (UHS), provee parámetros de respuesta que pueden ser usados directamente en la estimación de las demandas sísmicas para el diseño de estructuras y son preferibles y considerados superiores al espectro derivado de
fijar una
forma espectral al valor estimado
probabilísticamente de la aceleración máxima del suelo (EERI10 Committee on Seismic Risk 1989).
Figura N° 26 ejemplo del espectro uniforme de peligro sísmico utilizando la Relación de Atenuación de ordenadas espectrales de chaves obregón 2006, para 25 años de Tr para una ordenada espectral de 0.2seg
Para construir el (UHS), es necesario tener los resultados de la evaluación del peligro sísmica, para poder elaborar la curva de peligro sísmico;
10
Siglas de su nombre en inglés:”Earthquake Engineering Research Institute”
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -64-
CAPITULO II
UNASAM - FIC
la cual expresa la variación en el nivel ya sea aceleración, velocidad, desplazamiento u otra intensidad estimada, en la cuales estas intensidades tiene una frecuencia anual de excedencia. Construidas las curvas de peligro sísmico, para un período espectral y si se desea un espectro para una tasa de excedencia o periodo de retorno seleccionado; basta con leer de cada
curva la ordenada espectral
correspondiente. A los espectros construidos de esta manera se les conoce como espectros uniforme de peligro (UHS).
Figura N° 27 procedimiento a seguir para obtener los valores del espectro de peligro sísmico uniforme (adaptado del EEERI commitee on seismic risk 1989) La imagen (a) nos proporciona el ejemplo del Funcional P[S(w)], en la cual la probabilidad de excedencia de S(w) , tiene un valor de p=0.01, para diferente frecuencia w1,w2,y w3 ; el la imagen (b)se muestra la construcción del espectro Uniforme de peligro (UHS), con los valores calculados en la imagen (a)
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -65-
CAPITULO III
UNASAM - FIC
CAPITULO II III EVALUACION DE PELIGRO SÍSMICO DE LA REGION ANCASH Para poder realizar la evaluación del peligro sísmico es necesario conocer el lugar del emplazamiento, donde se quiere realizar la evaluación, también conocer la geología local de la zona de estudio, los mecanismos generadoras de los eventos sísmicos; así como también conocer la sismicidad histórica como instrumental del emplazamiento; obtener los parámetros de las fuentes sismogénicas actualizadas a la fecha de la evaluación. Un factor importante es la selección del modelo de atenuación del movimiento de suelo, cuales pueden ser de modelos de atenuación basados en macro sismos o aceleraciones máximas esperadas, o también modelos de atenuación para aceleraciones espectrales. Por ultimo para determinar el peligro sísmico del lugar del emplazamiento se utilizo el programa de cómputo CRISIS2007ver7.2, desarrollado y actualizado por Ordaz et al (2007).
3.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS LUGARES DE ANÁLISIS La Región de Ancash está situada en la Región Central y Occidental del territorio peruano, teniendo como puntos extremos las siguientes coordenadas:
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -66-
CAPITULO III
UNASAM - FIC
Cuadro N° 2 Limites Geograficos de la Region Ancash Orientación
Norte
Este
Sur
Oeste
Latitud Sur
08°02’51”
09°15’12”
10°47’15”
08°58’55”
Longitud Oeste
77°38’24”
76°43’27”
77°35’24”
73°39’25”
Desembocadura de la
Estribaciones Este
Según la Creación de la
Punta
Quebrada Chinchango
del Cerro Hueltas
Provincia de Barranca
2.5Km Aprox. Al sur
en el rio Marañón,
Punta sobre el Rio
en el Punto Medio de la
Oeste
limite Regional con la
Marañón;
confluencia
la
desembocadura del rio
Libertad
de
Venado
Santa en el océano
Lugar
distrito
Rapayan
y
de
Quebrada
sobre
la
infiernillo
Pacifico,
a
de
cerca
la
limite distrital con
Muerto
del
Jircan
quebrada Tayta lainas
límite regional de la
limite Regional de Lima
Libertad
FUENTE: INEI
Actualmente, la Región está conformado por 20 provincias y 166 distritos, su capital es la ciudad de Huaraz, la que por Ley del 18 de enero de 1823, le confirió el título de: “La Muy Generosa Ciudad de Huaraz”. Actualmente la división política del es de la siguiente forma región, provincias, y distritos. El peligro sísmico se evaluó en 20 puntos distribuidos en toda el área regional de Ancash, cubriendo así las capitales de las provincias como indica la Cuadro N°3. Cuadro N° 3 Nombres delas Provincias de la Región Ancash
REGION ANCASH
NOMBRE DE LAS PROVINCIAS 1.
HUARAZ
11. HUARMEY
2.
PALLASCA
12. AIJA
3.
SANTA
13. CARHUAZ
4.
CORONGO
14. ASUNCION
5.
SIHUAS
15. CARLOS FERMIN FITZCARRALD
6.
HUAYLAS
16. ANTONIO RAIMONDI
7.
POMABAMBA
17. RECUAY
8.
CASMA
18. HUARI
9.
YUNGAY
19. OCROS
10. MARIZCAL LUZURIAGA
20. BOLOGNESI
En el siguiente cuadro a continuación, nos muestra los lugares donde se realizó el análisis de peligro sísmico de la región Ancash, más 4 puntos, en
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -67-
CAPITULO III
UNASAM - FIC
donde estos últimos puntos forman una rectángulo externo, con la finalidad de delimitar el lugar del análisis; este recuadro nos permitir una mejor interpolación en la generación de los mapas de peligro; ver el cuadro N°4, en el cual se indican las coordenadas geográficas y UTM zona 17 y 18, de cada uno de los puntos evaluados.
Cuadro N° 4 Puntos de Análisis del Peligro Sísmico en la Región Ancash. Nombre de la ZONA Provincia
UTM WGS84 Norte UTM Este UTM
GEOGRAFICAS Longitud Latitud
N°
Capital de Provincia
1
HUARAZ,
HUARAZ,
18L
8’954,965.96
225,476.09
-77.500
-9.445
2
CABANA,
PALLASCA,
18L
9’077,865.73
170,962.20
-77.987
-8.331
3
CHIMBOTE,
SANTA,
17L
9’003,581.08
769,583.45
-78.548
-9.006
4
CORONGO,
CORONGO,
18L
9’058,496.00
171,440.81
-77.874
-8.506
5
SIHUAS,
SIHUAS,
18L
9’061,117.76
212,634.57
-77.610
-8.485
6
CARAZ,
HUAYLAS,
18L
9’006,863.13
194,082.34
-77.782
-8.974
7
POMABAMBA,
POMABAMBA,
18L
9’032,198.14
259,288.54
-77.188
-8.749
8
CASMA,
CASMA,
17L
8’959,537.47
799,614.89
-78.272
-9.402
9
YUNGAY,
YUNGAY,
18L
8’996,843.51
201,090.05
-77.719
-9.065
10
PISCOBAMBA,
MARISCAL LUZURIAGA,
18L
9’027,256.43
265,700.47
-77.130
-8.794
11
HUARMEY,
HUARMEY,
17L
8’893,977.70
816,426.02
-78.114
-9.993
12
AIJA,
AIJA,
18L
8’926,350.61
217,009.54
-77.579
-9.703
13
CARHUAZ,
CARHUAZ,
18L
8’980,988.04
212,206.66
-77.619
-9.209
14
CHACAS,
ASUNCION,
18L
8’994,586.70
242,465.40
-77.343
-9.088
15
SAN LUIS,
18L
9’002,136.53
246,486.76
-77.306
-9.020
16
LLAMELLIN,
18L
9’002,114.25
280,252.55
-76.999
-9.022
17
RECUAY,
RECUAY,
18L
8’933,223.56
233,650.02
-77.427
-9.642
18
HUARI,
HUARI,
18L
8’974,582.39
263,699.94
-77.151
-9.270
19
OCROS,
OCROS,
18L
8’858,691.43
240,991.66
-77.365
-10.316
20
CHIQUIAN,
BOLOGNESI,
18L
8’886,864.96
266,775.13
-77.128
-10.063
CARLOS FERMIN FITZCARRALD, ANTONIO RAIMONDI,
FUENTE INEI
3.2 SISMOTECTÓNICA LOCAL Para identificar la sismotectónica local de la región Ancash, se dispuso de información de sismicidad, tectónica y geológica, de la zona de influencia. Los principales rasgos sismotectónicos de la región Ancash, se resumen en: -
La zona de subducción a lo largo de la costa oeste del Perú, donde la placa oceánica de nazca subyaciendo por debajo de la placa continental
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -68-
CAPITULO III
UNASAM - FIC
sudamericana, con una velocidad de 7 a 12 cm. por año (berrocal et al ,1975) -
Las fallas tectónicas continentales activas que afectan tanto a la cordillera blanca como a la cordillera negra.
Figura N° 28 Mapa Geológico de la Región Ancash, INGEMMET 2010
La cordillera blanca que está constituida fundamentalmente por un batolito de 3 a 12 millones de años de antigüedad, el cual se encuentra emplazado entre
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -69-
UNASAM - FIC
CAPITULO III
dos sistemas de fallamiento regional (Figura N°28) que están parcialmente activos (informe Recreta, 1981). •
El sistema de falla de la cordillera blanca
•
La falla de Quiches
3.2.1 SISTEMA DE FALLA DE LA CORDILLERA BLANCA Las evidencias geológicas muestran que esta falla ha ocurrido progresivamente en el cuaternario (Yonekura et al 1979). En el mapeo geológico regional (cartografía del INGENMET), se ha definido una traza de falla longitudinal (en realidad, es un conjunto de fallas normales activas que constituyen un “sistema”), que se orienta en dirección N100°E y N150°E, los ángulos de buzamiento están comprendidos entre 55° y 75, que domina la margen occidental de la Cordillera Blanca. Estos sistemas de fallas alcanzan una longitud aproximada de 200 km, iniciándose a la altura de la laguna Conococha (y probablemente más al sur) para llegar hasta el nevado Rosco (la parte más norteña de la Cordillera Blanca) y los saltos verticales en el sistema de falla varían de 1 a 50 m. esta falla abarca desde la localidad de Chiquian hasta la localidad de Corongo. Humberto Salazar Díaz cataloga a esta estructura regional como: “una fuente sismogénica continental (interplaca), donde se espera que ocurran en el futuro rupturas con desplazamientos verticales de hasta 3m, originando sismos con magnitud (Ms) hasta 7.4, con intervalo de recurrencia de 1,900 a 2,800 años ”. En el área de Pitec, aproximadamente a 10 km hacia el este de la ciudad de Huaraz, en el lado derecho del valle de Churup, se ha instalado en forma permanente un instrumento dentro de la zona de falla que corta una morrena, que permite registrar micro desplazamientos en las tres direcciones. Luego de tres años de mediciones, los registros de desviaciones angulares relativas señalan un mayor desplazamiento irreversible que no excede de los 0.6 mm y que fue inducido por un temblor lejano. La traza de la falla de la cordillera blanca presenta dos sectores bien marcados: sector norte caracterizado por ser una traza casi continua, y el sector sur que es el del tipo echelón (trazas individuales). Ver figura N°29
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -70-
CAPITULO III
UNASAM - FIC
-81°
-79°
-77°
-75°
-73° CUATERNARIAS (N O ACT IV AS )/
FALLA / FAULT PIURA
ACTIVAS / ACTIVE
CUATERNARY ( NOT ACTIVE)
Falla Normal / Normal Fault
FALLAS RIOJA-MOYOBAMBA/ RIOJA - MOYOBAMBA FAULTS
Falla Inversa /Reverse Fault Falla Transcurrente /Transverse Fault
-6°
AMAZONAS
-6°
Falla con sentido de deslizamiento desconocido / Unknown Direction Slide Fault
Falla Normal Probable / Likely Normal
LAMBAYEQUE
Fault
Falla Inversa Probable / Likely Reverse Fault
Falla Probable "En general"/ Likely Fault "In general"
CAJAMARCA
Fallas conocidas por Metodos Indirectos/
En superficie /
Profundas/
Shallow
Deep
Faults Known by Indirect Methods
FALLA CHAQUILBAMBA
SAN MARTIN Plegamientos / Foldinas
Flexural / Flexure
Anticlinal / Anticine
Sinclinal / Sincline
Activas / Active
-8°
-8° LA LIBERTAD
ZONA DE ESTUDIO
Cuaternarias (No Activas)/ Cuaternary (Not Active)
FALLA QUICHES/ QUICHES FAULT
MOVIMIENTOS VERTICALES/ VERTICAL MOVEMENT Velocidad(V) / Levantamiento Subsidencia Velocity (V) En Lineas / Debil / In Lines Weak De Costa / Moderado / Coastal Moderate Fuerte / Strong
Subsidence
Uprising
V 0.3 mm/ano 0.3 V 0.6 V 0.6
mm/ano
En Continente / In Continent
SISTEMA DE FALLAS DE LA CORDILLERA BLANCA/ FAULTS SYSTEMS OF CORDILLERA BLANCA
UCAYALI
ANCASH
HUANUCO
FALLAS CUATERNARIAS EN LA ZONA DE ESTUDIO FUENTE: U.S. DEPARTMENT OF THE INTERIOR U.S. GEOLOGICAL SURVEY (USGS)
-10°
-10°
P
A C
EA
PERU - CHILE TRENCH
OC
FOSA OCEANICA PERU-CHILE/
O
N I C I F
PASCO
PA
O
100 Km
N
50
tiempo más reciente de movimiento
tasa de deslizamiento (mm/año)
NORMAL
HISTORICO (1946)
PE-05
PE-06
ZONA DE FALLAS DE LA CORDILLERA BLANCA
PE-06A
SECCION A
NORMAL
a|M,Ri) es la probabilidad de que la intensidad exceda un cierto valor, dadas la magnitud del sismo M, y la distancia entre la i-ésima fuente y el sitio Ri. Las funciones λi(M) son las tasas de actividad de las fuentes sísmicas. La integral se realiza desde M0 hasta Mu, lo que indica que se toma en cuenta, para cada fuente sísmica, la contribución de todas las magnitudes.
Conviene hacer notar que la ecuación anterior sería exacta si las fuentes sísmicas fueran puntos. En realidad son volúmenes, por lo que los epicentros no sólo pueden ocurrir en los centros de las fuentes sino, con igual probabilidad, en cualquier punto dentro del volumen correspondiente. Se debe tomar en cuenta esta situación subdividiendo las fuentes sísmicas en triángulos, en cuyo centro de gravedad se considera concentrada la sismicidad del triángulo. La subdivisión se hace recursivamente hasta alcanzar un tamaño de triángulo suficientemente pequeño como para garantizar la precisión en la integración de la ecuación anterior. En vista de que se supone que, dadas la magnitud y la distancia, la intensidad tiene distribución lognormal, la probabilidad Pr(A>a|M, Ri) se calcula de la siguiente manera: ¬ > +|*, L% = φ ³
1
¨´²1
$B
¬|*, L® µ … … … … … … … … … . . 48 +
Siendo φ( ) la distribución normal estándar, E(A|M, Ri) el valor esperado del logaritmo de la intensidad (dado por la ley de atenuación correspondiente) y σLna su correspondiente desviación estándar.
3.9 EVALUACION DEL PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO (PSHA) EN LA REGION ANCASH Una vez conocidas la sismicidad de las fuentes y los patrones de atenuación de las ondas generadas en cada una de ellas, incluyendo los efectos de la geología local, puede calcularse el peligro sísmico considerando la suma de
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -100-
CAPITULO III
UNASAM - FIC
los efectos de la totalidad de las fuentes sísmicas y la distancia entre cada fuente y el sitio donde se encuentra el proyecto. La evaluación del peligro sísmica se desarrolló a través del programa de computación crisis2007 Ver7.2 (Instituto de Ingeniería, UNAM, Mexico, 2007), el cual calcula la amenaza sísmica a través de la metodología mencionada anteriormente. Para lo que fue necesario suministrar a la base de datos del programa, las coordenadas geográficas de las trazas las áreas de las fuentes sismogénicas (Cuadro N°9), El presente estudio se utilizó las fuentes de subducción IFF1, IFF2, IFF3, IFF4 y IFF5, asumiendo que estas fuentes presentan mecanismos focales del tipo compresivo, o de falla inversa, los cuales corresponden a sismos de subducción de interfase. Así mismo, se utilizó las fuentes de subducción de intraplaca superficial ISF6, ISF7, ISF8, ISF9 y ISF10, e intraplaca intermedia, IIF11, IIF12, IIF13 y IIF14, asumiendo que estas fuentes presentan mecanismos focales del tipo tensional, o de falla normal. Por su parte, para las fuentes continentales fueron consideradas para el análisis, las fuentes CF15, CF16, CF17, CF18, CF19 y CF20. Los parámetros de las fuentes se muestran en el Cuadro N°10, específicamente, los parámetros de la recurrencia de Gutenberg y Richter, la tasa de sismicidad para magnitudes Mínima Umbral (Mc), el índice de sismicidad en términos de logaritmo natural (β), el coeficiente de variación de (c(β)), la magnitud máxima Observada, la magnitud máxima Esperada (E(Mmax)), calculada mediante la relación entre el Área de ruptura y las magnitudes de cada evento sísmico posible, escogiéndose la correlación de Wells & Coppersmith (1994) y su desviación estándar de la magnitud máxima esperada (σMw). Para el parámetro de atenuación sísmica se considero los siguientes modelos de atenuación sísmica de aceleraciones espectrales para le basamento rocoso: Modelo de atenuación de Young et al (1997) para los sismos de subducción, para las fuentes sismogénicas de Intraplaca intermedia, como IIF11, IIF12, IIF13 y IIF14
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -101-
CAPITULO III
UNASAM - FIC
Modelo de atenuación de J. Chávez Obregón (2006) para los sismos de subducción, para las fuentes sismogénicas de interfase, IFF1, IFF2, IFF3, IFF4 y IFF5, y para intraplaca superficial, ISF6, ISF7, ISF8, ISF9 y ISF10 Modelo de Atenuación de Sadigh et al (1997) para sismos continentales, para las fuentes sismogénicas CF15, CF16, CF17, CF18, CF19 y CF20. Se suministro las coordenadas geográficas de cada capital de provincia de la región Ancash, como áreas de estudio, y se además se calculo al grilla de un ancho de 0.5 de incremento en ambas direcciones, desde el origen -82°, -20°, como se muestra en la figura N°60
Figura N° 60 Malla de puntos y lugares de análisis utilizados en el presente investigación
Los parámetros de integración y periodos de retornos utilizados, son los que se muestran en la figura N°61
Figura N° 61 parámetros de integración utilizados en la presente investigación
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -102-
UNASAM - FIC
CAPITULO III
Los resultados del análisis obtenidos con el programa CRISIS 2007, son las aceleraciones horizontales esperadas para los periodos calculados de T=0.00; 0.20; 1.00seg., correspondientes a los periodo de retorno de 50, 72, 475, 950 años; para la región Ancash, en las figuras N° 62, 63, 64, 65 se muestran los mapas de isoaceleraciones, para la aceleración máxima (PGA), T=0.00seg.
Figura N° 62 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 50 años, de una probabilidad de excedencia del 50%
Figura N° 63 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 72 años, de una probabilidad de excedencia del 50%
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -103-
UNASAM - FIC
CAPITULO III
Figura N° 64 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10%
Figura N° 65 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 950 años, de una probabilidad de excedencia del 10%
En las figuras N° 66, 67, 68, 69 se muestran los mapas de isoaceleraciones, para la aceleraciones espectrales Sa(T), para T=0.20seg. y diferentes periodos de retorno:
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -104-
UNASAM - FIC
CAPITULO III
Figura N° 66 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 50 años, de una probabilidad de excedencia del 50%
Figura N° 67 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 72 años, de una probabilidad de excedencia del 50%
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -105-
UNASAM - FIC
CAPITULO III
Figura N° 68 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10%
Figura N° 69 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 950 años, de una probabilidad de excedencia del 10%
En las figuras N° 70, 71, 72, 73 se muestran los mapas de isoaceleraciones, para la aceleraciones espectrales Sa(T), para T=1.00seg. y diferentes periodos de retorno:
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -106-
UNASAM - FIC
CAPITULO III
Figura N° 70 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 50 años, de una probabilidad de excedencia del 50%
Figura N° 71 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 72 años, de una probabilidad de excedencia del 50%
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -107-
UNASAM - FIC
CAPITULO III
Figura N° 72 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10%
Figura N° 73 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10%
En la figura N°74 se muestran la Curva de peligro sísmico para todas las capitales de provincias para la región Ancash, para Aceleración Máxima de Movimiento en el basamento rocoso de la región.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -108-
CAPITULO III
UNASAM - FIC
Curva de Peligro Sismico Probabilistico de toda las provincias de la Region Ancash, para Aceleraciones Maxima (PGA) T=0.00seg. 1.0E+00 Huarmey Llamellin Huaraz Aija 1.0E-01 Bolognesi
Porbabiliadad anual de excedencia
Asuncion Carhuaz Casma 1.0E-02 Corongo Fitcarrald Huari Huaylas 1.0E-03 Luzuriaga Ocros Pallasca Pomabamba 1.0E-04 Recuay Santa Sihuas Yungay 1.0E-05 0.1
1 Aceleracion en (g)
Figura N° 74 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Máxima del Terreno (PGA) Curva de Peligro Sismico Probabilistico de toda las provincias de la Region Ancash, para la Aceleracion Espectral Sa(T), T=0.20seg. 1.0E+00 huarmey llamellin huaraz Aija 1.0E-01 Bolognesi
Porbabiliadad anual de excedencia
Asuncion Carhuaz Casma 1.0E-02 Corongo Fitcarrald Huari Huaylas 1.0E-03 Luzuriaga Ocros Pallasca Pomabamba 1.0E-04 Recuay Santa Sihuas Yungay 1.0E-05 0.1
1
Aceleracion Espectral (g)
Figura N° 75 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Espectral Sa(T), T=0.20seg. TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -109-
CAPITULO III
UNASAM - FIC
Curva de Peligro Sismico Probabilistico de toda las provincias de la Region Ancash, para la Aceleracion Espectral Sa(T), T=1.00seg. 1.0E+00 Huarmey Llamellin Huaraz Aija 1.0E-01 Bolognesi Asuncion
Porbabiliadad anual de excedencia
Carhuaz Casma 1.0E-02 Corongo Fitcarrald Huari Huaylas 1.0E-03 Luzuriaga Ocros Pallasca Pomabamba 1.0E-04 Recuay Santa Sihuas Yungay 1.0E-05 1.00E-01
1.00E+00 Aceleracion Espectral (g)
Figura N° 76 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Espectral Sa(T), T=1.00seg.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -110-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
CAPITULO IV ESPECTROS DE PELIGRO UNIFORME (UHS) PARA LA REGION DE ANCASH Los espectros de peligro uniforme (UHS), se dan para una probabilidad de excedencia (o periodo de retorno) determinada, el valor del movimiento en función del periodo espectral que define el parámetro del movimiento. Los valores de aceleración espectral recomendados para el diseño, se dan para los períodos de retorno de 475 y 975 años y los períodos estructurales de 0.00seg, 0.20 y 1.00 seg., estos valores de los espectros de Peligro Uniforme (UHS), son determinados por el programa de computo Crisis 2007 Ver 7.2 (Ordaz et al 2007), en base a los resultados obtenidos en las curvas de peligro sísmico probabilístico. Los espectros uniforme de peligro (UHS) que se presentan corresponden a las capitales de las 20 provincias de la región Ancash, para los periodos de retorno de 475 y 950, considerando un 10% de probabilidad de excedencia en 50 años y para los periodos estructurales (PGA, 0,2seg. y 1.00seg.) como se muestran en las Figuras N°77 hasta la Figuras N°96
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -111-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Huaraz 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 77 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento =5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huaraz Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Pallasca 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 78 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pallasca
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -112-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Santa 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 79 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Santa Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Corongo 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 80 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Corongo
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -113-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Sihuas 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 81 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Sihuas
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Huaylas 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 82 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huaylas
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -114-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Pomabamba 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 83 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pomabamba Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Casma 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 84 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Casma
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -115-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Yungay 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 85 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Yungay
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Mariscal Luzuriaga 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 86 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Mariscal Luzuriaga
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -116-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Huarmey 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 87 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huarmey
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Aija 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 88 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Aija
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -117-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Carhuaz 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 89 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pomabamba
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Asuncion 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 90 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Asunción
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -118-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Carlos Fermin Fitcarrald 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 91 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Carlos Fermín Fitcarrald
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Antonio Raimondi 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 92 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Antonio Raimondi
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -119-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Recuay 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 93 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Recuay
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Huari 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 94 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huari
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -120-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Ocros 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 95 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Ocros
Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Bolognesi 10.00 g Tr= 475
Aceleracion (g)
Tr=950
1.00 g
0.10 g 0.00
0.01
0.10 Periodo Estructural (seg)
1.00
Figura N° 96 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Bolognesi
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -121-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
En el Cuadro N°15 se muestran los resultados de los 20 puntos de análisis o capitales de las provincias de la región Ancash, utilizando todos los modelos de atenuación, períodos de retornos (475, 950 años) y períodos estructurales (0.00, 0.20 y 1.00 seg.) considerados en esta investigación.
Cuadro N° 15 Espectro Uniforme de Peligro Sísmico (UHS) para los periodos de retorno de 475 y 950 y los periodos Estructurales de PGA, 0.2 y 1.00 seg Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Periodo de Retorno
Tr= 475
Tr=950
Periodo Estructural (seg.)
PGA (0.00)
(0.20)
(1.00)
PGA (0.00)
(0.20)
(1.00)
Provincia
Acel (g)
Acel (g)
Acel (g)
Acel (g)
Acel (g)
Acel (g)
Huaraz
0.337 g
0.786 g
0.272 g
0.477 g
1.060 g
0.362 g
Pallasca
0.328 g
0.800 g
0.282 g
0.457 g
1.040 g
0.366 g
Santa
0.836 g
1.420 g
0.400 g
1.160 g
1.980 g
0.567 g
Corongo
0.331 g
0.811 g
0.284 g
0.468 g
1.070 g
0.370 g
Sihuas
0.351 g
0.846 g
0.326 g
0.466 g
1.070 g
0.408 g
Huaylas
0.295 g
0.748 g
0.274 g
0.424 g
0.983 g
0.363 g
Pomabamba
0.351 g
0.852 g
0.328 g
0.460 g
1.060 g
0.409 g
Casma
0.730 g
1.260 g
0.376 g
1.070 g
1.830 g
0.542 g
Yungay
0.310 g
0.757 g
0.275 g
0.435 g
1.000 g
0.364 g
Mariscal Luzuriaga
0.374 g
0.871 g
0.349 g
0.483 g
1.080 g
0.431 g
Huarmey
0.912 g
1.536 g
0.414 g
1.282 g
2.140 g
0.592 g
Aija
0.329 g
0.746 g
0.271 g
0.479 g
1.020 g
0.370 g
Carhuaz
0.331 g
0.791 g
0.279 g
0.472 g
1.050 g
0.369 g
Asuncion
0.337 g
0.842 g
0.304 g
0.456 g
1.070 g
0.387 g
Carlos Fermin Fitcarrald
0.347 g
0.856 g
0.319 g
0.460 g
1.080 g
0.400 g
Antonio Raimondi
0.427 g
0.920 g
0.403 g
0.532 g
1.120 g
0.476 g
Recuay
0.305 g
0.744 g
0.267 g
0.443 g
1.010 g
0.357 g
Huari
0.341 g
0.855 g
0.307 g
0.462 g
1.080 g
0.394 g
Ocros
0.386 g
0.799 g
0.285 g
0.558 g
1.110 g
0.391 g
Bolognesi
0.333 g
0.797 g
0.271 g
0.477 g
1.070 g
0.360 g
Fuente: Elaboración Propia
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -122-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
CAPITULO V DISCUSION DE RESULTADOS
5.1 PELIGRO SÍSMICO PROBABILISTICO DE LA REGION DE ANCASH (PSHA) Los resultados mostrados en el capítulo III, Figura N°74, se aprecia las curvas de peligro sísmicos para todas las capitales de las provincias de la región Ancash. A continuación se muestra los limites propuesta por VISION 2000, en donde recomienda que se verifique el desempeño de las estructuras ante los cuatro eventos sísmicos, ver cuadro N°16 Cuadro N° 16 . Sismos recomendados por el Comité VISION 2000 Probabilidad de
Período medio de
Tasa Anual de
Excedencia P*
Retorno, tr
excedencia
35 años
50%
50 años
0.02310
Ocasional
50 años
50%
72 años
0.01386
Raro
50 años
10%
475 años
0.00211
Muy raro
100 años
10%
950 años
0.00105
Sismo
Vida Útil T
Frecuente
Fuente: VISION 2000 Report on performance based seismic engineering of buildings
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -123-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
Dos aspectos son necesarios destacar con relación a la Cuadro N°16 el primero de ellos se refiere, a que los períodos de retorno son para edificios, para otro tipo de estructuras como presas no son aplicables y el segundo al hecho de que estos períodos fueron obtenidos en base a la sismicidad de los U.S.A., fundamentalmente del Estado de California (Roberto Aguiar Falconí 2004) En la figura N°97 se gráfica los limites propuesto por visión2000 los cuales se muestra por líneas punteadas, el valor de probabilidad anual de excedencia que corresponden a los periodos de retorno de 50, 72, 475 y 950 años.
Aceleraciones en la región Ancash para un periodo de retorno de Tr= 475
Figura N° 97 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Máxima del Terreno (PGA) y límites propuesto por visión 2000
De la figura N°97 se aprecia la probabilidad anual de excedencia de las aceleraciones máximas (PGA) en la región Ancash; aplicando los limites propuestos por visión2000, se puede observar que las aceleraciones para eventos frecuentes, con un periodo de retorno de 50 años y una probabilidad de excedencia del 50%, las aceleraciones varían desde 0.106g hasta el valor de TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -124-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
0.324g,
los
cuales
ocurren
en
las
provincias
Huaraz
y
Huarmey
Respectivamente. Para eventos ocasionales con un periodo de retorno de 72 años y una probabilidad de excedencia del 50%, las aceleraciones varían desde 0.127g hasta el valor de 0.385g, los cuales ocurren en las provincias Huaraz y Huarmey Respectivamente. Para eventos Raros con un periodo de retorno de 475 años y una probabilidad de excedencia del 10%, las aceleraciones varían desde 0.333g hasta el valor de 0.912g, los cuales ocurren en las provincias Huaraz y Huarmey Respectivamente. Para eventos muy raros con un periodo de retorno de 950 años y una Probabilidad de Excedencia del 10%, las aceleraciones varían desde 0.424g hasta el valor de 1.282g, los cuales ocurren en las provincias Huaylas y Huarmey Respectivamente. Se realiza la comparación de las aceleraciones en tres capitales de las provincias, obtenidas en esta investigación, con la norma E-030 2003, Tesis de Bolaños y Monroy11 y la Tesis de Carlos Gamarra12; las cuales representan la máxima y mínima aceleración y la que se encuentran mas al Nor Este, los valores de obtenidos de las dos Tesis mencionadas se pueden observar en las figuras N°98 y 99, y se muestran en el cuadro N°17 -76°
-10°
-8°
-78°
Figura N° 98 Mapa de ordenadas Espectrales T=0.00seg, Propuesto por Bolaños y Monroy del 2004
11 Tesis “ESPECTROS DE PELIGRO SISMICO UNIFORME“ para optar el grado de magíster en ingeniería civil de los Ing. Ana Malena Bolaños Luna, el Ing. Omar Manuel Monroy Concha del Año 2004, PUCP 12 Tesis “NUEVAS FUENTES SISMOGÉNICAS PARA LA EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO Y GENERACIÓN DE ESPECTROS DE PELIGRO UNIFORME EN EL PERÚ” para optar el Titulo Profesional de ingeniería civil del Bach. Carlos Gamarra en el Año 2009, UNI
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -125-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
-75°
-77°
-10°
-8°
-79°
Figura N° 99 Mapa de Isoaceleraciones Espectrales T=0.00seg. propuesto por Carlos Gamarra el 2009 Cuadro N° 17 Comparación de las aceleraciones obtenidos en esta investigación con el reglamento E-030 y Otras Coordenadas
Capitales de Provincias
Long.°
Huarmey
-78.114
Lat.°
E-030 del 2003
Tesis Bolaños Monroy 2004
-9.96886
0.400 g
0.390 g
Tesis Carlos Gamarra 2009 0.540 g
Esta Investigación 2011 0.912 g
Huaraz
-77.500
-9.42083
0.400 g
0.270 g
0.400 g
0.337 g
Llamellin
-7.6.999
-9.04247
0.400 g
0.248 g
0.320 g
0.435 g
Fuente: Elaboración Propia
5.2 ESPECTRO UNIFORME DE PELIGRO (UHS) El comportamiento mostrado en los espectros de amenaza uniforme es semejante en el resto de puntos evaluados y los períodos de retorno fijados, dicho comportamiento se refiere al incremento de la aceleración esperada en roca, desde la aceleración máxima PGA con T=0.00Seg. hasta períodos de 0.10seg. y después manteniéndose aproximadamente horizontal hasta los 0,25seg., donde se alcanzan las mayores amplitudes y a partir de la cual comienza a disminuir con el incremento de los períodos estructurales. La respuesta obtenida para períodos estructurales de 1seg. es inferior a las aceleraciones pico del movimiento (PGA). Los resultados evidencian las variaciones de la respuesta de aceleración espectral esperada en roca, de acuerdo al punto de ubicación dentro del Área de TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -126-
CAPITULO V
UNASAM - FIC
la región Ancash, verificándose que la aceleración incrementa de norte a sur, alcanzando las mayores respuestas en la zona cercanas a la costa, específicamente al Sur Oeste de la región, con aceleraciones mayores a 0.912g, mientras que en la zona central de la se obtuvo una aceleración de 0.333g y hacia el Norte Este de 0.427g. Los resultados obtenidos presentan discrepancias a los valores reportados con la norma E0.30-2003, de Diseño Sismo Resistente, del Reglamento Nacional de Edificaciones (Perú – Actualizado el 2009), donde se asigna el valor de aceleración máxima del terreno como 0.40g para toda la región Ancash, y la aceleración máxima obtenida en este trabajo, para un Tr=475 años, y una probabilidad de excedencia del 10%, para un tiempo de exposición de 50 Años, el valor es 0.912g; para lo que se define el valor de aceleración efectiva (2/3 de la aceleración máxima) esperados en Huarmey es de 0.608g; lo que resulta de gran interés desde el punto de vista de
la
ingeniería, para lograr un análisis y diseño sismorresistente óptimo, con una relación costo seguridad más ajustado a las respuestas esperadas. A continuación se compara el espectro propuesto por la Norma E-030 para la zona sísmica 3 en roca o suelos firme, con el espectro uniforme de peligro (UHS) para las provincias de Huarmey, Huaraz y Llamellin. Comparacion del Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Vs el Espectro Inelastico de pseudo-aceleracion de la Norma E-030 (zona 3, Zuelo Rocoso o firme) 3.00 g (UHS) Huarmey Norma E-030 Huaraz Llamellin
Aceleracion (g)
1.00 g
0.33 g
0.11 g
0.04 g 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 Periodo Estructural (seg)
Figura N° 100 Comparación del espectro uniforme de peligro (UHS) con el espectro de Diseño de la Norma E-030, para tres Provincias TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -127-
UNASAM - FIC
CAPITULO V
Se puede observar que el espectro uniforme de peligro (UHS) para la Provincia de Huarmey para T=0.00seg el valor es inferior al valor del espectro de la Norma E-030, cuanto el periodo estructural aumenta a T=0.10seg el valor del (UHS) aumenta a 2.782g, cuando T=0.20seg el valor disminuye hasta el valor de 1.536g, los valores del (UHS) para estos dos periodos son muy superiores a lo que muestra la norma hasta un 180% mayor; a partir de T=0.40seg hasta T=1.00seg. los valores del (UHS) son menores que los obtenidos por la norma; por ultimo cuando el periodo va desde T=1.00seg a T=3.00seg. los valores de las aceleraciones espectrales disminuyen desde el 0.414g hasta 0.133g, los cuales siguen siendo superiores en comparación a los valores de la Norma E-030. De la figura N°100 también se aprecia que el (UHS) para Huaraz es menor en todos sus periodos, en comparación a lo establecido por la norma E-030; también se observa que para la provincia de Antonio Raimondi, capital Llamellin su espectro uniforme de peligro (UHS), desde T=0.00seg hasta T=0.90seg los valores del (UHS) son menores a lo propuesto por la norma E030; desde T=0.90seg hasta T=1.9seg los valores del (UHS) son mayores a los propuesto por el E-030, luego para los periodos T=1.9sega hasta T=3.00seg. los valores del (UHS) son menores que los del espectro de la norma.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -128-
UNASAM - FIC
CAPITULO VI
CAPITULO VI
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 CONCLUSIONES •
Se ha Redefinido las fuentes 20 Sismogenicas propuesta por el cismid, las cuales, se subdividen en función a los mecanismos focales de generación, como se describe a continuación: 5 son subducción de interfase, 5 son por subducción de intraplaca superficial, 4 se dan por subducción de intraplaca intermedia y las últimas 6 se dan por reacomodo de la corteza.
•
Las Fuentes Sismogenicas de la presente investigación se han modelado mediante regresión polinómica planar, según la sismicidad promedio de cada fuente, estas superficies se ajusta al modelo de la geometría se subducción propuesto por Tavera y Buforn en 1998
•
Los parámetros sismológicos de las fuentes se calcularon en base a la magnitud de momento Mw, para lo cual se utilizo el programa Sismológico Zmap Ver 6 , desarrollado por Stefan Wiemer 2005
•
Para homogeneizar el catalogo sísmico compilado en este trabajo se propuso una correlación entre la magnitud de momento Mw y la magnitud de ondas de cuerpo MB, el cual tiene un coeficiente de
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -129-
UNASAM - FIC
CAPITULO VI
correlación de 0.9501, el cual indica que la correlación es aceptable estadísticamente •
La utilización de la magnitud de momento Mw se realizo debido a que los modelos de atenuación existente a la fecha se basan a esta magnitud; así también esta escala, no esta sujeta al fenómeno de saturación, tal así como ocurre con las otras escalas.
•
La evaluación del peligro sísmico para la región Ancash utilizando el Programa Crisis 2007ver 7.2 desarrollado por (Ordaz, Aguilar y Arboleda 2007), se a podido determinar que para una probabilidad de excedencia de 10% en 50 años de vida útil para una aceleración de 0.4g, para T=0.0seg (PGA), la mayor probabilidad de ocurrencia de un evento sísmico se da en la capital de provincia de huarmey, mientras que la menor probabilidad de Ocurrencia se da en la capital de la provincia de Huaylas.
•
Como se emplearon los modelos de atenuación para ordenadas espectrales para respuestas horizontales, con un amortiguamiento del 5% se pudo generaron mapas de isoaceleraciones espectrales para los periodos estructurales de T=0.00seg (PGA), T=0.20seg y T=1.00seg, para toda la región Ancash.
•
De los mapas de Isoaceleraciones espectrales para un amortiguamiento del 5% y un tiempo de retorno, se concluye que las mayores aceleraciones en la región Ancash se distribuyen de la zona costera Sur Oeste, mientras que en al zona central presenta las menores aceleraciones, mientras luego para la zona Nor-Este se presenta un leve incremento del orden del 0.10g mas.
•
Utilizando el programa crisis 2007 Ver7.2 se generaron los espectro de uniforme de peligro (UHS), para todas las capitales de las provincias de la región Ancash, para los periodos de retorno de 475 y 950años.
•
Comparando los resultados del espectro uniforme de peligro (UHS) obtenidos en esta investigación con el espectro de inelástico de diseño de la Norma E-030, para un periodo de retorno de 475 años, en el punto de mayor probabilidad de ocurrencia del peligro sísmico; el cual la ciudad de huarmey, se concluye que el espectro propuesto por la norma no es el adecuado para los periodos que van desde 0.075seg hasta 0.20seg, en
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -130-
UNASAM - FIC
CAPITULO VI
donde se observa que las aceleraciones alcanzan valores de hasta 2.782g en menos de 0.125seg, tiempo en que las estructuras van estar expuestas a esta aceleraciones, también se observa que los valores de las aceleraciones que van desde 0.80seg hasta 3.00seg a mas los valores del (UHS) hallado es mayor en comparación a la norma.
6.2 RECOMENDACIONES •
Se recomienda realizar estudios al respecto de las fallas de quiches y del Sistema de fallas de la cordillera blanca para poder incluirlas como fuentes Sismogenicas lineales, y ver el aporte que generan estas.
•
Desarrollar nuevos modelos de atenuación para la sismicidad de corteza para la realidad nacional, ya que hasta la fecha solo existe un modelo de atenuación desarrollada por el Cismid & J. Chávez Obregón del 2006, para sismos de subducción.
•
Se recomienda ir actualizando los parámetros sismogénicas como mejorar la identificación de las fuentes sismogénicas para poder obtener valores de peligró sísmico con mayor aproximación.
•
En cuanto al espectro de diseño se recomiendo actualizar la norma sismo resistente E-030 incluyendo los parámetros de isoaceleraciones y proponiendo un mejor modelo del espectro inelástico de diseño, que se ajuste mejor a los últimos eventos sísmicos ocurridos en la actualidad.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -131-
UNASAM - FIC
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1]
Kramer, S.L (1996), “Geotechnical Earthquake Engineering”, University of Washington. Ed. Prentice- Hall, p. 71.
[2]
ESTUDIO: Mapa De Peligros De La Ciudad De Huaraz Y Sus Áreas De Expansión (Informe Principal) Proyecto INDECI – PNUD PER/02/051 Ciudades Sostenibles
[3]
Janice Hernández Torres (2003), “Entorno Tectónico Y Amenaza Sísmica En Perú”; Instituto Geofísico del Perú. V. 4 p. 75-88
[4]
Oscar Pomachagua Perez (2000), “Características Generales De La Tectónica Y Sismicidad De Perú”; Instituto Geofísico del Perú, Lima, p. 93 - 104.
[5]
Francisco
Crisafulli,
Elbio
Villafañe
(2002);
“Guía
de
Estudio
Ingeniería
Sismorresistente”, Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ingeniería. [6]
Indeci – Pnud “Plan de prevención ante desastres: usos del suelo y medidas de mitigación - ciudad de HUARAZ”.
[7]
McGuire R.K. (1976), "Fortran Computer Program for Seismic Risk Analysis", OpenFile Report 76-67, U.S. Geological Survey
[8]
Berrocal J., (1974), "South American Seismotectonics from SAAS data", Thesis submitted for the Degree of Doctor of Philosophy in the University of Edinburg.
[9]
José Macharé & Carlos Benavente, “Las Fallas Activas Del Perú En Las Evaluaciones Del Peligro Sísmico”; XIII Congreso Peruano de Geología.
[10]
Yolanda ZAMUDIO & Hernando TAVERA (2003): “EVALUACION DEL PELIGRO SISMICO EN EL PERU”; Instituto Geofisico del Perú-CNDGS.
[11]
Avelino Samartın Quiroga (2002): “CURSO DE INGENIERIA SISMICA La acción sísmica”; Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, España.
[12]
Ulises Mena Hernández (2002); “Evaluación Del Riesgo Sísmico En Zonas Urbanas”; Tesis Doctoral, Universidad Politécnica de Cataluña; Barcelona, España
[13]
Jorge ALVA &
Miriam ESCALAYA (2005): “Actualización De Los Parámetros
Sinológicos En La Evaluación Del Peligro Sísmico En El Perú”, CISMID, FIC, UNI [14]
Training Handbook for municipal / PWD / Private Sector Engineers od the States and UTs; indian institute of Technology Kharagpur 721302
[15]
John G. Anderson and M. D. Trifunac (1977): “On Uniform Risk Functional Which Describe Strong Earthquake Ground Motion: Definition, Numerical Estimation, And An Application To The Fourier Amplitude Of Acceleration”; University Of Southern California; REPORT N°. CE 77-02
[16]
Dr Miguel Herraiz Sarachaga (1997): “Conceptos básicos de Sismología para ingenieros”, Universidad Nacional de ingeniería –Cismid, primera edición
[17]
Andre Filiatrault (1998): “Elements Of Earthquake Engineering And Structural Dynamics”, EDITIONS DEL Ecole Polytechnique de Montreal: Quebec, Canada
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -132-
UNASAM - FIC
[18]
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Arévalo E. (1984) “Riesgo sísmico del departamento de Ancash”. Tesis de Grado Universidad Nacional De Ingeniería, Lima, Perú.
[19]
Jorge Luis Castillo Aedo (1993): “Peligro Sísmico en el Perú”, Tesis de grado, Universidad Nacional De Ingeniería, Lima, Perú.
[20]
Edwin Ordóñez Huaman (1984): “Estudio de la Vulnerabilidad Sísmica de Huaraz”, Tesis de Grado, Universidad Nacional De Ingeniería, Lima, Perú.
[21]
Cesar González Obregón. (1994): “Microzonificación Sísmica de la Ciudad de Huaraz: Sector Sur”. Tesis de Grado Universidad Santiago Antúnez de Mayolo, Huaraz, Perú
[22]
Armas C. (1972), "Microzonificación Sísmica de la Ciudad de Huaraz", Tesis de Grado, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima-Perú.
[23]
Mayelo Salazar Celestino. (1994): “Microzonificación Sísmica de la Ciudad de Huaraz: Zona Norte”. Tesis de Grado Universidad Santiago Antúnez de Mayolo, Huaraz, Perú.
[24]
Salazar H., Santucci H. y felix O. (1984) “Falla – activa de la Cordillera Blanca como Fuente Sismogenica”, lima , peru
[25]
Hernando Tavera y Elisa Buforn (1998): “Sismicidad Sismotectónica del Perú”, Universidad Complutense de Madrid – España.
[26]
Bolaños, A. y Monroy, O. (2004), “Espectros de Peligro Sísmico Uniforme”, Tesis para Obtener el Grado de Magíster en Ingeniería Civil, Pontificia Universidad Católica del Perú.
[27]
Tavera, H. y Buforn, E. 1998. “Sismicidad y sismotectónica de Perú”, En: A. Udias y E. Buforn (ed.). Sismicidad y sismotectónica de Centro y Sudamérica. Física de la Tierra, UCM., N°10, 187-219.
[28]
Reiter, L. (1990): Earthquake hazard analysis, Issues and insights”. Columbia Univ. Press, New York, 254 pp. [libro de texto].
[29]
COMISION TECNICA CRYRZA (1970) “Evaluación de Daños Edificaciones Ciudad de Huaraz”-Sismo 31 de Mayo 1970, Huaraz, Perú
[30]
“Estudio de Suelos para Cimentación y Pavimentos”. LAGESA, para CRYRZA, Mayo, 1972.
[31]
Antonio Morales Esteban (2009): “Peligrosidad sísmica. Leyes de atenuación y análisis de las series temporales de los terremotos. Aplicación al Tajo de San Pedro la Alhambra de Granada”, Tesis Doctoral – Universidad de Sevilla, Sevilla, España.
[32]
Stefan Wiemer and Max Wyss, (2000): “Minimum Magnitude of Completeness in Earthquake Catalogs: Examples from Alaska, the Western United States, and Japan”, Bulletin of the Seismological Society of America.
[33]
Bendito, América, Rivero, Pedro Y Lobo Quintero, William. (2002), “Variación EspacioTemporal De Los Parámetros De Recurrencia Sísmica En El Occidente De Venezuela”. IMME. vol.40, no.1 p.1-14
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -133-
UNASAM - FIC
[34]
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Ordaz, M., Aguilar A., Arboleda J. (2007), “Program for Computing Seismic Hazard: CRISIS 2007 Ver 7.2”, Institute of Engineering, Universidad Nacional Autónoma de México.
[35]
AGUIAR FALCONI, Roberto (2004). “Espectros sísmicos de riesgo uniforme para verificar desempeño estructural en países sudamericanos”. IMME, vol.42, no.1, p.29-49. ISSN 0376-723X.
[36]
SEAOC, (1995). “VISION 2000 Report on performance based seismic engineering of buildings”, Structural Engineers Association of California, Sacramento.
[37]
SEAOC, (1995), “A framework for performance based design”, Structural Engineers Association of California. VISION 2000 Committee, California.
[38]
Carlos Gamarra (2009), “Nuevas Fuentes Sismogénicas Para La Evaluación Del Peligro Sísmico Y Generación De Espectros De Peligro Uniforme En El Perú”, Tesis de grado Universidad Nacional De Ingeniería, Lima, Perú.
[39]
Catalogo Sísmico de IGP versión actualizada al 2005
[40]
Catalogo sísmico del del National Earthquake Information Center (NEIC)
[41]
http://www.ecapra.org/capra_wiki/es_wiki/index.php?title=CRISIS_2007
[42]
http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0376723X2002000100001&lng=es&nrm=iso
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -134-
ANEXOS
UNASAM - FIC
ANEXO A (ESCALA DE INTENSIDADES DE MERCALLI MODIFICADA) MODIFICADA) I.
No se advierte sino por unas pocas personas y en condiciones de perceptibilidad especialmente favorables.
II.
Se percibe sólo por algunas personas en reposo, particularmente las ubicadas en los pisos superiores de los edificios.
III.
Se percibe en los interiores de los edificios y casas. Sin embargo, muchas personas no distinguen claramente que la naturaleza del fenómeno es sísmica, por su semejanza con la vibración producida por el paso de un vehículo liviano. Es posible estimar la duración del sismo.
IV.
Los objetos colgantes oscilan visiblemente. Muchas personas lo notan en el interior de los edificios aún durante el día. En el exterior, la percepción no es tan general. Se dejan oír las vibraciones de la vajilla, puertas y ventanas. Se sienten crujir algunos tabiques de madera. La sensación percibida es semejante a la que produciría el paso de un vehículo pesado. Los automóviles detenidos se mecen.
V.
La mayoría de las personas lo perciben aún en el exterior. En los interiores, durante la noche, muchas personas despiertan. Los líquidos oscilan dentro de sus recipientes y aún pueden derramarse. Los objetos inestables se mueven o se vuelcan. Los péndulos de los relojes alteran su ritmo o se detienen. Es posible estimar la dirección principal del movimiento sísmico.
VI.
Lo perciben todas las personas. Se atemorizan y huyen hacia el exterior. Se siente inseguridad para caminar. Se quiebran los vidrios de las ventanas, la vajilla y los objetos frágiles. Los juguetes, libros y otros objetos caen de los armarios. Los cuadros suspendidos de las murallas caen. Los muebles se desplazan o se vuelcan. Se producen grietas en algunos estucos. Se hace visible el movimiento de los árboles y arbustos, o bien, se les oye crujir. Se siente el tañido de las campanas pequeñas de iglesias y escuelas.
VII.
Los objetos colgantes se estremecen. Se experimenta dificultad para mantenerse en pie. El fenómeno es percibido por los conductores de automóviles en marcha. Se producen daños de consideración en estructuras de albañilería mal construidas o mal proyectadas. Sufren daños menores (grietas) las estructuras corrientes de albañilería bien construidas. Se dañan los muebles. Caen trozos de estuco, ladrillos, parapetos, cornisas y diversos elementos arquitectónicos. Las chimeneas débiles se quiebran al nivel de la techumbre. Se producen ondas en los lagos; el agua se enturbia. Los terraplenes y taludes de arena o grava experimentan pequeños deslizamientos o hundimientos. Se dañan los canales de hormigón para regadío. Tañen todas las campanas.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -135-
ANEXOS
UNASAM - FIC
VIII. Se hace difícil e inseguro el manejo de vehículos. Se producen daños de consideración y aún el derrumbe parcial en estructuras de albañilería bien construidas. En estructuras de albañilería especialmente bien proyectadas y construidas sólo se producen daños leves. Caen murallas de albañilerña. Caen chimeneas en casas e industrias; caen igualmente monumentos, columnas, torres y estanques elevados. Las casas de madera se desplazan y aún se salen totalmente de sus bases. Los tabiques se desprenden. Se quiebran las ramas de los árboles. Se producen cambios en las corrientes de agua y en la temperatura de vertientes y pozos. Aparecen grietas en el suelo húmedo, especialmente en la superficie de las pendientes escarpadas. IX.
Se produce pánico general. Las estructuras de albañilería mal proyectadas o mal construidas se destruyen. Las estructuras corrientes de albañilería bien construidas se dañan y a veces se derrumban totalmente. Las estructuras de albañilería bien proyectadas y bien construidas se dañan seriamente. Los cimientos se dañan. Las estructuras de madera son removidas de sus cimientos. Sufren daños considerables los depósitos de agua, gas, etc. Se quiebran las tuberías (cañerías) subterráneas. Aparecen grietas aún en suelos secos. En las regiones aluviales, pequeñas cantidades de lodo y arena son expelidas del suelo.
X.
Se destruye gran parte de las estructuras de albañilería de toda especie. Se destruyen los cimientos de las estructuras de madera. Algunas estructuras de madera bien construidas, incluso puentes, se destruyen. Se producen grandes daños en represas, diques y malecones. Se producen grandes desplazamientos del terreno en los taludes. El agua de canales, ríos, lagos, etc. sale proyectada a las riberas. Cantidades apreciables de lodo y arena se desplazan horizontalmente sobre las playas y terrenos planos. Los rieles de las vías férreas quedan ligeramente deformados.
XI.
Muy pocas estructuras de albañilería quedan en pie. Los rieles de las vías férreas quedan fuertemente deformados. Las tuberías (cañerías subterráneas) quedan totalmente fuera de servicio.
XII.
El daño es casi total. Se desplazan grandes masas de roca. Los objetos saltan al aire. Los niveles y perspectivas quedan distorsionados.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -136-
ANEXOS
UNASAM - FIC
ANEXO B (CALCULO DE LA DEMANDA SÍSMICA POR ESPECTRO DE DISEÑO SEGÚN NORMA EE030) 030) Según el Reglamento Nacional de Edificaciones Peruano actualizado 2009, en la Norma E-030, Articulo 18 Análisis Dinámico; ítem 18.2 análisis modal espectral, sección (b) Aceleración Espectral Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se utilizará un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones definido por: C1
. ¶. . C .& L
Dónde: Z: Factor de Zona U: Factor de Uso o Importancia C: Coeficiente de Amplificación Sísmica S: Factor de Suelo R: Coeficiente de reducción de solicitaciones sísmicas g: Aceleración de la Gravedad (981 cm/seg2)
Z: Factor de Zona A cada zona se asigna un factor Z según se indica en la Tabla N°1. Este factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10 % de ser excedida en 50 años.
Tabla N°1 FACTORES DE ZONA (Z) 3
0,4
2
0,3
1
0,15
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -137-
ANEXOS
UNASAM - FIC
S: Factor de Suelo Para los efectos de esta Norma, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el período fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte. Los tipos de perfiles de suelos son cuatro: Tabla Nº2 Parámetros del Suelo Tipo
Descripción
Tp (s)
S
S1
Roca o suelos muy rígidos
0,4
1,0
S2
Suelos intermedios
0,6
1,2
S3
Suelos flexibles o con estratos de gran espesor
0,9
1,4
S4
Condiciones excepcionales
*
*
(*) Los valores de Tp y S para este caso serán establecidos por el especialista, pero en ningún caso serán menores que los especificados para el perfil tipo S3.
C: Coeficiente de Amplificación Sísmica Este coeficiente se interpreta como el factor de amplificación de la respuesta estructural respecto de la aceleración en el suelo. De acuerdo a las características de sitio, se define el factor de amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión: ]. ¤ { Dónde:
z | ; ≤ ]. ¤
T es el período Fundamental El período fundamental para cada dirección se estimará con la siguiente expresión: D=
ℎ²
Dónde: CT=35 para edificios cuyos elementos resistentes en la dirección considerada sean únicamente pórticos. CT=45 para edificios de concreto armado cuyos elementos sismorresistentes sean pórticos y las cajas de ascensores y escaleras. TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -138-
ANEXOS
UNASAM - FIC
CT=60 para estructuras de mampostería y para todos los edificios de concreto armado cuyos elementos sismorresistentes sean fundamentalmente muros de corte.
U: Factor de Uso o Importancia Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo con las categorías indicadas en la Tabla N° 3. El coeficiente de uso e importancia (U) definido en la Tabla N° 3 se usará según la clasificación que se haga. Tabla N° 3 CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES CATEGORÍA
A Edificaciones Esenciales
B Edificaciones Importantes
C Edificaciones Comunes
D Edificaciones Menores
DESCRIPCIÓN Edificaciones esenciales cuya función no debería interrumpirse inmediatamente después que ocurra un sismo, como hospitales, centrales de comunicaciones, cuarteles de bomberos y policía, subestaciones eléctricas, reservorios de agua. Centros educativos y edificaciones que puedan servir de refugio después de un desastre. También se incluyen edificaciones cuyo colapso puede representar un riesgo adicional, como grandes hornos, depósitos de materiales inflamables o tóxicos. Edificaciones donde se reúnen gran cantidad de personas como teatros, estadios, centros comerciales, establecimientos penitenciarios, o que guardan patrimonios valiosos como museos, bibliotecas y archivos especiales. También se considerarán depósitos de granos y otros almacenes importantes para el abastecimiento Edificaciones comunes, cuya falla ocasionaría pérdidas de cuantía intermedia como viviendas, oficinas, hoteles, restaurantes, depósitos e instalaciones industriales cuya falla no acarree peligros adicionales de incendios, fugas de contaminantes, etc. Edificaciones cuyas fallas causan pérdidas de menor cuantía y normalmente la probabilidad de causar víctimas es baja, como cercos de menos de 1,50m de altura, depósitos temporales, pequeñas viviendas temporales y construcciones similares.
FACTOR U
1,5
1,3
1,0
(*)
(*) En estas edificaciones, a criterio del proyectista, se podrá omitir el análisis por fuerzas sísmicas, pero deberá proveerse de la resistencia y rigidez adecuadas para acciones laterales.
R: Coeficiente de reducción de solicitaciones sísmicas Los sistemas estructurales se clasificarán según los materiales usados y el sistema de estructuración sismorresistente predominante en cada dirección tal
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -139-
ANEXOS
UNASAM - FIC
como se indica en la Tabla N°6. Según la clasificación que se haga de una edificación se usará un coeficiente de reducción de fuerza sísmica (R). Para el diseño por resistencia última las fuerzas sísmicas internas deben combinarse con factores de carga unitarios. En caso contrario podrá usarse como (R) los valores establecidos en Tabla N°6 previa multiplicación por el factor de carga de sismo correspondiente. Tabla N°6 SISTEMAS ESTRUCTURALES Sistema Estructural
Coeficiente de Reducción, R Para estructuras regulares (*)(**)
Acero Pórticos dúctiles con uniones resistentes a momentos. Otras estructuras de acero: Arriostres Excéntricos. Arriostres en Cruz. Concreto Armado Pórticos (1). Dual (2). De muros estructurales (3). Muros de ductilidad limitada (4) Albañilería Armada o Confinada(5) Madera (Por esfuerzos admisibles)
9,5 6,5 6,0 8 7 6 4 3 7
1.
Por lo menos el 80% del cortante en la base actúa sobre las columnas de los pórticos que cumplan los requisitos de la NTE E.060 Concreto Armado. En caso se tengan muros estructurales, estos deberán diseñarse para resistir una fracción de la acción sísmica total de acuerdo con su rigidez. 2. Las acciones sísmicas son resistidas por una combinación de pórticos y muros estructurales. Los pórticos deberán ser diseñados para tomar por lo menos 25% del cortante en la base. Los muros estructurales serán diseñados para las fuerzas obtenidas del análisis según Artículo 16 (16.2) 3. Sistema en el que la resistencia sísmica está dada predominantemente por muros estructurales sobre los que actúa por lo menos el 80% del cortante en la base. 4. Edificación de baja altura con alta densidad de muros de ductilidad limitada. 5. Para diseño por esfuerzos admisibles el valor de R será 6 (*) Estos coeficientes se aplicarán únicamente a estructuras en las que los elementos verticales y horizontales permitan la disipación de la energía manteniendo la estabilidad de la estructura. No se aplican a estructuras tipo péndulo invertido. (**) Para estructuras irregulares, los valores de R deben ser tomados como ¾ de los anotados en la Tabla. Para construcciones de tierra referirse a la NTE E.080 Adobe. Este tipo de construcciones no se recomienda en suelos S3, ni se permite en suelos S4.
TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)
Pág. -140-
View more...
Comments
