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PLAN CUSCO- 1988 Programa de Seguridad Sub Programa : Geotécnica Sísmica en el Valle del Cusco Microzonificación sísmica 1º Etapa: Cualitativa -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Por: José Carlos Pérez Flórez1 SUMARIO: El presente trabajo contiene un extracto de las investigaciones geotécnicas que venimos desarrollando en la Municipalidad del Cusco- Plan Cusco que concluye en las primeras síntesis gráficas que nos permitieron llegar la microzonificación Sísmica cualitativa del Valle del Cusco con miras al Planeamiento Urbano de la ciudad. La escasez y falta de uniformidad en los datos base utilizados, que incluyen los instrumentales, ha limitado de por sí los alcances del trabajo al nivel antedicho. Sabemos que la región del Cusco es un área de alta sismicidad lo cual está manifestado en una larga, historia sísmica cuyos antecedentes conocidos se remontan al S. XIII, poniéndose en evidencia un fallamiento activo en el Reciente. El objeto principal del presente trabajo está fundamentado en la necesidad de prevenir y/o mitigar los daños potenciales mediante un conocimiento creciente da la Geotécnicasísmica del valle aplicado a un mapeo de riesgo, determinando así un adecuado uso del suelo y sentar las bases de las normatividades para el diseño sismoresistente.
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La secuencia general de los trabajos en esta primera etapa ha sido: Delimitación del área topográfica. Definición del sistema de coordenadas planas de referencia. Sistema de cuadrículas para el mapeo. Geología. Geomorfología. Estructuras tectónicas y geotectónicas. Introducción a la Geología del cuaternario. Investigación de las condiciones del suelo, mecánica de suelos y rocas. Suelos susceptibles a vibración-movilidad cíclica. Hidrología freática. Sismicidad. Sismo de operación. Estadísticas de daños debidos a sismos. Microzonificación sísmica cualitativa - De riesgo - De efectos locales - Problemas conexos
: Ingeniero Civil. Resp. Investigaciones de Ing. Civil-PLAN CUSCO / Consultor en Ing. Geotécnica-Sísmica- Civil de GEOMEC SRL. Palacio Municipal- Plaza del Cabildo - Cusco Perú Telf. 227152 - Télex 52056P
2 La segunda etapa debe comprender, además de la profundización y perfeccionamiento de los datos, lo siguiente: Medición de micro temblores (microtremor) y valuación de propiedades dinámicas típicas en muestras para el Lab. de Dinámica de suelos y en el sitio. Medición de Velocidades de onda. Acelerogramas. Mapeo del Substrato y del régimen del N.F. Microzonificación sísmica cuantitativa. Parámetros de diseño sismoresistente. La instalación de acelerógrafos podría considerarse como una tercera etapa, aunque los trabajos podrían iniciarse de acuerdo a la disponibilidad de equipos, en forma simultánea este será un trabajo de mediano y largo plazo que deberá estar cargo de la Municipalidad debido a su responsabilidad en el manejo del desarrollo urbano y su normatividad. 1.00 GENERALIDADES La Municipalidad del Cusco determinó la necesidad de actualizar el Plan Director vigente (1,979) ante la dinámica del crecimiento urbano y la carencia de normas precisas en muchos aspectos de éste. Ello conllevaba un problema intrínseco relacionado con la sismicidad del área y que no habían sido considerado en los estudios del Plan del 79, sin que ninguna entidad involucrada, la Universidad por ej., observara este hacho; era necesario pues realizar estudios de geotécnica-sísmica, que desde niveles de recopilación de información (geológica, mapeos anteriores,etc.), su calificación y clasificación hasta investigaciones directas de Mecánica de Suelos y posteriores trabajos de Dinámica de Suelos in situ y en Laboratorio, que permitieran plantear una microzonificación Sísmica para la planificación física de la ciudad logrando así mayor seguridad y menor vulnerabilidad de los componentes de ésta a los desastres causados por terremotos y cualquier probable cadena de problemas conexos. Los estudios debían, ser progresivamente superiores, con una metodología de perfectibilidad permanente, que permitieran un adecuado conocimiento de las propiedades dinámicas de los suelos solicitadas por un sismo estadísticamente probable, originado en alguna de las fuentes identificadas. De esta manera se podría microzonificar el valle, localizando áreas de diferente respuesta y creciente riesgo y posteriormente dando parámetros para un adecuado diseño sismoresistente. Adicionalmente se podían identificar áreas de posibles efectos locales para luego verificar su potencial efectivo o finalmente se podría analizar los problemas conexos a un sismo y las áreas afectadas. Se ha evaluado, buena cantidad de información desperdigada, desordenada y muchas veces sin un mínimo común denominador que la hiciera más útil, lo que puso en evidencia la ausencia de una entidad que centralizara éste tipo de información en forma seria, sistemática, oficial y de participación obligatoria e indirecta de todos los especialistas que hicieran estudios de suelos para fundaciones, pavimentos, canales, aprovechamientos hídricos subterráneos, etc. y que hicieran llegar un resumen del mismo en un formato prediseñado, de acuerdo al requerimiento de la microzonificación; tal formato podría acompañar al expediente de Licencia de construcción p. ej. En tal sentido, a propuesta nuestra, se ha creado el Banco de Datos
3 Geotécnicos mediante R.A N° 67 del 17 de Junio de 1,988, como dependencia de la Dirección de Estudios y Proyectos de la Municipalidad del Cusco y que la fecha se encuentra en proceso de implementación y estudio de los mecanismos que, mediante normativas adecuadas, permitan la recepción , clasificación, codificación y archivo computarizado de la información, para un permanente perfeccionamiento del mapa de microzonificación y a disposición de investigadores. Todo ello sobre, la Base de Datos inicial del pte. Trabajo. Se han revisado informes técnicos relacionados con cada una de las ramas de la Geotecnia involucradas, realizadas para proyectos específicos a los cuales se ha clasificado y compilado - tal proceso continúa, e incluso, cuando lo hemos considerado demasiado importante hemos incluido citas textuales o criterios de los investigadores cuyas referencias se dan al final. Ello incluye metodologías, informaciones técnicas de muy diverso origen. Aunque parezca paradójico, la mejor información geotécnica - aparte de los estudios directos que hemos desarrollado sobre el valle del Cusco, la hemos encontrado fuera. Lamentablemente, no hay un trabajo desarrollado seriamente sobre los ítems que ahora nos ocupan 2.00 TOPOGRAFIA Se inició con la determinación y clasificación topográfica del área de la ciudad del Cusco y zonas de expansión. Hemos usado el sistema de coordenadas planas U.T.M. (Zona 19 del esferoide internacional) dividiendo, con referencia a ellas, 6,700 cuadrículas de 100 x 100m, que hemos denominado Unidades de Análisis y Cómputo y que abarcan toda la zona del estudio. A cada U.N.A.C. corresponde una ficha que contiene todos los datos geotécnicos del área, y figura en el Banco de Datos. Planimétricamente las cuadrículas están codificadas sobre un plano 1:2,000 reconstituido por el Servicio Aerofotográfico Nacional sobre la base de un levantamiento aerofotográfico realizado en 1985. Las coordenadas UTM del área, en los puntos más exteriores de ésta son: 175,000E a 192,000E y 8`501,000N a 8’506,000N La evidente y necesaria selección de cuadrículas se ha realizado en función de las cotas, Max de 3,600 msnm y 3,100 msnm y también de la delimitación de las zonas de expansión urbana con las s áreas de reserva arqueológica y agrícola. Por el Este, se ha delimitado con el estrecho de Angostura. Por el N, S y O, se limita con el cinturón montañoso, que es un límite natural. Es resaltante anotar que se han considerado zonas de posibles efectos locales que puedan como problema conexo- afectar al área urbana. En la descripción del relieve podrían identificarse los siguientes elementos morfológicos:
Lomadas (L) de baja altura: zona de Santiago hasta Amadeo Reppeto y Zarzuela hacia el Oeste. Lomada de Santutis (cono de vuelo del aeropuerto) lomeríos de los interfluvios en la zona del centro histórico. Terracerías a diferentes niveles (t) (Gregory, 1912; Cabrera 1975): tf1: entre Cusco y San Sebastián: sector do Ladrillera, hacia el N. tf2: Población de San Sebastián y hacia el norte.
4 tf3: Zona comprendida entre el rio Cachimayo yo y el rio Kenkomayo y los abarrancamientos que se observan hacia el Sur de Santa MónicaMarcavalle Progreso-Estadio Garcilaso con Parque Industrial- KennedyTtio norte- La Florida. Piso del valle (P): Denominamos así, al fondo de valle; es decir a la parte llana más baja topográficamente, que se podría considerar la última etapa del lago Morkill- que incluso contiene agua subterránea muy somera. Acantilados de erosión (Aer): Se observan en la parte NE del valle y al Sur, en casi toda la margen derecha del rio Huatanay se han desarrollado en la fase de deposición diluvial del lago Morkill. Se observa, al S, la estratificación horizontal de la formación San Sebastián y los estratos buzados en la zona NE (evidencia de la Flexura, de San Sebastián). Esta forma se observa así mismo en Manahuañoncca, en la zona de desembocadura del rio Chocco al Huancaro, en la quebrada de Korimachahuayniyoc (cementerio de Almudena). • Laderas del cinturón montañoso (Lad) y Planicies de altura (P1): Identificados con las zonas de suelos residuales, hacia el N, NO, S. Son de alta pendiente (más de 15%) y gravas fluvioglaciares de Larapa- San Jerónimo, del rio Pumamarca hacia Angostura. La pendiente decrece a medida que se llega a las planicies. • Quebradas de 1° orden: que cortan al cinturón montañoso. Los límites da cada cuenca están más allá del cinturón y pertenecen a la cuenca afluente del rio Huatanay. Tenemos: Saphy: con inestabilidad de laderas, por ser etapa relativamente joven del rio y encontrarse en la traza de una falla (margen Der. Capas Rojas y margen Izq. Fm. Yuncaypata).
Huancaro: Laderas asociadas a deslizamientos recientes (Huamancharpa). En etapa más madura que Saphy. Lecho más amplio. Cachimayo: nace en las alturas de la pampa Yuncaypata. Laderas estables con pequeñas masas muebles. Pumamarca: Tu cuenca abarca desde las planicies de Yuncaypata divide la FM. Yuncaypata, de las Gravas fluvioglaciares de Larapa. Quebradas de 2º orden: drenan áreas del mismo cinturón montañosos y abarcan cuencas afluentes importantes: Ayahuaycco Picchu Sipashuaycco Killquemayo Korimachahuynniyoc Choquechaca Kenkomayo Tancarpata Kayra Quebradas de 3° orden: drenan pequeñas áreas en las laderas cinturón a veces con nacientes en las planicies de altura (lagunillas) Oscollo Chile
5 Incastambillo Llocllapata Otras generadas por la erosión de flujo no perenne. Desde el punto de vista de la dinámica de Suelos, nos interesa la división por pendientes qué en condiciones geotécnicas favorables puedan generar deslizamientos ante la acción de un sismo inspector. Así tenemos: A : O – 5% ninguna o baja pendiente B : 5 – 12% Pendiente media C : 12- 30 pendiente alta. D : más de 30% Pendiente muy alta Salvo casos de reptación nos interesan los casos C y D por ser los que en condiciones geológicas, freáticas, de erosión de base pueden presentar inestabilidad dinámica, es decir, fluir ante la acción de una aceleración sísmica horizontal. Las cuadrículas de este efecto local han sido mapeadas, recalcando que este fenómeno puede desencadenarse por la acción de otro agente inmediato, como una saturación de Ia masa deslizante por una lluvia extrema p. ej., los análisis de aceleración de fluencia están siendo realizados en función de la estabilidad estática (3). 3.0O ASPECTOS GEOLOGICOS La geología del valle del cusco está determinada por formaciones sedimentarias principalmente del terciario y cuaternario conformando este valle que hipotéticamente se formó por un movimiento tectónico de falla que ocurrió en el Terciario o sus postrimerías (4) Posteriormente, la depresión resultante fue ocupada por un lago glaciar de la apoca pliopleistocenica que se denominó Morkill. El valle del río Huatanay, desde sus nacientes hasta su desembocadura en el rio Vilcanota está conformado por tres hoyas en el sentido Oeste-este: Cusco, Oropesa y Lucre. La primera de ellas la ocupa la ciudad del Cusco que para los afectos del pte. Trabajo denominamos valle del Cusco. La ruptura del embalse del lago y su desagüe ocurrió por un proceso de falla (pudo ser un movimiento de la falla de Tambomachay), en la zona de Angostura, aunque no se ha establecido en que época. Actualmente se puede inferir un represamiento subterráneo en tal punto, que determina un NF muy superficial en el piso del Valle. Se podrían definir los límites del valle, descriptivamente de la siguiente manera: Por el N, con el cinturón montañoso que comprende los cerros Sacsayhuaman, Mesa Redonda, Oscollo, y las estribaciones del C° Pikol y Pachatusan (Waqoto); por el S, se tienen los cerros Condoroma (Viva el Perú y Escudo), Muyuorcco, las estribaciones del C° Anawarke y Wanakauri y el Machuloma; por el O tenemos a Ios cerros Pijchu, Killke y Pukin. Por el E, se tiene al Sonccoorcco y las faldas del Pachatusan que conforman el estrecho de Angostura. Ellos son los cerros más importantes del cinturón. Las planicies de altura, más notorias son: Por el N, Pucropampa, Kallachaca, Erapampa, Bambanusapampa; por el S, Pumacanchoa, Huaca cancha; por el E, Angostura y la hoya de Oropesa y por el O, Ticatica, Arcopata, Ullucopampa. La tectónica del valle está relacionada a la Deflexión de Abancay y se distinguen o infieren al N, la falla de Tambomachay, la flexura de San Sebastián; hacia el O, la falla, inferida
6 de Huancaro, con ramales de Sipaspukio y Saphy; la del Alto Chacan (2,5,5,7,). Más adelante se abundara sobre el tema. Se puede diferenciar las siguientes formaciones geológicas desde la más antigua: Capas Rojas (Cr): que involucran a las formaciones que Gregory (op cit) denominó Huayllabamba y Killke Y datadas en el Cretáceo Tardio-Terciario inferior (5) y constituyen una potente serie continental de más de 2,000 de, relacionadas al Grupo Puno (Newell, 1,949) y Vilque chico (Marocco, 1,979) Está constituida por lutitas abigarradas, areniscas de diversa granulometría -estatificadas con intercalaciones de Yeso. Su sedimentación fue interrumpida en el Eoceno tardío por la fase Inca de la Tectónica andina. Presentan fracturamiento y son fisibles. Formación Yuncaypata (Ky): datada en el Cretáceo Superior a Medio tiene origen sedimentario lagunar y marino. Se puede encontrar capas arcillosas y lutitas con lentes y capas de yeso en estratos- bloque de caliza masiva con potencias de decenas de metros Se encuentra tectonizada por pliegues y fallas y presenta efectos locales de estabilidad de laderas de edad pleistocenica. Muestra también efectos de actividad kárstica. La erosión ha generado barrancos profundos que muestran las Capas Rojas infrayacientes (al NO del Cusco). Gregory (op. Cit.), incluyó en esta formación a una serie de 850 m. de lodolitas con estratos de areniscas y yesos. Gobelman denominó al horizonte, superior como Miembro Sacsayhuaman y al inferior, descrito por Kalafatovich, 150 m más abajo, como Miembro Cachimayo. Su erosionabilidad es mayor que la de las Capas Rojas. Formación san Sebastián (Ql): de origen lacustre, muy expuesto a lo largo del valle; depositada por el largo glaciar Morkill qué llenó Ia cuenca durante plioceno-pleistoceno (Cuaternario Diluvial) Está constituida por o estratos muy Laminados de diatomitas de color blanco amarillento, arcillas rojas, arenas muy finas grisáceas y blanquecinas, lentes de gravillas y capas de turbas. Son friables. Alcanzan capas de hasta 200 m de espesor (Tevez, 1,983)(5). Estos depósitos son la base de depósitos cuaternarios más recientes. Al S, O y NE; del Cusco, se observan los taludes de erosión de esta formación, que superyaciendo en sus 'pie de monte' a los cerros de las anteriores formaciones, se interrumpen de pronto en taludes de hasta 20 m como producto de Ia erosión regresiva en el desagüe del lago y posteriormente por la acción erosiva fluvial, quedando las capas más profundas, cubierta por los depósitos de terracería más recientes. Según Huamán (7), existen dos etapas definidas de la Formación San Sebastián, habiendo identificado la inferior con la de Gregory, ya descrita, a la que considera deformada y está dispuesta en dos secuencias grano estratigráficas decrecientes de tercer orden. La unidad lacustre superior (Pleistoceno medio), no está deformada y constituye morfologicamente una superficie y está conformada por limos y arenas grises que contienen fósiles y tienen un espesor de alrededor de 15 m. Depósitos aluvio-fluviales (Qal): Datados entre el Pleistoceno medio Superior y el holoceno (Cuaternario Aluvial). Ha sedimentado en tres terrazas que se superponen: tf3: Terraza superior, cuya superficie se encuentra a más de 12 m. sobre el hecho del rio Huatanay. Son Bravas arenosas asociadas a limos arcillosos y arenas.
7 tf2: Terraza media, entre los 5 y 12 m, Son fascies detríticas gruesas y finas. tf1: Se levantan entre los 0.00 (superficie río Huatanay) y 1.00 – 5.00m. son gravas arenosas (6) Depósitos fluvio-glaciares (Qfg): Gregory (op. cit) y Fleming (1983) denominan así a los depósitos cuaternarios constituidos por gravas areno-limo-arcillosas, producto del lavado y transporte desde los glaciares durante el Plioceno- Pleistoceno. Estos materiales se fueron seleccionando en el trayecto de las torrenteras del glaciar, desde las morrenas y suelos residuales. Posteriormente fueron erosionadas en los propios cauces. Sus características petrográficas reflejan las formaciones locales. Aunque parecen depósitos uniformes en toda su potencia mayor que 100 m., presentan diferencias en el sentido vertical y horizontal. En la zona NO del valle se depositaron en dirección N-S con un eje ligeramente al O del cauce reciente del rio Saphy. La erosión cortó estos depósitos hasta el substrato. Las gravas, están ligeramente cementadas y soportan la erosión con taludes de alta pendiente. En un último tramo del rio Saphy, antes de la canalización, éste ha erosionado las gravas hasta el substrato e incluso parte de éste, siendo las Capas rojas y la F. Yuncaypata más erosionables, tenemos una zona de gran riesgo para la desestabilización de laderas. Toda la quebrada del Saphy presenta signos de deslizamientos recientes muchos de los cuales son activos (8,9). Depósitos de glaciar similares, se encuentran en la zona comprendida en la margen izquierda del Huatanay, desde la quebrada Pumamarca, hasta el estrecho de Angostura. Son gravas limo-arcillosas compactas de gran potencia, posteriormente cortadas por las torrenteras mostrando sus perfiles típicos en muchos puntos. Son materiales que se vienen usando con éxito como base en pavimentaciones por sus índices de calidad dentro de los requerimientos (Canteras de Larapa) Depósitos Coluviales (Qco): son recientes. Están constituidos por materiales mal graduados gruesos y finos que se hallan relacionados a las áreas de procesos de deslizamientos activos. Se encuentran p. ej. como flujos en las partes bajas de Saphy, Sipashuayco, Killkemayo, etc. (Tevez, Benavente, 1983) (5,9) Depósitos eluviales (Qel): son suelos residuales con muchas características del substrato, observándose que la intemperización de los materiales de la Fm. Yuncaypata p.ej. da lugar a limos gravo-arcillosos y las capas rojas a arcillas arenosas y arenas gravosas con fragmentos. Extrusión Dioritica, (M): edad probable: mioceno. Tiene la forma de dique prolongado en dirección N-S. aflora al N del cusco (sacsayhuaman-rodadero, margen izq. Del rio chacansaphy, choquechaca. En la zona de chacan, esta intensamente fracturada y presenta fallamientos. Su composición es: plagioclasa, ortoclasa, augita, epidota y calcita (8). Las Capas Rojas y la Fm. Yuncaypata se constituyen en el substrato del valle y se encuentran a profundidades variables, desde menos de 15 m bajo suelos residuales en los
8 cerros rocosos, hasta un máximo detectado de 70 m. mediante métodos geofísicos en la zona del Hospital del seguro bajo suelos sedimentarios transportados. (10). Cada formación ha sido mapeada en todo el valle (Gregory, op. Cit) o en áreas especificas (Ramírez, 1965; Tevez, Benavente, 1983) (Cabrera, op.cit.) (Ramírez, 1988 (9)) (Escobedo, Candía, 1986). Sobre el mapa de Ramírez (9) las hemos evaluado teóricamente en cuanto a su rigidez sísmica (11) para establecer su capacidad de amplificación de ondas sísmicas, manifestada en un incremento de la intensidad. Se ha deducido el siguiente cuadro para los suelos y rocas del Cusco: TIPO DE TERRENO
Incremento de I (unid.)
Calizas y areniscas
0.5
Lutitas, esquistos arcillosos, yesos
1.0
Gravas aluviales/fluvioglaciares compactas
1.5
Suelos arenosos o arcillosos o mezclas
2.0
Rellenos
3.0
Base: Granito (11) Con estos valores, modificamos el mapa geológico y lo codificamos en las fichas de análisis y computo para la ponderación final. Tectónica y Neotectónica. La alta sismicidad de la región está relacionada a la Deflexión de Abancay, que es una deformación da la Cordillera de los Andes en la zona centro sur de ella, debido a movimientos compresivos de la Placa de Nasca sobre el Escudo Brasilero y viceversa. (5). Tal actividad tectónica deviene en una gran actividad sísmica o Las deformaciones generadas en la corteza se observan en los diversos sistemas de fallas y pliegues. Se tienen anticlinales y sinclinales en formaciones más antiguas que la Pleistocénica (4) La mayoría de los planos axiales de los pliegues son casi verticales y se dirigen hacia el NO. Las fallas, principalmente inversas, tienen la dirección NO- SE. Según Tévez (1983) las altas mesetas de los Andes han funcionado como cuencas subsidentes separadas por fallas. La primera fase tectónica andina produjo emersión de esta región mientras que las fases del Eoceno superior, Oligoceno Inferior y el Mío-plioceno han tenido efectos compresivos que produjeron plegamientos. Existen varios sistemas de fallamiento activo intraplaca en la región del Cusco, calificando como tales a los sistemas de fallas que han generado sismos en la región en el Cuaternario Tardío. Las fallas observadas o inferidas están asociadas a plegamientos como p. ej. La Falla de Tambomachay, al N de la ciudad que puso en contacto a la formación Yuncaypata con las Capas rojas (16). Tiene una longitud reconocida de cerca de 30 Km desde el NE de Poroy hasta Angostura-Saylla. Sus movimientos son normales debido a efectos de distensión en dirección N-S (16). Esta Falla, tiene una, subsidiaria que a su vez está dividida en dos ramales: la Oriental o Huancarani de NO a SO, con una long. vista de 3 Km. Que afecta a las Capas Rojas; es normal
9 con una componente de movimiento transcurrente- sinestral. La componente septentrional o Koricocha bordea la laguna del mismo nombre, en las altiplanicies del valle sagrado, Coya, y fue el epicentro del sismo de 1,986. No evidencia actividad anterior Aparentemente se reactivó durante el sismo mencionado (7). La falla del Cusco, que cruza por la parte Sur de la ciudad y se une a la de Koricocha mas allá de Angostura al E. Se tiene la falla inversa Viva el Perú que pasando por la quebrada de Sipaspukio, llega hasta Anta (5) Existen otras fallas dentro del sistema, como la de Huamancharpa (NO-SE), Killkemayo y parte alta de Sipaspukio. Otras estructuras cuaternarias se localizan al borde N de la cuenca. La flexura de san Sebastián se dirige al N 120ºE y cuyo flanco S está hundido. Se tiene además un sistema de fallas inversas de orientación E-O con planos buzantes al N y S. Hay estructuras de extensión que están conformadas por pequeñas fallas centimétricas que afectan a los depósitos lacustres y conos de deyección con orientación N-S y NO-SE (7) Gregory muestra una falla sinuosa que sigue la dirección del rio Huancaro-Ocopata al sur del valle pasa por el centro histórico y sigue luego hacia el NO paralela al rio Saphy. Por la parte aIta del río Chacan se supone una falla activa E-O, afectado las formaciones recientes. Esta falla activa, al N del cusco, ha jugado en falla normal con un hundimiento de 2.0m del bloque S con respecto al bloque N durante el sismo de 1950 (8) Por otro lado, los estratos inclinados de la formación San Sebastián sugieren una dislocación reciente que podría estar asociada a la flexura del mismo nombre y/o falla dentro do la cuenca del Cusco. Los estratos del lado N de la cuenca, a la altura de la población de san Sebastián están a mayor altura que los del S y buzan 15º mientras que en el lado S son horizontales. Al S del Cusco, entre Pillau y Tancarpata, durante el sismo de 1950, se observó una extensa fisuración a lo largo de 5 Km, el centro de la cuál quedaba al SE del pueblo de San Sebastián, próximo a los acantilados de la Fm. San Sebastián diluvial. La mayoría de las grietas se encontraba en áreas húmedas y pantanosas o cerca de ellas y probablemente se originaron por los desplazamientos del material húmedo debido a los movimientos bruscos del substrato saturado de arenas finas (licefacción). Las otras grietas se encontraban sobre terrenos comparativamente secos y podrían relacionarse a una falla en el substrato debajo de la cubierta de suelo (4) Muchas de estas evidencias, reitero, muestran un fallamiento Cuaternario que según las clasificaciones de fallamiento activo, son capaces de generar nuevos movimientos. Algunas de las fallas ocurrieron sobre la existencia de los depósitos lacustres del Cuaternario diluvial (Viva el Perú, San Sebastián, etc.) o como en el caso de la falla de Koricocha-Tambomachay, son fallamientos activos. Es necesario pues, evaluar otros parámetros sísmicos como son las posibles magnitudes que las distintas fallas podrían generar y su atenuación en función de la distancia al Valle (ver acápite sobre Sismicidad). Lamentablemente, las entidades existentes en Cusco (Universidad, Defensa Civil, Municipalidad, etc.) no han recogido datos instrumentales
10 para poder monitorear los diferentes aspectos del fallamiento como podrían ser, el mecanismo de falla, registros instrumentales de aceleración, las deformaciones de la corteza, rasgos topográficos, migración de epicentros, de tal manera que a la fecha no existen trabajos disponibles sistemáticos aprovechables. Es pues evidente, el riesgo existente, que como se ha visto está relacionado a las múltiples fallas que cruzan el Valle. Mucho del Centro histórico está atravesado por la F. de Huancaro (aunque no está claramente definida como activa). La zona de expansión urbana se encuentra sobre fallas inferidas (San Sebastián, zona del aeropuerto) o sobre evidentes fallas activas, como la de Tambomachay (Larapa, San Jerónimo) y las fallas del sistema Cusco. Según la valoración del riesgo de San Francisco, Cal (U.S.A.), de tres grados crecientes de riesgo, el Cusco-ciudad estaría en Grado 3, de muy alto riesgo por cuanto se halla construida sobre el sistema de fallas o trazas de diversas edades. Sabemos que el movimiento generado por un sismo ocurre con mayor energía sobre otras fallas preexistentes que podrían ser reactivadas- disparadas- o ser activas. La ciudad del Cusco está pues en grave peligro aunque ello no sea evidentemente observable debido al período de vida del hombre con respecto a la actividad tectónica. Es como "tener una vida de una fracción de segundo, y vivir sobre la cresta de una ola: no nos percatamos de su movimiento". Ello no debe permitirnos dejar de valorar el riesgo sísmico ante otros problemas urgentes. Es nuestra responsabilidad histórica. 4.00 MECANICA DE SUELOS Se han identificado los suelos predominantes en el valle, cuya composición química está relacionada al substrato rocoso en la zona de erosión. Se han detectado suelos especiales pero se requiere mayor investigación mediante ensayos dinámicos para definir su potencial residual a fenómenos ligados a fenómeno vibratorios como la movilidad cíclica por. ej. Una limitación importante ha sido la escasa profundidad disponible de los estratos estudiados, con un máximo promedio de 5.0 m, Ello, aunque es muy posible que los horizontes sean similares en profundidad, dado que tienen el mismo origen litológico y génesis. Las perforaciones profundas disponibles lo muestran así. Se han evaluado algunos estudios geofísicos para mapear la profundidad del substrato rocoso. Ellos se muestran en el Anexo Nº 1 (5), (10). Se observa una estrecha y concordante relación entre la mecánica y la dinámica de los suelos. Se sabe que los suelos blandos o poco compactos, potentes han generado mayores daños en las edificaciones en los sismos ocurridos a nivel mundial. Los depósitos Cuaternarios no consolidados con diversos grados de densidad o consistencia son los que determinaron mayores efectos. Potencias mayores de 30m, generan mayor amplificación de onda (12). Buscamos correlacionar ello con las condiciones topográficas, freáticas y geométricas que permitan, la generación de efectos locales ante la acción sísmica. De acuerdo con los tipos de suelos y las relaciones de función establecidas en primera aproximación, podríamos identificar los siguientes efectos locales, mencionando inicialmente los parámetros que están en juego: tipo de suelo, presión de confinamiento, elevación del N.F., permeabilidad, forma y angularidad de las partículas, densidad de suelos, sensibilidad y aceleración de fluencia:
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Deslizamiento de taludes o laderas Licuefacción de suelos finos granulares saturados o sumergidos Pérdida de resistencia de suelos cohesivos (cierta tixotropía) sumergidos. Densificación de suelos granulares recientes Amplificación de onda por N.F. elevado (ver acápite Hidrología freática) Amplificación por potencia de los depósitos no consolidados
Se ha mapeado los suelos desde el punto de vista de su origen así como de su clasificación unificada, estableciéndose además las zonas de potencias mayores que 30m en base a los estudios geofísicos y algunas perforaciones disponibles haciendo algunas extrapolaciones. De allí se ha deducido el potencial de generación de efectos locales, lo cual está relacionado con la aceleración horizontal máxima del sismo de operación evaluado estadísticamente y la aceleración de fluencia de los materiales para que se inicialicen los fenómenos específicos. Todo ello, en basa a perfiles representativos en cada caso. El mapa describe los tipos da suelos zonificados como síntesis da lo siguiente: Descripción SUCS de los suelos del Valle del Cusco: La base de datos, al presente nivel, comprende la evaluación de alrededor de 500 calicatas, de las cuales mas o menos 200, son de elaboración del pte. Trabajo. (JC. Pérez F., 1,987, 88). De la recopilación de información realizada, muchas prospecciones han debido ser desechadas, y ello es una llamada de atención a los especialistas, por una o varias de las sig. razones: Falta da un mapa clave de localización de las prospecciones en c/proyecto. Mucho menos sus coordenadas planas (UTM). Falta da sistematización o unificación en las descripciones típicas de los suelos no se consignan datos mínimos técnicos como estructura, resistencia cualitativa, humedad, color, tamaño máximo, consistencia, granulometría, etc. Investigaciones muy someras en todos los casos, aún estando especificadas las profundidades mínimas (p.ej. pera pavimentos hay estudios da 0.60 m, o para estructuras de 3 pisos, de solo 2.0 m) Evidentemente hay mucho trabajo de empíricos sin ningún control. De aquí, nuestro llamado al C.I.P. (Comité de Mecánica de Suelos) para reglamentar drásticamente la responsabilidad técnica. Al respecto, se dan algunas recomendaciones en el Acápite Banco de Datos Geotécnicos La Base de Datos no abarca al valle con una densidad de prospecciones uniforme De ahí la necesidad de densificarla con estudios adicionales, especialmente en aquellas que al presente hemos asimilado a una de las zonas por reconocimiento fotogeológico, apoyado con reconocimientos in situ. Dividimos el valle del Cusco correlacionando dos aspectos: la génesis de los suelos o diferenciación deposicional y las características geotécnicas. Ver Mapeo de suelos. Suelos residuales: La roca base o substrato en la cuenca del valle del Cusco está constituida principalmente por calizas, lutitas, yesos, areniscas de varias granulometrías y dioritas. Los suelos residuales a que han dado lugar, son:
12 R1: Suelos residuales de calizas y materiales de la Fm. Yuncaypata, con potencias menores que 15 m. Presentan gravas limosas GM, con Fm y Fg, gravas arcillosas GC, arenas, SC y SM limos arcillosos ML y arcillas de baja plasticidad CL. Las densidades son, de media a alta. Son permeablesna impermeables y presentan evidencias de flujos de barro y deslizamientos rotacionales. En algunas partes los materiales rocosos afloran, mostrando fracturamiento que ha facilitado el desarrollo de efectos kársticos (cavernas o constitución esponjosa) que de acuerdo a su posición da lugar a a derrumbes de masas rocosas y agrietamientos durante sismos. R2: Suelos residuales de las Capas Rojas: muestran diversas características. En las zonas de Picchu, Sipashuaycco, Killquemayu hasta el rio Huancaro, los suelos son rojizos con potencias menores que 5m y son gravosos GP-GM, GM o arenosos, SM y SC en ambos casos con Fc También encontramos Limos y arcillas provenientes de la descomposición de los yesos y lutitas (CL y ML) y mezclas de estos. Su compacidad/ consistencia es alta debido a su estado de transición y proceso de disgregación y baja humedad R3: Suelos residuales de las Capas Rojas: En la zona Sur (Viva el Perú) predominan las areniscas y por tanto, los suelos son arenosos con potencias del orden de 1.0 m. Tenemos suelos SP, SM y SC de colores grisáceos. El substrato es somero, aflorando en muchos lugares. La estratificación de éstos materiales se observa incluso desde la ciudad del Cusco. La roca base es blanda y los suelos residuales, flojos. R4: Suelos residuales del domo diorítico de San Blas: Principalmente tenemos gravas limosas GM con Fc y Fm, arenas limo-arcillosas SC sueltas a densas color verduzco en matriz rojiza. También se encuentra arcillas limosas y limos arcillosos ML-CL El substrato intemperizado es blando hasta 0.50 m. La potencia del estrato residual es menor que 15 m. Suelos transportados (T). Los suelos transportados tienen diversa tipología producto de los diferentes agentes de transporte, área origen y condiciones de deposición. Se pueden diferenciar (Gregory, 1912): Tgr: gravas de transporte aluvio-glaciar (Abanicos Glaciares). Son gravas semi -angulosas limosas y arcillosas con intercalaciones de materiales areno limosos SM, areno arcillosos SC, limos arcillosos ML-CL y arcillas de baja plasticidad CL. Preentan mediana a alta densidad y permiten taludes verticales. Cubren los materiales lacustres y las Capas Rojas hacia el NO del valle, abarcando el Centro histórico hasta Zarzuela y la Av. Manco Ccapac, cerca del Estadio Garcilaso. También se encuentran en la zona de Larapa, San Jerónimo hasta Angostura, por la margen Izquierda del rio Huatanay. Tf: terracerias fluviales, (la altura indicada es c/r al nivel del rio Huatanay). Tienen diferentes etapas de erosión- deposición y se localizan en función de la morfología a que han dado lugar. Son de edad aluvial. Tenemos:
13 tf1:(0.00 a +1,0 m- 5.00m.): Gravas arenosas GW, GP y limosas GM, redondeadas, sueltas, compactas/densas o medianamente densas. Hay lentes de GC. El N.F. es superficial menor que 1.0 m. tf2:(+ 5.00 a +12.00 m.): Arcillas limosas CL con lentes de gravas arcillosas GC y limos ML medianamente compactos. Son marrón rojizo. En ciertas áreas encontramos arenas limosas someras (San Sebastián Sur), saturadas y sumergidas. Encontramos también suelos superficiales orgánicos (OL, OH, y aparentemente CH) muy localizádamente, especialmente en la zona SO (nivel más bajo del valle. El N.F. varía entre 1 y 5 m. tf3:(más de +12.00 m.): Arcillas limosas de plasticidad baja CL, con intercalaciones de arenas arcillosas SC, gravas arcillosas GC, gravas areno-limosas GM. En profundidad se encuentran lentes de arenas finas permeables SP, así como lentes de turbas (Tl1, diluvial). La compacidad es media a alta. El N.F. se encuentra entre 5 y 10 m. TI: suelos transportados de deposición lacustre. Son más antiguos que los de terracería tf. TI1: Diluviales: Suelos arcillosos CL, con intercalaciones de limos ML, gravillas y arenas SMSP. Contiene lentes de limos arcillosos y limos ML. Se observa también lentes de turba y trípoli (limos calcáreos) con estratificación horizontal. Su consistencia es media a alta y presentan humedades intrínsecas bajas, dada su impermeabilidad. Son muy erosionables y presentan acantilados típicos de erosión, muy verticales que muestran su estratificación en amplias áreas. Manahuañoncca al O, Viva el Perú, APV San Antonio al S, Salineras, 1° de mayo, San Sebastián al NE. Su potencia total en el centro del valle es muy variable habiéndose detectado profundidades del orden de 70 m, (zona Hospital IPSS). Subyace a materiales Tf. Tl2: aluviales: varían desde suelos arcillosos limosos med. Compactas CL con lentes limosos y linos a arenas arcillosas con gravas arcillo limosas med densas. Son fácies lacustres más recientes, "cochas" que sobre- existieron al desaguado del lago Morkill. En el sig. Cuadro Nº 1, se puede ver la tipología de los suelos relacionados con su origen. De allí podemos deducir lo siguiente: Los suelos predominantes en el valle del Cusco con CL, con mucha proporción de SM, GM, GC, SC, ML y ML-CL. Los suelos SM se presentan como estratos superficiales en áreas más o menos definidas y pueden generar efectos locales. En proporciones menores encontramos suelos GW-GM, GP, GP-GC, SW, SP, SW-SM, SM-SC, MH, OL, OH y CH. Aunque su localización es muy puntual, los suelos OH, MH y CH no son aptos para edificaciones. Generarán efectos locales fuertes, además de exageradas deformaciones. Se encuentran en la zona S, la más baja del valle. La potencia total de suelos en general, varía de 1.0-15.0m m en las laderas S , O y N (residuales), hasta alrededor de 70 m en el centro Oeste del valle (suelos sedimentarios). En las laderas de Saphy, la potencia es de hasta 12.00 m Los suelos indicados conforman en general, capas y estratificaciones con lentes en profundidad, lo que hace posible asimilarlos en algunos perfiles tipo que nos permitan simplificar el análisis dinámico por los métodos propuestos para análisis computarizado. (Cuadro Nº 01)
14 5.00 HIDROLOGIA FREATICA Está demostrada cualitativa y cuantitativamente la influencia que tiene la profundidad del Nivel Freático (N.F.) sobre el incremento de la intensidad sísmica (11). Por tanto, hemos mapeado el Valle del Cusco de acuerdo a los datos disponibles de trabajos de prospección de suelos y otros estableciendo áreas de N.F. entre ciertos rangos. No ha sido posible, por el momento, establecer un régimen del agua subterránea por la falta de datos sistemáticos. Estamos en vías- de hacerlo. El mapa de profundidades ha sido modificado de acuerdo al potencial de incrementar la intensidad como función exponencial de tal profundidad del N.F. (op.cit).Tenemos: Prof. NF (m)
Incremento de I (Und.)
0.0- 1.00
1
Hasta 5.00
0.6
Hasta 10m ó más
0.0
En el valle del Cusco, la profundidad del N.F. varía de cerca de 1.0 m, en la zona de la primera terraza (Aeropuerto, Parque Industrial, Asc. Pro vivienda Túpac Amaru, Urb. Cachimayo, Picol bajo, Versalles bajo, La Cantuta, Larapa Bajo) hasta los 5.0 m. en las terrazas superiores (tf2, tf3), siendo localizado en algunos puntos de éstas hasta en los 10.0 m. Hay algunos sectores en los que no se ha detectado en los 10.0 m. (ver mapa). Podemos establecer cierta dependencia entre los tipos de suelos, su condición topográfica y la correlación a su subcuenca, para determinar un N.F. inferido a fin de tener mayores elementos de mapeo. Por otro lado, el problema de las cuencas mayores y medias en cuanto a su potencial de deslizamientos y avenidas es a la vez conexo (problema de otra índole generado por un movimiento sísmico) y podría ser independiente de la sismicidad como agente inmediato. Por tanto, se ha considerado las zonas de riesgo por aluvión y rotura de embalse. El mapa muestra tales zonas. El análisis dinámico de estabilidad de taludes y laderas ya mencionado, ha sido realizado para el sismo de operación y secciones típicas en las cuencas mayores y medias correlacionadas a la aceleración de fluencia, estableciéndose las zonas de riesgo de deslizamientos o embalses y de inundación por avenidas o aluviones relacionados a la ruptura del embalse (problema conexo). 6.00 SISMICIDAD Y DINAMICA DE SUELOS Para la evaluación de la sismicidad del valle es necesario normalizar la sismicidad regional en forma detallada definiendo las principales fuentes sísmicas determinísticas, con los principales parámetros requeridos para determinar el sismo de operación según uno de los criterios disponibles. Ello nos permitirá calcular los factores de seguridad al desarrollo de efectos locales, en relación a las aceleraciones de fluencia, estando éstas últimas relacionadas a las propiedades dinámicas de las masas de suelos involucradas que en algunos casos, aún son inferidas. Los parámetros de la sismicidad evaluados para la microzonificación son: Magnitud sísmica de los eventos sísmicos y su frecuencia, especialmente los de mayor magnitud que 3. (Ver Anexo N°2 Resumen histórico de Sismos).
15
Distribución de fallas geológicas y su localización con respecto al valle. Ello en especial del fallamiento del Cuaternario Reciente. Tendencias sismo históricas de la zona, localización y migración de epicentros. Según Alva Hurtado. (14) mencionamos las principales limitaciones de lo disponible: No se tienen datos instrumentales de antes de 1,980 De 1,900 a 1,963 son incompletos Solo existen datos instrumentales de 1,963 a la fecha con acceso oneroso. No hay registros de la estación de Kayra, ya que ésta, depende directamente del U.S. Geological Survey, pues los registros deben ser desarrollados computarizadamente por dicha entidad, lo cual ha hecho imposible la disponibilidad de la información en el lapso de ejecución del pte. Trabajo. Se disponen mapas de isosistas solo de tres sismos del 21 de Mayo de 1,950, el del 03 de Junio de 1,980 y del 05 de Abril de 1,986 Los efectos sísmicos (op.cit) han sido localizados en áreas muy pequeñas y su radio de percepción ha sido del orden de 60 Km, lo que implica superficialidad de los focos y capacidad de atenuación del medio de propagación. Estos sismos están asociados a fallas existentes. De la evaluación realizada se concluye con que hay muchas fuentes sísmicas concentrándose la mayor parte de ellas hacia el N, hacia el S y hacia la línea de Costa. Las más importantes fuentes que podrían(o han) afectar (afectado) a la zona A del Cusco son: Falla de Tambomachay: Normal, salto: 2 - 3 m. Ubicación: al N del valle Distancia prom.: 5 Km. Rumbo: SE - NO Buzamiento: 60° S Longitud: 20-30 Km. Subsidiaria de Koricancha: activada durante el sismo de 1,986. Ubicación: N del Cusco, distancia promedio: 11.0 Km. Subsidiaria de Huancarani: Normal. Long. Vista: 3.0 Km. Ubicación: al N del Cusco. Escarpa: 1.0 m. Buz. 70° S. Falla del Alto Vilcanota: Pomacanchi, Yanaoca, Langui, Layo. Normal sinestral. Ubicación: SE del Cusco. Dist. Prom. del Stma. de fallas: 50 Km. Azimut: N 150º (excepto en la zona de Langui que cambia a N 120°) Buzamiento: 60° SE Longitud: Desde el N de la laguna de Pomacanchi hasta la laguna de Langui-Layo tiene 70 Km. Subsidiaria normal: Azimut: N 140°-150º Buzamiento: SO Salto: Varias decenas de metros. Condición: Activa: se reportan sismos superficiales en Yanaoca-Pomacanchi. Fallas del Ausangate: Entre Ocopata y el Nevado Ausangate. Rumbo: N 60° E Longitud: 20 Km. Dist. Promedio al valle del Cusco: 40 Km.
16 Condición: Inactiva. Falla de Zurite: del Reciente. Ubicación: N de la pampa de Anta hasta el S de la cordillera de Vilcabamba. Rumbo: E-O Longitud: 100 Km. Dis. Promedio al valle del Cusco: 30 Km. Nido sísmico Huaytapallana: Fuente N° 8 (17)(Fuentes determinadas estadísticamente por el IGP) Límite de los depto. de Cusco- Puno. (sismos superficiales) Área del Valle del Cusco: Falla de Sipaspukio. Flexura de San Sebastián. Falla inferida de Huancaro. Falla inferida a 300 m. al S de San Sebastián. Falla E-0 al N de Chacán, asociada al sismo de 1,950 Ellas pueden ser subsidiarias delm sistema de fallas Cusco, dentro del valle (5) Zona de subsidencia de la placa de Nazca: incluye sismos en la zona de Benioff: profundidad, más de 70 Km. Sismos continentales de 0 a 30 Km. de profundidad, En base a esta información, se ha evaluado primariamente la falla que puede producir la mayor magnitud Mb, con la ley de atenuación de Palwarchan. De ahí se tiene, la Falla de Tambomachay, la magnitud de 6.58 en la escala de Ritcher, con una aceleración horizontal máxima de0.29g para Tr= 50 años, 0.38 g para Tr = 100 años y 0.45 g, para un Tr =200 años. Consideramos 0.29 g como aceleración de operación, para la evaluación de efectos locales, usando los criterios de Flemming y Rockaway (3), relacionando los parámetros que confluyen en la inicialización de tales fenómenos en forma teórica, lo cual se sintetiza en la aceleración de fluencia. Serán necesarios ensayos dinámicos en Laboratorio e in situ (SPT, PDL), a fin de determinar las propiedades dinámicas especificas de las diferentes áreas de suelos mapeados. Como un avance en éste sentido, mostramos los resultados de mediciones preliminares de microtrepidaciones realizadas por el CISMID en Junio de 1,988 y que tuvieron a bien proporcionarnos. Los relacionamos al mapeo de suelos: Punto Nº
Localización
Período predom. Seg. (T)
Zonificación de suelos (Acap.4.00)
1
U. San Antonio Abad
0.63
tf3
2
Urb. Magisterial
0.48
tf3
3
Costado Coliseo cerrado
0.53
tf3
4
Urb, Marcavalle
0.83
tf3
5
San Sebastián
0.31
tf3
6
Plaza Túpac Amaru
0.43
Tf3
7
Plazoleta Belén
0.56
Tl1
8
Cementerio Belempampa
0.21
Tl1
17 9
Ttio Oeste
0.32
tf1-tf2
10
Ttio Este
0.48
tf2
Fuente: Estudios de CISMID Como se ve, hay un amplio rango de variación del período predominante, para la misma área zonificada de suelos (tf3). Ello hace evidente la influencia de las condiciones- locales en cuanto a, profundidad del N.F., configuración topográfica así como profundidad del substrato. Tenemos, en cuanto al mapeo de N.F., que los más altos valores de T corresponden aparentemente a N.F. de profundidad mayor que 5.0 m- 10 m. (T mayor que aprox. 0.50seg) Los valores medios a bajos corresponden, aparentemente, a profundidades de 1 – 5m (T menor que 0.5 hasta 0.20). Podemos deducir en los mapeos de intensidades del sismo del 86, que las mayores intensidades (I), corresponden en primera aproximación a áreas con T mayor que 0.5 con algunas excepciones (P.ej. el área del cementerio). Es pues necesario realizar una densificación de los ensayos o mediciones de microtrepidaciones para llegar a conclusiones más sistemáticas. Por otro lado, valores de T del orden de 0.4 seg corresponden a las terrazas más bajas del valle, mientras que valores mayores corresponden a las zonas más altas con respecto al nivel del río Huatanay. De todas maneras, la información disponible la usamos en el mapeo de riesgo geotécnico cualitativo. EVALUACIÓN DEL MAPEO DE DAÑOS: Nos basamos en la información disponible de los terremotos de 1650, 1950 y 1986, que afectaron la ciudad del Cusco. Los mapeos muestran las zonas de diferentes grados de daños en las construcciones de adobe principalmente, siendo éstas las predominantes en las áreas afectadas. La ciudad del Cusco, hasta 1950, sobreyacía casi en toda su extensión a las gravas fluvioglaciares del Sencca, por lo que los mapeos de daños realizados después de del sismo de 1950 muestran una diferenciación debida a las condiciones específicas (topográficas, freáticas y de condiciones genéticas o morfológicas) de cada área. En éste sentido, el mapa de daños en construcciones de adobe elaborado por la UNSAAC-PUC, es más útil para - de hecho- el tipo de sismo generado (Mb, superficialidad del foco, dirección, etc.). Se muestran las áreas dañadas, en los respectivos mapas. Adicionalmente tenemos en el Anexo 2, un registro de las principales características medidas o cuantificadas de los eventos sísmicos notables que afectaron o se percibieron en el Cusco desde la época Inca, estableciéndose inicialmente lo siguiente: Los mayores daños se han producido en el piso del valle, en áreas donde se infiere mayor potencia y saturación de los estratos no consolidados de la formación San Sebastián, probablemente con potencias mayores que 30 m. Existen áreas específicas donde la Intensidad mapeada escala UN grado M.M. Dicho incremento está aparentemente relacionado a la topografía, antiguos lechos fluviales (caso edificio A-5 de Mariscal Gamarra, 2a Etapa), cercanía a ríos (zonas interfluviales
18
angostas) tipo y antigüedad de las construcciones (adobe), potencia del manto de suelo (mayor que 30 m.: Santiago, Zarzuela). Las zonas de menores daños, y ello se reporta incluso desde el sismo de 1650, han sido los cerros del cinturón montañoso, donde la roca base o substrato se encuentra a profundidades menores que 15m. hasta aflorar en algunos lugares. Ello, para las construcciones de adobe. Han sido reportados efectos locales (licuefacción) en la zona S de San Sebastián durante el terremoto de 1950, habiéndose observado chorros de arena fluida que brotaron hacia la superficie del terreno. Se presentaron derrumbes de calizas brechoides en los cortes de talud, zona Arriba Perú, Av. Circunvalación, hacia el N del Cusco durante el Sismo de 1,986. En cuanto a las actuales reglamentaciones municipales para construcciones, las disposiciones sobre diseño sismo resistente o limitaciones de diversa índole para construcciones de adobe, son casi letra muerta porque la Municipalidad no ejerce su obligación de verificar, aunque sea muestreativamente, los procedimientos constructivos y la puesta en obra de los proyectos aprobados por las Comisiones Técnicas. No existiendo una Inspección Municipal de Obras, los proyectos son encargados muchísimas veces a empíricos que hacen tabla rasa dé las especificaciones y planos por lo que creo que se está generando otro factor de riesgo donde debía garantizarse la seguridad. Si bien el sismo de 1986 fue algo más que un temblor fuerte no generó solicitaciones estructurales laterales importantes como se prevé para un movimiento estadísticamente probable de Mb= 6.58 que podría generar la falla de Tambomachay. Por tanto la Municipalidad o el CIP, debían establecer mecanismos de control de obra requiriendo un Ing. responsable de la obra, en obra y organizar una Inspectoría Municipal de obras.
7.00 MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA CUALITATIVA La hemos definido desde tres puntos de vista: Riesgo geotécnico (zonas de respuesta geotécnica- de suelos y/o rocas importante) Efectos locales Problemas conexos La superposición gráfica o computarizada de las condiciones topográficas, geotécnicas, freáticas, dinámicas del suelo, del mapeo de daños, calificadas globalmente o por cuadrículas UNAC nos da como conclusión el Mapa de Microzonificación sísmica cualitativa, definición de efectos locales en materiales susceptibles a vibraciones ó movilidad cíclica y áreas afectas a problemas conexos (deslizamientos, embalse de ríos, otros desastres que genera el sismo indirectamente). Esté servirá para niveles superiores de investigación, para fines de preglamentaciones municipales en base a un reciclaje perfeccionado de los ítems propuestos. 7.01 Riesgo geotécnico: Se dan cuatro niveles crecientes de riesgo con las características mostradas en el siguiente Cuadro: DESCRIPCIÓN DE LAS ZONAS SEGÚN RIESGO GEOTÉCNICO EN EL VALLE DEL CUSCO
19 ZONA
CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS
I.
Roca y suelos residuales de baja potencia. Gravas areno-arcillosas y arenas arcillosas muy densas. Arcillas limosas compactas, residuales Materiales terciarios o más antiguos. Humedad baja. N.F. a más de 10 m. de profundidad. Espesores totales, menores que 15m. Riesgo, bajo. II. Suelos gravo-limosos, gravas arcillosas medianamente densas, con lentes de arenas arcillosas. Arcillas limosas estratificadas diluviales (pleistocénicas). Gravas fluvio glaciares de espesores de 5.0 hasta los 30 m. sobre el substrato. Densas. N.F. entre los 5 y 10 m. Espesor total: 15 m máximo Riesgos medio. III. Suelos compuestos por arcillas, Arenas limosas, gravas limo arcillosas aluvionales, Holocenas, gravas arenosas limpias en capas, limos arcillosos, arcillas limosas o de plasticidad media a baja estratificadas. Medianamente densas. Demás materiales aluviales (Holocenos). N.F. entre 1.0 y 5.0 m. Espesor total mayor que 15-30 m. Riesgo: alto IV. Suelos compuestos por materiales sueltos, rellenos, materiales deslizados, flujos recientes, áreas drenadas, bofedales de más de 3.0 m. de espesor, gravas fluviales sueltas, arcillas orgánicas saturadas, materiales de conos de deyección reciente, suelos saturados en riberas de ríos, blandos o sueltos. N.F. menor que 5.0 m. Espesores totales mayores que 10 m. Riesgo: Muy alto 7.02: Efectos locales: Se muestran las áreas detectadas en primera instancia, delineadas aproximadamente, indicando el fenómeno específico. Partimos del hecho que el potencial de inicialización de un efecto local está en función del factor dado por la relación entre la aceleración horizontal máxima de operación a la aceleración de fluencia: ahm/ay. Indicamos los factores que entran en juego en cada caso: Deslizamientos de laderas o taludes: f= (estratificación, rumbo y buzamiento, fracturamiento, características geotécnicas de los materiales, densidad natural, saturación o presión de flujo, ángulo del talud, características geométricas, factor de seguridad estático) Se ha trabajado con los datos geométricos y geotécnicos del estudio de la ref. (08) para calcular las aceleraciones de fluencia, ello en el caso de Saphy. Licuefacción: F= (presión de confinamiento, tipo de suelo, potencia, densidad relativa, permeabilidad, profundidad del N.F., etc.) Pérdida de resistencia: f= (presión de confinamiento, superficialidad del estrato supuestamente licuable, consistencia relativa, actividad, sensibilidad, IP, LL, profundidad del N.F. tixotropía residual)
20 Densificación f= (componente del mov. aceleracional vertical mayor que la densidad relativa, presión de confinamiento, antigüedad del depósito, granulometría) La evaluación ha sido hecha con los datos disponibles (recopilados o desarrollados directamente o inferidos) habiéndose limitado el trabajo por esta razón. Es perentorio el perfeccionamiento del presente trabajo, desarrollando la 2da etapa de investigaciones complementarias y superiores. 7.03 Problemas conexos al movimiento sísmicos. La evaluación histórica así como las consecuencias de efectos locales potenciales nos permiten identificar evidentemente los siguientes problemas. Embalse por deslizamientos cuyo agente es sísmico. Rotura del embalse: Huayco. Huancaro, afectando a barrio Huancaro, Ttio Sur, áreas de avenidas R. Huatanay. Saphy, afectando al Centro histórico. Choquechaca Tullumayo, Av. San Martín Sipashuaycco afectando a asentamientos humanos construidos en áreas de avenidas del rio Sipashuaycco o en laderas inestables. Picchu: Idem. Derrumbe al interior de las canalizaciones. Obstrucción total o parcial» Av. del Ejercito Av. Sol Retiro Choquechaca- Tullumayo Av. San Martín Derrumbes en áreas pobladas: Zona de Av. Arriba Perú, hacia el Norte: Calizas brechoides con fracturamientos, tectonizadas y con efectos cársticos. Se generó un derrumbe durante el sismo de 1986, que ocasionó víctimas. Es pues muy necesario tomar medidas de prevención, técnicamente con obras civiles y de Defensa Civil, en el aspecto social. 8.00 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. La ciudad del Cusco, está asentada principalmente sobre formaciones sedimentarias no consolidadas con N.F. muy somero de alto riesgo geotécnico-sísmico en la respuesta del suelo o terreno a sismos probables, con el consiguiente efecto sobre las construcciones sobre ellos edificadas. La expansión urbana se desarrolla casi inercialmente hacia las laderas de los cerros circundantes al centro histórico, terrenos comparativamente más seguros desde al punto de vista de su respuesta sísmica para las construcciones de adobe predominantes y hacia los depósitos lacustres diluviales, aluviales y fluvioglaciares hacia el E y laderas S y N. Esto es, el piso del valle y la gran formación gravo-limosa de Larapa que se extiende sobre la base del cerro Picol entre el rio Pumamarca y Angostura, límite de la expansión urbana en ésta etapa, en la margen izquierda del río Huatanay. Los suelos predominantes son suelos arcillosos y arcillosos-limosos, con lentes limosos y arenosos residuales y transportados así como las gravas limo-arcillosas fluvioglaciares que
21 presentan capas limo-arcillosas. En áreas específicas se presentan gravas fluviales con pocos finos plásticos, areniscas con baja resistencia a la abrasión (fisibles). El potencial de daño (riesgo) en las formaciones recientes es alto tanto por sus características litológicas, evaluadas indirectamente por su Rigidez sísmica comparada(11), como por su potencia que en la mayor parte del área, que incluye el Centro Histórico, es mayor que 30 m. Perforaciones realizadas en los últimos años por diversas empresas han determinado potencias del orden de los 70 m. en la zona del antiguo aeropuerto. El N.F. elevado, que en la mayor parte del piso del valle está entre 1.0 y 5.00 m, es otro factor que determina un incremento en la intensidad sísmica. Los materiales arcillosos predominantes están intercalados en algunas áreas con arenas limosas mal graduadas y sumergidas con evidente potencial de licuefacción residual. Así mismo se presentan zonas de posibles deslizamientos por su configuración topográfica, estratigráfica con erosión de base y/o condiciones del N.F. para un agente sísmico inmediato. No se ha podido contar con registros instrumentales. El I.G.P. tiene mediciones de réplicas del sismo del 5 /04/86. La estación de K'aira depende directamente del U.S. G.S. y no cuenta con registros inmediatamente disponibles. El presente trabajo es el inicio de una serie de investigaciones planeadas con miras a la Microzonificación Sísmica Cuantitativa del Talle del Cusco. Los niveles ejecutados al presente nos han permitido delinear zonas de diferente riesgo geotécnico- sísmico, cualitativamente, con determinación de posibles efectos locales así como áreas afectables por problemas conexos. La microzonificación se ha desarrollado en forma de superposición de efectos y globalmente. El método planteado permite la traficación de los resultados en forma manual o a través de un programa de computación con plotter controlado, sobre la base topográfica y UNACs. Ello se ha desarrollado a partir de los criterios de la ref. (3). La base topográfica es un mapa reconstituido a escala 1/2000, de un levantamiento aerofotográfico realizado por el S.A.N. en 1,985 sobre el cual se han determinado las UNACs que son áreas de 100 x 100 m referidas al sistema U.T.M. La aproximación resultante en cuanto a detalles, es satisfactorio, siendo factible entrar en mayor detalle, descomponiendo las UNACs. El movimiento del substrato ha sido analizado en base a la localización de fuentes sísmicas realizado por el I.G.P., Alva Hurtado (14) y Casaverde (17). Por relaciones de atenuación se ha determinado el sismo de operación para periodos de retorno de50, 100 y 200 años. Como base de datos se tiene la información geotécnica sintetizada en las fichas de análisis y computo correspondientes a cada UNAC- Banco de Datos Geotécnicos, Municipalidad del Cusco- que deben ser complementadas a medida que se ejecuten mediciones instrumentales y ensayos y se llegue a mayor detalle en cuanto al mapeo de suelos desde el punto de vista de su uso en Ingeniería Civil, la ciencia más involucrada en la seguridad de la obra humana. Necesidad de la Microzonificación sísmica: Es fundamental para: el establecimiento de reglamentaciones, regulaciones y normatividades municipales concernientes a la seguridad pública y el planeamiento urbano. disponer de parámetros de diseño sismoresistente específicos para cada microzona y tipo de construcción.
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la determinación del riesgo que la sociedad es capaz de tener en sus obras.
Soporte técnico-financiero: Al presente y para el perfeccionamiento del trabajo, nos basamos en el apoyo concreto y en gestión de: Municipalidad del Cusco. Plan Cusco. Banco de Datos Geotécnicos. Convenio de amplia base con CISMID. CONCYTEC. UNESCO, a través de Misiones Técnicas para Transferencia efectiva de Tecnología. Fundaciones. Universidades nacionales y extranjeras. I.G.P., U.S.G.S., CERESIS, UNDRO, etc. Niveles de análisis: Primer nivel: Cualitativo Evaluación de datos disponibles y desarrollados. Segundo Nivel: Cuantitativo, instrumental. Mapeo del substrato. Propiedades dinámicas de las microzonas. Estudios adicionales; para el mapeo de suelos. Estudios complementarios. Hidrología freática. Cada nivel puede, debe ser y es perfeccionado permanentemente, centralizando la información en el Banco de Datos. Los procedimientos analíticos y gráficos para desarrollar la información son computarizados y son ejecutados en el Plan Cusco. Aspectos geológicos: El contacto en el fondo del valle entre las Capas Rojas y la Fm. Yuncaypata no ha sido establecido. Las mediciones disponibles de las ondas de corte se corresponden con los materiales encontrados en cada lugar. Los estudios de Deza (18), compatibilizados con las afloraciones del substrato en las bases de las laderas de Saphy, muestran la poca potencia de los depósitos fluvioglaciares y son, por el momento, representativos de la zona. Los trabajos de Carrillo Gil (10) determinaron potencias del orden de 70 m. (Hospital del IPSS) y, conjuntamente que los perfiles, serían representativos del piso del valle. Los valores incrementados de la Intensidad generada por un hipotético movimiento sísmico han sido desarrollados para los materiales predominantes en cada formación. Se muestran los suelos a que dan lugar las rocas del substrato (bedrock) en su disgregación y/o descomposición. Esta información será correlacionada con las propiedades dinámicas para cada formación de suelos, en el sentido de evaluar su influencia en la modificación de la onda incidente. Como agente del modelado, mediato, que aumenta la posibilidad de deslizamientos, con desencadenantes sísmicos o hidráulicos, tenemos la erosión de base de laderas dependiendo su actividad de los materiales involucrados, siendo, de mayor a menor, en la Fm. San Sebastián diluvial, gravas fluvioglaciares, Capas Rojas y Yuncaypata. La inestabilidad asociada involucra diferentes volúmenes de materiales. La zona de mayor riego es la zona de Saphy, que muestra deslizamientos recientes y antiguos como el de
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Llaullipata (Fm. Yuncaypata) que afecta a decenas de millones de metros cúbicos y que, aunque su reactivación global es improbable, algunos sectores se han reactivado como consecuencia de la erosión de base (8). Otros deslizamientos en la margen derecha pueden movilizar hasta 100,000 m de material, Por ser particularmente importante para el Centro Histórico se reproducen los mapas de la Ref. 8, que muestran los deslizamientos de las zonas de Saphy y Chacán y las obras civiles requeridas en una primera aproximación, para su estabilización. Data de de 1,982 y sigue vigente, pues no se ha avanzado nada a la fecha. La erosión ha generado lo que denominamos “quebradas de erosión”, principalmente en los depósitos lacustres diluviales y gravas fluvioglaciares. En muchos lugares ha erosionado hasta el substrato. Como un trabajo inmediato para investigar tenemos el estudio de estabilidad de las quebradas de erosión, por cuanto algunas áreas de expansión se desarrollan sobre estas formaciones que llegan a ser profundas (15-20 m.). Es importante el monitoreo de deslizamientos a través del estudio fotogeológico de secuencias de fotografías a áreas para la detección temprana de ésos, en Huancaro, Saphy y en la Fm. Yuncaypata; ya que p.ej. en esta última hay evidencias de deslizamientos pleistocénicos. Otros, podrían estar asociados a fallas (Huamancharpa?).
Hidrología- Hidrología freática: Se ha redundado en la investigación del N.F. por la incidencia de éste en la amplificación sísmica. Estamos, a mediano plazo, tratando de establecer su régimen lo que nos permitiría visualizar las zonas de mayor incidencia de la amplificación. De ahí la importancia de los estudios de refracción sísmica para el mapeo. El estudio de las cuencas lo hemos asumido desde el punto de vista dinámico. La inestabilización sísmica de laderas que podría o no ir desarrollada por otros agentes. Por tanto, se tienen áreas afectables por problemas conexos: embalses y huaycos y obstrucción de canalizaciones y sus peligros subsecuentes Al nivel actual se ha desarrollado el mapa de localización del N.F. con respecto a la superficie dentro de 3 rangos, valuando así su potencial de incrementar la Intensidad. Aquí también se tiene la posibilidad de generación de efectos locales cuando a la condición de superficialidad del N.F. se suma la superficialidad (baja presión de confinamiento) de materiales susceptibles a movilidad cíclica: litológica y mecánicamente. Ello genera de por sí la necesidad de delinear aún con mayor precisión las fronteras de los suelos y Ia altimetría del N.F. Mecánica de Suelos y Rocas: El mapa de suelos es superficial debido a la poca profundidad de los datos disponibles. Un análisis genético de los materiales encontrados en profundidades “vírgenes” en algunas perforaciones profundas disponibles nos permite inferir perfiles tipo hasta el substrato. El mapeo del substrato requiere estudios de refracción sísmica. De la información disponible se tiene profundidades del orden de 70 m. en la zona del Hospital del IPSS. Perforaciones hechas hasta 35 m. en Ttio, Larapa y la Cervecería, no
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han llegado al substrato. La amplificación sísmica inherente a capas de suelo de potencia mayor que 30 m, cubrirá la mayor parte del piso del valle. El mapa de suelos ha sido correlacionado con la configuración topográfica habiéndose definido de esta manera algunas zonas de contacto. Los suelos predomínate en el valle son CL, ML, GM y SM o una mezcla estratificada o no de ellos, que, permiten en determinadas condiciones la generación de efectos locales. Al presente nivel, no se han detectado suelos especiales, salvo los susceptibles a licuefacción: ML, SM y ciertos ML-CL.
La quebrada de Saphy: Los materiales deslizables en la margen derecha de la quebrada de Saphy son suelos gravo-limo-arcillosos, sub-angulosos de potencias variables con un promedio de 15 m. sobre las Capas Rojas, las cuales al intemperizarse dan lugar a suelos arcillosos. Solo en ésta zona existe una formación genéticamente diferente superpuesta a otra en condiciones potenciales de deslizamiento, por el rumbo y buzamiento de las capas inferiores. La margen izquierda, son suelos residuales de la Fm. Yuncaypata. Por ser de singular importancia para el Centro Histórico la estabilidad de Saphy, resumimos los principales aspectos del trabajo de la misión UNDRO (3), que deben ser base de estudios de detalle en cuanto a su estabilidad dinámica y proyectos civiles de estabilización. La medida de protección básica es la lucha contra la erosión de base y ladera. Especialmente en la margen derecha. Se muestran en los mapas del trabajo indicado- que reproducimos- las áreas de deslizamientos activos y pasivos en las áreas de erosión activa. (Sobre estos, y en base a los trabajos de topografía de la CORDE-Cusco, se han realizado análisis de estabilidad dinámica por el autor del pte. trabajo). Es necesario proteger las orillas del rio contra la erosión de la base(o erosión en la zona resistente) " mediante (…) diques de captación de sólidos o espigones que podrían estabilizar la base. (Trabajos de estabilización de taludes por descarga de los volúmenes activos y drenaje de ellos son requeridos). Se da mucha importancia a los sistemas de protección incas que deben ser desarrollados y reconstruidos en donde existan". Los deslizamientos en el último tramo de 200 m de Saphy presentan el riesgo mayor, porque el caudal del rio no es capaz de evacuar los sedimentos y evitar la obstrucción de la bocatoma. De allí que recomiendan la colocación de gaviones en dicha zona, con un ingreso gradualmente estrechado hasta el ingreso a la canalización que podría incrementar la velocidad del agua y su capacidad de arrastre para purgar y transportar los sedimentos desde aguas arriba y al mismo tiempo (los gaviones) evitarían la erosión lateral de base. Los deslizamientos en proceso, cerca de la parte enterrada de la canalización, deben ser monitoreados. Existen agrietamientos a unos 20 m. para abajo de la carretera a Sacsayhuaman, en la margen izquierda, 200 m aguas arriba de la bocatoma (en ésta zona se infiere un fallamiento) que podrían deslizar millones de m3 hacia el cauce del rio.
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Los deslizamientos potenciales de la margen derecha que afectan a las gravas superyacientes a las Capas Rojas, incrementan el riesgo día a día por los procesos de erosión lateral en desarrollo. Se recomienda elegir tramos críticos en las zonas más riesgosas a fin de elaborar estudios piloto y trabajos cuya eficacia será evaluada en términos de la estabilidad lograda. En fin, se recomienda la instalación de una estación pluviométrica en la parte alta de la cuenca que permita reunir información así como la realización de aforos y evaluación de las cantidades de sedimentos transportados y también la determinación de las granulometrías y peso específico del material del lecho en toda su longitud. También se deberá monitorear e instrumentar los movimientos milimétricos de las masas muebles a fin de predecir movimientos violentos. Se reincide en las obras de control Incas. Se han iniciado trabajos de topografía a escala 1/500 que permita un posterior levantamiento geológico a tal escala de la geología del Cuaternario y estudios detallados de mecánica y dinámica de suelos como base de un posible Convenio de Cooperación Técnica con el Japón a través de JICA, cuyo primer nivel estaría ejecutándose con CISMID con quienes ya se tienen conversaciones avanzadas. JICA podría financiar las obras civiles. Sismicidad: Los registros sísmicos para Mb mayores que 3, entre 1900 y 1986 nos dan 208 eventos en la región encerrada entre los 12° y 14° de latitud S y 69°5° y 74.6° de longitud . Estos se agrupan hacia el SO del Cusco, principalmente. • Los sismos que han afectado la ciudad del Cusco, han tenido como característica principal su superficialidad y baja distancia de perceptilidad. Unos han tenido periodo Largo (1986) y también corto (1950). Los epicentros de los más dañinos han sido situados en o muy cerca del valle: hacia el O del valle, en 1650 hacia la zona S del valle (Huancaro, San Sebastián) en 1950 a 11 Km. al N. en 1986 Las características del sismo de operación , en primera aproximación son: Fuente : Falla de Tambomachay Tr : 50 años Mb : 6.58 Aceleración H máxima : 0.38 g. Aceleración de operación : 029 g. % de probabilidad que ocurra en Tr: 90% Dinámica de Suelos Los estudios pseudostáticos, denominados análisis dinámicos a lo largo del presente trabajo, están en proceso de ejecución y ya forman parte de la 2a etapa. La primera etapa determinó áreas con posibles efectos locales por evaluaciones empíricas de los factores - función determinante para la inicialización de estos con el sismo de diseño. Una de las áreas de alto riesgo para la desestabilización sísmica de laderas es SaphyChacan, con su problema conexo que involucra al Centro Histórico. El factor de estabilidad
26 dinámico que relaciona la aceleración de operación horizontal máxima con la aceleración de fluencia y que está en función además del Fs, estático nos da valores menores que 1 en casi todos los casos, lo que equivale a decir que son totalmente inestables para un sismo estadísticamente probable como el sismo de operación. Ello se muestra en el mapa de microzonificación. Otros efectos locales como licuefacción , perdida de resistencia , densificación, han sido analizados similarmente y las áreas involucradas señaladas en el mapa. En ello también se ha tomado en cuenta la observación misma del fenómeno o fenómenos que han sido descritos muy gráficamente (como la licuefacción de materiales arenosos en Sala Sebastián en 1950) Dado que el Cusco tiene una larga historia sísmica, tales fenómenos se presentarán de hecho en forma de efectos residuales para aceleraciones mayores que las máximas ocurridas. Los perfiles tipo asumidos para los análisis en un numero de 9, están en función de las perforaciones profundas realizadas por diversos investigadores y organizados según el S.U.C.S, asumiendo profundidades del substrato del orden de 5, 15, 30 y 60mts. Cada zona la denominamos Unidad de Suelos. De hecho son perfectibles e incluso pueden ser aumentadas en N° Es necesario pues, evaluar más detalladamente aspectos que al pte. se han inferido en base a datos y extrapolaciones disponibles. Ellas son: Profundidad del substrato y su mapeo topográfico.Localización vertical y horizontal del N.F. Módulos de corte Resistencia cíclica Factores netos de amplificación de ondas incidentes Amortiguación deducida para la zona Periodos de respuesta del suelo (cada microzona) Aceleraciones y velocidades espectrales de respuesta para el amortiguamiento establecido evaluación del potencial de daño para el tipo de construcciones y H° de pisos dados Esta información clasificada nos conducirá al establecimiento de las Normas sismoresistentes para la construcción en el Valle del Cusco Banco de Datos Geotécnicos Es la base de datos básica, ampliable, perfectible para el conocimiento sistemático de la geotécnica del Valle del Cusco, involucrando toda la fenomenología estática y dinámica que permita, en niveles cada vez superiores de análisis, establecer la microzonificación sísmica cuantitativa y cualitativa las condiciones de cimentación en cada microzona, los factores de estabilidad dinámicos en laderas, el uso de determinados estabilizadores de suelos para pavimentos, etc. Usa la base topográfica del presente trabajo, en el sistema de coordenadas planas UTM. Que divide el valle en un N° de Unidades de análisis y cómputo (UNAC) de 100 x 100 m. cada una de las cuales tiene una ficha de datos geotécnicos sísmicos archivada por métodos informáticos, debidamente codificada y que es la base de datos misma. La ampliación de tal base de datos, debe realizarse mediante:
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Estudios de investigación específicos (P.ejo la 2a parte del pte trabajo) Información a largo plazo mediante reglamentaciones municipales que requieran al usuario/propietario de las siguientes obras la presentación en formatos ad-hoc de estudios geotécnicos básicos, en profundidades preestablecidas técnicamente: Habilitaciones urbanas Construcciones de 2 ó más pisos Construcciones en áreas mayores de 200 m2 Pavimentaciones Puentes y obras de arte Perforaciones para aprovechamientos hídricos. Muros de retención (con H mayor de 3 m, por ej.) Canalizaciones Estabilizaciones de laderas Tales estudios se presentarían debidamente codificados acompañando a las solicitudes de Licencias de Construcción y/o usos de aguas en todos los casos y ser ejecutados por Ings. Civiles, por su formación en estructuras, Mecánica y Dinámica de Suelos. Esta información tendría accesibilidad a cualquier profesional y científico sin restricciones. Cabe resaltar otra vez, que el Banco de Datos ha sido constituido por R.A. de Junio de 1,988 como dependencia de la Dirección de Estudios y Proyectos de esta Municipalidad y está en proceso de implementación. Desarrollo urbano La ciudad del Cusco, desde el punto de vista del riesgo, la hemos dividido en 4 zonas de menor a mayor riesgo geotécnico. El piso del valle es de riesgo alto (lll) en su mayor parte, existiendo zonas muy localizadas de riesgo muy alto (lV) como Zarzuela-Santiago y Ucchullo-1 ° de MayoGarcilaso de la Vega- Loas Andenes-Hospital Regional-Manuel Prado-Magisterio. Las partes bajas de las laderas N y S (pie de monte), presentan riesgo bajo medio debido a la consistencia/densidad de los materiales de la formación San Sebastián diluvial, la profundidad del N.F. y proximidad del Substrato que es menor que 30 m. Las zonas-de menor riesgo (I), son las de laderas arriba, interfluviales, hacia las altiplanicies del cinturón montañoso donde existen suelos residuales con potencias menores que 15 m y efloraciones rocosas. El Centro Histórico es de alto riesgo, no solo geotécnico sino también por la vulnerabilidad de las construcciones de adobe predominantes a lo que hay que añadir su antigüedad y estado de conservación, ya que muchas de ellas no han sido adecuadamente refaccionadas después de los más recientes sismos (1950-1986). Los materiales del subsuelo en esta zona, son fluvioglaciares, lacustres y aluviales recientes con N.F. entre 1 y 5 m. y profundidad del substrato probablemente mayor que 30 m. También se nota la existencia de un riesgo socio-económico ya que gran parte de ésta área tiene población de bajos recursos, tugurizada sin que haya un control efectivo de las ampliaciones o remodelaciones ni catastro del estado actual, observándose construcciones híbridas en cuadras enteras de adobe agrietadas y/o desplomadas. La Municipalidad no ha sido capaz de apoyar sistemáticamente a dicha población con programas sistemáticos de apoyo técnicofinanciero.
28 El Reglamento Municipal del Centro Histórico deberá contemplar las normatividades necesarias y establecer programas continuos de reconstrucción y destugurización con reglamentaciones accesibles y dinámicas. Las áreas de alto riego, definidas en el mapa, están ocupadas en concentraciones variables, principalmente por sectores de ingresos bajos y en cierto porcentaje, medios. Las reglamentaciones de construcción vigentes por su ambigüedad y también el inadecuado control de puesta en obra, no han normado técnicamente las construcciones de adobe; dentro de los cánones sismo-resistentes básicos ni mínimos. Evidentemente, el riesgo de colapso debido a la respuesta del suelo es muy alto dados-incluso - los porcentajes de población que viven en tales zonas y la carga económica en que se constituirían. Evidentemente se deberá dar pautas claras y efectivas de rehabilitación y construcción en cuanto a la normatividad sismoresistente, la inspección municipal de construcción- en proceso, el respeto a las áreas verdes planeadas para seguridad y de riesgo, simulacros de defensa civil, especificaciones mínimas- en cuanto a consideraciones de resistencia a fuerzas laterales en construcciones de adobe, etc. En todo ello, el papel del C.I.P. es muy importante ya que en función de la defensa profesional su participación debe ser clara, efectiva e ineludible en todas las Comisiones que deben conformar se. Los programas de vivienda y en general de desarrollo deberán ubicarse en las zonas de bajo riesgo relativo, dentro de la sismicidad global del valle, evitando los usos mixtos (industrialcomercial, residencial-industrial, etc.) por la generación implícita de problemas conexos. Las áreas verdes municipales deben mantenerse y/o recuperarse. Las áreas de riesgo de avenidas deben proscribirse para la edificación, salvo obviamente las obras de defensa necesarias. Las concentraciones de todo tipo deben evitarse y/o des-implementarse (p.ej. el mercado centralestación FFCC, de servicios administrativos-económicos), debiendo tenderse a largo plazo con políticas de habilitación de áreas de baja densidad. El papel de la red vial es determinante para la prevención y/o mitigación de daños y debe estar planificada reestructurando totalmente el tránsito en la existente de tal manera que permita un acceso fácil y alternativo a todos los puntos de la ciudad post-sismo, incluso con nuevas vías que deben ser implementadas, lo cual incidirá también en las necesidades del transporte urbano, actualmente demasiado concentrado e ineficiente. Todo el sistema deberá estar interconectado con una adecuada calificación de las vías, desde la red nacional, el sistema arterial mayor, secundario y vecinal implementándose un coherente plan de pavimentaciones continuo y de largo plazo con un compromiso de los gobiernos municipales de su ejecución al margen de los ofrecimientos electoreros. Existen innumerables asentamientos que tienen accesos muy precarios que se hacen aún más difíciles en la temporada de lluvias. Los accesos, a los diferentes distritos son, a partir de la red nacional: San Jerónimo: Av. de la Cultura San Sebastián: Av. de la Cultura y Av. Cusco Wuanchac: Av. Huayruropata, Av. Garcilaso, Av. San Martín, Av. 28 de Julio, Vía de Evitamiento. Santiago: Av. Grau, Av. Antonio Lorena, Av. del Ejército, Acceso a Huancaro Cusco: Av. Sol, Av. Pardo, Belén-Ayacucho, San Agustín, Nueva Alta, Circunvalación Sta. Ana, etc. Ccorca: Trocha carrozable.
29 Como se ve, éstas no cubren amplios sectores de la ciudad, específicamente el NE del Centro histórico (San Blas, Mesa Redonda, etc.) Ucchullo alto, Salineras); hacia el SO (Zarzuela, Bolognesi, Construcción Civil, etc.); hacia el S (San Antonio, etc.). Es pues necesario implementar un sistema vial coherente retomando el plan director del 79, calificando vías existentes y planificando su expansión a largo plazo: Longitudinales: Norte: Av. Kollasuyo, hasta la parte alta de San Jerónimo. Central: Av. de la Cultura Sur: Vía de evitamiento (por la margen derecha del rio Huatanay). Periférica del Centro Histórico: Desde Tetec'caca en la Circunvalación, bajando gradualmente por la parte alta de San Blas hasta cruzar el rio Choquechaca a la altura de Sapantiana empalmando a la Carretera de acceso a Sacsayhuaman. Los reconocimientos de ruta han sido efectuados por el personal del Plan y Asesores, estableciendo su viabilidad. Se continúa hasta la Calle Saphy. Tambo de Montero. Av. Apurímac. Av. Ayahuaycco (sobre canalización del mismo nombre). Av. del Ejército. Evidentemente requiere mucha obra, pero no hay alternativa. Distritales: que podrían ser las mencionadas avenidas y/o calles de acceso a los diferentes distritos, con los ensanches y acondicionamientos necesarios a largo plazo. Transversales: Cada Km. por lo menos se generarán avenidas perpendiculares a las longitudinales, a partir de los siguientes ejes: Calle Retiro (desde Lucrecalle)- ensanche cuello en 2a cuadra- Av. Tacna (reestructurando empalme o cruce con Av. Garcilaso)-Av. De la Infancia- Ovalo de Ttio- Empalme a vía de Evitamiento. Av. entre el Hospital y la Universidad- Jr. Espinar- Acceso a vía de Evitamiento. Prolongación Av. Kollasuyo- Av. Perú - Acceso a vía de Evitamiento. Evidentemente esta vía requerirá el traslado del actual aeropuerto. Prolongación Av. Kollasuyo- Cruce de la Av. de la Cultura a la altura de la Urb. Sta. María- Circunvalación al Cerro Santutis- Vía de Evitamiento. Vecinales: las de acceso al sistema mencionado. En cuanto a medidas complementarias, podría considerarse las siguientes: Asegurar un funcionamiento continuo de las vías indicadas, en caso de sismo con anchos adecuados para evitar obstrucciones o limitar el alto de los edificios o su potencial de riesgo. Las zonas de más alto riesgo conllevarán a medidas adicionales en sobreanchos o áreas verdes. Señalarse y señalizarse las vías de emergencia. Los angostamientos y calles estrechas deben complementarse con vías alternativas. En fin todo ello, incluido lo concerniente a la geometría de las vías, condiciones del diseño de ingeniería y arquitectónico, deben estar preestablecidos en un Reglamentó Municipal de Vialidad, parte del cual se viene desarrollando en el Plan Cusco. En el planeamiento urbano, también debe contemplarse el abastecimiento de agua potable en el momento crítico, generando fuentes adicionales de diferente origen y aún más distantes.
30 En el Cusco se tiene además de la laguna de Piuray, el rio Chocco, Rio Vilcanota y en zonas puntuales, aprovechamientos de agua subterránea. Es necesario el estudio detallado de esas diversas fuentes. También debe asegurase un abastecimiento energético permanente con la interconexión de los sistemas eléctricos regionales y el mantenimiento de la termoeléctrica de Dolorespata. Aunque las reglamentaciones sobre los anchos de seguridad bajo líneas de alta tensión son claras, debe inspeccionarse periódicamente las franjas libres y proscribir las líneas secundarias aéreas de alta tensión. Finalmente, planteamos la necesidad del establecimiento de regulaciones municipales en cuanto a la adquisición de terrenos en el ámbito del plan de desarrollo que permitan una adecuada implementación del plan a fin de que éste no quede obsoleto de nacimiento. Las reglamentaciones de diseño sismoresistente deben publicitarse y cumplirse a cabalidadespecialmente en los casos de autoconstrucción que el Concejo debe asesorar, incluyéndose en las especificaciones técnicas para Licencia de Construcción, las consideraciones asumidas en cuanto a definición de fuerzas laterales: métodos, sobrecargas, detalles constructivos, etc. para todo tipo de material. También debe darse énfasis al riesgo inherente a aspectos arquitectónicos voladizos, zonas de cambio de rigidez vertical y/o horizontal, efectos de la asimetría, salidas de emergencia, diseños importados, defensa civil en zonas tugurizadas, etc. Se recomienda la normalización de las obras civiles (vías, edificaciones) para el Cusco en cuanto a su concepción arquitectónica que relacione su funcionalidad de servicio con los criterios geométricos de seguridad y protección según las zonas de riesgo. También debe compatibilizarse el desarrollo con la calificación de la herencia histórica, partiendo de una discusión definitiva de la defensa del patrimonio histórico y el desarrollo urbano: Cusco para los cusqueños o para los turistas. De un catastro minucioso debe efectivizarse una calificación multidisciplinares de los diferentes restos arqueológicos y/o coloniales que permitan adecuar la planificación urbana desde ya que permita que los ingenieros y arquitectos adquieran una filosofía para la concepción de sus proyectos en bien de nuestra ciudad en todo sentido y no suceda lo que lamentablemente se observa ahora, que cuando se trata de restablecer presencias olvidadas se acuda a la defensa del legado histórico pero que cuando sus proyectos arquitectónicos son cuestionados por flagrante ofensa al legado histórico aducen criterios "objetivos" de desarrollo con evidentes raíces económicas. El caso de la casona de Accomoco, que obstruyó la ejecución de la Av. Kollasuyo, basados en subjetivismos y figurantismos ridículos es la expresión gráfica de lo expuesto. Todo ello implica la creación de una Dirección de Administración del Plan Director, que tenga atribuciones legales para hacer respetar el Plan Director en todos sus puntos, publicitarlo adecuadamente y también, capacidad para ordenar demoliciones, frenar invasiones, en fin, hacer del Plan un documento que garantice un adecuado desarrollo urbano planificado de la ciudad que queremos tener y que debe trascender a los gobiernos municipales y ser lo que debe ser: el plano de la ciudad del Cusco de aquí al futuro. NECESIDAD DE CONVENIOS: La etapa instrumental del pte. trabajo deberá llevarse a efecto mediante convenios dado el costo de los diferentes trabajos de investigación que se requieren y que involucran equipos de alta tecnología que, cabe resaltar, ninguna entidad del Cusco cuenta. Evidentemente será una transferencia de tecnología real y efectiva muy beneficiosa para la ingeniería cusqueña.
31 Las normatividades de diseño están en función de ésta etapa instrumental cuantitativa a cualquier nivel de perfeccionamiento de la etapa cualitativa que se llegue, aunque el delineamiento de las zonas sí este en función de esta etapa cualitativa. EL CISMID, es una entidad que por su naturaleza, capacidad tecnológica y profesional debería participar en los estudios instrumentales conjuntamente que investigadores del Plan Cusco. Aunque se ha tratado de lograr financiamiento y/o asesoría de UNESCO, CONCYTEC para esta etapa no se ha logrado su respuesta aunque hay una serie de documentos que se han enviado, y que acreditan nuestra intención. Otra alternativa viable, es la búsqueda de financiamiento externo mediante proyectos organizados de esta etapa, presentado por vías adecuadas a diferentes instituciones y/o universidades extranjeras que, tenemos conocimiento, financian programas de desarrollo e investigación para el desarrollo. Estamos en vías de hacerlo. Pero se requiere de una decisión política. Cusco, Octubre de 1,988 Ingº José Carlos Pérez Flórez
C.c. Alcaldía Jefatura Plan Cusco Estudios y Proyectos. Archivo.-
