Zonificacion Geotecnica Bucaramanga
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SUBDIRECCION SUBDIRECCION DE DE AMENAZAS AMENAZAS GEOAMBIENTALES GEOAMBIENTALES
ZONIFICACIÓN ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA INDICATIVA DEL DEL ÁREA ÁREA METROPOLITANA METROPOLITANA DE DE BUCARAMANGA BUCARAMANGA
Bogotá, junio de 2001
República de Colombia MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA INSTITUTO DE INVESTIGACION E INFORMACION GEOCIENTIFICA, MINERO – AMBIENTAL Y NUCLEAR – INGEOMINAS
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ADOLFO ALARCON GUZMAN Director General INGEOMINAS
FREDDY ANTONIO ANAYA MARTÍNEZ Director General CDMB
FERNANDO MUÑOZ CARMONA CARLOS FORERO DUEÑAS (Q.E.P.D) Subdirector Amenazas Geoambientales
JAIRO CLAVIJO Director Unidad Operativa Bucaramanga DIANA MARCELA RUBIANO VARGAS Jefe de Proyecto
Geología y Neotectónica DIEGO IBAÑEZ EDGAR CARRILLO EDUARDO CASTRO HEYLEY VERGARA Asesor PABLO CARO (Q.E.P.D) Geotecnia JESÚS GARCIA DIEGO IBAÑEZ Asesor JAIME SUAREZ Perforaciones GRUPO PERFORACIONES INGEOMINAS
Geofísica JAIRO ESQUIVEL MIGUEL GARZÓN FERNANDO CARVAJAL (Contrato)
Microtremores SAMUEL MARTINEZ ANIBAL OJEDA Labotarorio GUILLERMO AVILA GRUPO GEOENSAYOS – GEOMECÁNICA INGEOMINAS
Ingeniería Sísmica CARLOS ALVARADO ALEJANDRO MARTINEZ DIANA RUBIANO
Cartografía y SIG EDGAR CARRILLO GRUPO SIG – Amenazas Geoambientales INGEOMINAS
Auxiliares de Ingeniería MANUEL CAVIEDES FERNANDO DÍAZ CARLOS VARGAS
Edición Final ANA I. ALVARADO ASTRID SANDOVAL CRISTINA CASTELLANOS
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TABLA DE CONTENIDO CAPITULO 1 ASPECTOS GEOLÓGICOS .....................................................................................1 1.1 UNIDADES LITOESTRATIGRÁFICAS ...........................................................2 1.1.1 Rocas Metamórficas .................................................................................3 1.1.1.1 Neis de Bucaramanga (PEb)..............................................................3 1.1.1.2 Formación Silgará (PDs). ...................................................................4 1.1.2 Rocas Igneas............................................................................................6 1.1.2.1 Diorita y Tonalita del Area del río Suratá (TRt). ................................6 1.1.2.2 Cuarzomonzonita de la Corcova (JRcl). .............................................6 1.1.2.3 Cuarzomonzonita, Granito y Pórfido Cuarzoso (JRcg). ......................7 1.1.3 Rocas Sedimentarias ................................................................................8 1.1.3.1 Formación Floresta (Df). ....................................................................9 1.1.3.2 Formación Diamante (Pcd). ...............................................................9 1.1.3.3 Formación Tiburón (TRPt)................................................................11 1.1.3.4 Formación Bocas (TRb). ..................................................................12 1.1.3.5 Formación Jordán (Jj). .....................................................................14 1.1.3.6 Formación Girón (Jg). ......................................................................15 1.1.3.7 Formación Tambor (Kita). ................................................................17 1.1.3.8 Formación Bucaramanga. ...............................................................19 1.1.3.9 Depósitos de flujos de Escombros (Qfe). ........................................27 1.1.3.10 Depósitos Aluviales. ......................................................................30 1.1.3.11 Depósitos Coluviales o de Ladera (Ql). .........................................32 1.1.3.12 Depósitos de Deslizamientos (Qd). ................................................34 1.1.3.13 Llenos Antropogénicos (Qla). .........................................................35 1.2 GEOMORFOLOGÍA ......................................................................................37 1.2.1 Indicadores Geomórficos .......................................................................37 1.2.2 Acercamiento A La Actividad Tectonica .................................................39 1.2.3 Unidades Geomorfológicas....................................................................42 1.2.3.1 Formas de Origen Aluvial .................................................................42 1.2.3.2 Formas de Origen Denudacional......................................................46 1.2.3.3 Formas de Origen Estructural - Denudacional..................................47 1.2.3.4 Unidades de Origen Neotectónico....................................................48 1.2.3.5 Unidades de Origen Antropogénicas................................................49 1.3 NEOTECTÓNICA ..........................................................................................49 1.3.1 Fotointerpretación Morfotectónica Del Sistema De Fallas De Bucaramanga – Santa Marta ...........................................................................51 1.3.1.1 Morfotectónica .................................................................................52 1.3.2. Fotointerpretacion Morfotectonica De La Falla Del Suarez....................61 1.3.2.1 Morfotectónica .................................................................................61
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CAPITULO 2 EXPLORACIÓN GEOFÍSICA DEL SUBSUELO .....................................................67 2.1 ESTUDIOS DE RESISTIVIDAD ELÉCTRICA................................................67 2.1.1 Adquisición De Los Datos Geoeléctricos ....................................................67 2.1.2 Procesamiento de Datos Geoeléctricos ..................................................67 2.1.3 Interpretación de Resultados Geoeléctricos............................................68 2.1.3.1 Tipos de Curvas ...............................................................................68 2.1.3.2 Perfiles Geoeléctricos ......................................................................68 2.2 ESTUDIOS DE REFRACCIÓN SÍSMICA ......................................................73 2.2.1 Adquisición de los datos Sísmicos ..........................................................78 2.2.2 Procesamiento de los datos de refracción sísmica..................................80 2.3 INTERPRETACIÓN DE DATOS DE REFRACCIÓN SÍSMICA......................83 2.3.1 Sector Uno (Calle 45).............................................................................83 2.3.2 Sector Dos (Girón - Anillo Vial) ...............................................................83 2.3.3. Sector Tres (Barrios del Norte de Bucaramanga)...................................84 2.3.4 Sector Cuatro (Parte central y sur de Bucaramanga) ..............................89 2.3.5 Sector Cinco (Parte Oriental de Bucaramanga) .....................................90 2.3.6 Sector Seis (Floridablanca - Piedecuesta) .............................................90 2.4.SINTESIS DE RESULTADOS .......................................................................91 2.4.1 Síntesis de los Estudios de Resistividad Eléctrica...................................91 2.4.2 Síntesis de los Estudios de Refracción Sísmica......................................92
CAPITULO 3 CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL SUBSUELO.........................................95 3.1 INTRODUCCION...........................................................................................95 3.2 ANÁLISIS DE ESTUDIOS GEOTÉCNICOS EXISTENTES ...........................95 3.2.1 Recopilación de Información ...................................................................95 3.2.2 Metodología ............................................................................................96 3.3 UTILIZACIÓN DE CORRELACIONES MEDIANTE LA PRUEBA SPT .........98 3.4 EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO..............................................................101 3.5 ENSAYOS DE LABORATORIO..................................................................106 3.5.1 Antecedentes........................................................................................106 3.5.2 Ensayos de clasificación .......................................................................107 3.5.3 Humedad Natural..................................................................................107 3.5.4 Granulometrías .....................................................................................109 3.5.5 Peso Unitario Total ...............................................................................109 3.5.6 Peso Específico de los Sólidos .............................................................113 3.5.7 Porcentaje de Finos ..............................................................................113 3.5.8 Ensayos de Compresibilidad.................................................................113 3.5.9 Ensayos de Resistencia........................................................................118 3.5.9.1 Ensayo de Corte Directo ................................................................118 3.5.9.2 Resistencia ante carga monotónica................................................118 3.5.9.3 Resistencia ante carga cíclica – Triaxial cíclico. .............................121 3.5.10 Ensayo de Carga Puntual ...................................................................138 3.6 MAPA DE PENDIENTE...............................................................................139 3.6.1 Antecedentes........................................................................................139 3.6.2 Zonificación por Pendientes..................................................................139
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3.7 ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA ..................................................................141 3.7.1 Antecedentes........................................................................................141 3.7.2 Zonificaciones Geotécnicas Preliminares..............................................141 3.7.2.1 Zonificación Geotécnica Preliminar del Área de Bucaramanga 1994) ..................................................................................................................141 3.7.2.2 Condiciones de Cimentación en la Terraza de Bucaramanga (1982). ..................................................................................................................142 3.7.3 ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA PROPUESTA .....................................145 3.7.3.1 ZONA 1A - Rocas Sedimentarias con Pendientes Moderadas a Bajas ..................................................................................................................145 3.7.3.2 ZONA 1B - Rocas Sedimentarias con Pendientes Fuertes.............153 3.7.3.3 ZONA 1C Rocas Sedimentarias Fracturadas Afectadas por Fallamiento Geológico ...............................................................................157 3.7.3.4 ZONA 2A - Rocas Igneas y Metamórficas de Alta Pendiente .........158 3.7.3.5 ZONA 2B - Rocas Igneas y Metamórficas Fracturadas Afectadas por Fallas Geológicas ......................................................................................160 3.7.3.6 ZONA 3A - Limos Rojos del Abanico Aluvial de Bucaramanga ......161 3.7.3.7 ZONA 3B Escarpes de la Meseta de Bucaramanga.......................163 3.7.3.8 ZONA 4A Formación Organos No Afectada por Procesos Erosivos ..................................................................................................................164 3.7.3.9. ZONA 4B Formación Organos Afectada por Procesos Erosivos ...166 3.7.3.10 ZONA 4C Formación Organos y Limos Rojos en Laderas Susceptibles a Deslizamientos...................................................................167 3.7.3.11 ZONA 5. Flujos de Escombros del Piedemonte del Macizo de Santander ..................................................................................................168 3.7.3.12 ZONA 6A. Valles Aluviales de Los Ríos y Quebradas Principales169 3.7.3.13 ZONA 6B Valles Aluviales de los Ríos Afectados por Procesos de Erosión ......................................................................................................170 3.7.3.14 ZONA 7 Depósitos de Coluvión....................................................172 3.7.3.15 ZONA 8A. Zona susceptible a deslizamientos en el norte de Bucaramanga ............................................................................................173 3.7.3.16 ZONA 8B Zona de deslizamiento activo en el Norte de Bucaramanga ............................................................................................174 3.7.3.17 ZONA 9 Rellenos sueltos .............................................................183
CAPITULO 4 RESPUESTA SÍSMICA DEL SUBSUELO ............................................................187 4.1 INSTRUMENTACIÓN SÍSMICA Y MICROTREMORES ..............................187 4.1.1 Red de acelerógrafos............................................................................188 4.1.1.1 Equipos..........................................................................................188 4.1.1.2 Sismicidad de la Red Local de Bucaramanga ...............................188 4.1.1.3 Espectros de Respuesta de sismos registrados en Bucaramanga 192 4.1.2 Microtepidaciones en el área Metropolitana de Bucaramanga ..............196 4.1.2.1 Antecedentes .................................................................................196 4.1.2.2 Técnicas Utilizadas en el Análisis de Microtrepidaciones ...............197 4.1.2.3 Adquisición de la Información.........................................................199 4.1.2.4 Análisis de Datos ...........................................................................200 4.1.2.5 Comparación contra Sismos ..........................................................202
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4.1.2.6 Mapa de Isoperiodos......................................................................204 4.2 SELECCIÓN DE ACELEROGRAMAS DE DISEÑO....................................204 4.2.1 Determinación de Escenarios Sísmicos Compatibles con la Amenaza .205 4.2.2 Espectros de Respuesta de Acelerogramas de Diseño.........................215 4.3 CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DEL SUBSUELO...................................217 4.3.1 Perfiles típicos ......................................................................................217 4.3.2 Propiedades dinámicas de los materiales .............................................219 4.3.2.1 Modulo de rigidez y amortiguamiento.............................................219 4.3.2.2 Velocidad De Ondas De Corte .......................................................226 4.4 MODELACIÓN DINÁMICA DEL SUBSUELO Y ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA..............................................................................................227 4.4.1 Registros acelerográficos utilizados para la calibración ........................227 4.4.2 Calibración de la respuesta dinámica del subsuelo...............................230 4.4.3 Calibración sector parque de los niños (perforación 1)..........................230 4.4.4 Calibración sector oriental de la cabecera municipal de Girón ..............236 4.4.5 Calibración sector norte de la cabecera municipal de Piedecuesta.......238 4.4.6 Calibración sector Cañaveral ................................................................241 4.5 RESPUESTA SÍSMICA MEDIANTE MODELOS UNIDIMENSIONALES ....243 4.5.1 Parámetros definidos para la modelación de cada zona .......................243 4.5.2 Respuesta dinámica para las diferentes zonas ....................................245 4.6 CONSIDERACIONES ESPECIALES ..........................................................254
CAPITULO 5 ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA .......................................... 255 5.1 USO DE ACELEROGRAMAS DE DISEÑO PARA ANÁLISIS ESTRUCTURAL............................................................................................... 261
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................. 263
BIBLIOGRAFIA ....................................................................................... 266
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LISTA DE FIGURAS CAPITULO 1 Figura 1.1. Neis de Bucaramanga intensamente fracturado con meteorización moderada a alta en el corte de una carretera veredal, al oriente de Piedecuesta, cerca al sistema de fallas Bucaramanga - Santa Marta donde se presentan desprendimientos de roca y suelo..................................................................................................................................5 Figura 1.2. Cuarzomonzonita de La Corcova en el sitio de la planta de tratamiento de aguas sobre el río Suratá. Se aprecia el color gris verdoso característico de la unidad, su alto fracturamiento y poca meteorización. ...............................................................................8 Figura 1.3. Explotación de calizas de la formación Diamante en la cantera de Cementos Diamante al norte de Bucaramanga. ..............................................................................10 Figura 1.4. Conglomerados de la Formación Tiburón en cercanías al club Los Tiburones, al nororiente de Bucaramanga. ..........................................................................................12 Figura 1.5. Aspecto morfológico de la formación Bocas donde se ubica el barrio el Paulón al fondo, cuyas laderas presentan problemas de estabilidad. ...........................................13 Figura 1.6. Estratos de limolitas de la Formación Jordán con espesores entre 0.2 a 0.8 m inclinadas hacia el noreste. Calle 8 con carrera 2 (Piedecuesta)...................................16 Figura 1.7. Intercalaciones de areniscas grises y arcillolitas rojas de la formación Girón infrayaciendo depósitos del miembro Organos de la formación Bucaramanga. Carretera Girón - Zapatoca, sobre la margen derecha del río de Oro............................................16 Figura 1.8. Areniscas y limolitas meteorizadas de la Formación ............................................18 Tambor al suroccidente de la mesa de Ruitoque....................................................................18 Figura 1.9. Panorámica del abanico aluvial sobre el cual se encuentra construida la ciudad de Bucaramanga. Vista desde el norte hacia el sur. ......................................................21 Figura 1.10. Panorámica de los miembros que conforman la formación Bucaramanga. De base a techo: Organos (Qbo), Finos (Qbf), Gravoso (Qbg) y Limos Rojos (Qblr). Margen derecha de la quebrada La Joya, vista desde el barrio Campo Hermoso. .......22 Figura 1.11. Intercalaciones de niveles gravosos ( ) y arenoarcillosos ( ) que conforman la parte media superior del miembro Organos. Calle 45 vía a Girón. ................................23 Figura 1.12. Miembro Finos: Alternancia de niveles arcillosos, limoarenosos y arenolimosos, de colores gris verdosos, dispuestos en forma tabular a lenticular, con espesores que oscilan entre 5 y 40 cm. Barrio Primero de Mayo, sector Quinta Estrella. .....................24 Figura 1.13. Parte superior del miembro Gravoso (Qbg) completamente meteorizado, infrayaciendo el miembro Limos Rojos (Qblr). Urbanización Las Carabelas, autopista a Floridablanca...................................................................................................................26 Figura 1.14. Detalle de la parte superior del miembro Gravoso meteorizado en el sector deLa Cumbre. .................................................................................................................27 Figura 1.15. Depósito de escombros que conforma un abanico sobre el cual se encuentra ubicado el casco urbano de Piedecuesta. Vista desde el cerro de La Cruz. .................28 Figura 1.16. Depósitos de flujos de escombros altamente meteorizados, conformados por cantos y bloques de rocas ígneas y metamórficas provenientes del macizo de Santander........................................................................................................................29 Sector La Turena, Floridablanca. ............................................................................................29 Figura 1.17. Depósitos de flujos de escombros conformados por gravas arenosas y arenas gravosas con bloques de diámetro mayor a 1 metro. Entrada a Floridablanca por la autopista..........................................................................................................................29 Figura 1.18. Depósitos aluviales de lavado de arenas limosas de consistencia firme. Sector oriental del casco urbano de Piedecuesta, autopista a Bogotá......................................30 Figura 1.19. Morfología de los depósitos aluviales (Qal1), que conforman el valle del río de Oro en el sector de Piedecuesta.....................................................................................32 Figura 1.20. Detalle de un depósito aluvial gravo - arenoso, clasto soportado, en la margen izquierda del río Frío. Cruce del río Frío con la autopista a Floridablanca.....................33
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Figura 1.21. Depósitos de Ladera de la Formación Girón: A. Caídas de bloques en las laderas de la Mesa de Ruitoque (Vía a Acapulco). B. Coluvión de cantos y bloques en la salida de Floridablanca hacia Acapulco......................................................................34 Figura 1.22. Panorámica del gran deslizamiento del norte de Bucaramanga donde se ubican diferentes barrios que están siendo afectado por una reactivación en su parte baja (izquierda de la foto). Este material removido proviene del Miembro Organos (Qbo). ..36 Figura 1.23. Lleno sanitario sobre el zanjón del Carrasco, conformado por intercalaciones de basuras y niveles de arcilla y arena compactadas. ........................................................36 Figura 1.24. Bloquediagrama de geoformas asociadas con fallamiento horizontal activo. Modificado por Keller de Wesson et al., (1975)..............................................................39 Figura 1.25. Modelo Hipotético del área estudiada durante el Pleistoceno. ..........................41 Figura 1.26. Unidades Geomorfológicas del área de estudio. ...............................................43 Figura 1.27. Malla de drenaje detallada a partir de fotointerpretación de fotos aéreas (escala 1:42.000). ........................................................................................................................44 Figura 1.28. Imagen compuesta en falso color que muestra la visión tridimensional del paisaje actual del Area Metropolitana de Bucaramanga. ...............................................45 Figura 1.29. Bloquediagramas mostrando la secuencia de formación de ganchos en L causados por movimiento sinestral en fallas con desplazamiento horizontal. ...............50 Figura 1.30. Evidencia Neotectónica en la cantera de Cementos Diamante, donde estratos de la formación Diamante (Pcd), cabalgan sobre materiales aluviales del Cuaternario. ........................................................................................................................................51 Figura 1.31. Localización del área de estudio y fotos aéreas analizadas..............................53 Figura 1.32. Sector Cañón del río Chicamocha. Plancha 136 (Málaga) y parte de los cuadrángulos I-12 e I-13 (Málaga y san Gil)...................................................................56 Figura 1.33. Cuadrángulo H-12. Rasgos neotectónicos de la falla de Bucaramanga. ..........58 Figura 1.34. Plancha 97 (Cáchira). Rasgos neotectónicos de la falla de Bucaramanga.......60 Figura 1.35. Plancha 86 Abrego. Rasgos morfotectónicos de la falla de Bucaramanga......62 Figura 1.36. Plancha 76 Ocaña. Rasgos morfotectónicos de la falla de Bucaramanga.......63 Figura 1.37. Plancha 151 Charalá y 135 San Gil. Trazo del Sistema de Falla del Suárez....65
CAPITULO 2 Figura 2.1. Figura 2.2. Figura 2.3. Figura 2.4. Figura 2.5. Figura 2.6.
Hodógrafo de onda directa y refractada...............................................................76 Equipo de refracción sísmica OYO McSeis 160MX.............................................79 Equipo de refracción sísmica OYO McSeis 160MX y accesorios........................79 Arreglo de tendido de geófonos. ..........................................................................80 Plantado de Geófonos verticales y horizontales..................................................81 Geófono de pozo y geófonos horizontal y vertical. ..............................................82
CAPITULO 3 Figura 3.1. Densidad Relativas Medias y Calculadas. a) Suelo Arenoso b) Suelos Gravilloso Cubrinov ski (1999) ).....................................................................................................100 0.5 Figura 3.2. Relación entre el d y el (NLI) para muestras gravillosas inalteradas (Susuki, 1991) .............................................................................................................................101 Figura 3.3. Equipo de perforación Long Year 38 .................................................................102 Figura 3.4. Ejemplo de muestras recuperadas ....................................................................102 Figura 3.5. Carta de Plasticidad de Casagrande .................................................................108 Figura 3.6. Curvas Granulométricas.....................................................................................110 Figura 3.7. Ensayos de Compresibilidad..............................................................................119 Figura 3.7. Ensayos de Compresibilidad..............................................................................120 Figura 3.8. Ensayos de corte directo....................................................................................122 Figura 3.9. Ensayo Triaxial Estático .....................................................................................124
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Figura 3.10 Cámara Triaxial Cíclica .....................................................................................127 Figura 3.11. Esquema de un equipo triaxial cíclico..............................................................128 Figura 3.12. Esquema del estado de esfuerzo en un ensayo triaxial cíclico .......................130 Figura 3.13. Esquema de ensayo triaxial cóclico convencional para espécimen isotrópicamente consolidado (TC – IC) ........................................................................131 Figura 3.14. Ensayo Triaxial Cíclico .....................................................................................132 Figura 3.15. Zonificación geotécnica de Bucaramanga J. Suarez (1990) ..........................142 Figura 3.16. Principales mecanismos de falla en roca.........................................................146 Figura 3.17. Sector norte y occidental del Abanico de Bucaramanga. Zonas 1A y 1C (cerro Palonegro) y zona 4A (Barrio Los Colorados). ............................................................147 Figura 3.18. Valle de Guatiguará. Zona 1A y 1B (parte alta y media de La Meseta de Ruitoque) Al Fondo se observa la invasión Nueva Colombia ubicada sobre la zona 1B con alto riesgo de inestabilidad.....................................................................................147 Figura 3.19. Diagrama de Polos – Vía Aeropuerto de Palonegro........................................149 Figura 3.20. Diagrama de Frecuencia – Vía Aeropuerto de Palonegro ...............................150 Figura 3.21. Diagrama de Círculos Principales de Falla ......................................................150 Figura 3.22. Estimación de parámetros de Hoek-Brown y envolvente equivalente de Mohr para la Zona 1A.............................................................................................................152 Figura 3.23. Estimación de parámetros de Hoek-Brown y Envolvente equivalente de Mohr para la Zona 1B.............................................................................................................155 Figura 3.24. Sector del municipio de Piedecuesta. Se presentan las zonas 2A y 2B (Macizo de Santander), y la zona 5 (sector urbanizado de Piedecuesta y parte baja a nororiental). ...................................................................................................................158 Figura 3.25. Vista N-S del área metropolitana de Bucaramanga, donde se observan las zonas: 1A y 1C (cerro de Palonegro), 2B (Macizo de Santander), 3A (parte superior del abanico de Bucaramanga), 4Ay 4B Barrio Kenedy 6A (Llanura aluvial río de oro), 8A (escarpe norte de Bucaramanga) y 8B (Deslizamiento activo) ....................................161 Figura 3.26. Perfil geotécnico promedio, obtenido de la base geotécnica...........................161 Figura 3.27. Perfil geotécnico promedio, obtenido de la base geotécnica...........................162 Figura 3.28. Sector del Barrio La Cumbre. Zona 4A (área construida) y zona 4C (parte media y baja de las laderas con problemas de inestabilidad). .....................................165 Figura 3.29. Sector norte del Abanico de Bucaramanga. Zona 4A (Barrio Los colorados) y zona 2B (macizo de Bucaramanga) .............................................................................165 Figura 3.30. Sector occidental del abanico de Bucaramanga. Se observan las zonas 3A (parte superior del abanico), 4B (parte media del abanico), 8A (escarpe norte de Bucaramanga)y Zona 2B (macizo de Santander) ........................................................166 Figura 3.31. Sector de La Meseta de Ruitoque, vía a Acapulco, zonas 1A y 1B (mesa de Ruitoque) y zona 7 (coluviones). ..................................................................................172 Figura 3.32. El Frente, octubre de 1950...............................................................................175 Figura 3.33. Panorámica ciudad Norte, Barrio Villa Rosa V.L. junio 1992..........................176 Figura 3.34. Deslizamiento Villa Helena, septiembre 1986 V.L. ..........................................178 Figura 3.35. Agrietamientos Villa Helena, problemas por perforaciones de C.D.M.B., marzo 1988 V.L........................................................................................................................179 Figura 3.36. Deslizamiento José María Córdoba, abril 1992 V.L.........................................180 Figura 3.37. Agrietamientos barrio El Mirador, mayo 1998 V.L. ..........................................181 Figura 3.38. Perfil promedio obtenido del ensayo SPT en los rellenos. ..............................184
CAPITULO 4 Figura 4.1. Figura 4.2. Figura 4.3. Figura 4.4. Figura 4.5.
Espectro de respuesta para la Estación CBUC1 ...............................................192 Espectro de respuesta para la Estación CBUC2 ...............................................193 Espectro de respuesta para la Estación CBUC3 ...............................................193 Espectro de respuesta para la Estación CBUC4 ...............................................194 Espectro de respuesta para la Estación CBUC5 ...............................................194
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Figura 4.6. Espectro de respuesta para la Estación CBUC6 ...............................................195 Figura 4.7. Espectro de respuesta para la Estación CBUIS ................................................195 Figura 4.8. Microtrepidación en CBUC1 – PF001 ................................................................201 Figura 4.9. Microtrepidación en CBUIS – PB033 .................................................................201 Figura 4.10. Técnica Nakamura para Sismos. Estación CBUC1 .........................................203 Figura 4.11. Técnica Nakamura para Sismos. Estación CBUIS ..........................................203 Figura 4.12. Combinaciones M-d para la sismicidad asociada a la Falla Bucaramanga – Santa Marta (P=0.9)......................................................................................................209 Figura 4.13. Combinaciones M-d para la sismicidad asociada a la Falla Frontal (P=1.3). ..210 Figura 4.14. Combinaciones M-d para la sismicidad asociada a la contribución de todas las Fallas en un radio de 200km del Área Metropolitana de Bucaramanga (P=2.0)..........210 Figura 4.15. Acelerogramas de diseño compatibles con escenario sísmico falla Bucaramanga – Santa Marta. De izquierda a derecha y de arriba abajo se presentan los acelerogramas de Helena, Friuli, Mammoth, Coalinga, Whittier y Umbria. ............214 Figura 4.16. Acelerogramas de diseño compatibles con escenario sísmico falla Frontal. De izquierda a derecha y de arriba abajo se presentan los acelerogramas de Montenegro, Loma Prieta, Pretolia y Dulze. .....................................................................................215 Figura 4.17. Espectros de acelerogramas de diseño compatibles con escenario sísmico falla Bucaramanga – Santa Marta. .......................................................................................216 Figura 4.18. Espectros de acelerogramas de diseño compatibles con escenario sísmico falla Frontal. ..........................................................................................................................216 Figura 4.19. Perfil típico y espesores promedio de la Formación Bucaramanga.................218 Figura 4.20. Propiedades dinámicas para los materiales del miembro Organos (Formación Bucaramanga)...............................................................................................................221 Figura 4.21. Propiedades dinámicas para los materiales del miembro Gravoso (Formación Bucaramanga)...............................................................................................................222 Figura 4.22. Propiedades dinámicas para los materiales del miembro Limos Rojos (Formación Bucaramanga). ..........................................................................................223 Figura 4.23. Curvas de degradación del Módulo de Corte y de Relación de Amortiguamiento para los materiales del miembro Finos.........................................................................225 Figura 4.24. Registros acelerográficos obtenidos durante el Sismo del Nido de Bucaramanga (Marzo 7 de 1997) .................................................................................227 Figura 4.25. Registros acelerográficos obtenidos durante el Sismo de Betulia (Noviembre 8 de 1999) ........................................................................................................................228 Figura 4.26. Espectros de respuesta de aceleración para los registros obtenidos durante el Sismo del Nido de Bucaramanga .................................................................................229 Figura 4.27. Espectros de respuesta de aceleración para los registros obtenidos durante el Sismo de Betulia ...........................................................................................................229 Figura 4.28. Análisis de sensibilidad para la determinación de la profundidad del basamento rocoso. ..........................................................................................................................231 Figura 4.29. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en la Abanico de Bucaramanga (Zona 3) .....................................................................232 Figura 4.30. Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en la Abanico de Bucaramanga (Zona 3) ............................................................................................232 Figura 4.31. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en la Abanico de Bucaramanga (Zona 3) .............................................233 Figura 4.32. Comparación de la respuesta dinámica en suelo para el sector de la Abanico de Bucaramanga correspondiente a la zona este y oeste (Zona 3)..................................235 Figura 4.33. Calibración de la respuesta dinámica en el rango plástico mediante deconvolución de la señal para el sector de la Abanico de Bucaramanga (Zona 3) ...235 Figura 4.34. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en la cabecera oriental de Girón (Zona 6) ....................................................................237 Figura 4.35. Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en la cabecera oriental de Girón (Zona 6).............................................................................................237
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Figura 4.36. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en la cabecera oriental de Girón (Zona 6) ............................................238 Figura 4.37. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en la cabecera norte de Piedecuesta (Zona 5).............................................................239 Figura 4.38. Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en la cabecera norte de Piedecuesta (Zona 5) .....................................................................................239 Figura 4.39. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en la cabecera norte de Piedecuesta (Zona 5).....................................240 Figura 4.40. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en el Sector de Cañaveral ............................................................................................240 Figura 4.41. Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en el Sector Cañaveral......................................................................................................................242 Figura 4.42. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en el Sector Cañaveral .........................................................................242 Figura 4.43. Esquema general de la zona de estudio..........................................................243 Figura 4.44. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 1G .................................................................................................................................246 Figura 4.45. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 1N..................................................................................................................................247 Figura 4.46. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 2 ......................................................................................................................................248 Figura 4.47. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 3 ......................................................................................................................................249 Figura 4.48. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 4 ......................................................................................................................................250 Figura 4.49. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 5 ......................................................................................................................................251 Figura 4.50. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 6 ......................................................................................................................................252 Figura 4.51. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 7 ......................................................................................................................................253
CAPITULO 5 Figura 5.1. Espectros de diseño para diferentes zonas compatibles con escenario sísmico falla de Bucaramanga – Santa Marta. ..........................................................................256 Figura 5.2. Espectros de diseño para diferentes zonas compatibles con escenario sísmico falla Frontal. ..................................................................................................................256 Figura 5.3. Espectros de diseño para zonas de similar respuesta dinámica compatibles con escenario sísmico falla Bucaramanga – Santa Marta. .................................................257 Figura 5.4. Espectros de diseño para zonas de similar respuesta dinámica compatibles con escenario sísmico falla Frontal. ....................................................................................258 Figura 5.5. Espectros de diseño propuestos para el Área Metropolitana de Bucaramanga.258 Figura 5.6. Representación esquemática para la construcción de espectros de diseño propuestos para el Área Metropolitana de Bucaramanga. ...........................................260
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LISTA DE TABLAS CAPITULO 1 Tabla 1.1. Unidades litológicas del Area Metropolitana de Bucaramanga...............................3 Tabla 1.2. Clasificación de unidades Geomorfológicas según su origen...............................38 Tabla 1.3. Fotografías aéreas empleadas para el análisis morfotectónico del sistema de fallas Bucaramanga – Santa Marta.................................................................................54 Tabla 1.4. Fotografías aéreas empleadas para el análisis morfotectónico del sistema de fallas del Suárez..............................................................................................................61
CAPITULO 2 Tabla 2.1. Distribución de SEVs para los diferentes sectores. ..............................................68 Tabla 2.2. Perfil tipo de curva 1 – Sector norte (SEV 58) ......................................................69 Tabla 2.3. Perfil tipo de curva 2 – Sector norte (SEV 51) ......................................................69 Tabla 2.4. Perfil tipo de curva 1 – Sector occidental (SEV 6). ...............................................70 Tabla 2.5. Perfil tipo de curva 2 – Sector occidental (SEV 2). ...............................................70 Tabla 2.6. Perfil tipo de curva 3 – Sector occidental (SEV 15) ..............................................71 Tabla 2.7. Perfil tipo de curva 1 – Sector Floridablanca (SEV 39).........................................71 Tabla 2.8. Perfil tipo de curva 1 – Sector Floridablanca-Piedecuesta (SEV 22)....................72 Tabla 2.9. Perfil tipo de curva 2 – Floridablanca-Piedecuesta (SEV 21). ..............................72 Tabla 2.10. Correlación litológica. ..........................................................................................85 Tabla 2.11. Correlación geológica de las diferentes capas por sectores...............................93 Tabla 2.12. Correlación litológica de la velocidad. .................................................................94
CAPITULO 3 Tabla 3.1. Expresión para CN ................................................................................................99 Tabla 3.2. Correlaciones entre LPT y SPT...........................................................................100 Tabla 3.3. Sectores donde se realizaron las perforaciones .................................................102 Tabla 3.4. Registro de la perforación 1 ................................................................................103 Tabla 3.5. Registro de la perforación 2 ................................................................................105 Tabla 3.6. Registro de la perforación 3 ................................................................................106 Tabla 3.7. Ensayos de Laboratorio Ejecutados....................................................................107 Tabla 3.8. Valores típicos de la humedad natural ................................................................109 Tabla 3.9. Tamaño típico del material ..................................................................................109 Tabla 3.10. Rango del peso unitario total.............................................................................109 Tabla 3.11. Peso específico de los sólidos ..........................................................................113 Tabla 3.12. Porcentaje de finos............................................................................................113 Tabla 3.13. Resumen de ensayos de laboratorio perforación 1 ..........................................114 Tabla 3.14. Resumen de resultados de laboratorio perforación 2 .......................................116 Tabla 3.15. Resumen de resultados de laboratorio perforación 3 .......................................117 Tabla 3.16. Parámetros de Compresibilidad ........................................................................118 Tabla 3.17. Parámetros de resistencia de Mohr - Coulomb.................................................118 Tabla 3.18. Parámetros de resistencias triaxiales CU. ........................................................121 Tabla 3.19. Ensayos de Carga Puntual................................................................................139 Tabla 3.20. Intervalos de pendientes ...................................................................................140 Tabla 3.21. Vía Aeropuerto de Palonegro (DIA2) ................................................................148 Tabla 3.22. Vía Aeropuerto Palonegro (DIA3). ....................................................................149 Tabla 3.23. Características de los rellenos de mayor tamaño .............................................186
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CAPITULO 4 Tabla 4.1. Características de la Red Local de Acelerógrafos de Bucaramanga..................188 Tabla 4.2. Sismicidad Registrada en la Red Local de Bucaramanga ..................................189 Tabla 4.3. Amenaza sísmica del Área Metropolitana de Bucaramanga considerando fuentes sismogénicas individuales. ...........................................................................................207 Tabla 4.4. Amenaza Sísmica por escenario falla de Bucaramanga – Santa Marta para varios parámetros de movimiento fuerte. ................................................................................208 Tabla 4.5. Amenaza Sísmica por escenario falla Frontal para varios parámetros de movimiento fuerte. ........................................................................................................209 Tabla 4.6. Acelerogramas de diseño compatibles con el escenario sísmico de la Falla Bucaramanga – Santa Marta. Aceleraciones espectrales obtenidas con acelerogramas escalados a 0.25g .........................................................................................................212 Tabla 4.7. Acelerogramas de diseño compatibles con el escenario sísmico de la Falla Frontal. Aceleraciones espectrales obtenidas con acelerogramas escalados a 0.15g 212 Tabla 4.8. Nomenclatura de Acelerogramas de diseño para Figuras 4.15 - 4.18................213 Tabla 4.9. Rangos Vs para las diferentes descripciones litológicas encontradas en la zona. ......................................................................................................................................226 Tabla 4.10. Sismos seleccionados para calibración ............................................................227 Tabla 4.11. Perfil Geotécnico en el Parque de los Niños (Perforación 1)............................230 Tabla 4.12. Perfil del Subsuelo – Modelo de Calibración en el Parque de los Niños (Perforación 1) ..............................................................................................................231 Tabla 4.13. Perfil del Subsuelo para el Sector Oeste de la Abanico de Bucaramanga.......234 Tabla 4.14. Perfil Geotécnico en el Municipio de Girón .......................................................236 Tabla 4.15. Perfil Geotécnico en el Municipio de Piedecuesta ............................................238 Tabla 4.16. Perfil Geotécnico en el Sector de Cañaveral ....................................................241 Tabla 4.17. Modelo usado para la Zona 1G – Formación Girón..........................................243 Tabla 4.18. Modelo usado para la Zona 1N – Formación Neis de Bucaramanga ...............244 Tabla 4.19. Modelo usado para la Zona 2 – Abanico de Bucaramanga ..............................244 Tabla 4.20. Modelo usado para la Zona 3 – Bad lands........................................................244 Tabla 4.21. Modelo usado para la Zona 4 – Flujo de Escombros........................................244 Tabla 4.22. Modelo usado para la Zona 5 – Terrazas Bajas y Medias................................245 Tabla 4.23. Modelo usado para la Zona 6 – Llenos .............................................................245 Tabla 4.24. Modelo usado para la Zona 7 – Cañaveral .......................................................245
CAPITULO 5 Tabla 5.1. Parámetros de control para la construcción de espectros de diseño propuestos para el Área Metropolitana de Bucaramanga. ..............................................................260 Tabla 5.2. Correspondencia de zonas sismogeotécnicas, con zonificación geotécnica y de modelación dinámica. ...................................................................................................261
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INTRODUCCIÓN
I. ANTECEDENTES Colombia está localizada en un ambiente sismo tectónico de gran actividad caracterizado por la ocurrencia de eventos naturales como deslizamientos, sismos y erupciones volcánicas. Debido a la vulnerabilidad a la cual está expuesta la mayoría de nuestra población, todos estos fenómenos se constituyen en amenazas permanentes. Dentro de estos eventos, el que produce mayores pérdidas de vidas humanas y daños a los bienes son los terremotos. Con el fin de contribuir a la prevención y mitigación de posibles eventos sísmicos, durante la última década, diferentes ciudades del país se han preocupado por realizar proyectos conducentes a delimitar, en zonas, los diferentes comportamientos que el suelo puede tener en el momento que se presente un sismo. Por otro lado, al identificar de que forma el suelo responde ante esta situación, se pueden definir posibles escenarios que aportan información acerca de la magnitud de la emergencia que se podría presentar, de tal forma que se preparen los planes de contingencia adecuados para la mitigación de los efectos que se puedan producir. El proyecto de Microzonificación Sísmica hace parte de los planes generales de desarrollo de Santander y el Area metropolitana de Bucaramanga y está considerado como parte integral de los proyectos que apoya el Consejo Regional de Planificación Económica y Social del Oriente, CORPES CENTRO-ORIENTE. El Area Metropolitana está conformada por los municipios de Bucaramanga, Girón, Floridablanca y Piedecuesta. A mediados de Diciembre de 1997 se hizo entrega a la Gobernación de Santander de la Fase I del Proyecto realizada durante ese mismo año. En esta fase se hizo una recopilación de información geológica, tectónica, sismológica y geotécnica del área de estudio, organizándola en un Sistema de Información Geográfico que permite la organización apropiada de los datos y el manejo de los mismos en la continuación del estudio. En esta segunda fase del proyecto se presenta la Zonificación Sismogeotécnica Indicativa del área metropolitana de Bucaramanga, para la cual se proponen espectros de diseño preliminares para las zonas de comportamiento homogéneo frente a la respuesta sísmica del subsuelo.
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II. JUSTIFICACION El área metropolitana de Bucaramanga es una de las zonas de mayor proyección en el país ya que su crecimiento económico en los últimos años hace que sea una fuente potencial para el desarrollo de nueva industria y comercio en la región. Sin embargo, es importante resaltar que existe inmigración contínua hacia la ciudad por diversas causas, lo que trae como consecuencia asentamientos humanos en zonas no aptas para la urbanización. Debido a esto se encuentran edificaciones que no cuentan con los mínimos requerimientos de construcción sismo-resistente, así como de instalaciones eléctricas y sanitarias adecuadas, generando problemas de alto impacto ambiental. El crecimiento y la concentración de la población, el desarrollo de tecnologías peligrosas sin mínimas normas de seguridad y el deterioro del medio ambiente han dado como resultado que cada vez que se presentan fenómenos naturales intensos tales como deslizamientos, sismos e inundaciones se produzcan graves efectos sobre la población y daños a sus bienes y su infraestructura. En consideración a lo anterior se realizó la zonificación sismogeotécnica indicativa con el fin de definir parámetros preliminares para el diseño y construcción sismo resistente, de acuerdo con la respuesta sísmica del subsuelo. Este estudio se basa en las siguientes circunstancias técnicas: • La zona Andina Colombiana es considerada a nivel global como altamente propensa a la actividad sísmica, por cuanto está afectada por un complejo sistema de fuerzas tectónicas derivadas de la interacción de tres placas principales: la placa de Nazca, que se desplaza de occidente a oriente con una velocidad de 60 a 80 mm/año, la placa Suramericana desplazándose en sentido aproximadamente contrario a la anterior con una velocidad promedio de 30 mm/año y la placa del Caribe con menores desplazamientos relativos regionales. Como consecuencia de estos movimientos, en la zona se desarrollan varios sistemas de falla en los cuales se acumula y libera energía potencial con recurrencia variable.
•
El área metropolitana de Bucaramanga se encuentra ubicada dentro de un ambiente sismo tectónico de reconocida actividad histórica, en la cual los sistemas de falla como la de Bucaramanga – Santa Marta, Suárez y del Guaicaramo son las fuentes sismogénicas que mayor efecto potencial tendrían sobre el área de estudio. Lo anterior sin destacar la acción de otras fallas de carácter menos regional que presentan evidencias de actividad reciente.
•
En el área metropoliana de Bucaramanga se han sentido eventos de importancia con intensidades epicentrales entre V y VIII (Escala de Mercalli Modificada). En las Figuras I.1 e I.2 se observan las isosistas de dos sismos; el primero localizado al SE de Bucaramanga en Marzo de 1967 y el segundo localizado en S. Umpalá, en Julio del mismo año.
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ATLAS DE AMENAZA SISMICA DE COLOMBIA
Marzo 21 de 1967
Se localizó cerca de Bucaramanga. Afectó más de la cuarta parte del territorio colombiano. Según el IGAC se registró en una franja de 200.000km . Tiempo de duración 10 segundos. Epicentro a 290 kilómetros al norte de Bogotá muy cerca de Bucaramanga. Percibido débilmente en Antioquia, Cundinamarca, Risaralda, Magdalena, Caldas, Valle, con fuerza en Santander. Bucaramanga: Duración del sismo 10s. Produjo pánico entre la gente. Barrancabermeja: No se registraron daños, la mayoría de los habitantes no se dieron cuenta. Cúcuta: Levemente se sintió el sismo. no hubo alteración de la población ni daños materiales. San Gil: Daños en edificios del cuartel de policía, sufrió algunas grietas. La dirección de la onda fue de oriente a occidente, al principio fue débil pero al final el remezón fue fuerte acompañado de ruidos sordos. Produjo pánico entre la gente. La torre de la catedral se balanceo hasta hacer sonar las campanas. Tunja: La duración del sismo fue de 10s. Parece que no ocasionó daños en el Departamento. Fue sentido en Duitama, Sogamoso, Paipa y Moniquirá. Bogotá: Pasó casi inadvertido. Pasto: Fue sentido anoche un leve temblor de tierra. No produjo daños. Barranquilla: No se sintió. Parece que en ningún punto del litoral se sintió el mínimo sacudimiento. Medellín: Pasó casi inadvertido el sismo, aunque algunas personas lo sintieron. Puerto Berrio: Se sintió con alguna intensidad pero no causó daños. Neiva: Se registró en todo el Departamento. No causó daños. Periódico El Tiempo, Santafé de Bogotá, 22 de marzo de 1967
Figura I.1. Isosistas del sismo ocurrido al SE de Bucaramanga
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ATLAS DE AMENAZA SISMICA DE COLOMBIA
Julio 29 de 1967
Epicentro El mismo día del más notable terremoto de Caracas de este siglo, se sintió en toda Colombia y al occidente de Venezuela una sacudida sísmica cuya magnitud epicentral fue de 6.3 en la escala de Richter. Las coordenadas del epicentro fueron 6.8N x 73.0W. Parece que Betulia, en Santander fue, la población que más daños sufrió, pues más de un 60% de las casas se averiaron allí y los agrietamientos de los edificios se extendieron a otras poblaciones vecinas de Bogotá y Antioquia. En total hubo 20 muertos y más de 150 heridos. Es de anotar que este temblor es uno de los mayores de la serie de pequeños y fuertes temblores de la región de Bucaramanga.
Historia de los terremotos en Colombia, Jesús Emilio Ramírez, 1975
Figura I.2. Isosistas del sismo ocurrido en S. Umpalá
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•
El Código de Construcciones sismo resistentes (Decreto 1400 de 1984) y su actualización NSR 98, no contempla especificaciones de respuesta local a las ondas sísmicas. Sin embargo, en el Decreto Ley 400 de 1997 se exige la realización de los estudios de microzonificación sísmica para poblaciones de más de 100.000 habitantes, con el fin de definir para cada una de ellas los parámetros de diseño sismo resistente.
III. OBJETIVOS El objetivo general de la “Zonificación sísmogeotécnica indicativa para el área metropolitana de Bucaramanga” es definir parámetros iniciales para el diseño y construcción sismo resistente de acuerdo con la respuesta sísmica local del subsuelo. Para ello fué necesario caracterizar el subsuelo del área metropolitana mediante estudios detallados de geología, geofísica y geotécnica, con el fin de determinar espesores y geometría de las capas más relevantes sobre las cuales esta asentada la ciudad, además de identificar claramente valores de velocidades de onda, gravedad, densidad y resistividad eléctrica para el posterior modelamiento del mismo.
IV. METODO DE TRABAJO En la Figura I.3 se observa el método de trabajo seguido el cual explica en forma general cual es el proceso de información seguido para la obtención de esta Zonificación.
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INICIO
AMENAZA SÍSMICA NACIONAL
ACELEROGRAMAS DE DISEÑO DEFINICIÓN ZONA DE ESTUDIO NEOTECTONICA REGIONAL Y LOCAL
GENERACIÓN BASE TOPOGRÁFICA
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA GEOFÍSICA
GEOLOGÍA LOCAL
GEOTECNIA
FIN
Figura I.3 Proceso general para la Zonificación Sismogeotécnica Indicativa del área metropolitana de Bucaramanga
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CAPITULO 1
ASPECTOS GEOLÓGICOS En éste capítulo se describen localmente las características de las formaciones geológicas desde el punto de vista litoestratigráfico y geomorfológico, así como los aspectos neotectónicos regionales. Las Unidades Litoestratigráficas más antiguas, de origen metamorfico-ígneo, tipo neis, esquisto, migmatita y pequeños intrusivos de granodiorita, han sido agrupadas dentro del Neis de Bucaramanga (PEb) de edad Precámbrico. Esta unidad, junto con Stocks de composición ácida de edad Jurásico y Triásico (JRcg, TRt) afloran en el bloque montañoso ubicado al nororiente del sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta conformando un gran volumen rocoso conocido con el nombre de Macizo de Santander. Afloramientos de rocas metamórficas del Paleozoico inferior, que conforman la formación Silgará (PDs), aparecen en pequeñas franjas al oriente y suroriente del casco urbano de Piedecuesta, y nororiente de Bucaramanga, asociadas al sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta. Al extremo norte del Area Metropolitana de Bucaramanga afloran también rocas sedimentarias de la formación Floresta (PDf), abarcando una delgada franja de dirección norte sur. Rodeando el perímetro del Area Metropolitana de Bucaramanga, se presentan extensiones notables de rocas sedimentarias clásticas, de edad Jurásico, conformando la formación Jordán (Jj) ubicada al noroccidente de Bucaramanga, norte de Floridablanca y alrededores de Piedecuesta. La formación Girón (Jg) se ubica principalmente al occidente del Area Metropolitana de Bucaramanga, noroccidente de Piedecuesta y Norte de Floridablanca constituyendo en su mayor parte, el basamento que subyace los depósitos aluviales sobre los cuales está construida la ciudad de Bucaramanga. Otras rocas sedimentarias de edad Triásico hacen parte de la formación Bocas (TRb) que se presenta al norte de Bucaramanga. Rocas sedimentarias Cretácicas de la formación Tambor (Kita) se encuentran al sur y suroccidente del Area Metropolitana de Bucaramanga. Al norte de Bucaramanga han sido reconocidas dos unidades litológicas, de extensión relativamente pequeña, denominadas formación Diamante (PCd) y
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formación Tiburón (TRPt). Se trata de rocas calcáreas, de edad Carbonífero y Pérmico respectivamente, utilizadas como materia prima por la industria cementera. Suprayaciendo las rocas anteriores se presentan depósitos detríticos de edad Cuaternaria. Estos son los materiales geológicos más importantes en el estudio de Microzonificación Sísmica, ya que cubren más del 60% del área y sobre estos se encuentra construida gran parte de la ciudad de Bucaramanga y las poblaciones de Girón, Floridablanca y Piedecuesta. Los depósitos Cuaternarios están formados por bloques, cantos, gravas, arenas, limos y arcillas, mezclados en proporciones variables, provenientes en su mayor parte de la acción denudatoria sobre las rocas del Macizo de Santander. Entre estos materiales se destaca el gran depósito de la formación Bucaramanga conformada de base a techo por el miembro Organos (Qbo), miembro Finos (Qbf), miembro Gravoso (Qbg) y miembro Limos Rojos (Qblr). Morfológicamente se observan conos de deyección producidos por flujos de escombros y detritos (Qfe) provenientes del Macizo de Santander, que bajaron a lo largo de los valles de algunos ríos y quebradas, sobre los cuales se encuentran las localidades de Floridablanca y Piedecuesta. Existen también depósitos aluviales (Qal, Qal1 y Qal2), distribuidos de acuerdo a su posición en los valles de los principales ríos, donde se localiza parte de la población de Girón. Localmente se presentan depósitos coluviales de ladera (Ql), la mayoría de pequeña extensión, provenientes en gran parte de fenómenos de remoción en masa o por efectos de la gravedad los cuales se acumulan en las laderas o pié de éstas. Dentro de los fenómenos de remoción en masa se separó la unidad de Deslizamientos (Qd) ubicada en el escarpe norte de Bucaramanga, y de acuerdo a su actividad se dividió en Deslizamientos Activos (Qda) y Deslizamientos Inactivos (Qdi) y por último se separaron las zonas de Llenos Mecánicos (Qllm) y Sanitarios (Qlls), correspondiendo a este último el relleno de basuras del Carrasco.
1.1 UNIDADES LITOESTRATIGRÁFICAS Se entiende por Unidades Litoestratigráficas cada uno de los conjuntos de materiales geológicos (rocas y acumulaciones sedimentarias) formados en condiciones homogéneas, o relativamente homogéneas, cartografiables a la escala de trabajo (1:10.000) y ordenados cronológicamente. En el área de estudio se presentan unidades litológicas, compuestas por rocas metamórficas, rocas sedimentarias, rocas ígneas y depósitos de suelos, cuyos nombres se resumen en la Tabla 1.1. Las características de las diferentes unidades geológicas, de la más antigua a la más reciente, se presentan a continuación y su cartografía se muestra en el Plano No. 1.1.
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1.1.1 Rocas Metamórficas 1.1.1.1 Neis de Bucaramanga (PEb). Nombre propuesto por Goldsmith y otros (1971, en Ward et al. 1973), para el conjunto de rocas cristalinas de edad Precámbrico que aflora al oriente del Area Metropolitana. Se localiza al oriente del sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta, siendo su límite occidental fallado en dirección N30°W; de acuerdo a Mancera y Salamanca (1993), los mejores afloramientos se encuentran al oriente del cementerio Las Colinas, el barrio Pan de Azúcar, sobre la vía que conduce a las antenas de RCN, al oriente del barrio Los Alares y en el carreteable de la vereda Vericute (municipio de Floridablanca).
TIPO ROCAS METAMORFICAS ROCAS IGNEAS
ROCAS SEDIMENTARIAS
NOMBRE Neis de Bucaramanga Formación Silgará Diorita y Tonalita del Area del río Suratá Cuarzomonzonita de La Corcova Cuarzomonzonita, Granito y Pórfido Cuarzoso Formación Floresta Formación Diamante Formación Tiburón Formación Bocas Formación Jordán Formación Girón Formación Tambor Formación Bucaramanga:
Miembro Organos Miembro Finos Miembro Gravoso Miembro Limos Rojos Depósitos de Flujos de Escombros Depósitos Aluviales: Terrazas Medias Terrazas Bajas Llanura de Inundación Depósitos Coluviales Depósitos de Deslizamiento:
Deslizamiento Activo Deslizamiento Inactivo Llenos Mecánicos
CONVENCION Peb PDs TRt JRcl JRcg Df Pcd TRPt TRb Jj Jg Kita Qbo Qbf Qbg Qblr Qfe
Qal2 Qal1 Qal Ql Qd Qda Qdi Qllm
Tabla 1.1. Unidades litológicas del Area Metropolitana de Bucaramanga.
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Dicha unidad forma parte del Macizo de Santander, el cual se distingue por presentar relieve marcadamente sobresaliente por su elevada topografía, pendientes abruptas (entre 25° y 40°) y un patrón de drenaje dendrítico a subdendrítico y subparalelo. Ésta unidad consta de rocas metamórficas de alto grado, con fábrica orientada y textura gruesa a media. Entre Floridablanca y Piedecuesta la foliación tiene orientación variable, indicativo de perturbaciones tectónicas severas, aunque con ligera tendencia hacia el noreste en la dirección del buzamiento de la foliación. Está compuesta, principalmente, de neis semipelítico, neis hornbléndico, anfibólita y esquisto; incluye también zonas de migmatitas (Ward et al., 1973) y es posible la existencia de rocas cataclásticas, cerca a los planos de las fallas principales. También se han detectado pequeñas cantidades de mármol. Se encuentran dos tipos de neis: Uno de color blanco a rosado, constituido esencialmente por plagioclasa, cuarzo y feldespato potásico (Chaparro y Guerrero 1991). Debido a su aspecto masivo y a la ausencia de estratificación, Ward et al. (1973), suponen un origen ígneo intrusivo primario y lo clasifican como Ortoneis. El otro es un paraneis, de color gris verdoso y alternancia de bandas máficas, principalmente anfibólicas y bandas félsicas cuarzofeldespáticas. De los minerales constituyentes el único que se conserva casi inalterado es el cuarzo y la muscovita; esta última se presenta en láminas muy finas. Los feldespatos y ferromagnesianos, por lo general, se encuentran en estado de meteorización alta. La mayoría de afloramientos del Neis de Bucaramanga se encuentran parcialmente saprolitizados, en estado de meteorización entre moderada y alta. Esta unidad litológica, en especial dentro de una franja aproximada de unos 500 metros paralela al sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta, se presenta intensamente fracturada y es altamente susceptible a fenómenos de remoción en masa que involucran saprolito y fragmentos de roca de tamaño diverso. Los desprendimientos ocurren en las laderas o cortes de talud y la roca superficial descompuesta es variable en espesor, con un promedio entre 3 y 8 metros (Figura 1.1). Hacia el oriente del sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta, y sobre las cotas alrededor de 1400 y 1600 m.s.n.m, el Neis de Bucaramanga se presenta intruído por una masa de origen ígneo denominada Cuarzomonzonita de La Corcova (JRcg). Ward et al. (1973), le han asignado al Neis de Bucaramanga una edad de 940-945 m.a, debido a que puede reflejar el ciclo de Orogenia del Pre-Cámbrico. 1.1.1.2 Formación Silgará (PDs). Se observa al oriente y suroriente de Piedecuesta, conformando una morfología ondulada y de relieve bajo, sobre la zona de influencia del sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta, donde aparece en forma discontinúa en una longitud aproximada de 3 km. También aflora al nororiente del área en inmediaciones de la
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confluencia de los ríos Tona y Suratá, presentándose como una franja alargada de dirección noreste, limitada por rocas del neis de Bucaramanga y Tonalita.
Figura 1.1. Neis de Bucaramanga intensamente fracturado con meteorización moderada a alta en el corte de una carretera veredal, al oriente de Piedecuesta, cerca al sistema de fallas Bucaramanga - Santa Marta donde se presentan desprendimientos de roca y suelo.
Corresponde a una unidad de rocas metamórficas compuesta por esquistos cuarzo cloríticos, de color gris verdoso, filitas, anfibolitas verdes y grises, con foliación delgada a media, intercalados con niveles de mármol. Corresponde a la facies esquistos verdes, indicativo de un grado de metamorfismo bajo a medio. La roca se presenta alta a completamente meteorizada, pero con muy buena foliación. La secuencia presenta dirección de buzamiento de la foliación del orden de 120°/40°, tal como aparece indicado en el Mapa Geológico del Cuadrángulo H12 (INGEOMINAS-U.S. GEOLOGICAL SURVEY, 1977), en donde la formación Silgará suprayace unidades de roca más jóvenes, situación que implica que la secuencia se encuentra en posición invertida. Debido a su poca extensión y bajo relieve, a la formación Silgará no se asocian procesos de inestabilidad de alguna consideración. Su edad ha sido asignada al Devoniano por Ward et al. (1973).
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1.1.2 Rocas Igneas 1.1.2.1 Diorita y Tonalita del Area del río Suratá (TRt). Un cuerpo ígneo alargado de dirección noreste se observa al norte de la confluencia del río Tona y el río Suratá; lo conforman rocas dioríticas y tonalíticas, bastante alteradas y cizalladas por fallamiento. La morfología es similar a la del Neis de Bucaramanga y el drenaje es dendrítico a paralelo. Hacia el occidente la Tonalita está en contacto con neis rico en anfibolita y paraneis, y hacia el oriente , está afectada por fallamiento que en diversos sectores convierte la roca en esquisto clorítico, aunque en algunas zonas se observa la Tonalita intruyendo esquistos y neises metasedimentarios. La roca es equigranular, de grano medio, de color verde grisáceo; es común encontrar inclusiones de Diorita de grano fino y en sección delgada la textura es hipidiomórfica (el Cuarzo varía de 1 a 15%, la Andesina es zonada de 40 a 60%, la Biotita es de color verde marrón de 0 a 25% y la Hornblenda es verde azulosa de 0 a 45%. Los accesorios son Feldespato Potásico, Esfena, Apatito, Oxido de Hierro, Clorita y Epidota Secundaria) (Ward et al.,1973). Al occidente de la desembocadura de la quebrada Chitota en el río Suratá, aflora un cuerpo ígneo de composición diorítica de color gris verdoso que en sección delgada presenta textura afanítica y pórfidos con cuarzos de hasta 5 mm de diámetro (el cuarzo va de 10 a 20 %, plagioclasas de 40 a 50%, feldespatos de 3 a 5 % y biotita 5 %). Otro cuerpo intrusivo de composición y color similar fue cartografiado en la intersección de las “Escaleras de Chitota” con la vía Bucaramanga - Matanza. En este sitio la Diorita se presenta fuertemente diaclasada e intruye los conglomerados y arcillolitas de la formación Tiburón (TRPt). Vale anotar que la clasificación de este cuerpo ígneo fue realizada de manera macroscópica y se hace necesaria la elaboración de una sección delgada que permita precisar su composición. Según Ward et al., 1973, se ignora si todas las Tonalitas y Dioritas tienen la misma edad. Estas rocas pos-metamórficas son probablemente más jóvenes que el metamorfismo de la formación Silgará, pero alguna puede ser metamórfica tardía. Teniendo en cuenta el contacto intrusivo con la formación Tiburón, su edad debe corresponder al pos-Triásico. 1.1.2.2 Cuarzomonzonita de la Corcova (JRcl). Ocurre hacia la zona nororiental del área trabajada, en el sector de La Corcova sobre la vía Bucaramanga - Pamplona y al norte de la población de Piedecuesta, formando la masa principal del plutón de la Corcova. Se caracteriza por desarrollar una morfología abrupta con colinas alargadas donde se observa un drenaje dendrítico.
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Esta unidad se encuentra bastante fracturada y cizallada, se presenta en algunos sectores como Diques y masas pequeñas. En estado poco alterado la cuarzomonzonita se observa de color gris, de grano fino a medio, equigranular, de textura sacaroide, con biotita uniformemente diseminada. Esta roca al meteorizarse pasa a un material areno arcilloso de colores gris claro y gris amarillo y de consistencia media; cuando es masiva se altera en forma esferoidal (en cebolla). En sección delgada la textura es cenomórfica a subhidiomórfica granular aplítica. La roca esta compuesta de 30 a 35% de cuarzo, 25 a 45% de plagioclasa zonada, 30 a 45% de feldespato de potasio predominantemente microclina, 3% de biotita y trazas hasta de 2% de moscovita. Los accesorios son: Apatito, oxido de hierro y Zircón, los productos de alteración son clorita, epidota y sericita (Ward et al., 1973). Una edad K/Ar en moscovita de La Corcova es semejante a edades K/Ar en biotita de rocas de los batolitos principales del macizo de Santander. La edad de la cuarzomonzonita de La Corcova con relación a otras rocas del Grupo Plutónico de Santander, es incierta (Ward et al., 1973) 1.1.2.3 Cuarzomonzonita, Granito y Pórfido Cuarzoso (JRcg). Esta unidad que fue definida por Ward et al, (1973) aflora en el sector oriental de los barrios Alvarez, Cabecera y el conjunto residencial Montearroyo, en Bucaramanga. Cuerpos ígneos de granito y cuarzomonzonita aparecen junto con el Neis de Bucaramanga conformando un complejo ígneo metamórfico en el sector de la planta de tratamiento del acueducto sobre el río Suratá en la vía Bucaramanga Matanza (Figura 1.2.). Los mejores afloramientos observados de esta unidad están sobre la quebrada La Flora, donde se encuentra asociado con el Neis de Bucaramanga, también se encuentra expuesta al suroccidente de Morrorico, al norte y nororiente del Area Metropolitana y como una franja de dirección noroeste que corta la quebrada La Vega, la cual se une con la quebrada La Loma en el extremo norte del área. La geomorfología es muy semejante a la del Neis de reconociéndose lomos, escarpes y depósitos de ladera asociados.
Bucaramanga,
Macroscópicamente es de grano grueso, inequigranular, rosado, naranja y gris violáceo, con textura hipidiomórfica. La oligoclasa y albita se presentan ligeramente zonadas, subtabulares y equidimensionales. En inmediaciones de la quebrada La Flora, composicionalmente contiene feldespato potásico, rosado, naranja a rojo grisáceo, plagioclasa blanca, cuarzo gris y en menor proporción biotita. Al nororiente del área, dos de estos cuerpos ígneos están conformados por cuarzomonzonita gris, de grano fino a medio, equigranular, textura sacaroide y biotita diseminada uniformemente. Esta cuarzomonzonita es de color gris cuando está fresca pasando a gris brillante y gris amarillenta al meteorizarse (Carrillo, E. 1995).
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Estos pequeños cuerpos intrusivos están altamente meteorizados, cizallados y presentan algún grado de metamorfismo debido a la acción del sistema de fallas Bucaramanga - Santa Marta. El contacto con el Neis de Bucaramanga en algunos sectores es fallado, y en otros se presenta como intrusivo.
Figura 1.2. Cuarzomonzonita de La Corcova en el sitio de la planta de tratamiento de aguas sobre el río Suratá. Se aprecia el color gris verdoso característico de la unidad, su alto fracturamiento y poca meteorización.
Estos cuerpos ígneos van desapareciendo a medida que nos desplazamos hacia el lado oriental del sistema de fallas Bucaramanga - Santa Marta y existen sectores, como es el caso de la zona sur de Morrorico, donde es difícil cartografiar por separado el neis de Bucaramanga y el cuerpo ígneo, pues este último se presenta como diques y más al oriente aumenta la presencia del neis. En general el complejo ígneo metamórfico se encuentra ampliamente meteorizado, formando suelos lodoarenosos, de color amarillo a naranja, de mediana plasticidad con espesores que alcanzan hasta los 4 metros. Mediciones radiometrícas (K/Ar) hechas en biotita y muscovita de estas rocas intrusivas han dado una edad Jurásica. (Ward et al.,1973) .
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1.1.3 Rocas Sedimentarias 1.1.3.1 Formación Floresta (Df). El nombre “Floresta Series” fué introducido por Caster (1939) para designar estratos del Devónico por A:A. Olson y Teófilo Ramírez en 1935 (Dickey, 1941) en cercanías a la población de Floresta en el Departamento de Boyacá. Posteriormente Botero R. (1950) introdujo el nombre de formación Floresta para los estratos del Devónico que suprayacen esquistos y neises en la localidad de Floresta y sectores adyacentes. En el área actualmente estudiada se presenta al norte de Bucaramanga, en un franja alargada de dirección NNE, al occidente de la quebrada La Lomera y al sur de la quebrada Las Monas. Los afloramientos son bastante limitados, las rocas no son muy resistentes a la meteorización dando una morfología de lomos suaves ondulados. No se conoce el contacto normal de la formación Floresta con las unidades infrayacentes, en este caso con la formación Diamante. Las rocas presentes al norte de Bucaramanga son de grano fino, muy fracturadas y se encuentran ligeramente metamorfoseadas, siendo principalmente filitas bien laminadas micáceas de colores amarillo, gris verdoso a gris amarillento, de lustre sedoso, intercaladas con cuarcitas de color gris amarillennto, muy duras, laminadas con espesores de hasta 60 cm. Estas rocas desarrollan un suelo delgado, arenoso, gris amarilllento. Se observan capas con alto contenido fosilífero, hacia las partes altas del flanco occidental de la quebrada La Lomera, aparentemente los fósiles calcáreos y el cemento han sido lixiviados de una limolita calcárea dura, presentándose una roca marrón, amarillenta clara, porosa y blanda con abundantes moldes y rellenos de fósiles que se encuentran fragmentados. Según muestras colectadas e identificadas por J.T. Dutro, Jr. Del U.S. Geological Survey, se le asigna una edad Devónico Inferior Alto (WARD et al., 1973). 1.1.3.2 Formación Diamante (Pcd). Definida por Dickey (1941), en la quebrada La Mona (municipio de Rionegro). Esta secuencia se encuentra aflorando al norte del casco urbano de Bucaramanga, en dos franjas bien definidas con dirección preferencial nor-nororiente. La primera franja es paralela a la carretera Bucaramanga-Rionegro, hacia el norte del río Suratá y al oriente de la quebrada las Monas, con una longitud de aproximadamente 3 Km. La segunda franja es paralela a la margen izquierda de la quebrada la Lomera desde la estación de servicio de Vijagual hasta el sitio denominado “Puente de Tierra”, con una longitud de 1.5 Km. Geomorfológicamente presenta un relieve de colinas bajas con pendientes moderadas a suaves. Esta unidad es una secuencia sedimentaria compuesta por tres miembros principales (González et al., 1994):
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Miembro Inferior: Constituido por areniscas lodosas de grano muy fino a muy grueso, de variados colores (morado, gris crema , verde, pardo rojizo, blanco y marrón), intercaladas con lodolitas y principalmente arcillolitas moradas, pardo rojizas y verdes. Las capas presentan contactos irregulares de planos a ondulosos, no paralelos, con laminación de plano paralela a flaser, bioperturbación, rill marks, ripple marks, calcos de carga, etc. Miembro Medio: Conformado por lodolitas, areniscas de grano muy fino, verdes pardas y grises, intercalaciones de rocas carbonatadas (microesparita, microesparita fosílifera, biomicrita, bioesparita e intramicrita) de color gris y pardo. Los contactos con las capas son ligeramente ondulosos a ondulosos no paralelos, irregulares, plano paralelos, con laminación ondulosa paralela a no paralela y plana paralela.
Figura 1.3. Explotación de calizas de la formación Diamante en la cantera de Cementos Diamante al norte de Bucaramanga.
Miembro Superior: La secuencia calcárea aflora en la cantera de Cementos Diamante y en la quebrada El Ceilán, representado en su totalidad por calizas duras, masivas, cristalinas de grano fino a medio, ligeramente arcillosas, fosilíferas, en especial biomicritas y bioesparitas, y en menor proporción micritas a micritas fosilíferas grises claras. Los contactos son ondulosos a ligeramente ondulosos.
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Al norte del río Suratá, sureste de la mina de Cementos Diamante, se presenta como areniscas masivas de grano fino a medio, de colores rojo, crema, con matriz calcárea (Figura 1.4.). También aparece una secuencia calcárea, explotada por la compañía Cementos Diamante, caracterizada por calizas esparíticas, gris claras, con pirita y contenido fósil (Crinoideos y Braquiopodos), en capas de 10 a 40 cm intercaladas con arcillolitas calcáreas, grises, verdosas y violáceas con espesores hasta de 10 cm. En cercanías al sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta las rocas se encuentran bastante fracturadas y medianamente meteorizadas. La edad de esta unidad es Pérmica, de acuerdo a la identificación de dos braquiópodos, Meekella Sp. y Orthotichia Sp. (R.E. Grant of the Geological Survey, in Ward et al. - 1973). 1.1.3.3. Formación Tiburón (TRPt). Definida por Ward et al. (1973), para referirse a la parte superior de la serie Suratá de Dickey (1941; en Ward et al., 1973). La sección tipo aflora al norte del área estudiada, en inmediaciones del club Los Tiburones, a lo largo del sector sur del río Suratá; además se encuentran afloramientos en la zona que comprenden la quebrada el Ceylan, la Granja, la cuchilla de los Angelinos, al norte del barrio Villa Helena II Etapa, en la parte este del Cerro la esperanza y en una franja alargada en los alrededores de la vereda Vijagual. La morfología de esta unidad corresponde a colinas suaves a moderadamente abruptas hacia el sector del valle del río Suratá. Esta unidad presenta conglomerados muy compactos, cuyos espesores varían entre 5 y 20 m, conformados por guijos de caliza, dolomita, arenisca y chert negro; de formas subangulares a subredondeados, de 2 a 10 cm de diámetro, incluidos y firmemente cementados en una matriz calcárea, gris, de grano fino a medio. Localmente se hallan algunos guijos de cuarzo hasta de 5 mm de diámetro (Figura 1.3.) Existen niveles de caliza gris clara a oscura, masiva, ligeramente arcillosa, cristalina, de grano fino a medio, micácea, con venas rellenas de calcita de espesor variable, principalmente del tipo micrita intraclástica; los espesores son variables pero en promedio van de 1.5 a 7 m. Se observan limolitas grises a gris oscuras, en algunas ocasiones con tonalidades rojizas, de dureza media, calcáreas, arcillosas, ligeramente micáceas; sus espesores varían entre los 4 a 25 m. También existen niveles de areniscas de grano fino, con cemento calcáreo, de colores gris rojizo, cuyos espesores están entre 1 y 3 m. El espesor total de la formación según Gómez (1993) es de 350 m; Ward et al. (1973), afirman que este puede alcanzar entre 450 a 500 m. El límite estratigráfico con la infrayacente formación Diamante, en la cantera de Cementos Diamante S.A., es discordante en 42 grados, igualmente en el sector de la quebrada la Pajuila la discordancia alcanza los 34 grados. Su límite superior con la formación Bocas está expuesto en el cerro la Esperanza en donde se observa
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que la relación entre dichas formaciones es concordante. En los alrededores de la quebrada la Lomera, cerca del barrio los Colorados, el contacto con los depósitos suprayacentes del Cuaternario está dado por una discordancia de tipo angular.
Figura 1.4. Conglomerados de la Formación Tiburón en cercanías al club Los Tiburones, al nororiente de Bucaramanga.
En general la roca se encuentra relativamente fresca, presentando una dureza alta y hacia la zona de influencia del sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta se encuentra fracturada y cizallada. La edad de la formación dada por Ward et al. (1973), está comprendida entre el Carbonífero Superior - Pérmico Medio y Triásico. 1.1.3.4. Formación Bocas (TRb). Definida por Dickey (1941), como la Serie Bocas; Ward et al. (1973), le dan el nombre de formación Bocas. La sección tipo de la formación Bocas se localiza en el sector comprendido entre Puente Tierra y la inspección de Bocas, por la carretera a Rionegro (Tomado de Ward et al. 1973). Estas rocas afloran hacia el este de las montañas de los Angelinos y hacia el norte, en la confluencia de los ríos De Oro y Suratá. Sobre esta unidad se encuentra ubicado el barrio El Paulón. Esta formación se observa en contacto fallado con las formaciones Girón, Tiburón y Floresta.
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La morfología es moderada a abrupta, observándose un drenaje radial en el sector del barrio el Paulón (Figura 1.5.). La morfología moderada corresponde a las áreas donde predominan limolitas, arcillolitas y shale, poco resistentes a la meteorización, originando suelos de colores anaranjados, amarillos y marrones. Esta formación consiste de limolitas calcáreas, de grano fino, de colores gris verdoso y pardo rojizo, ocasionalmente en capas de 1 m de espesor. También contiene limolitas grises verdosas, calcáreas, delgadas con nódulos calcáreos grises de 4 mm de diámetro, conglomerados con cantos redondeados, calizas grises y cuarzos en una matriz arenosa calcárea (Ward et al. 1973).
Figura 1.5. Aspecto morfológico de la formación Bocas donde se ubica el barrio el Paulón al fondo, cuyas laderas presentan problemas de estabilidad.
Al oriente del cerro los Angelinos y al norte de la confluencia de los ríos de Oro y Suratá se presentan estratos de areniscas calcáreas de grano fino a medio, de colores pardo, rojizo y crema, intercalados con capas de conglomerados arenosos, de color verde, con guijos calcáreos hasta de 1 cm de diámetro; también se observan areniscas, pardas con nódulos calcáreos de 1 cm de diámetro. Esta unidad, además, presenta conglomerados polimícticos con espesores que varían entre 15 y 20 m, de colores gris verdosos, duros, masivos, con gránulos y guijos subredondeados a subangulares de caliza gris, shale gris oscuro, feldespato y cuarzo, con tamaños que varían de 2 mm en promedio hasta 10 mm, incluidos dentro de una matriz arenosa, calcárea, gris verdosa. Se observan areniscas de grano grueso a conglomeráticas, pardo verdosas, con granos subangulares a subredondeados compuestos por cuarzo y feldespato principalmente que conforman el 70% de la roca. La matriz es del 20% y el cemento silíceo es del 10%. Su espesor varía de 1 a 3 m.
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Presenta niveles de arcillolitas ligeramente duras a físiles, de colores gris verdoso a gris azuloso, silíceas, ligeramente calcáreas, con pirita, micas y restos de plantas. Sus espesores varían entre 6-8 m. Se aprecian también, limolitas ligeramente calcáreas, gris verdosas a pardo rojizas, con pequeñas concreciones de hasta 1 cm, calcáreas, de color gris a negro, arcillosas, micáceas, masivas, de dureza media a alta, con espesores entre los 7 a 20 m. El espesor de esta unidad es de aproximadamente 590 m según Ward et al, (1973). Esta formación infrayace a la formación Jordán en contacto transicional. Ward et al, (1973) por criterios estratigráficos le asignan una edad Triásica. 1.1.3.5 Formación Jordán (Jj). Fué inicialmente reconocida por Cediel (1968) en su estudio sobre la formación Girón del área de Bucaramanga. Según Cediel (1968), la formación Jordán incluye dos facies: Facies Superior: (200 m) Limolita de color marrón rojizo y arenisca de grano muy fino, bien estratificada en capas de 30 a 80 cm de espesor. Facies Inferior: (Aprox. 100 m) Principalmente arenisca de grano grueso, gris verdosa, en capas hasta de 1 m de espesor y algunas capas de shale gris verdoso hasta de 2 m de espesor; algunas capas gruesas, con estratificación cruzada contienen niveles conglomeráticas con guijos hasta de 2 cm de diámetro. En el área estudiada la unidad subyace de manera concordante la formación Girón. La totalidad de afloramientos definen un área de extensión relativamente pequeña, 2 inferior a 5 km . La formación Jordán aflora a lo largo de una franja desde el barrio La Trinidad hasta la urbanización Bucarica, y sobre parte de la ladera norte del cerro La Cumbre. Allí se encuentran secuencias de areniscas violetas claras, de grano fino a medio, con intercalaciones de lodolitas y limolitas violetas oscuras a marrón, en espesores de 20 a 30 cm. Hacia el sur del barrio El Carmen y sobre el cerro que comunica este sector con el barrio La Cumbre, afloran algunas capas de arenisca violácea de grano medio, las cuales también se observan en los alrededores del casco urbano de Piedecuesta, donde se encuentra cubierta parcialmente por depósitos aluviales de tipo cono de deyección (Figura 1.6.). Dentro de las geoformas sobresalientes se destaca el Cerro de la Cruz. Las mejores exposiciones se encuentran dispersas al occidente del sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta dentro de un corredor de 1 a 3 km de ancho, como es el caso de la urbanización José A. Morales.
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Las rocas de la formación Jordán presentan morfología suave y diaclasas moderadamente espaciadas y en estado de meteorización media. En algunos sectores, especialmente en las divisorias de aguas, la roca está alta a completamente meteorizada (saprolito) con coloraciones amarillentas, rojizas y violáceas donde es notable el carácter deleznable. Con base en relaciones estratigráficas se le asigna una edad Jurásico inferior (Ward et al, 1973). 1.1.3.6. Formación Girón (Jg). Descrita inicialmente por Hettner (1892) como “Girón Series” en Ward et al., (1973). Similar a la formación Jordán, ésta unidad se presenta separada del Macizo de Santander por el sistema de fallas de Bucaramanga-Santa Marta; es decir que aflora al occidente de dicha estructura. Estratigráficamente infrayace la formación Tambor y suprayace la formación Jordán. Las mayores exposiciones ocurren en la margen izquierda del río de Oro, en el cerro de Palonegro, sobre la vía que comunica con el aeropuerto, donde consta de conglomerados y areniscas, de color amarillo-naranja, alternando con capas de lodolitas rojas violáceas. Las rocas en dicho sector se presentan muy fracturadas y cizalladas debido a la acción del sistema de fallas del Suárez. También se observa bastante bien en los alrededores de la Mesa de Ruitoque, en el sector de La Cumbre y el cerro de La Cruz en Piedecuesta, donde las pendientes de las laderas varían entre 15 y 25°. La morfología que presentan corresponden a escarpes fuertes, colinas y cerros aislados como se observa al occidente del casco urbano de Piedecuesta. Lanhenheim (1954), quien designó los afloramientos del cañón del río Lebrija como la sección tipo, la dividió informalmente en un miembro inferior arenoso de 750 m, un miembro medio arcilloso de 1250 m y en otro superior arenoso de 1500 m. En la sección tipo, Cediel (1968) le midió un total de 4650 m.; la dividió en 7 facies litológicas que, en general, están constituidas de areniscas de grano grueso, con intercalaciones de areniscas conglomeráticas y capas rojas interestratificadas de limolita y arcillolita, en estratos hasta de 1 m de espesor, areniscas de grano grueso, conglomeráticas, gris claro, con estratificación cruzada y areniscas rojizas, de grano medio a grueso. Las capas conglomeráticas contienen guijos de cuarzo y de calizas hasta de 4 cm de diámetro. Al occidente del río de Oro se presenta en estratos gruesos con intercalaciones de conglomerados, areniscas conglomeráticas con estratificación cruzada, y areniscas de grano grueso a medio, cuarzofeldespáticas, de colores crema, verde y rojo. También se observan intercalaciones de lodolitas masivas, violáceas, con bajo contenido de micas (Figura 1.7). En la quebrada La Picha y la quebrada Chapinero, sobre la vía Café Madrid-El Palenque, se encuentran areniscas silíceas, grisáceas hasta de 2 m de espesor, de
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grano fino a medio, bien cementadas, con niveles gravosos de cuarzo lechoso redondeado y abundante contenido de muscovita.
Figura 1.6. Estratos de limolitas de la Formación Jordán con espesores entre 0.2 a 0.8 m inclinadas hacia el noreste. Calle 8 con carrera 2 (Piedecuesta).
Figura 1.7. Intercalaciones de areniscas grises y arcillolitas rojas de la formación Girón infrayaciendo depósitos del miembro Organos de la formación Bucaramanga. Carretera Girón - Zapatoca, sobre la margen derecha del río de Oro.
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Al occidente del río de Oro se encuentra cubierta, en su mayor parte, por depósitos sedimentarios de origen aluvial y coluvial, tales como la formación Bucaramanga y los flujos de escombros y detritos de Floridablanca y Piedecuesta, así como de otros provenientes del cerro de Palonegro. Sobre el talud derecho de la autopista Floridablanca a Piedecuesta, correspondiente a la base de la ladera de la Mesa de Ruitoque, conforma una faja alargada de dirección aproximada norte-sur, caracterizada por la alternancia de estratos muy duros de conglomerados, hasta de 3 m de espesor, capas de arenisca dura de 0.8 a 2 m de espesor, y niveles blandos de lutitas violeta hasta de 2.5 m. Las areniscas presentan estratificación cruzada y gradación, pasando desde grano fino, medio, grueso, a conglomeráticas; su color es café claro. Los conglomerados se componen en su mayor parte de cantos de cuarzo, chert y riolita. La orientación de la estratificación varía entre N5°E/50W y N5°W/60°W; se destacan tres juegos de diaclasas: N5°W/50°E; N60°W/40°S;N80°E/60°N. En los alrededores de Floridablanca, muestra niveles de areniscas conglomeráticas de color marrón rojizo con intercalaciones de areniscas violáceas, de grano fino. Las areniscas conglomeráticas están intercaladas con niveles de areniscas de grano medio de mala selección. Estos bancos de areniscas son muy competentes; sin embargo presentan alto grado de fracturamiento tanto paralelo como perpendicular a la estratificación. Afloramientos esporádicos de la formación Girón aparecen en la parte baja de las quebradas que llegan del escarpe occidental de la Meseta de Bucaramanga hacia el río de oro. Se caracterizan por capas competentes de conglomerados, areniscas verdosas y rojizas, intercaladas con lodolitas violetas masivas. Las rocas de la formación Girón presentan alteraciones medias a altas, principalmente hacia el cerro de la Cruz en Piedecuesta y en el cerro de Palonegro. Ward et al., (1973) le asigna una edad Jurásica a esta unidad litológica. 1.1.3.7. Formación Tambor (Kita). Definida por Morales et al., (1958), la sección tipo se encuentra en el valle del río Lebrija, entre los kilometros 92 y 95 del ferrocarril de Bucaramanga a Puerto Wilches; el nombre fué utilizado inicialmente por H. D. Hedberg en un informe inédito de 1931. 2
Aflora al sur del área de estudio, sobre una extensión de aproximadamente 20 Km , entre las cotas de 1000 y 1200 m de altitud, conformando la parte superior de la Mesa de Ruitoque y se distribuye en cuerpos aislados con morfología moderada hacia el extremo suroccidental del área, formando parte de las laderas del valle del río de Oro (Figura 1.8.). Según Ward et al., (1973), al sur de Bucaramanga la formación Tambor alcanza espesores entre 100 y 250 metros. El limite inferior de esta formación es una inconformidad y sus capas básales generalmente corresponden a niveles conglomeráticos y en algunos sectores los materiales más gruesos son fragmentos
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Figura 1.8. Areniscas y limolitas meteorizadas de la Formación Tambor al suroccidente de la mesa de Ruitoque.
angulares de arenisca conglomerática y conglomerado de la formación Girón. En otros sectores se observan solamente pequeños guijos bien redondeados de cuarzo y bancos de areniscas micáceas, de color amarillo y grano fino, con espesores máximos de 3 m, intercalados con capas de shale de color amarillo rojizo. Forma una superficie estructural de baja inclinación al occidente, con pendiente promedio de 3º, suprayaciendo aparentemente en discordancia angular la formación Girón. Morfológicamente esta formación conforma la parte superior de meseta de Ruitoque. Se observa la roca completamente meteorizada alcanzando espesores hasta de 4 metros y debido a su morfología mas o menos plana y suavemente ondulada, en los montículos se presentan remanentes delgados de suelo residual y en las depresiones pequeñas acumulaciones de suelos de grano fino, producto de estancamiento de aguas. La formación Tambor fue datada dentro del Cretáceo inferior (Ward et al. 1973).
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1.1.3.8. Formación Bucaramanga. La formación Bucaramanga fue descrita inicialmente por De Porta (1958). Se trata de un importante depósito sedimentario de edad Cuaternaria que morfológicamente corresponde a un abanico aluvial erosionado, posiblemente asociado en su mayor parte al río Suratá, acumulado sobre una depresión de origen tectónico, sobre el cual se ubica el casco urbano de la ciudad de Bucaramanga (Figura 1.9.). Este abanico limita al nororiente y oriente con el Macizo de Santander, al noroccidente y occidente con el cerro de Palonegro y el río de Oro, y al sur con la Mesa de Ruitoque. Presenta una superficie suavemente ondulada, con pendiente ligeramente inclinada al occidente, entre 2º y 7º, y una extensión aproximada de 60 2 a 80 km . La formación Bucaramanga es disectada por varias quebradas, la mayoría afluentes del río de Oro, conformando un drenaje dendrítico subparalelo. El espesor del depósito aumenta de oriente a occidente y aunque el valor real de éste se desconoce, siendo actualmente motivo de investigación, algunos cortes geológicos permiten estimar, en los sectores más profundos, valores promedios cercanos a los 250 m. De acuerdo con la granulometría, morfología, agentes de transporte y fuentes de los materiales, esta unidad se acumuló en un ambiente típicamente fluvial, donde alternan materiales de origen aluvial tipo cono de deyección, flujos de escombro, canal y lagunar. De Porta (1958) divide la formación Bucaramanga en los siguientes niveles: a) un paquete inferior con más de 150 m de espesor, conformado por niveles discontinuos de gravas, clasto soportado, con lentes arenosos intercalados; b) una capa relativamente delgada de 10 a 18 m de espesor, ubicada en la parte intermedia a alta, compuesta de sedimentos arcillosos, la cual se extiende por una buena parte de la terraza; y c) un nivel superior de 8 a 15 m de espesor, constituido por una mezcla de fragmentos angulares gruesos y finos arenosos. Algunos trabajos recientes proponen 5 miembros definidos de base a techo como: Calcáreo, Órganos, Finos, Gravoso y Limos Rojos. Dos de ellos propuestos por Hubach, (1952) y tres por Niño y Vargas, (1992). Es importante destacar que las relaciones estratigráficas del miembro Calcáreo, descritas por Niño y Vargas, con respecto al miembro Organos, no se pudieron determinar durante el trabajo de campo, debido a que el denominado miembro Calcáreo no presenta limites estratigráficos claros que permitan separarlo del Organos, no presenta distribución lateral y se observa en forma de lentes locales en la quebrada La Picha, al noroccidente del Area Metropolitana. Lo anterior indica que el denominado miembro Calcáreo forma parte del miembro Organos; por lo tanto, teniendo en cuenta las clasificaciones hechas por Hubach (1952) y Niño y Vargas (1993), se propone dividir la formación Bucaramanga, de base a techo, en los siguientes miembros: miembro Organos (Qbo), miembro Finos (Qbf), miembro Gravoso (Qbg) y miembro Limos Rojos (Qblr) (Figura 1.10.).
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De acuerdo con las dataciones paleomagnéticas publicadas en el proyecto hidroeléctrico Fonce-Suárez, la parte más antigua de la formación Bucaramanga tiene unos 730.000 años ubicándola dentro del Pleistoceno medio-superior. Miembro Órganos (Qbo). Definido por Hubach (1952). Aflora en las laderas y escarpes de la parte occidental de la Meseta de Bucaramanga y el Area Metropolitana, en los alrededores del municipio de Girón, anillo vial, en las estribaciones de la parte norte de la mesa de Ruitoque y en los cortes de la carretera que comunica la población de Girón con la ciudad de Bucaramanga. Los mejores afloramientos donde se puede observar casi toda la secuencia se presentan en una extensa área sobre el escarpe occidental del Abanico de Bucaramanga, destacandose los siguientes espesores: En las quebradas dos Aguas (espesor : 164.8 m), las Navas (espesor : 72 m de la base del nivel), Argelia (espesor : 60 m de la parte superior del nivel) y la parte norte de la Cuyamita (espesor : 8.8 m de la parte superior del nivel) ; otros afloramientos son referidos a los barrios La Feria (espesor : 144.2 m ) y Don Bosco (5.2 m del tope del nivel). Con base en las columnas realizadas, correlaciones estratigráficas y cortes topográficos, se estima que su espesor podría superar los 180 m, siendo el nivel mas potente de la Formación Bucaramanga (Mancera y Salamanca, 1994). Morfológicamente este miembro constituye valles en “V”, interfluvios de filos ondulados con crestas agudas ramificadas. Se caracteriza por erosionarse fácilmente, formando surcos, cárcavas y tierras malas que dan formas de estoraques que alcanzan alrededor de 15 m de altura y sobre el se desarrolla un drenaje dendrítico subparalelo. De acuerdo con Bueno y Solarte (1994), corresponde a una serie monótona de niveles polimícticos de fragmentos gruesos, de aspecto conglomerático, en alternancia con capas y lentes limo arenosos, con variaciones laterales y verticales en composición y textura. Hubach (1952) describe niveles lenticulares limo arenosos, con espesores hasta de 5 m. Los niveles de aspecto “conglomerático” conforman depósitos de gravas y bloques, débilmente consolidados, clasto soportados (60%) y grano soportados (40%), dispuestos en forma de capas gruesas a muy gruesas, con espesores hasta de 15 m. El tamaño de los cantos varía entre 10 y 30 cm, alcanzando bloques mayores de 1 metro de diámetro. Estos se componen en su mayoría de areniscas silíceas de grano medio, bien cementadas y en menor proporción de fragmentos de rocas ígneas ácidas de textura fanerítica, neis micáceo de color amarillo a rosado, areniscas lodosas rojizas de grano fino y alto contenido de micas, cuarzo lechoso, liditas y cherts. Todos los fragmentos tienen formas redondeadas a sub redondeadas, esfericidad baja a media y mala selección. Los niveles gravosos presentan matriz arcillosa, pardo amarillenta, con algunas variaciones a gris amarillento (Figura 1.10.). Los feldespatos en las rocas se encuentran moderadamente meteorizados.
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Figura 1.9. Panorámica del abanico aluvial sobre el cual se encuentra construida la ciudad de Bucaramanga. Vista desde el norte hacia el sur.
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Qblr Qbg
Qbf Qbf
Qbo
Figura 1.10. Panorámica de los miembros que conforman la formación Bucaramanga. De base a techo: Organos (Qbo), Finos (Qbf), Gravoso (Qbg) y Limos Rojos (Qblr). Margen derecha de la quebrada La Joya, vista desde el barrio Campo Hermoso.
Los niveles finos corresponden a arcillas arenosas y arenas arcillosas compactas, de consistencia firme, ligeramente micáceas, con trazas de materia orgánica (Figura 1.11.). Su origen se relaciona con depósitos cíclicos intercanales. El mayor espesor de los niveles limo arenosos se presentan hacia la base, lo que explica periodos más largos de retrabajamiento, bajo un régimen fluvial constante. El predominio de lentes hacia la parte superior y los contactos irregulares podrían indicar periodos de erosión por corrientes intermitentes (Bueno y Solarte, 1994). Los depósitos se encuentran medianamente meteorizados, presentando poca compactación de éstos, con alta permeabilidad y son facilmente erodables, lo que facilita el desprendimiento de bloques y cantos en las épocas de fuertes precipitaciones. El ambiente de depositación de este miembro se relaciona con flujos de escombros y flujos torrenciales, e interdigitación de facies de corrientes de canal, correspondiendo a la parte proximal y media del Abanico de Bucaramanga. La edad del Miembro Órganos podría abarcar el Pleistoceno medio. Miembro Finos (Qbf). Éste nivel fue reconocido y definido por Hubach (1952). Se ubica estratigáficamente entre el nivel inferior de la Formación Bucaramanga (Miembro Órganos) y el nivel superior (Miembro Gravoso) en contactos netos plano
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paralelos. Es una extensa capa lenticular horizontal, mas o menos continua, de unos 15 m de espesor promedio, donde alternan niveles arcillosos, limoarenosos y arenolimosos, de colores gris verdosos. Los mejores afloramientos se encuentran en las canteras de la antigua ladrillera Bucaramanga y en la empresa de ladrillos y tubos donde es explotada para la producción de ladrillos y tejas. Otros sectores donde aflora son los barrios Ciudadela Real de Minas, Campo Hermoso y La Feria entre otros.
Figura 1.11. Intercalaciones de niveles gravosos ( ) y arenoarcillosos ( ) que conforman la parte media superior del miembro Organos. Calle 45 vía a Girón.
La geometría de sus niveles es tabular a lenticular, con espesores que oscilan entre 5 y 40 cm, de estratificación plana paralela, cruzada y ondulosa (Figura 1.11.). La secuencia del miembro Finos se puede dividir en dos conjuntos: 1) Conjunto Arcilloso: Localizado hacia la base, se caracteriza por ser arcillo-limoso, masivo, de colores grises a verdes, con estratificación plana paralela, en donde el espesor varía ampliamente, como en el barrio el Porvenir (9 m) y cuchilla de Palomitas (2 m). 2) Conjunto Arenoso: Se localiza hacia el techo, donde muestra una alternancia de niveles arenolimosos con niveles limoarenosos arcósicos de colores amarillento a pardo amarillento. Hacia la base de este conjunto predominan costras y un nivel arcilloso pardo oscuro. En la cuchilla Palomitas solo se observan las arcillas grises a verdes en contacto erosivo con el suprayaciente miembro Gravoso (Qbg).
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En el barrio Malpaso, el miembro Finos, muestra niveles arenosos abigarrados, con un nivel intermedio de base conglomerática, suprayaciendo un nivel arcillo arenoso, de color gris verdoso, moteado de blanco, producto de la alteración de los feldespatos.
Figura 1.12. Miembro Finos: Alternancia de niveles arcillosos, limoarenosos y arenolimosos, de colores gris verdosos, dispuestos en forma tabular a lenticular, con espesores que oscilan entre 5 y 40 cm. Barrio Primero de Mayo, sector Quinta Estrella.
En los sitios donde aflora su geomorfología corresponde a escarpes, observándose un grado de alteración moderada con consistencia plástica para el Conjunto Arcilloso. El Miembro Finos es, en gran parte del área, un nivel guía de baja permeabilidad.
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El ambiente de depositación de este miembro es de depósitos de ambiente aluvial de intercanales poco profundo, de baja energía y de escasas interdigitaciones de flujo de escombros de facies arenosas. Miembro Gravoso (Qbg). Definido por Niño y Vargas (1992), ubicado sobre la escarpa occidental y norte de Bucaramanga, también conforma los escarpes superiores de la parte alta del nacimiento de la quebrada La Iglesia, en los alrededores de los barrios Lagos del Cacique, Diamante II y San Luis. Otras secciones importantes se localizan en los barrios La cumbre, La Feria, Polvorines, Don Bosco y la vía a Café Madrid. La morfología que presenta el miembro Gravoso es similar a la del Organos en los sectores de los valles de las quebradas, pero hacia la parte sur de la quebrada la Iglesia la morfología corresponde a colinas suaves onduladas, con un drenaje dendrítico. Su espesor varía entre 8 y 30 m; presenta niveles gravosos, gravoarenosos y gravolodosos. Los cantos son, en su mayor parte, tamaño grava de diámetro promedio 15 cm y bloques de roca, en menor cantidad, hasta de 0,8 m de diámetro, subangulares a subredondeados, en matriz areno-arcillo-limosa, color pardo rojizo, rojizo y ocre pálido; en general el depósito es matriz soportado, aunque localmente se presenta clasto soportado . El contacto inferior con el miembro Finos es neto, contínuo y suavemente onduloso y el contacto superior con el miembro Limos rojos es gradacional (Niño y Vargas, 1992) (Figura 1.13.). Macroscópicamente se estima que la matriz representa alrededor de un 60% del volumen total, con aproximadamente unas 2/3 partes de arena tamaño medio a grueso y 1/3 de finos . Los cantos están compuestos en su mayor parte por rocas metamórficas-ígneas del Macizo de Santander, y areniscas cuarzosas, areniscas limosas y limolitas moradas de las Formaciones Girón y Jordán. La matriz, por su parte, es de composición cuarzo-feldespática micácea (cuarzo, plagioclasa, láminas de muscovita), de consistencia media y de baja cohesión. Existen unos depósitos bastante meteorizados que cubren el cerro La Cumbre, probablemente pertenecientes al Miembro Gravoso, los cuales pudieron ser levantados por acción tectónica ; en éste caso, los materiales que lo componen son en su mayor parte cantos y bloques de rocas sedimentarias de las Formaciones Girón y Jordán, cuyas características litológicas ya se han perdido debido a su alteración, embebidos en una matriz arcillosa de colores rojo y amarillo (Figura 1.14.). Los depósitos que conforman el miembro Gravoso presentan un grado de meteorización medio a alto. Los bajos porcentajes de humedad natural (W V1,.La onda de cabecera se va a desplazar a lo largo del límite o frontera directa cuando el ángulo de incidencia de la onda descendente o primaria sea mayor que el ángulo crítico (i) ; este ángulo crítico se define como aquel en que la onda refractada se va a trasladar a lo largo del límite entre dos medios y depende de la velocidad del medio, calculándose según la ecuación 1. sen i = V1 / V2
(1)
Una de las ventajas del método de refracción sísmica reside en la posibilidad de determinar, con facilidad, la velocidad a que se desplaza la onda sísmica a lo largo de la frontera. La Velocidad de Frontera (Vf) depende de las propiedades físicas de la capa refractora, permitiendo de esta forma correlacionar la composición litológica y la ubicación estratigráfica de la misma. Sin embargo, la velocidad de Frontera refleja solo las propiedades de la parte del corte que se encuentra inmediatamente cerca del límite. Una de las características fundamentales de las ondas refractadas, es que debido a que la velocidad del medio infrayacente es mayor que la de la capa que lo cubre, las INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
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ondas que viajan por este medio pueden llegar a la superficie antes que las demás (onda directa, reflejada, etc.); la segunda característica de las ondas de refracción, es que las ondas refractadas en una sección sísmica se siguen en primeras entradas o arribos y se representan en forma de un hodógrafo rectilíneo o aproximadamente rectilíneo, o sea, que es la velocidad aparente (V*) que presenta la onda en el tramo de registro y va a ser aproximadamente constante; a cada frontera de refracción le corresponde un segmento de hodógrafo rectilíneo. Los hodográfos se construyen con los tiempos de los primeros arribos; a medida que el receptor se aleja del punto de disparo, la onda tendrá un mayor recorrido y el tiempo de llegada será mayor, por lo tanto los registros mas lejanos pertenecen a las fronteras más profundas. De lo anterior se deduce que la ecuación de la onda de refracción (2) corresponde a la de una recta y se expresa:
t=
2 2 x 2 h V2 − V1 + V2 V2 V1
(2)
donde: t - Tiempo de llegada de la onda refractada V1 y V2 - Velocidad de la capa 1 y capa 2 respectivamente x - Distancia del receptor h - Profundidad de la interfase refractada La velocidad de una capa se determina por la pendiente de un tramo rectilíneo del hodógrafo de refracción. t
onda refractada 1/V2 ti onda directa 1/V1 X
Figura 2.1. Hodógrafo de onda directa y refractada.
Al conocer los valores de las velocidades de las ondas P y S (Vp y Vs), se pueden determinar las propiedades elásticas de las diferentes rocas de las capas detectadas. Estas propiedades se calculan definiendo la velocidad Vp y Vs en función del coeficiente Poisson y del módulo de Young, como se expresa en las ecuaciones 3 y 3A, y de la relación de velocidades Vp y Vs, como se muestra en la ecuación 4, para obtener posteriormente las ecuaciones 5, 6 y 7, que son las
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ecuaciones para el cálculo de las propiedades elásticas de las rocas en función de Vp y Vs (Oguilbi A, 1990, Savivh A, 1990).
Vp =
E (1 − γ ) δ (1+ γ )(1− 2γ )
(3)
E (3A) 2 δ (1 + γ )
Vs = entonces tendremos:
Vp Vs
2 (1 − γ ) (4) (1− 2γ )
=
γ=
Vp2 − 2Vs2
(
2 Vp2 −Vs2
)
(5)
3Vp2 − 4Vs2 (6) E = δ V 2 2 Vp − Vs 2 s
G=
E = δ Vs2 (7) γ + 2 (1 )
donde : E Módulo de Young, γ - Coeficiente Poission, G - Módulo de rigidez o cizallamiento. δ - Densidad de la roca Los coeficientes de Poission, los módulos de Young y de rigidez, se calcularon a partir de las ecuaciones 5, 6 y 7, respectivamente. Como las propiedades elásticas de las rocas dependen no solamente de la velocidad Vp y Vs, sino también de la densidad, entonces para el cálculo de éstas se utilizaron unos valores relativos de densidad de 2.2 g/cm3 para los depósitos de escombros y depósitos aluviales de la primera capa, 2.3 g/cm3 para el miembro Finos, 2.4 g/cm3 para el miembro Órganos y 2.55 g/cm3 para la formación Girón, formación Jordán y demás unidades de roca presentes en el área de estudio.
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2.2.1 Adquisición de los datos Sísmicos Se seleccionaron 20 sitios dentro del Área Metropolitana de Bucaramanga, de acuerdo a las características geológicas y a las condiciones del terreno donde fuera factible realizar las líneas de refracción sísmica, teniendo en cuenta que las zonas seleccionadas debían tener aproximadamente 200 metros libres de cualquier infraestructura. La ubicación de las líneas sísmicas se muestran en el mapa geológico del área de estudio (Plano No. 1.1.). Posteriormente, con la colaboración de la facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Industrial de Santander (UIS), se realizó un levantamiento topográfico de las zonas escogidas para determinar las coordenadas (X, Y) y la altura (Z) a lo largo de las líneas proyectadas de refracción sísmica. La metodología utilizada en la adquisición de datos sísmicos, fue la de perfil contra perfil, para lo cual se uso un sismógrafo digital marca OYO, modelo McSeis 1600MX, con 24 geófonos verticales y 24 geófonos horizontales, con los cuales se midieron las ondas P y S respectivamente (Plano No. 2.2). Los datos de campo se registraron con una longitud de tiempo de 256 y 512 milisegundos, con intervalo de muestreo de 2 y 5 milisegundos, respectivamente. Se utilizaron cuatro tipos de separación entre geófonos, los cuales dependieron del área disponible en cada sitio, siendo las distancias utilizadas de 4, 5, 8 y 10 m, para una longitud de tendido de geófonos de 92 a 230 metros. La fuente de energía provino de un explosivo gelatinoso de alta potencia (Indugel-AP Plus) con detonador eléctrico. La separación de la fuente de energía al primer geófono (offset) varió entre 20 y 50 m, dependiendo de la disposición del terreno, por consiguiente la longitud total del arreglo de refracción estuvo entre 150 y 290 metros. El sismógrafo almacena los datos sísmicos en formato McSeis 160MX, el cual es leído por el programa Seisrefra de la OYO Corporation; además el registro de las ondas sísmicas de cada línea pueden ser impresas en papel térmico para hacer la selección de los primeros arribos manualmente (Figuras 2.2 y 2.3). Los receptores sísmicos son los geófonos que se utilizan para detectar las oscilaciones del terreno, estas oscilaciones se producen al regresar las ondas reflejadas, refractadas o de otro tipo que se forman en el subsuelo, a la superficie de la tierra. El receptor sísmico transforma la energía mecánica de las oscilaciones del subsuelo en energía eléctrica.
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Figura 2.2. Equipo de refracción sísmica OYO McSeis 160MX.
Figura 2.3. Equipo de refracción sísmica OYO McSeis 160MX y accesorios. INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
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En la figura 2.4 se muestra la distribución generalizada de los puntos de disparo (SP) y de los geófonos (R), la cual corresponde a la metodología del perfil contra perfil, utilizada en la adquisición de las 20 líneas sísmicas. SP1
R1
R2
R3
R4
R 21
⇓
∆
∆
∆
∆.""""" ∆
R 22
R 23
R 24
SP 2
∆
∆
∆
⇓
Figura 2.4. Arreglo de tendido de geófonos.
En el presente estudio se usaron geófonos verticales para el registro de la onda P y geófonos horizontales para el registro de la onda S (Figuras 2.5). Estos geófonos se diferencian en la disposición de las bobinas; en el primero la bobina tiene un sentido vertical, lo cual lo hace más sensible a las ondas que llegan en sentido vertical; en el segundo la bobina tiene una orientación horizontal, siendo más sensible a las ondas transversales, además este geófono tiene un nivel en la parte superior, con el fin de que la bobina quede paralela a la superficie del terreno y así minimicé la sensibilidad a las ondas longitudinales . La onda sísmica fue generada con explosivos gelatinosos marca Indugel AP Plus, el cual fue activado con un detonador eléctrico Birkford, lo que garantiza un tiempo de retardo cero entre la detonación y el tiempo de registro de la onda sísmica. Para la sincronización de la explosión con el registro de la onda generada se utilizó un geófono de pozo (Figura 2.6.).
2.2.2 Procesamiento de los datos de refracción sísmica Para el procesamiento de los datos de campo se utilizaron los programas Seisrefra y SIP-X de la Rimrock Geophysical Survey; el primero se usa para determinar en cada línea el tiempo de llegada de la onda (primeros arribos) de la sección sísmica y el segundo calcula la velocidad de las ondas refractadas para modelar la profundidad de las interfases refractadas, además consta de cuatro módulos, SIPIK, SIPIN, SIPT2 y SIPEDT. El algoritmo que utiliza el programa SIPT2 está basado en el método procesamiento denominado “Tiempos de retardo” (Sheriff y Geldart, 1984). La interpretación y correlación de los modelos sísmicos se realizó teniendo en cuenta la información geológica del área de estudio. El procesamiento incluyó los siguientes pasos: • Selección del tiempo de primeros arribos de la onda registrada con el programa Seisrefra. Con estos datos se generan archivos con extensión .PIK para ser ingresados en el programa SIPIN.
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Figura 2.5. Plantado de Geófonos verticales y horizontales.
• Introducción de los tiempos de primeros arribos, elevación topográfica de los geófonos, distancia entre geófonos, profundidad de carga y offset en el programa SIPIN. A partir de estos datos se obtiene un hodógrafo (curva tiempo distancia), el cual tiene como mínimo dos ramas de inclinación, con base en esta inclinación se definen el número de capas detectadas. Con estos datos se generan archivos con extensión .SIP, para ser leídos por el programa de proceso SIPT2. • Procesamiento de las curvas tiempo-distancia. Se realiza mediante el programa SIPT2, el cual arroja un modelo matemático de la profundidad de tope y el valor de velocidad para cada capa detectada, de acuerdo con el número de capas definidas en el programa SIPIN. El resultado de este modelo es almacenado en un archivo tipo texto. • Edición y revisión de los datos. Se realiza mediante el programa SIPEDT, el cual edita el archivo con extensión .SIP, para posteriormente ser reprocesados con el programa SIPT2. Este procedimiento se realiza cuantas veces sea necesario hasta lograr un resultado satisfactorio y que se ajuste a las condiciones geofísicas y geológicas del área de estudio.
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Figura 2.6. Geófono de pozo y geófonos horizontal y vertical.
Del resultado conseguido en el procesamiento de los datos sísmicos se obtuvo la profundidad de las diferentes interfases refractadas y el valor de la velocidad Vp y Vs correspondiente a cada capa. La profundidad de tope calculada para las diferentes interfases se consiguió a través del procesamiento de los datos de velocidad de las ondas P y S, está profundidad se registra debajo de cada geófono a lo largo de la línea sísmica. Estos resultados se reportan en forma de tablas en el apéndice 1 del presente informe, numeradas de la tabla 3 a la tabla 22 con su respectivo nombre de ubicación. En la Tabla 2.10 se compilan los resultados del procesamiento e interpretación de los datos sísmicos, también se hace una correlación litológica de las diferentes capas del modelo sísmico. Es de anotar que los rangos de velocidad son amplios para una misma unidad geológica, lo que dificulta con las velocidades obtenidas, diferenciar las distintas unidades litológicas de la zona; sobre todo es difícil distinguir los diferentes niveles de la formación Bucaramanga, más aun si se considera que el espesor de los miembros superiores de esta formación son pequeños.
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2.3 INTERPRETACIÓN DE DATOS DE REFRACCIÓN SÍSMICA Con base en los resultados del procesamiento de datos de refracción sísmica se elaboró para cada una de las líneas un perfil sísmico, el cual ilustra la profundidad de las diferentes interfases refractadas, además en estos gráficos, se introdujo el valor de la velocidad de la onda longitudinal y transversal de cada capa con nomenclatura V1P, V2P, V3P, V1S, V2S y V3S. El número indica la capa a la cual pertenece la velocidad y la letra corresponde al tipo de onda, P (longitudinal) y S (Transversal). También a las capas detectadas se les colocó la nomenclatura de las unidades geológicas con las cuales se ha correlacionado. Para facilitar el análisis de los resultados, éstos se han clasificado en seis sectores teniendo en cuenta la ubicación de los perfiles sísmicos y la correlación geológica de las diferentes capas del modelo sísmico. En el análisis y descripción de estos modelos siempre se hablará de la profundidad (respecto a la superficie) del tope o techo de cada capa, por lo tanto el espesor de la capa uno será igual a la profundidad del tope de la capa dos.
2.3.1 Sector Uno (Calle 45) En este sector se realizaron dos perfiles sísmicos, uno en el área de Chimitá ubicada en el sector norte de la calzada de la calle 45, y el segundo al costado sur de la misma, en el lote ubicado en la parte posterior de la Cárcel de Mujeres. Los perfiles sísmicos del Anexo 2.3, muestran que se detectaron tres capas correlacionables así: La tercera capa, por sus valores de velocidad de Vp 3200 a 3350 m/s y Vs 2100 a 2150 m/s, se correlaciona con areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón (Jg), la profundidad del tope de esta capa oscila entre 23 y 80 m, siendo más superficial hacia la pata del cerro de la localidad de Chimitá en el sector noreste. La segunda capa tiene velocidades Vp de 1950 a 2350 m/s y Vs de 1200 a 1500 m/s correlacionables con conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos de la formación Bucaramanga, la profundidad del tope es de 8 a 18 m. Las velocidades más bajas pueden estar relacionadas con mayor depositación de material arcilloso. La primera capa corresponde a la zona de bajas velocidades, correlacionable con rellenos de escombros y depósitos aluviales, con velocidad Vp y Vs de 750 a 800 y 430 a 450 m/s respectivamente.
2.3.2 Sector Dos (Girón - Anillo Vial) En este sector se realizaron tres perfiles sísmicos; uno en un lote del barrio El Poblado del municipio de Girón, colindante con el río Frío, los otros dos sobre la terraza aluvial de los lotes del costado sur de la autopista Anillo Vial; uno cerca a la entrada de la Avícola y el otro sobre un relleno ubicado aproximadamente a unos 700 m del carreteable que conduce a la Avícola; este sector se caracteriza por presentar valores de velocidad de onda homogéneos. En el Anexo 2.3, se muestra un modelo sísmico de tres capas. INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
83
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
La tercera capa con valores de velocidad Vp de 3000 a 3100 m/s y Vs de 1700 a 2050 m/s, se correlaciona con areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón (Jg), la profundidad de techo varia entre 40 y 70 m, siendo más superficial hacia el sector norte, en un lote del barrio el Poblado, más exactamente a orillas del Río Frío. La profundidad del tope de la segunda capa oscila entre 8 y 17 m, presentando valores de velocidad Vp de 1950 a 2000 m/s y Vs de 1150 a 1200 m/s , correlacionables con conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos de la formación Bucaramanga. La primera capa presenta velocidades Vp de 600 a 930 m/s y Vs de 340 a 540 m/s, clasificándose dentro de la zona de bajas velocidades y es correlacionable con rellenos de escombros y depósitos aluviales.
2.3.3. Sector Tres (Barrios del Norte de Bucaramanga) En este sector se realizaron cuatro líneas sísmicas, dos en los barrios Villa Helena (KR 27 con Cl 15AN y KR 25 con Cl 18N), una en el barrio Villa Rosa (Cl 17N con 19 cerca a la cancha de fútbol) y otra en el barrio José María Córdoba (Cl 14N con 26). En los modelos sísmicos de este sector, Anexo 2.3, se detectan tres capas sísmicas a excepción del sector Villa Helena 2 (KR 25 con Cl 18N), donde solamente se pudieron detectar dos capas. La tercera capa correlacionable con areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón (Jg) se detecta en los barrios Villa Helena (KR 27 con Cl 15AN) y Villa Rosa, con velocidad Vp ente 3450 y 3600 m/s y Vs entre 1850 y 1950 m/s, con 33 y 55 m de profundidad del techo. La segunda capa se correlaciona con conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos de la formación Bucaramanga, con velocidad Vp ente 2000 y 2500 m/s y Vs entre 1150 a 1465 m/s, la profundidad de tope oscila entre 6 y 20 metros, lo cual puede corresponder al espesor del deslizamiento activo. En la zona del barrio José María Córdoba, el miembro Órganos (Qbo) es la última capa detectada con una profundidad del techo entre 23 a 32 m y velocidad Vp de 2145 m/s y Vs de 1465 m/s. Encima de ésta se encuentra otra capa con velocidad Vp de 1735 m/s y Vs de 1140 m/s, correlacionable con depósitos de deslizamientos inactivos ó posiblemente sean materiales del Miembro Gravoso, con profundidad de tope entre 7 y 16 metros. La primera capa presenta una velocidad de Vp entre 580 y 790 m/s, Vs entre 355 y 400 m/s , correlacionable con suelos alterados secos, cantos, arenas y arcillas deleznables.
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
84
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Sitio Chimita
Longitud Arreglo, m
V
Vp, m/s
280
V1
750
Vs, Profundidad Unidad Correlación litológica m/s de Tope, m Escombros de rellenos 430 Qlla, Qal y depósitos aluviales
V2 2350 1500
V3 3200 2100 Cárcel de Mujeres
El Poblado (Girón)
280
280
V1
800
Anillo Vial 2
280
-
Qbo
Jg
Areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón
Escombros de rellenos Qlla, Qal y depósitos aluviales
V2 1950 1200
8 a 14
Qbo
Conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos.
V3 3350 2150
57 a 68
Jg
Areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón
-
Qal
Suelos alterados y depósitos aluviales
Qbo
Conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos.
40 a 64
Jg
Areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón
-
Qal
Suelos alterados y depósitos aluviales
V2 2000 1150
8 a 12
Qbo
Conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos.
V3 3100 2050
52 a 70
Jg
Areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón
V1
930
540
V3 3100 1700 280
23 a 80
450
V2 1950 1150
Anillo Vial 1
13 a 18
Conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos.
V1
V1
880
600
9 a 17
540
350
V2 2000 1200
V3 3000 2000
8 a 13
48 a 62
Escombros de rellenos Qlls, Qal y depósitos aluviales Qbo
Conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos.
Jg
Areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón
Tabla 2.10. Correlación litológica.
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
85
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Sitio
Longitud Arreglo, m
Villa Helena 1
185
V
Vp, m/s
V1 700
Vs, Profundidad Unidad Correlación litológica m/s de Tope, m
V2 2000 1150
V3 3450 1950
Villa Helena 2
172
V1 790
José María Córdoba
Parque de los Niños
170
165
152
V1 670
Qda
Suelos alterados, cantos, arenas, limos y arcillas deleznables
8 a 20
Qbo
Conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos.
Jg
Areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón
42 a 54
400
V2 2500 1150
Villa Rosa
-
400
-
14 a 17
425
-
Qda
Suelos alterados, cantos, arenas, limos y arcillas deleznables
Qbo
Conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos.
Qda
Suelos alterados, cantos, arenas, limos y arcillas deleznables
V2 2260 1275
6 a 14
Qbo
Conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos.
V3 3600 1850
33 a 45
Jg
Areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón
-
Qda
V1 580
355
V2 1735 1140
7 a 16
V3 2145 1465
23 a 32
V1 600
375
-
Suelos alterados, cantos, arenas, limos y arcillas deleznables
Qdi, Cantos, gravas, arenas Qbg? y arcillas. Conglomerados y Qbo arcillas arenosas del miembro Órganos. Suelo alterado, arenas Qblr, arcillas, gravas, limos Qbg? arenosos y limos.
V2 1400 810
14 a 17
Qbf
V3 2150 1260
35 a 43
Qbo
Arcillas y limos arenosos del miembro Finos Conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos.
Tabla 2.10. Correlación litológica (continuación).
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
86
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Sitio Parque de Mejoras Públicas
Longitud Arreglo, m
192
V
V1
Vp, Vs, Profundidad Unidad Correlación litológica m/s m/s de Tope, m
760
455
V2 2450 1050
Marsella Real
Villa Mallorca – Terragona
Parque San Pío
215
290
165
V1
670
-
18 a 23
400
-
V2 1900 1020
17 a 22
V3 2585 1450
35 a 52
V1
515
330
-
V2 1850 1240
16 a 20
V3 3300 2250
71 a 88
V1
830
V3 3050 1500
Suelo alterado, arenas Qblr arcillas, gravas, limos Qbg? arenosos y limos. Arcillas y limos Qbf, arenosos del miembro Qbo? Finos ó material del miembro Órganos?. Conglomerados y Qbo arcillas arenosas del miembro Órganos. Suelo alterado, arenas arcillosas, gravas y Qblr limos del miembro Limos Rojos. Arcillas y limos Qbf, arenosos del miembro Qbo? Finos ó material del miembro Órganos?. Areniscas, limolitas y arcillolitas de la Jg formación Girón.
-
Qblr Qbg
Suelo alterado, arenas arcillosas, gravas, limos y limos arenosos.
10 a 13
Qbo
Conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos.
JRcg
Rocas ígneas, granitos y cuarzomonzonitas parcialmente meteorizadas.
380
V2 2000 950
Suelo alterado, arenas arcillosas, gravas y Qblr limos del miembro Qbg? Limos Rojos y miembro Gravoso?. Conglomerados y Qbo arcillas arenosas del miembro Órganos.
38 a 43
Tabla 2.10. Correlación litológica (continuación).
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
87
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Sitio
Longitud Arreglo, m
V
Vp, m/s
Vs, Profundidad Unidad Correlación litológica m/s de Tope, m
La Albania – Cantabria
155
V1
670
340
Estadio La Flora
Villa San Francisco Floridablanca
Campo Verde Piedecuesta
290
165
244
-
V2 1550 790
2a8
V3 2290 1370
30 a 40
V1
935
575
-
V2 1905 1010
9 a 14
V3 3135 1910
59 a 75
V1
500
310
-
V2 2260 930
10 a 13
V3 3900 1645
34 a 50
V1
980
560
V2 2570 1260
V3 3860 1920
Qblr, Qbg
Suelo alterado, arenas arcillosas, gravas, limos y limos arenosos.
Arcillas, limos arenosos y arenas limosas del miembro Finos. Rocas ígneas, granodioritas y JRcg cuarzomonzonitas altamente meteorizadas. Suelo alterado, arenas arcillosas, gravas y Qblr limos del miembro Limos Rojos Conglomerados y Qbf?, arcillas arenosas o Qbo material del miembro Finos?. Rocas ígneas, JRcg, granodioritas Jg? cuarzomonzonitas, meteorizadas. Suelo alterado, arenas arcillosas, gravas y Qfe fragmentos de rocas ígneas. Qbf
Conglomerados y Qbo, arcillas arenosas o Kita? material de la formación Tambor?. Areniscas, limolitas y Jg, arcillolitas o material del PEb? Neis de Bucaramanga?.
-
Qfe
12 a 16
Qfe
42 a 59
Jg, Jj?
Suelo alterado, arenas arcillosas, gravas y fragmentos de rocas ígneas. Fragmentos de rocas ígneas subangulares, semicompactas. Areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón.
Tabla 2.10. Correlación litológica (continuación).
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
88
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Sitio La Rioja Piedecuesta
San Francisco Piedecuesta
Longitud Arreglo, m 280
264
V
V1
Vp, m/s
-
Qfe
V2 2465 1355
9 a 16
Qfe
V3 3230 1730
40 a 63
Jg
V1
525
Vs, Profundidad Unidad Correlación litológica m/s de Tope, m
815
305
460
V2 2900 1380
V3 3465 1905
-
Qfe
11 a 18
Qfe, Jg?
39 a 60
Jg Jj?
Suelo alterado, arenas arcillosas, gravas y fragmentos de rocas ígneas. Fragmentos de rocas ígneas subangulares, semicompactas. Areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón. Suelo alterado, arenas arcillosas, gravas y fragmentos de rocas ígneas. Fragmentos de rocas ígneas subangulares, semicompactas. Areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón.
Tabla 2.10.. Correlación litológica (Continuación).
2.3.4 Sector Cuatro (Parte central y sur de Bucaramanga) En este sector se relacionan cuatro perfiles sísmicos ubicados en el parque de los Niños, parque de la Sociedad de Mejoras Públicas, Ciudadela Real de Minas (Marsella Real) y la zona de Villa Mallorca - Terragona. Al igual que en los anteriores sectores, el proceso de las líneas sísmicas presentadas en el Anexo 2.3, muestra un modelo sísmico de tres capas, a excepción del parque de la Sociedad de Mejoras Públicas que presenta dos capas. Este sector según los valores de velocidad obtenida y la correlación litológica de estas velocidades, hace que la zona de Villa Mallorca – Terragona se diferencie de los otros tres sitios. Sin embargo las velocidades de este miembro son muy cercanas a las del miembro Órganos, por lo cual difícilmente se puede diferenciar a que unidad geológica pertenece esta capa. Los conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos, se detecta en los otros tres sitios (parque de los Niños, parque de la Sociedad de Mejoras Públicas y Ciudadela Real de Minas). Este miembro es la última capa que se detecta en estos sitios y es la parte basal del modelo sísmico; presenta velocidad de 2150 a 2585 m/s para onda P y de 1050 a 1450 m/s para la onda S, la profundidad de tope es de 18 a 52 m, siendo la parte más superficial en el parque de la Sociedad de Mejoras Públicas y la más profunda en la Ciudadela Real de Minas (Marsella Real). INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
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ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
La primera capa corresponde a la zona de bajas velocidades, con intervalo de velocidades Vp y Vs de 515 a 980 y 330 a 560 m/s respectivamente. Estas velocidades son correlacionables con suelo alterado, arenas, gravas, cantos y limos; en esta capa se involucran materiales de los miembros Limos Rojos y Gravoso pertenecientes a la formación Bucaramanga.
2.3.5 Sector Cinco (Parte Oriental de Bucaramanga) En este sector se relacionan las líneas sísmicas del parque San Pío, el sector de La Albania - Cantabria y el estadio La Flora. El modelo sísmico también se caracteriza por presentar tres capas, mostradas en el Anexo 2.3. La tercera capa presenta velocidades que varían entre 2290 y 3135 m/s para la onda P, y para la onda S de 1370 y 1910 m/s, la profundidad del tope es de 30 a 75 m. Esta capa es correlacionable con rocas ígneas (granodioritas y cuarzomonzonitas), fracturadas y meteorizadas (JRcg). El fracturamiento y el grado de meteorización de estas rocas explica los valores bajos de velocidad de esta capa, ya que es de esperar que para este tipo de rocas la velocidad longitudinal debe ser superior a los 3900 m/s. Teniendo en cuenta el bajo valor de velocidad de las ondas P, en el sector de La Albania - Cantabria, se asume que estas rocas están más meteorizadas que las presentes en el parque San Pío y el estadio La Flora. En este último sitio es probable que esta capa, con velocidad de Vp y Vs de 3135 y 1910 m/s, corresponda a la formación Girón (?). La segunda capa es correlacionable con rocas ígneas meteorizadas y fracturadas o con depósitos conglomeráticos y arcillas del miembro Órganos, tiene velocidad Vp de 1905 a 2000 m/s y Vs de 950 a 1010 m/s, su profundidad de techo varia ente 9 y 14 metros. En el sector La Albania – Cantabria, la segunda capa tiene velocidad de onda P de 1550 m/s y de 790 m/s de onda S, probablemente asociada con arcilla, limos arenosos y arenas limosas de los miembro Finos y Gravoso, con una profundidad de tope de 2 a 8 m. En el sitio del estadio La Flora la velocidad Vp de 1905 m/s también puede correlacionarse con materiales de los miembros Órganos o Finos, difícilmente diferenciables por los valores cercanos de velocidad. La Capa uno es correlacionable con suelos alterados, arenas arcillosas, gravas y limos de los miembros Limos Rojos y Gravoso, con velocidad Vp de 675 a 935 m/s y Vs de 340 a 575 m/s.
2.3.6 Sector Seis (Floridablanca - Piedecuesta) Este sector lo integran las líneas sísmicas de los barrios: Villa San Francisco (Floridablanca), La Rioja II etapa, Campo Verde y San Francisco (Piedecuesta); el modelo sísmico es representado en el Anexo 2.3.
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
90
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
En la tercera capa se registran valores de velocidad de Vp entre 3230 y 3900 m/s y Vs entre 1645 y 1920 m/s, correlacionables con areniscas, limolitas y arcillolitas de la formación Girón, la profundidad del tope es de 34 a 63 metros. Sin embargo en el sector Villa San Francisco (Floridablanca) la velocidad de la onda P, que es de 3900 m/s, puede ser correlacionable con rocas fracturadas y meteorizadas del neis de Bucaramanga (?), mientras que en el sitio de Campo Verde (Piedecuesta) se encuentran valores de velocidad Vp superiores a 3800 m/s, lo que lleva a pensar que en este sector las rocas presente sean de la formación Jordán (?). En la segunda capa se detectan velocidades de onda P, que varían entre 2260 y 2930 m/s, y de onda S que oscilan entre 930 y 1380 m/s, correlacionable con fragmentos de rocas ígneas, subangulares y semicompactas de la unidad de Flujos de Escombros; la profundidad de tope es de 9 a 16 metros. Por los valores de velocidad, también puede ser correlacionable con rocas alteradas meteorizadas y fracturadas de las formaciones Girón (?) o Jordán (?).
La primera capa corresponde a la zona de bajas velocidades y está compuesta por suelo alterado, arenas arcillosas y fragmentos de roca ígnea, Flujos de Escombros con velocidad de la onda P de 500 a 980 m/s y de la onda S de 305 a 560 m/s.
2.4.SINTESIS DE RESULTADOS 2.4.1. Síntesis de los Estudios de Resistividad Eléctrica Como resultado del levantamiento geoeléctrico en el Area Metropolitana de Bucaramanga han sido obtenidas 5 unidades geoeléctricas enmarcadas dentro de discontinuidades litológicas principales. Unidad geoeléctrica 1. Superficial, con espesores de hasta 70 metros. Esta unidad corresponde a material coluvial y depósitos sueltos. Dentro del presente levantamiento geoeléctrico se tiene únicamente en el sector norte (Plano No 2.2, Perfil A-A´) y comprende las unidades cartografiadas como Depósitos de Ladera (Ql) y Deslizamientos (Activos Qda e Inactivos Qdi ). Unidad geoeléctrica 2. Es también superficial pero ampliamente extendida en el área de estudio ( figuras 1.3, 2.3 y 3.3, perfiles A-A´, B-B´, C-C´, E-E´, F-F´, G-G´ ) presenta espesores hasta más de 50 metros en el sector de FloridablancaPiedecuesta. Esta unidad incluye depósitos aluviales ( unidades Qal, Qal1, Qal2 ) y flujos de escombros ( Qfe ) sin diferenciar, en los cuales se aprecia una gran heterogeneidad en los niveles más someros que sumada al relieve, distancia entre SEVs y el poco espesor de las capas geoeléctricas hace que estas tengan un significado puntual sin continuidad de SEV a SEV. A diferencia de los niveles someros, hacia la base la unidad es notoriamente más homogénea e igualmente correlacionable de SEV a SEV. Unidad geoeléctrica 3. Se distingue por presentar resistividades altas en intervalos superficiales hasta 30 metros y más, en puntos de observación ubicados en áreas INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
91
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
de afloramiento del miembro Limos Rojos de la formación Bucaramanga (Plano No 2.2, Perfil D-D´ ). Los valores elevados de resistividad de esta unidad se deben al estado de no saturación de las rocas, por lo que puede comprender otras unidades litoestratigráficas sin diferenciar, probablemente miembros de la formación Bucaramanga más antiguos, además del miembro Limos Rojos. Unidad geoeléctrica 4. Esta unidad geoeléctrica infrayace las anteriores, presenta espesores hasta más de 150 metros en el sector Occidental y en gran parte del área estudiada su base queda fuera de alcance (Plano No 2.2, Perfiles A-A´, B-B´, C-C´ y E-E´). Esta unidad corresponde al miembro Organos de la formación Bucaramanga, cuya variación granulométrica se considera que controla principalmente la variación de los valores de resistividad. Unidad geoeléctrica 5. Infrayace las anteriores, es la unidad más profunda, representa las rocas más antiguas alcanzadas dentro del presente trabajo, probablemente corresponde a la formación Girón en los sectores Norte (Plano No 2.2, Perfil A-A´) y de Floridablanca (Plano No 2.2, Perfil D-D´ ), y a las formaciones Girón y/o Jordán en el sector de Floridablanca-Piedecuesta.
2.4.2 Síntesis de los Estudios de Refracción Sísmica En la Tabla 2.11 se presentan los resultados obtenidos del procesamiento de los datos de refracción sísmica de los seis sectores, esta tabla muestra para cada capa, los valores de velocidad VP y Vs, espesor, profundidad de tope y la unidad geológica de correlación. Los resultados obtenidos del procesamiento e interpretación de los datos de refracción sísmica, según los valores de velocidad, permitió diferenciar varias unidades geológicas que se describen en la Tabla 2.12 con su respectiva correlación litológica. Las rocas ígneas que se detectaron en la zona, presentan velocidades bajas, lo cual es típico de rocas ígneas con alto grado de fracturamiento y meteorización, o de rocas que se encuentren afectadas por fallamiento, esto se observó en el sector de La Albania - Cantabria, donde la velocidad de onda P es de 2290 m/s. En Villa San Francisco (Floridablanca), la velocidad VP de la última capa, correlacionada con la formación Girón es alta (3900 m/s); teniendo en cuenta la relación con los demás sitios donde se detectó la misma formación. Teniendo en cuenta la cercanía del basamento cristalino, y el valor de la velocidad, es probable que esta capa sea de rocas ígneas meteorizadas o del Neis de Bucaramanga (?). En el sitio Campo Verde (Piedecuesta) la última capa tiene una velocidad VP superior a 3800 m/s, lo que puede ser indicio de que en este sector se presentan rocas de la formación Jordán. Los flujos de escombros (Qfe) se detectan en la parte sur del Área Metropolitana de Bucaramanga, en el sector de Piedecuesta y en la Villa San Francisco del municipio
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
92
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
de Floridablanca. Estos flujos presentan velocidades altas después de los 16 m, indicando que después de esta profundidad, son semiconsolidados.
Sector Uno Calle 45 Dos Girón – Anillo Vial Tres Barrios del Norte Bucaramanga Cuatro Centro y sur de Bucaramanga Cinco Parte Oriental Bucaramanga Seis Floridablanca Piedecuesta
Capa 1 2 3 1 2 3 1
Velocidad m/s VP Vs 750-800 430-450 1950-2350 1200-1500 3200-3350 2100-2150 600-930 340-540 1950-2000 1150-1200 3000-3100 1700-2050 580-790 355-400
Espesor m 8-18 15-62 ND 8-17 32-53 ND 6-20
Profundidad de tope, m 8-18 23-80 8-17 40-70 -
2y3
1735-2500
1150-1465
27-35
6-20
3 1 2y3 3 1 2 3 1
3450-3600 515-980 1850-2585 3300 675-935 1905-2000 2290-3135 500-980
1850-1950 330-560 1020-1260 2250 340-575 950-1010 1370-1910 305-560
ND 14-23 32-53 ND 9-14 21-61 ND 9-16
33-55 16-52 71-88 9-14 30-75 -
2
2260-2930
930-1380
25-47
9-16
3
3230-3900
1645-1920
ND
34-63
Unidad Qlla, Qal Qbo Jg Qlla, Qal Qbo Jg Qda Qdi, Qbf? Qbo, Jg Qlla, Qal Qbo, Qbf Jj Qlr, Qbg Qbo, Qbf JRcg Qfe Qfe, Qbo Jg? Jg, Jj?
Tabla 2.11. Correlación geológica de las diferentes capas por sectores
En la formación Bucaramanga es difícil diferenciar sus miembros por valores de velocidad, el mayor contraste en velocidad de la onda P la presenta el miembro Órganos, seguido del miembro Finos, mientras que los miembros Limos Rojos y Gravoso se asocian dentro de los mismos valores. En los barrios del norte de Bucaramanga, Sector tres, donde se tiene indicios de deslizamientos activos, se calculó un espesor de las masas deslizantes de 6 a 25 metros.
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93
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VP, m/s
Vs, m/s
500 - 980
310 - 575
1400 - 1900 1905 - 2950 2260 - 2900 3000 - 3800 3860
810 - 1020 930 - 1500 930 - 1380 1500 -2250 1920
Unidad Qlla, Qal, Qda, Qdi, Qblr, Qg, Qfe Qbf Qbo Qfe Jg Jj?
2290 - 3135
1500 - 1910
JRcg
3900
1645
PEb?
Correlación Litológica Suelos, rellenos de escombros, cantos, gravas, arenas y arcillas, flujos de escombros. Arcillas y limos arenosos Conglomerados y arcillas arenosas Fragmentos de rocas ígneas semicompactas Areniscas, limolitas y arcillolitas. Areniscas de grano fino, limolitas y lodolitas. Rocas ígneas (granitos y cuarzomonzonitas), fracturadas y meteorizadas Rocas ígneas metamofizadas y fracturadas.
Tabla 2.12. Correlación litológica de la velocidad.
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94
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
CAPITULO 3 CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL SUBSUELO 3.1. INTRODUCCION La caracterización geotécnica del subsuelo es una de las actividades más importantes a realizar en un estudio de zonificación sísmica, ya que a través de esta se definen las propiedades estáticas y dinámicas del material encontrado en la ciudad. Su objetivo principal es la identificación de zonas con características geotécnicas homogéneas describiendo para cada una de ellas algunos problemas geotécnicos y sus respectivas recomendaciones. Es importante mencionar que la escala de trabajo del Proyecto es 1:25.000 (1 cm en el mapa corresponde a 250 m en la realidad) lo que significa que si bien el resultado obtenido es un insumo básico para la planificación territorial, su resolución no permite la validación de estudios de mayor detalle como los que brindarían trabajos a escalas más grandes 1:5.000 ó 1:10.000, por ejemplo. La metodología seguida para la caracterización Geotécnica de los suelos de Bucaramanga, consistió básicamente en recolectar una cantidad importante de estudios de suelos realizados en el casco urbano de la ciudad; Infortunadamente, como se verá más adelante, la mayoría de los estudios de suelos se basan en la prueba de SPT, complementados con algunos ensayos de clasificación y granulometrías. Este aspecto es necesario tenerlo en cuenta, ya que esta fue una limitación importante en la caracterización geomecánica de los materiales presentes en el área. Esto obligó a darle un peso mucho mayor a las pruebas realizadas por Ingeominas, debido que no solamente se obtuvieron muestras inalteradas, sino que fue posible realizar ensayos de compresibilidad, resistencia, así como evaluar el comportamiento dinámico de los mismos Una limitante del estudio, es que por razones contractuales, solamente estaba contemplada la realización de 200 metros de perforación que correspondió a tres perforaciones localizadas en el parque de los niños, parque Antonio Nariño y Barrio José María Córdoba (norte de la ciudad). De manera que existirán unas zonas con mucha mejor información que otras, debido básicamente a la inexistencia de estudios de suelos.
3.2. Análisis de Estudios Geotécnicos Existentes 3.2.1. Recopilación de Información
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95
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Con el fin de optimizar tanto el número de perforaciones como los ensayos de laboratorio, se procedió a recolectar la información correspondiente a los estudios de suelos existentes en el área metropolitana de Bucaramanga; Durante esta actividad se recolectaron 487 estudios de suelos distribuidos en el centro y oriente de la ciudad. Desafortunadamente, la mayor parte de los estudios de suelos recolectados hasta el momento, corresponden a estudios realizados en el Área Metropolitana de Bucaramanga, contándose con esporádicos estudios de Floridablanca, Girón y Piedecuesta. Las siguientes son las entidades que facilitaron información para recopilar los estudios de suelos: •
PLANEACION MUNICIPAL Piedecuesta y Lebrija.
•
ETA S.A
•
FUNDEUIS
•
CDMB
•
ICP
•
ECOPETROL
•
SECRETARIA DE OBRAS PUBLICAS DE SANTANDER
•
CAMINOS VECINALES
•
ISAGEN
•
UIS
•
INGENIERIA DE SUELOS LTDA.
DE:
Bucaramanga,
Floridablanca,
Girón,
3.2.2. Metodología Una vez recopilados los estudios de suelos, se organizó un archivo con el fin de facilitar el manejo de los datos, sectorizando el área metropolitana de la siguiente forma: • Sector Nor-Oriental - Av.Pan de Azúcar - Transversal 112. Comprende los Barrios: Terrazas, La Floresta, Los Cedros, Pan de Azúcar, Lagos del Cacique, Santa Bárbara, Tejar y Caldas. (34 informes). • Sector Diag. 15 - Cra 8W y Calle 50 - Calle 61. Comprende los barrios: Ricaurte, Aeropuerto, Ciudadela Real de Minas, Mutis y Los Candiles (18 informes). • Sector Avda. Qda. Seca - Calle 56 y Cra 33 - Cra 42. Comprende los barrios: Alvarez, El Prado, Las Américas, Cabecera del Llano, El Jardín y Albania (63 informes).
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96
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
• Sector Cra. 33A - Cra 27 y Avda. Qda. Seca - Calle 67. Comprende los barrios: La Aurora, Mejoras Públicas, Sotomayor, Conucos, Puerta del Sol y Galán (87 informes). • Sector Cra. 21 - Cra. 37 y Calle 3 - Avda. Qda Seca. Comprende los barrios: Los Pinos, Cuartel, Villa Olímpica, San Alonso, San Francisco, La Universidad y Alarcón (44 informes). • Sector Avda. Qda. Seca - Diag. 15 y Cra. 27 - Cra. 15. Comprende los barrios: Antonia Santos, Centro y la Concordia (54 informes). • Sector Cra. 21 - Cra. 15W y Calle 4 - Avda. Qda. Seca. Comprende los barrios: Comuneros, Gaitán, Girardot, Modelo, Granada, 12 de Octubre, Santander, La Feria, Pio XII, San Rafael, Chapinero, Norte Bajo, Don Bosco (4 informes). • Sector Vía Cúcuta. Comprende los barrios: Morrorico, Miraflores, Buenos Aires, La Malaña, Buenavista y Barrios aledaños (1 informe). • Sector Norte. Comprende los barrios: Colseguros Norte, Las Olitas, Transición, Regadero Norte, Independencia, Villa Helena, La Esperanza, Villa Rosa, Las Olas, Kennedy y Barrios aledaños (6 informes). • Sector Diagonal 15 - Cra. 3 y Calle 61 - Calle 69. Comprende los barrios: La Ceiba, San Gerardo, Colombia, Bucaramanga, La Salle y La Victoria (4 informes). • Sector Cra. 15 - Cra 9BW y Calle 29 - Calle 45. Comprende los Barrios: García Rovira, Alfonso López, La Joya, Campo Hermoso, 1° de Mayo y Barrios aledaños (9 informes). • Sector Viaducto - Provenza. Comprende los barrios: Diamante I, Diamante II, San Luis, Provenza, Fontana, El Rocio, Villa Alicia, Ciudad Venecia, Manuela Beltrán y El Porvenir (22 informes). • Sector Cañaveral. Comprende los barrios: Cañaveral, La Pera, El Bosque, y nuevas Urbanizaciones (6 informes). • Floridablanca. Comprende el municipio de Floridablanca y sus barrios aledaños como son La Cumbre, El Progreso, Los Mangos, Bellavista, Santana, Villabel, Ciudad Valencia, Los Molinos, Lagos I, II, III, IV y V etapa, Bucaríca, Caracolí, Limoncito, Altamira, Las Acacías, Reposo, Zapamanga, Villaluz y Urbanizaciones aledañas (19 informes). • Girón. Comprende el municipio de Girón (16 informes). • Piedecuesta. Comprende el municipio de Piedecuesta (6 informes). Los Estudios de suelos clasificados como estudios lineales se organizaron de la siguiente manera: • Estudios de suelos de presas, tanques de almacenamiento y redes eléctricas (16 informes). • Estudios de suelos de vías, puentes y estabilización de taludes (44 informes). • Estudios de suelos de acueductos y alcantarillados (10 informes).
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97
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Total de estudios recolectados 487 Finalmente se procedió a digitalizar la información obtenida en la base de datos Geotécnica, mencionada anteriormente, para lo cual se tuvieron en cuenta los siguientes parámetros: Número de sondeo, tipo de sondeo, posición del nivel freático, profundidad, % de recuperación, número de golpes (N), granulometrías, contenido de húmeda (w), límite líquido (wi), límite plástico (wp), peso unitario ( γ), gravedad específica (Gs), parámetros de resistencia: c,φ, qu, y parámetros de compresibilidad: Cv, mv,Cc, y Cr. En total se analizaron 243 estudios de suelos que comprenden 684 Sondeos y 56 apiques.
3.3. Utilización de correlaciones mediante la prueba SPT La utilización del SPT (Standard Penetration Test), es ampliamente difundida, dada la facilidad de la prueba, así como la interpretación de los resultados; Sinembargo, durante la elaboración del presente estudio se pudo corroborar la gran utilización del método en Bucaramanga. Una de las preocupaciones que surgió durante el análisis de la información, fue si realmente existe una adecuada estandarización para el tipo de material que aflora en la ciudad, más aún cuando esta prueba fue orientada originalmente al análisis de licuación de suelos arenosos. Por tanto, surgen los siguientes interrogantes: 1. Cuál es la energía real transmitida por el martillo?. De hecho, Kovacs(1982) ha encontrado que el número de golpes varía inversamente con la energía transmitida por el martillo; Si este valor no se conoce a ciencia cierta, es probable que se estén cometiendo lecturas erróneas en el valor de N. 2. Skempton(1986), analiza el efecto de la presión de sobrecarga, densidad relativa, tamaño de la partícula edad del depósito, así como el esfuerzo de sobreconsolidación sobre el número de golpes registrados en la prueba SPT, el autor encontró que la relación entre el número de golpes, densidad relativa y esfuerzo de sobrecarga puede representarse mediante la siguiente expresión:
N 60 Dr Estando σ υ en
ton kPa ó ft 2 100
2
= a + bσ υ
, Los parámetros a y b son constantes para
0.3598
4
??
CAPA
DESCRIPCION LITOLOGICA Miembro Limos Rojos Miembro Gravoso Miembro Organos Roca
IP (%) 15
γt (ton/m³) 1.6
Vs (m/seg) 450
15 - 25
2.2 – 2.5
800
8 - 15
2.0 – 2.3
1300
-
2.4
2000
Tabla 4.11. Perfil Geotécnico en el Parque de los Niños (Perforación 1)
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230
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Con base en el perfil geotécnico y mediante un análisis de sensibilidad se definió la ubicación del basamento a 50 metros de profundidad, lo que permitió definir claramente el modelo de calibración para la perforación 1 tal y como se presenta en la Tabla 4.12, el resultado del anterior análisis se presenta en la Figura 4.28.
1
PROF. (m) 0a3
2
3 a 30
3
30 a 50
4
50
CAPA
DESCRIPCION LITOLOGICA Miembro Limos Rojos Miembro Gravoso Miembro Organos Basamento (Roca)
IP (%) 15
γt (ton/m³) 1.60
Vs (m/seg) 450
20
2.30
800
10
2.15
1300
-
2.40
2000
Tabla 4.12. Perfil del Subsuelo – Modelo de Calibración en el Parque de los Niños (Perforación 1)
En la Figura 4.29 se presentan el espectro de respuesta obtenido en suelo para el Sismo del Nido de Bucaramanga con base en el modelo de calibración planteado en la Tabla 4.12, comparado con el espectro de respuesta registrado en suelo, observándose amplitudes y contenidos frecuenciales muy similares. Además, se presentan en las Figuras 4.30 y 4.31 el espectro de amplificación y la gráfica de aceleración máxima contra profundidad respectivamente. En los espectros de amplificación se observa que el período predominante de la respuesta del suelo es del orden de 0.25 seg, coincidiendo con el periodo predominante de la señal en roca (0.20 seg). Lo anterior implica la posibilidad de presentarse amplificaciones por resonancia. ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION PERFORACION 1
D = 5%
0.08 0.07 0.06
Sa(g)
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Pe riodo (seg) 30 m
40 m
50 m
60 m
100 m
CBUC1 (R)
CBUC2 (S)
Figura 4.28. Análisis de sensibilidad para la determinación de la profundidad del basamento rocoso.
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231
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION PERFORACION 1
D = 5%
0.3
0.9
0.08 0.07 0.06
Sa(g)
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0
0.1
0.2
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
1.0
Periodo (seg) CBUC1 (R)
CBUC2 (S)
Z2E (S)
Figura 4.29. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en la Abanico de Bucaramanga (Zona 3)
ESPECTRO DE AMPLIFICACION CALIBRACION PERFORACION 1 8 7
Amplificacio
6 5 4 3 2 1 0 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Periodo (seg)
Figura 4.30. Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en la Abanico de Bucaramanga (Zona 3)
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232
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
PROFUNDIDAD vs Amáx CALIBRACION PERFORACION 1 0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
0.016
0.018
0.020
0 5 10
Profundidad (m)
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Aceleración Máxima, Amáx ( g )
Figura 4.31. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en la Abanico de Bucaramanga (Zona 3)
Cabe anotar que durante la ejecución de la Perforación 1 no se pudo detectar claramente el Miembro Finos de la Formación Bucaramanga, debido a que éste se localiza hacia la parte occidental de la Abanico de Bucaramanga (Zona 3). Esto está de acuerdo con los criterios geológicos en lo referente a que el Miembro Finos aumenta de espesor hacia el occidente de la abanico, mientras que el Miembro Gravoso se hace más delgado. Sin embargo se estima que una pequeña capa de este material se pudo encontrar entre los 29 y 31 metros de profundidad, en donde no hubo recuperación de material para su caracterización geotécnica debido a dificultades en el muestreo. Para tener en cuenta la existencia del Miembro Finos, se analizó un modelo en donde apareciera este material en su máximo espesor, estimado en 15 metros (sector occidental de la Zona 3), y se utilizó el modelo de calibración planteado en la Tabla 4.13. En la Figura 4.32 se presenta el espectro de respuesta en suelo para el sector oeste, comparado con el obtenido anteriormente para el sector este, observándose diferencias mínimas entre estos dos modelos. Además, como el sector este obedece a un perfil dado por la ejecución de la Perforación 1, se escoge dicho modelo de calibración como definitivo (ver Tabla 3) para la Zona Geotécnica 3, representativa de la zona de la Abanico de Bucaramanga.
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233
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
1
PROF. (m) 0a5
2
5 a 20
3
20 a 35
4
35 a 50
5
50
CAPA
DESCRIPCION LITOLOGICA Miembro Limos Rojos Miembro Gravoso Miembro Finos Miembro Organos Basamento (Roca)
IP (%) 15
γt (ton/m³) 1.60
Vs (m/seg) 450
20
2.30
800
30
2.00
900
10
2.15
1300
-
2.40
2000
Tabla 4.13 Perfil del Subsuelo para el Sector Oeste de la Abanico de Bucaramanga
Debido a que las deformaciones por corte que se generan en el subsuelo son del -6 -5 orden de 10 a 10 , se concluye que el modelo de calibración definido anteriormente se comporta dentro del rango seudo-elástico para los niveles de aceleración usados (Sismo del Nido de Bucaramanga, Marzo 7 de 1997). Esto indica que tanto las propiedades geodinámicas básicas (Gmax Vs γt), así como la geometría del perfil del subsuelo usado reproducen consistentemente las características del depósito para condiciones elásticas. Para forzar a los materiales del depósito a que se comporten dentro del rango plástico, se someterá el perfil de calibración al mismo sismo obtenido en superficie (estación CBUC2), escalado a 0.15g. Posteriormente, se comparó el espectro de respuesta en roca obtenido por deconvolución con el registro de la estación CBUC1 en roca, éste último escalado al factor de amplificación (aceleración máxima en roca calculada sobre la registrada en roca). Para este caso, dicho factor es del orden de 28. Los resultados de la deconvolución se presenta en la Figura 4.33, observándose gran similitud en la forma espectral y verificándose que los periodos predominantes oscilan alrededor de 0.2 seg. En esta oportunidad las deformaciones máximas -4 -3 obtenidas en el suelo (del orden de 10 a 10 ) indican que el comportamiento esfuerzo-deformación de los materiales se encuentra en el rango plástico, de acuerdo con las curvas de degradación de módulos y amortiguamiento empleadas (ver numeral de Caracterización Dinámica). Se estima entonces que el modelo empleado es representativo del comportamiento dinámico de esta zona en particular.
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234
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION ZONA MESETA DE B/MANGA
D = 5%
0.08 0.07 0.06
Sa(g)
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Periodo (seg) Z2E (S)
Z2W (S)
Figura 4.32. Comparación de la respuesta dinámica en suelo para el sector de la Abanico de Bucaramanga correspondiente a la zona este y oeste (Zona 3). ESPECTROS DE RESPUESTA DECONVOLUCION EN ROCA CALIBRACION ZONA MESETA DE B/MANGA
D = 5%
0.80 0.70 0.60
Sa (g)
0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Pe riodo (se g) SEÑAL ESCALADA (R)
Z2E (R)
Z2W (R)
Figura 4.33. Calibración de la respuesta dinámica en el rango plástico mediante deconvolución de la señal para el sector de la Abanico de Bucaramanga (Zona 3)
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235
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
4.4.4 Calibración sector oriental de la cabecera municipal de Girón Teniendo en cuenta la información obtenida a través de la cartografía geológica, documentación geotécnica, estudios de refracción sísmica y los sismos registrados en las estaciones CBUC1 y CBUC4, se procedió a realizar la calibración de la respuesta dinámica del subsuelo en el sector del valle aluvial del Río Frío, en la cabecera oriental de Girón, correspondiente a la Zona 6 de acuerdo al Mapa Geotécnico (Terrazas Aluviales) y descrita anteriormente. En la Tabla 4.14 se muestra de forma simplificada el perfil del subsuelo promedio utilizado para efectos de calibración, así como sus respectivas propiedades.
1
PROF. (m) 0 a 10
2
10 a 40
3
??
CAPA
DESCRIPCION LITOLOGICA Terraza Aluvial Miembro Organos Roca
γt (ton/m³) 2.0
Vs (m/seg) 500
2.15
1200
2.4
2000
Tabla 4.14. Perfil Geotécnico en el Municipio de Girón
La Figura 4.34 presenta los espectro de respuesta registrado en suelo y el obtenido mediante el modelo de calibración correspondiente al Sismo de Betulia. Se observa que el modelo planteado se compara adecuadamente con los registros obtenidos, dando un periodo predominante del orden de 0.20 seg. Las Figuras 12 y 13 presentan el espectro de amplificación y de aceleración máxima contra profundidad para dicho sismo.
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236
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION SECTOR GIRON
D = 5%
0.08 0.07 0.06
Sa(g)
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Periodo (seg) CBUC1 (R)
CBUC4 (S)
Girón (S)
Figura 4.34. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en la cabecera oriental de Girón (Zona 6)
ESPECTRO DE AMPLIFICACION CALIBRACION SECTOR GIRON 8 7
Amplificacion
6 5 4 3 2 1 0 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Periodo (seg)
Figura 4.35 Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en la cabecera oriental de Girón (Zona 6)
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237
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
PROFUNDIDAD vs Amáx CALIBRACION SECTOR GIRON 0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
0.016
0.018
0.020
0 5
Profundidad (m
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Acele ración M áxima, Amáx ( g )
Figura 4.36. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en la cabecera oriental de Girón (Zona 6)
4.4.5 Calibración sector norte de la cabecera municipal de Piedecuesta Teniendo en cuenta la información obtenida a través de la cartografía geológica, documentación geotécnica, estudios de refracción sísmica y los sismos registrados en las estaciones CBUC1 y CBUC5, se procedió a realizar la calibración de la respuesta dinámica del subsuelo en el sector de los flujos de piedemonte, hacia la parte norte de la cabecera municipal de Piedecuesta, correspondiente a la Zona 5 de acuerdo al Mapa Geotécnico (Flujo de Escombros). En la Tabla 4.15 se presenta el perfil del subsuelo promedio utilizado para efectos de calibración, así como sus respectivas propiedades.
1
PROF. (m) 0a2
2
2 a 15
3
??
CAPA
DESCRIPCION LITOLOGICA Suelo Residual Flujo de Escombros Roca
γt (ton/m³) 1.7
Vs (m/seg) 300
2.0
450
2.4
2000
Tabla 4.15. Perfil Geotécnico en el Municipio de Piedecuesta
La Figura 4.37 presenta los espectro de respuesta registrado en suelo y el obtenido mediante el modelo de calibración correspondiente al Sismo de Betulia. Se observa que el modelo planteado presenta forma espectral similar al del registro obtenido en superficie, dando periodos predominantes entre 0.15 y 0.20 seg. Las Figuras 4.38 y
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238
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
4.39 presentan el espectro de amplificación y de aceleración máxima contra profundidad para dicho sismo. ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION SECTOR PIEDECUESTA
D = 5%
0.08 0.07 0.06
Sa(g)
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Periodo (seg) Piedecuesta (S)
CBUC1 (R)
CBUC5 (S)
Figura 4.37. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en la cabecera norte de Piedecuesta (Zona 5) ESPECTRO DE AMPLIFICACION CALIBRACION SECTOR PIEDECUESTA 8 7
Amplificacion
6 5 4 3 2 1 0 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Periodo (seg)
Figura 4.38. Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en la cabecera norte de Piedecuesta (Zona 5)
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
239
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
PROFUNDIDAD vs Amáx CALIBRACION SECTOR PIEDECUESTA 0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
0.016
0.018
0.020
0 5 10
Profundidad (m)
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Aceleración M áxima, Amáx ( g )
Figura 4.39. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en la cabecera norte de Piedecuesta (Zona 5) ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION SECTOR CAÑAVERAL
D = 5%
0.08 0.07 0.06
Sa(g)
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Pe riodo (se g) CBUC1 (R)
CBUC6 (S)
Cañaveral (S)
Figura 4.40. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en el Sector de Cañaveral
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240
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
4.4.6 Calibración sector Cañaveral Teniendo en cuenta la información obtenida a través de la cartografía geológica, documentación geotécnica, estudios de refracción sísmica y los sismos registrados en las estaciones CBUC1 y CBUC6, se procedió a realizar la calibración de la respuesta dinámica del subsuelo en el sector de Cañaveral, localizado al sur del área urbana de Bucaramanga y hacia el occidente de Floridablanca, correspondiente a la Zona 5 de acuerdo al Mapa Geotécnico (Flujo de Escombros). Dicho sector se caracteriza por ser un depósito de edad terciaria, con presencia de grandes bloques (R>20m) embebidos en una matriz arenosa fina y densa. En la Tabla 4.16 se muestra de forma simplificada el perfil del subsuelo promedio utilizado para efectos de calibración, así como sus respectivas propiedades.
1
PROF. (m) 0 a 15
2
??
CAPA
DESCRIPCION LITOLOGICA Flujo de Escombros Roca
γt (ton/m³) 2.1 2.4
Vs (m/seg) 800 2000
Tabla 4.16. Perfil Geotécnico en el Sector de Cañaveral
La Figura 4.40 presenta el espectro de respuesta registrado en suelo y el obtenido mediante el modelo de calibración correspondiente al Sismo de Betulia. Se observa que el modelo planteado se comporta bien de acuerdo con los registros obtenidos, dando un periodo predominante del orden de 0.20 seg. Las Figuras 4.41 y 4.42 presentan el espectro de amplificación y de aceleración máxima contra profundidad para dicho sismo. Se aprecia que el espectro obtenido es muy similar al de entrada en roca. El registro en superficie muestra deamplificación en la zona de periodos entre 0.1 y 0.3 seg. Una posible explicación para este comportamiento particular se puede encontrar en las características dinámicas de la matriz del depósito (i.e. arena), la cual actúa como disipador de la energía sísmica. Dada la falta de información para una mejor caracterización de los materiales de esta zona, se asume el perfil con las características mencionadas en la Tabla 7, que adicionalmente proporciona un margen de seguridad mayor para esta zona en particular.
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
241
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE AMPLIFICACION CALIBRACION SECTOR CAÑAVERAL 8 7
Amplificaci
6 5 4 3 2 1 0 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Periodo (seg)
Figura 4.41. Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en el Sector Cañaveral
PROFUNDIDAD vs Amáx CALIBRACION SECTOR CAÑAVERAL 0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
0.016
0.018
0.020
0 5 10
Profundidad
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Ace le ración M áxima, Amáx ( g )
Figura 4.42. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en el Sector Cañaveral
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
242
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
4.5
Respuesta sísmica mediante modelos unidimensionales
4.5.1 Parámetros definidos para la modelación de cada zona Según las características geológicas, geofísicas y geotécnicas de la ciudad, se han tipificado algunas zonas como representativas para el cálculo de la respuesta dinámica, según el Mapa Geotécnico Plano 3.5. En la Figura 4.43 se hace un esquema general que sirve de ilustración para la caracterización de las zonas tomadas para la modelación.
MESETA DE BUCARAMANGA 3-5 m Limos Rojos
10-25 m Gravoso
Hasta 15 m Finos
50 m
GIRÓN Organos 15 - 30 m
10 m
Aluvial
20 - 30 m
Basamento
Figura 4.43 Esquema general de la zona de estudio
Zona 1: Roca. Conformada básicamente por roca de las Formaciones Girón y Neis de Bucaramanga. El modelo para esta zona se definió con las características que se mencionan en la Tablas 4.17 y 4.18 Descripción Suelo Residual Roca
Espesor 3.5
γt 3 (Ton/m ) 1.85 2.40
Vs (m/s) 1000 2000
Curva de Degradación usada Limos Rojos Roca
Tabla 4.17 Modelo usado para la Zona 1G – Formación Girón
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243
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Descripción
Espesor
Suelo Residual Roca
10.0
γt 3 (Ton/m ) 1.85 2.40
Vs (m/s) 700 2000
Curva de Degradación usada Limos Rojos Roca
Tabla 4.18 Modelo usado para la Zona 1N – Formación Neis de Bucaramanga
Zona 2: Abanico de Bucaramanga. En esta zona se encuentra asentada la población del municipio de Bucaramanga. Las características dinámicas utilizadas para la modelación se mencionan en la Tabla 4.19. Descripción
Espesor
Limos Rojos Gravoso Organos Roca
3.0 27.0 20.0
γt 3 (Ton/m ) 1.60 2.30 2.15 2.40
Vs (m/s) 450 800 1300 2000
Curva de Degradación usada Limos Rojos Gravoso Organos Roca
Tabla 4.19 Modelo usado para la Zona 2 – Abanico de Bucaramanga
Zona 3: Bad Lands. Consiste básicamente en la Formación Organos afectada por procesos erosivos. En la Tabla 4.20 se observan las características definidas para esta zona. Descripción
Espesor
Organos Roca
30.0
γt 3 (Ton/m ) 2.15 2.40
Vs (m/s) 1300 2000
Curva de Degradación usada Organos Roca
Tabla 4.20 Modelo usado para la Zona 3 – Bad lands
Zona 4: Flujos de escombros. En esta zona se encuentran los municipios de Piedecuesta y Florida. En la Tabla 4.21 se observan las características definidas para esta zona. Descripción
Espesor
Suelo Residual Flujo de Escombros Roca
2.0 13.0
γt 3 (Ton/m ) 1.70 2.00 2.40
Vs (m/s) 300 450 2000
Curva de Degradación usada Limos Rojos Gravoso Roca
Tabla 4.21 Modelo usado para la Zona 4 – Flujo de Escombros
Zona 5: Terrazas Bajas y Medias. En esta zona se encuentran parte de municipio de Girón y el Valle Aluvial del rio Frío. Las características definidas para esta zona se observan en la Tabla 4.22
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244
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Descripción
Espesor
Aluvial Organos Roca
10.0 30.0
γt 3 (Ton/m ) 2.00 2.15 2.40
Vs (m/s) 500 1200 2000
Curva de Degradación usada Gravoso Organos Roca
Tabla 4.22 Modelo usado para la Zona 5 – Terrazas Bajas y Medias
Zona 6: Llenos. Las características definidas para esta zona se observan en la Tabla 4.23. Descripción
Espesor
Llenos Gravoso Organos Roca
12.5 17.5 20.0
γt 3 (Ton/m ) 1.70 2.30 2.15 2.40
Vs (m/s) 300 800 1300 2000
Curva de Degradación usada Arenas Sueltas Gravoso Organos Roca
Tabla 4.23 Modelo usado para la Zona 6 – Llenos
Zona 7: Cañaveral. Debido a que pertenece a la zona de Flujos de Escombros, pero las características son diferentes a las definidas en dicha zona, se decidió hacer una consideración especial y dejarla como zona independiente. Las características definidas para esta zona se observan en la Tabla 4.24. Descripción
Espesor
Flujo de Escombros Roca
15.0
γt 3 (Ton/m ) 2.10 2.40
Vs Curva de Degradación usada (m/s) 800 Gravoso 2000 Roca
Tabla 4.24 Modelo usado para la Zona 7 – Cañaveral
4.5.2 Respuesta dinámica para las diferentes zonas Las Figuras 4.44 a 4.51 muestran los espectros de respuesta obtenidos para cada zona, teniendo en cuenta los sismos seleccionados para los escenarios provenientes de la Falla de Bucaramanga-Santa Marta y la Falla Frontal. Además en cada una de las Figuras se puede observar el espectro de respuesta promedio y el espectro de diseño.
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245
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 1GIRON MODELO FALLA B/M ANGA
D = 5%
2.00 1.75
1.50
Sa(g)
1.25
1.00 0.75 0.50
0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Coalinga
Friuli
Helena
Mammoth
Umbria
Whittier
Prom.Bmanga
Esp_Bmanga
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 1GIRON MODELO FALLA FRONTAL
D = 5%
2.00 1.75 1.50
Sa(g)
1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Loma Prieta Montenegro
Pretolia Prom.Frontal
Duzce Esp_Frontal
Figura 4.44. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 1G
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246
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 1NEIS MODELO FALLA B/M ANGA
D = 5%
2.00
1.75
1.50
Sa(g)
1.25
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Coalinga
Friuli
Helena
Mammoth
Umbria
Whittier
Prom.Bmanga
Esp_Bmanga
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 1NEIS MODELO FALLA FRONTAL
D = 5%
2.00 1.75 1.50
Sa(g)
1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Loma Prieta
Pretolia
Duzce
Montenegro
Prom.Frontal
Esp_Frontal
Figura 4.45. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 1N
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247
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 2E MODELO FALLA B/M ANGA
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Coalinga
Friuli
Helena
Mammoth
Umbria
Whittier
Prom.Bmanga
Esp_Bmanga
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 2E MODELO FALLA FRONTAL
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Loma Prieta
Pretolia
Duzce
Montenegro
Prom.Frontal
Esp_Frontal
Figura 4.46. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 2
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248
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 3 MODELO FALLA B/MANGA
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Coalinga
Friuli
Helena
Mammoth
Umbria
Whittier
Prom.Bmanga
Esp_Bmanga
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 3 MODELO FALLA FRONTAL
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Loma Prieta
Pretolia
Duzce
Montenegro
Prom.Frontal
Esp_Frontal
Figura 4.47. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 3
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
249
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 4 MODELO FALLA B/M ANGA
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Coalinga
Friuli
Helena
Mammoth
Umbria
Whittier
Prom.Bmanga
Esp_Bmanga
Periodo (seg)
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 4 MODELO FALLA FRONTAL
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5 Loma Prieta Montenegro
1.0
1.5 Periodo (seg) Pretolia Prom.Frontal
2.0
2.5
Duzce Esp_Frontal
Figura 4.48. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 4
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
250
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 5 MODELO FALLA B/M ANGA
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Coalinga Umbria
Friuli Whittier
Helena Prom.Bmanga
Mammoth Esp_Bmanga
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 5 MODELO FALLA FRONTAL
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Loma Prieta Montenegro
Pretolia Prom.Frontal
Duzce Esp_Frontal
Figura 4.49. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 5
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
251
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 6 MODELO FALLA B/MANGA
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Coalinga
Friuli
Helena
Mammoth
Umbria
Whittier
Prom.Bmanga
Esp_Bmanga
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 6 MODELO FALLA FRONTAL
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Loma Prieta Montenegro
Pretolia Prom.Frontal
Duzce Esp_Frontal
Figura 4.50. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 6
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
252
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 7 MODELO FALLA B/MANGA
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Coalinga
Friuli
Helena
Mammoth
Umbria
Whittier
Prom.Bmanga
Esp_Bmanga
ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 7 MODELO FALLA FRONTAL
D = 5%
2.50 2.25 2.00 1.75
Sa(g)
1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Loma Prieta Montenegro
Pretolia Prom.Frontal
Duzce Esp_Frontal
Figura 4.51. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 7
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
253
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
4.6
CONSIDERACIONES ESPECIALES
Debido a la cercanía de lineamientos de fallas sísmicamente activas que atraviesan partes del Área Metropolitana de Bucaramanga (i.e. Fallas Bucaramanga – Santa Marta, Suárez), se pueden esperar deformaciones superficiales del terreno, como expresión del movimiento de la falla durante su rompimiento. La característica de este movimiento es un pulso de largo período que podría afectar especialmente edificaciones de altura considerable, así como en general estructuras con período de vibración fundamental alto. Se recomienda seguir estudios especiales para atender el diseño de este tipo de edificaciones. Igualmente el diseño de líneas vitales que atraviesen dichas zonas deben seguir consideraciones especiales. La zona 1A que corresponde a las estribaciones de la Mesa de Ruitoque debe seguir consideraciones adicionales por la posible caída de bloques durante un sismo. Diseños en la zona 3B, que corresponde a un corredor de 100 metros del borde de la abanico de Bucaramanga (flancos sur-occidente-norte) debe tener consideraciones especiales por posibles efectos topográficos y en general por la susceptibilidad de desprendimiento de material de las laderas durante un evento sísmico. Las zonas 6B y 7 del Mapa Geotécnico corresponden a la zona de Valles afectados por los ríos (rondas del río) y Depósitos coluviales, respectivamente. Teniendo en cuenta que estas zonas son especiales en cuanto a la habitabilidad y la recomendación es darles un uso del suelo diferente a la construcción de vivienda, no se llevó a cabo ningún tipo de modelación dinámica, ni se analizaron para ellas espectros de diseño. La zona de cañaveral, muestra posibles deamplificaciones en aceleración del movimiento sísmico en superficie, con respecto a la señal en roca. Esto se debe a la presencia de grandes bloques embebidos en una matriz de arena fina muy densa, que puede hacer las veces de amortiguadores de las ondas sísmicas. No obstante el espectro propuesto en este estudio para esta zona se estima conservativo Existen llenos no cartografiados en este estudio para recomendaciones espectrales aquí descritas deben aplicar.
los
cuales
las
Las zonas atravesadas por corredores de falla dentro de los macizos rocosos deben considerarse como especiales para el diseño debido a los posibles desplazamientos en superficie generados por el movimiento de la fallas durante un sismo, así como la eventual caída de bloques.
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
254
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
CAPITULO 5
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA
De acuerdo con los modelos del subsuelo escogidos para las diferentes zonas geotécnicas, así como los dos diferentes escenarios sísmicos propuestos, a continuación en las Figuras 5.1 y 5.2 se muestran los espectros de diseño obtenidos. Para efectos de comparación se incluye el espectro del NSR98 construido para suelo S1, por ser este el que en la actualidad se usa para casi la totalidad del área metropolitana de Bucaramanga. Para el escenario sísmico correspondiente a la falla de Bucaramanga (Figura 5.1), se pueden precisar algunos aspectos. Dentro de las 7 zonas propuestas, desde el punto de vista de respuesta dinámica (Sección 4.5.1), se puede apreciar que existen 3 grupos de respuesta espectral similar, tanto en amplitud y forma. Un primer grupo reúne las respuestas espectrales de las zonas de roca pura, suelos residuales sobre roca sana 1G, 1N, 3 y 7, y se caracteriza por tener aceleraciones espectrales hasta 0.50g y agrupar a los estratos más rígidos desde el punto de vista geotécnico (i.e. roca). El segundo grupo está compuesto por las zonas 2, 4 y 5, con aceleraciones hasta de 0.9g; aquí está incluida la mayoría del área construida, que se cimienta sobre depósitos de suelo rígido. El espectro para las zonas de llenos, resulta ser un caso especial y presenta las mayores aceleraciones esperadas (1.20g). Igualmente, el escenario sísmico correspondiente a la falla Frontal (figura 5.2) muestra los mismos 3 grupos, discutidos anteriormente, en términos de respuesta espectral similar tanto en amplitud y forma. El primer grupo reúne las respuestas espectrales de las zonas de roca pura, 1G, 1N, 3 y 7, con aceleraciones de hasta 0.60g. Un segundo grupo comprende las zonas 2, 4 y 5 que tienen aceleraciones de hasta 1.00g. El espectro para las zonas de llenos tiene aceleraciones hasta de 1.25g.
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
255
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTRO DE RESPUESTA MODELO FALLA B/MANGA
D = 5%
1.50
1.25
Sa(g)
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) R
Z-1G
Z-1N
Z-2E
Z-3
Z-4
Z-5
Z-6
Z-7
NSR98
Figura 5.1 Espectros de diseño para diferentes zonas compatibles con escenario sísmico falla de Bucaramanga – Santa Marta. ESPECTRO DE RESPUESTA MODELO FALLA FRONTAL
D = 5%
1.50
1.25
Sa(g)
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) R
Z-1G
Z-1N
Z-2E
Z-3
Z-4
Z-5
Z-6
Z-7
NSR98
Figura 5.2 Espectros de diseño para diferentes zonas compatibles con escenario sísmico falla Frontal.
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
256
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
De acuerdo con la agrupación propuesta anteriormente los espectros son resumidos convenientemente para cada uno de los escenarios sísmicos y se muestran en las Figuras 5.3 y 5.4. Aún cuando se escogieron dos escenarios sísmicos posibles, la Figura 5.4 muestra que los espectros calculados para la falla de Frontal contienen a los espectros obtenidos para la falla Bucaramanga-Santa Marta para zonas equivalentes. Este hecho simplifica significativamente la determinación de las fuerzas por sismo a considerarse en el diseño. Los espectros propuestos como parte de la zonificación sismogeotécnica indicativa del Área Metrpolitana de Bucaramanga se presentan en la Figura 5.5. ESPECTROS DE DISEÑO PROPUESTOS ESCENARIO FALLA B/MANGA
D = 5%
1.50
1.25
Sa(g)
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Z-2,4,5
Z-R,1G,1N,3,7
Z-6
NSR98
Figura 5.3 Espectros de diseño para zonas de similar respuesta dinámica compatibles con escenario sísmico falla Bucaramanga – Santa Marta.
INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales
257
ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
ESPECTROS DE DISEÑO PROPUESTOS ESCENARIO FALLA FRONTAL
D = 5%
1.50
1.25
Sa(g)
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg) Z-2,4,5
Z-R,1G,1N,3,7
Z-6
NSR98
Figura 5.4 Espectros de diseño para zonas de similar respuesta dinámica compatibles con escenario sísmico falla Frontal. ESPECTROS DE DISEÑO PROPUESTOS AREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
D = 5%
1.50
1.25
Sa(g)
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Periodo (seg)
ZONA 1
ZONA 2
ZONA 3
NSR98
Figura 5.5 Espectros de diseño propuestos para el Área Metropolitana de Bucaramanga.
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En total son tres zonas de respuesta dinámica diferente para las cuales se pueden hacer las siguientes observaciones: Zona 1 - Roca: Esta zona comprende los depósitos de roca correspondientes a la formación Girón (1G) y cualquier depósito que se pueda considerar como roca pura (R). Los depósitos considerados como roca blanda y/o suelos residuales competentes sobre manto rocoso, comprende las zonas identificadas como 1N, 3 y 7. Tienen una forma espectral y aceleraciones máximas similares a lo propuesto por la NSR98. Zona 2 – Suelo Rígido: donde se encuentra la mayor parte de la población del área metropolitana de Bucaramanga, y corresponde a depósitos de suelo rígido y reúne las zonas 2, 4 y 5. Presenta aceleraciones espectrales máximas considerablemente altas. Dicha forma espectral, así como los valores máximos están en concordancia con la propuesta de la norma UBC97 para sitios donde efectos de campo cercano son esperados; tal y como podría ser el caso del Área Metropolitana de Bucaramanga. Zona 3 - Llenos: corresponde a los llenos (6), que deben tener consideraciones especiales, dadas las aceleraciones espectrales tan altas obtenidas. Es pertinente mencionar que los datos geotécnicos para caracterizar estas zonas son muy pobres y como tal la incertidumbre de su respuesta dinámica es bastante elevada. Sin embargo, es de anotar que el espectro propuesto aquí ha sido reducido en su amplitud máxima. Es también importante aclarar que pueden existir llenos de menor tamaño que no han sido cartografiados. Existen 2 zonas adicionales para las cuales no se derivó un espectro de respuesta debido a que se encuentran en zonas de áreas restringidas para su uso en edificación como son la zona de coluviones y las rondas de los ríos. La Tabla 5.1 resume los valores característicos para la construcción de los espectros de respuesta para cada una de las tres zonas propuestas. Se ha buscado la definición del menor número de parámetros para definir las curvas, de manera que sea más fácil su construcción y manejo. Cinco variables son necesarias para obtener los espectros, a saber: Am corresponde al valor de máxima aceleración del terreno (T=0s), Sm es el valor máximo de aceleración espectral correspondiente a la parte plana del espectro, To y Tc son los períodos que definen el inicio y la terminación de la parte plana del espectro y TL es el periodo despues del cual las aceleraciones espectrales son constantes a un valor de Am/4. La Figura 5.6 muestra esquemáticamente la forma espectral de diseño definida para este estudio, junto con las ecuaciones que definen cada porción del espectro. El Plano No 5.1 presenta las diferentes zonas sismogeotécnicas definidas en el presente estudio, incluyendo sus respectivos espectros y la forma esquemática para su construcción.
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Finalmente la Tabla 5.2 muestra la correspondencia de las zonas definidas en zonificación sismogeotécnica con aquella definidas en la zonificación geotécnica y la modelación dinámica. Zona 1 Roca 0.10 0.50 4.00 0.30 0.63
To (s) Tc (s) TL (s) Am (g) Sm (g)
Zona 2 Suelo Rígido 0.05 0.40 3.60 0.40 0.90
Zona 3 Llenos 0.15 0.50 4.00 0.65 1.25
Tabla 5.1 Parámetros de control para la construcción de espectros de diseño propuestos para el Área Metropolitana de Bucaramanga.
CONSTRUCCIÓN ESPECTRO DE DISEÑO
D = 5%
Sa = Sm Sm
Sa(g)
Sa =
S − Am S a = Am + m To
S m ×Tc T
T
Am
Sa =
To
Tc
Periodo (seg)
Am 4
TL
Figura 5.6 Representación esquemática para la construcción de espectros de diseño propuestos para el Área Metropolitana de Bucaramanga.
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Zona Sísmica Plano No 5.1
Nombre
Zona 1
Roca
Zona 2 Zona 3 Ronda de rio Coluviones
Suelo Rígido Llenos
Zona Modelación Dinámica (Sección 4.5) 1G, R,1N, 3, 7 2, 4, 5 6
Zona Geotécnica Plano No 3.5 1 A, 1B, 1C, 2 A, 2B, 4 A, 4B, 4C, 8 A, 8B 3 A, 3B, 5, 6 A 9 6B 7
Color Verde Naranja Rojo Azul Cafe claro
Tabla 5.2 Correspondencia de zonas sismogeotécnicas, con zonificación geotécnica y de modelación dinámica.
Es importante comentar, a la luz de los resultados de este estudio, sobre los espectros obtenidos, en especial para la Zona 2 (suelo rígido). De acuerdo con la norma NSR98, los depósitos en el área metropolitana de Bucaramanga están considerados como suelo tipo S1. Tradicionalmente, esto implicaría que las amplificaciones esperadas fueran bajas e incluso despreciables. No obstante, estudios recientes han demostrado, que sitios considerados como roca registran amplificaciones importantes debido a variaciones en la rigidez del material (Boore & Joyner.1997). Lo anterior, unido a la información obtenida en registros acelerográficos de sismos reales en el área metropolitana de Bucaramanga validan los resultados obtenidos en este estudio. Asimismo, las amplificaciones obtenidas, también obedecen a coincidencia de los períodos de respuesta fundamentales de los depósitos en la zona (i.e. 0.2 sec) y aquellos de los acelerogramas de diseño, por las condiciones específicas de los escenarios sísmicos que afectan la zona.
5.1
Uso de Acelerogramas de Diseño para Análisis Estructural
La Norma NSR98, cuando hace alusión al cumplimiento con el objeto establecido en el Artículo de la ley 400 de 1997, especifica que: “…Una edificación diseñada siguiendo los requisitos de este Reglamento, debe ser capaz de resistir, además de las fuerzas que le impone su uso, temblores de poca intensidad sin daño, temblores moderados sin daño estructural , pero posiblemente con algún daño a los elementos no estructurales y un temblor fuerte con daños a elementos estructurales y no estructurales pero sin colapso.” Lo anterior visto en términos Sismológicos y de Ingeniería Sísmica es lo que se conoce como el diseño estructural por capacidad. En este caso específico se están sugiriendo tres (3) escenarios sísmicos posibles (i.e. temblor de poca intensidad, moderados y temblor fuerte) y tres (3) posibles niveles de daño estructural (i.e. no daño, sin daño estructural, pero con algún daño a los elementos no estructurales, y daños a elementos estructurales y no estructurales pero sin colapso). Esto sin embargo no se aplica en la práctica, puesto que la NSR98 sólo propone un escenario sísmico posible, en términos de un espectro de respuesta de
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aceleraciones, anclado a un valor constante de amenaza para el sitio bajo estudio y escalado con una forma espectral fija para diferentes tipo de suelo. Existen ejemplos de códigos en el mundo para los cuales son propuestos diferentes escenarios sísmicos (i.e. España, Portugal, China). Definir más de un escenario sísmico puede ser necesario cuando al evaluar la amenaza de un sitio se encuentra que ésta puede ser controlada por diferentes fuentes, con diferentes características (i.e. magnitud máxima probable, tasa de actividad, distancia al sitio), que en últimas se traduce en diferentes características de movimiento del terreno en el sitio bajo cuestión (i.e. aceleración máxima, duración, contenido de energía y frecuencias). Es así como el movimiento del terreno producto de un sismo de una fuente lejana se espera en general que tenga unos niveles de aceleración menores, bajas frecuencias predominantes y 1 duraciones más cortas que los producidos por un sismo de fuente cercana. A lo largo del capítulo anterior se pudo observar que para el Área Metropolitana de Bucaramanga existen dos claros escenarios sísmicos: Un temblor proveniente de la falla Bucaramanga – Santa Marta (fuente cercana) y otro temblor que se produzca en la falla Frontal de los Llanos Orientales (fuente intermedia). Debido a las condiciones geotécnicas particulares de la zona (rocas y depósitos de suelo rígido) una fuente lejana no se tuvo en cuenta para efectos prácticos de diseño. Aun cuando existen dos escenarios sísmicos bien definidos que pueden afectar el área metropolitana de Bucaramanga, las condiciones sismo-geotécnicas particulares de la zona hace que el escenario sísmico predominante sea la Falla Frontal. Si los métodos de la fuerza horizontal equivalente y/o análisis modal simplificado son usados para evaluar las cargas por sismo en el análisis estructural, entonces se puede decir que el espectro de amenaza constante cubre efectivamente todas las posibilidades y son los presentados anteriormente. Sin embargo, en casos especiales donde el diseño requiera análisis de efectos dependientes del tiempo (i.e. evaluación del potencial de licuación, estructuras escenciales, irregulares en planta o elevación, edificaciones diseñados para altas ductilidades y/o con posibilidad de excitar modos superiores), se podrá hacer uso de los acelerogramas de diseño propuestos en este estudio ó adicionales que sean compatibles con los escenarios sísmicos presentados. Cualquier análisis que involucre el uso de los acelerogramas de diseño deberá hacerse por separado para cada uno de los registros propuestos para cada uno de los escenarios y por último escoger el caso más desfavorable. Si dentro del análisis, el ingeniero considera necesaria la construcción de acelerogramas sintéticos, estos deberían tener valores representativos de aquellos suministrados en las tablas 4.4 y 4.5, dependiendo del escenario sísmico bajo consideración, sin importar el método empleado para la generación de registros artificiales. 1
Depende de la definición de duración de movimiento fuerte empleada.
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CONCLUSIONES
•
La ciudad de Bucaramanga está construida sobre un gran abanico aluvial originado principalmente por el arrastre y depositación de materiales de los diferentes ríos de la zona. El ápice del abanico aluvial de Bucaramanga actualmente se encuentra desplazado hacia el sur de su punto de origen (río Suratá), debido a la acción del sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta indicando actividad tectónica reciente (100 mil a 1 millón de años). La forma del abanico y su inclinación (2 a 3 grados hacia el suroccidente) refleja procesos erosivos por el levantamiento progresivo del bloque oriental (Macizo de Santander).
•
El Area Metropolitana de Bucaramanga se enmarca dentro de tres bloques tectónicos definidos por dos principales sistemas de fallamiento: Suárez y Bucaramanga-Santa Marta. El bloque Occidental está conformado por rocas sedimentarias de Edad Jurásica (180 a 135 millones de años) donde se ubica el Aeropuerto de Palonegro y toda el área de Lebrija. El bloque Central, sector donde se ubica la ciudad de Bucaramanga, está relacionado con los depósitos aluviales recientes (730.000 a 1 millón de años) del abanico de Bucaramanga, con un espesor aproximado es de 290 metros; Elbloque Oriental constituido por rocas ígneo-metamórficas, con Edades que van desde el Precámbrico (más de 600 millones de años) hasta el Paleozoico (500 a 225 millones de años) conformando el llamado Macizo de Santander.
•
La zonificación geotécnica dividió el área de estudio en nueve (9) zonas: la zona 1 caracterizada fundamentalmente por la presencia de rocas sedimentarias; la zona 2 la componen rocas igneas y metamórficas; la zona 3 conformada por limos rojos del abanico aluvial y escarpes de la meseta; la zona 4 caracterizada por la Formación Organos; la zona 5 conformada por flujos de escombros; la zona 6 por valles aluviales; la zona 7 caracterizada por depósitos de coluvión, la zona 8 susceptible a deslizamientos y la zona 9 por rellenos sueltos.
•
Utilizando microtrepidaciones los periodos obtenidos en el área Metropolitana de Bucaramanga están en el rango de 0.05 s hasta un poco mayores de 0.35 s, resultados que están acordes con los periodos obtenidos en registros de sismos en la ciudad. Al comparar estos resultados con los obtenidos en otras ciudades del país es fácil apreciar que la variación en los periodos es muy baja, lo cual nos da un indicador de la homogeneidad y la rigidez de los suelos de Bucaramanga.
•
Los mapas obtenidos a partir de microtrepidaciones, pueden ser considerados como zonificación dinámica preliminar de la zona de estudio, la cual debe ser
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complementada con estudios geotécnicos y modelaciones más detalladas del comportamiento dinámico de los suelos. •
La red portátil local de acelerógrafos de Bucaramanga fué una herramienta muy valiosa en el estudio del comportamiento dinámico de los suelos de la ciudad.
•
En total son tres zonas de respuesta dinámica diferente para las cuales se pueden hacer las siguientes observaciones (Ver mapa de Zonificación Sismogeotécnica Indicativa): Zona 1 - Roca: Esta zona comprende los depósitos de roca correspondientes a la formación Girón (1G), cualquier depósito que se pueda considerar como roca pura (R), los depósitos considerados como roca blanda y/o suelos residuales competentes sobre manto rocoso, que comprende las zonas identificadas como 1N, 3 y 7. Teniendo una forma espectral y aceleraciones máximas similares a lo propuesto por la NSR98. Zona 2 – Suelo Rígido: donde se encuentra la mayor parte de la población del área metropolitana de Bucaramanga, y corresponde a depósitos de suelo rígido y reúne las zonas geotécnicas 2, 4 y 5. Presenta aceleraciones espectrales máximas considerablemente altas. Dicha forma espectral, así como los valores máximos están en concordancia con la propuesta de la norma UBC97 para sitios donde efectos de campo cercano son esperados; tal y como podría ser el caso del Área Metropolitana de Bucaramanga. Zona 3 - Llenos: corresponde a los llenos (6), que deben tener consideraciones especiales, dadas las aceleraciones espectrales tan altas obtenidas. Es pertinente mencionar que los datos geotécnicos para caracterizar estas zonas son muy pobres y como tal la incertidumbre de su respuesta dinámica es bastante elevada. Sin embargo, es de anotar que el espectro propuesto aquí ha sido reducido en su amplitud máxima. Es también importante aclarar que pueden existir llenos de menor tamaño que no han sido cartografiados.
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RECOMENDACIONES •
Es importante destacar que este estudio se ha realizado a nivel Indicativo, por lo que amerita la ejecución de investigaciones especiales, algunas de las cuales se mencionan a continuación:
•
Realizar estudios de sismotectónica sobre las fuentes sismogénicas de influencia en la zona, con el fin de conocer en mejor detalle tasas de movimiento, longitudes de ruptura y magnitudes máximas probables, entre otras.
•
Vale la pena revisar a la luz del conocimiento geocientífico, los valores de amenaza sísmica, en especial el valor máximo de aceleración para el área metropolitana de Bucaramanga. Para esto es importante realizar análisis de amenaza teniendo en cuenta diferentes modelos de cálculo (área fuente, por ejemplo) y efectos de campo cercano.
•
Es importante implementar una red de acelerógrafos permanente en la ciudad con el fin de continuar con el monitoreo de movimiento fuerte; esta información permite conocer a nivel instrumental el comportamiento del suelo la cual conlleva a verificar los espectros de diseño propuestos.
•
Con el fin de mejorar la caracterización dinámica del subsuelo es necesaria la realización de algunos sondeos geotécnicos y ensayos in situ en algunas zonas de la ciudad.
•
Debido a los diferentes problemas de estabilidad presentes, se sugiere la realización de estudios detallados y la instrumentación de algunos taludes.
•
Es necesario iniciar un programa de información pública y educativa a través de medios de comunicación, entidades y colegios y mediante capacitación a nivel comunitario, que sin alarmar socialice la información y la forma de actuar en caso de terremoto.
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