Peligro Sismico Ancash PERU Tesis 2012 PSHA-UHS

UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE TRANSPORTE, GEOTECNIA Y CONSTRUCCION

PELIGRO SÍSMICO PROBABILÍSTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH

TESIS PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO CIVIL Presentado por: Bach. ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO

Dirigido por: MSc. Ing. ELIO A. MILLA VERGARA

Huaraz – Ancash - Perú 2011

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ASESOR DE LA TESIS

Prof. Elio A. Milla Vergara Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo

TRIBUNAL DE LA TESIS

Ing. Claudio Valverde Ramírez

Ing. Jorge Bedon Lopez

PRESIDENTE

SECRETARIO

Ing. Jorge Vargas García VOCAL

CALIFICACION: ______________________________APROBADO__________________________________

Huaraz, Diciembre del 2011

TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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© DERECHO DE AUTOR 2011 POR ITALO J. DE LA CRUZ MARSANO TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS


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INDICE DEL CONTENIDO INDICE DEL CONTENIDO ............................................................................................................................. 4 AGRADECIMIENTO ........................................................................................................................................ 6 DEDICATORIA ................................................................................................................................................. 7 RESUMEN .......................................................................................................................................................... 8 ABSTRACT ..................................................................................................................................................... 10 INDICE DE FIGURAS ................................................................................................................................... 11 INDICE DE CUADROS ................................................................................................................................. 16 INTRODUCCION ........................................................................................................................................... 17 CAPITULO I ........................................................................................................................................ 22 MARCO CONCEPTUAL ........................................................................................................ 22 1.1 1.2

1.3 1.4 1.5 1.6

DEFINICION DEL PROBLEMA .................................................................................................. 18 OBJETIVOS DEL TRABAJO ........................................................................................................ 19 1.2.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................................ 19 1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................................................. 19 HIPOTESIS ..................................................................................................................................... 19 ALCANCE DEL ESTUDIO ............................................................................................................ 19 ANTECEDENTES .......................................................................................................................... 20 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN .............................................................................. 21

CAPITULO II ...................................................................................................................................... 22 CONCEPTOS Y ASPECTOS GENERALES .................................................... 22 2.1 2.2

2.3

2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19

ONDAS SÍSMICAS......................................................................................................................... 22 ONDAS DE CUERPO .................................................................................................................... 22 Ondas P. .............................................................................................................................. 22 Ondas S.. ............................................................................................................................. 23 ONDAS SUPERFICIALES ............................................................................................................ 24 Ondas Rayleigh. .................................................................................................................. 24 Ondas Love.. ....................................................................................................................... 24 MECANISMOS DE LOS TERREMOTOS ................................................................................... 24 SISMOS TECTÓNICOS................................................................................................................. 26 INTENSIDAD SISMICA ............................................................................................................... 28 LA MAGNITUD .............................................................................................................................. 29 SISMOTECTÓNICA GLOBAL ..................................................................................................... 35 SISMOTECTONICA REGIONAL - TECTONICA DE LOS ANDES PERUANOS ................. 37 PELIGRO SÍSMICO ....................................................................................................................... 41 PELIGRO SÍSMICO DETERMINISTICO .................................................................................. 42 PELIGRO SÍSMICO PROBABILÍSTICO ................................................................................... 44 FUENTES SISMOGÉNICAS ......................................................................................................... 46 MODELO DE LA SISMICIDAD ................................................................................................... 47 MAGNITUD MINIMA UMBRAL (MC) ...................................................................................... 50 MAGNITUD MAXIMA ESPERADA (MMAX)............................................................................ 50 RELACION DE ATENUACIÓN DEL MOVIMIENTO MAXIMO DEL SUELO ..................... 52 RELACION DE ATENUACIÓN DE ORDENADAS ESPECTRAL .......................................... 55 RESOLUCION DE LA INTEGRAL DE PELIGRO SISMICO ................................................... 56


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2.20 2.21 2.22

REPRESENTACIÓN DE LA CURVA DE PELIGRO SISMICO ............................................... 61 ESPECTRO DE RESPUESTA ...................................................................................................... 62 ESPECTRO UNIFORME DE PELIGRO ..................................................................................... 64

CAPITULO III .................................................................................................................................... 66 EVALUACION DE PELIGRO PELIGRO SÍSMICO DE LA REGION REGION ANCASH ...............................................................................................................................................123 3.1 3.2

UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS LUGARES DE ANÁLISIS ............................................ 66 SISMOTECTÓNICA LOCAL ........................................................................................................ 68 3.2.1 SISTEMA DE FALLA DE LA CORDILLERA BLANCA ........................................................... 70 3.2.2 LA FALLA DE QUICHES .................................................................................................................. 72 3.3 SISMICIDAD HISTÓRICA ........................................................................................................... 72 3.4 SISMICIDAD INSTRUMENTAL DEL ÁREA DE ESTUDIO .................................................. 75 3.5 EVALUACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LAS FUENTES SISMOGÉNICAS .................... 81 3.6 CÁLCULOS DE LOS PARÁMETROS SISMOLÓGICOS DE LAS FUENTES ........................ 87 3.7 LEYES DE ATENUACIÓN UTILIZADAS EN LA EVALUACION ........................................... 94 3.7.1 Modelo de Atenuación sísmica de Youngs et al (1997) ................................................... 94 3.7.2 Modelo de Atenuación Sísmica de J. Chávez Obregón (2006) ...................................... 96 3.7.3 Modelo de Atenuación Sísmica de Sadigh et al (1997) .................................................... 97 3.8 METODOLOGIA DE ANALISIS DE PELIGRO SISMICO UTILIZADA ................................ 99 3.9 EVALUACION DEL PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO (PSHA) EN LA REGION ANCASH ......................................................................................................................................................100 CAPITULO IV ..................................................................................................................................123 EVALUACION DEL ESPECTROS ESPECTROS DE PELIGRO UNIFORME UNIFORME (UHS) PARA LA REGION ANCASH .....................................................................123 CAPITULO V ....................................................................................................................................123 DISCUSION DE RESULTADOS RESULTADOS................................................................................123 DOS 5.1 5.2

PELIGRO SÍSMICO PROBABILISTICO DE LA REGION DE ANCASH (PSHA) .............123 ESPECTRO UNIFORME DE PELIGRO (UHS) ......................................................................126

CAPITULO VI ..................................................................................................................................129 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES ................................................129 6.1 6.2

CONCLUSIONES .........................................................................................................................129 RECOMENDACIONES ...............................................................................................................131

REFERNCIAS REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS ...........................................................................129 ANEXO A (ESCALA DE INTENSIDADES INTENSIDADES DE MERCALLI MODIFICADA) ...............................................................................................................................137 ANEXO B (CALCULO DE LA DEMANDA DEMANDA SÍSMICA POR ESPECTRO DE DISEÑO SEGÚN SEGÚN NORMA EE-030) ...........................137


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AGRADECIMIENTO

El presente trabajo es desarrollado gracias a la colaboración del Ing. Elio Milla Vergara, quien ha apoyado a la elaboración, tanto a las correcciones, también se agradece la revisión del contenido al Ing. Manuel Monroy, Que tuvo la gentileza de revisar y corregir la versión preliminar de este trabajo y contribuir a mejorar el enfoque inicial de la presente investigación. También un agradecimiento muy especial al Co-Asesor el ing. Robinson Alva Carretero por realizar las sugerencias en redacción de este documento técnico, así como también en el enfoque apropiado para el desarrollo de esta investigación.


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DEDICATORIA: A mis padres, Rosa Marsano M., Eduardo De La Cruz P. y hermanos Daniel, Milagros, Percy, Karen, a ellos les doy las gracias de todo Corazón, por todo el aliento, cariño y apoyo que siempre me han brindado para lograr mis metas.


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RESUMEN La presente investigación se enmarca en el ámbito regional de Ancash, para lo cual se realizó la recopilación de información de datos sismológicos disponibles hasta el 2011; y se utilizaron tres modelos de atenuación para ordenadas espectrales, las cuales hayan sido formuladas en base a procesos de subducción y reajuste tectónico. Una vez calculada la sismicidad de las fuentes sismogénicas, se realizó la evaluación del peligro Sísmico Probabilístico (PSHA), y el cálculo los Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de cada provincia de la región. Finalmente se elaboró mapas de iso-aceleraciones para diferentes periodos de retorno 50, 72, 475, 950 y para las ordenadas espectrales para periodos estructurales T=0.00seg (PGA), 0.20 y 1.00seg. La presente investigación se organiza en 6 capítulos y 2 anexos, como se describe brevemente a continuación: El CAPÍTULO I describe le marco conceptual en donde en marca la presente investigación, el problema abordado, objetivos, antecedentes y metodología empleada para el desarrollo. El CAPÍTULO II presenta conceptos y aspectos generales sobre la información sismotectónica del País, desarrolla el fundamento teórico y procedimiento para el cálculos del peligro sísmico probabilístico y del Espectro Uniforme de Peligro. El CAPÍTULO III, realiza la descripción de la evaluación del peligro sísmico de la Región Ancash (PSHA), revisando la información sismotectónica local, ubicación de los lugares donde se realizara la evaluación, así como también se determinaron los parámetros de las zonas sismogénicas empleadas; se describe los modelos de atenuación utilizados; posteriormente se presentan los resultado de (PSHA), obtenidos en la Región Ancash para diferentes periodo de retorno de 50, 72, 475, 950 años El CAPÍTULO IV presenta los espectros uniformes de peligro (UHS) para todas las capitales de las provincias de la Región Ancash. El CAPÍTULO V, se realiza la discusión de los resultados obtenidos en el análisis de peligro sísmico probabilístico (PSHA) y el espectro uniforme de


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peligro (UHS), esta investigación con otros trabajos realizados en el país; así como también con el espectro de diseño propuesto por la norma E-030 El CAPÍTULO VI corresponde a las conclusiones y recomendaciones que se disgregan de la presente investigación. El Anexo A, presenta la escala de intensidades de mercalli En el Anexo B presenta los parámetros de la Norma E-030-2003, para realizar el cálculo de la demanda sísmica, mediante el espectro de diseño.


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ABSTRACT The present investigation is framed within the regional sphere of ancash , which was conducted for information gathering seismic data available until 2011, for which we used three models of attenuation for spectral ordinates, which have been formulated based on and adjustment processes tectonic subduction. After calculating the seismicity seismogenic sources, we performed the Probabilistic Seismic Hazard Assessment (PSHA), and calculating the Uniform Hazard Spectrum (UHS) of each province in the region. Finally elaborated iso-acceleration maps for different return periods 50, 72, 475, 950 and spectral ordinates for periods T = 0.00seg structural (PGA), 0.20 and 1.00seg. This research is organized into 6 chapters and 2 appendices, as described briefly below: CHAPTER I will describe the conceptual framework in which to mark the present investigation, the problem addressed objectives, background and methodology used for development. CHAPTER II presents concepts and an overview of the country seismotectonic information, develops the rationale and procedure for the probabilistic seismic hazard calculations and Uniform Hazard Spectrum. CHAPTER III makes the description of the seismic hazard assessment of the Ancash Region (PSHA), reviewing local seismotectonic information, location of the sites involved in the evaluation, as well as identified the seismogenic zone parameters used, are described attenuation models used, then the result is presented (PSHA) obtained in the Ancash Region for different return period of 50, 72, 475, 950 years CHAPTER IV presents the uniform hazard spectra (UHS) for all the capitals of the provinces of the Ancash Region. CHAPTER V The discussion is made of the results obtained in the probabilistic seismic hazard analysis (PSHA) and the uniform hazard spectrum (UHS), this research with other work in the country as well as the proposed design spectrum by the standard E-030 CHAPTER VI corresponds to the findings and recommendations which disintegrate in the present investigation. Appendix A presents the Mercalli Intensity Scale Annex B presents the parameters of the Standard E-030-2003, for calculating the seismic demand through the design spectrum.


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INDICE DE FIGURAS Figura N° 1 Ondas P (Bolt B. 1999) ..................................................................................................................................................... 23 Figura N° 3 Ondas S (Bolt B. 1999) ...................................................................................................................................................... 23 Figura N° 4 Ondas Rayleigh (Bolt B. 1999) ...................................................................................................................................... 24 Figura N° 5 Ondas Love (Bolt B. 1999)............................................................................................................................................... 24 Figura N° 6 Tipo de falla normal y mecanismo focal correspondiente (nyffenegger 1997) ....................................... 25 Figura N° 7 Tipo de falla de presión y mecanismo focal correspondiente (nyffenegger 1997)................................. 25 Figura N° 8 Simulación de un ruptura normal en donde se identifican los pontos importantes como el foco (hipocentro, y el epicentro de un movimiento telúrico................................................................................................................ 25 Figura N° 9 esquema en donde se ubica los tipos de sismos en las zonas de subducción y sismos de corteza superficial yo continental; a) representa donde se origina los sismos de interplaca; b) representa donde se origina los sismos de intraplaca; c) representa el origina los sismos de corteza superficial o continentales. .... 27 Figura N° 10 Escalas de Intensidades Sísmicas y Su Equivalencias (REITER 1990) ...................................................... 28 Figura N° 11 La confrontación de escala de magnitud de momento con otras escalas de magnitud (HEATON, TAJIMA Y MORI, 1986)............................................................................................................................................................................... 34 Figura N° 12 Mapa de sismicidad global en esta figura se muestran los terremotos ocurridos a partir de 1966 con magnitud superior a 6, en la escala de richter (BOLT 1999). .......................................................................................... 35 Figura N° 13 Mapa donde se identifica la distribución de las principales placas tectónicas y tipos de márgenes entre ellas. ....................................................................................................................................................................................................... 36 Figura N° 14 Mapa de Peligro Sísmico Global (GSHAP, 1999)................................................................................................. 36 Figura N° 15 principales unidades geomorfológicas del Perú, ZC= zona costera ubicada desde el norte hasta el sur a lo largo de todo el litoral, C.OC = cordillera occidental limita por el oeste con la zona costera y por el este con la cordillera oriental, C.OR = al norte limita con la zona costera y en el centro rodea a la C.OC y hacia el sur va limitada con la zona subandina Z.S= que limita por el oeste con la C.OC (TAVERA Y BUFORN 1998)..... 40 Figura N° 16 Esquematización de los 4 pasos a seguir para el cálculo del peligro sísmico determinístico (Adaptado de Kramer 1996)................................................................................................................................................................... 43 Figura N° 17 Esquematización de los 4 pasos a seguir para el cálculo del peligro sísmico probabilístico (adaptado de KRAMER 1996) ................................................................................................................................................................ 45 FIGURA N° 18 distintas geometrías de fuentes sísmicas............................................................................................................. 47 Figura N° 19 Cuva Del Modelo De Poisson Truncado ................................................................................................................. 49 Figura N° 20 ilustración de la función de probabilidades condicional de exceder un valor particular del movimiento del suelo (a*) para una magnitud y distancia dada. .......................................................................................... 54 Figura N° 21 se ilustra la relación de atenuación nga de chiou and youngs 2008, la cual es una varias de la relacion de atenuacion de SADIGH DE 1997.................................................................................................................................... 55 Figura N° 22 Esquema de Sub división de una fuente en sectores circulares, para el cálculo de la densidad de probabilidad en distancia fRi (r), ........................................................................................................................................................... 59 Figura N° 23 Curva de atenuación del movimiento (lny) para un valor de magnitud M = m2 a diferentes distancias (trazo negro). Para varias distancias (r1, r2, r3 y rN) se indica también la distribución de


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probabilidad de excedencia del movimiento Y (representado por la línea roja) condicionada a M = m2 y R = ri (i = 1,2,3 o N), es decir, P[y>Y|m = m2, r = ri]. Las áreas verdes representan la probabilidad de excedencia (con εtrunc→∞) de Y para cada una de las distancias consideradas ................................................................................................. 60 Figura N° 24 Curva de amenaza para un emplazamiento expresada en función del periodo de retorno ............ 61 Figura N° 25 El ejemplo de la función P[S(w)], la probabilidad que será S(w) excedida al menos una vez en Y años (M. D. Trifunac et al en 1977) ...................................................................................................................................................... 62 Figura N° 26 Esquema de construcción de espectros de respuesta (de Hays, 1980)...................................................... 63 Figura N° 27 ejemplo del espectro uniforme de peligro sísmico utilizando la Relación de Atenuación de ordenadas espectrales de chaves obregón 2006, para 25 años de Tr para una ordenada espectral de 0.2seg . 64 Figura N° 28 procedimiento a seguir para obtener los valores del espectro de peligro sísmico uniforme (adaptado del EEERI commitee on seismic risk 1989) ................................................................................................................ 65 Figura N° 29 Mapa Geologico De La Region Ancash, INGEMMET 2010............................................................................. 69 Figura N° 30 Mapa Neotectonico De Ancash, Sistema De Falla De La Cordillera Blanca Y La Falla De QuicheS, (IGP-CERESIS-1991) ................................................................................................................................................................................... 71 Figura N° 31 falla de quiches de 20km de longitud ..................................................................................................................... 72 Figura N° 32 Eventos Sísmicos de una Magnitud Mw > 7, Ocurrido en todo el Territorio del Perú ....................... 76 Figura N° 33 Correlación entre Mw y MB propuesta por la investigación al 2011 .......................................................... 77 Figura N° 34 Eventos sísmicos de magnitud Mw > 7, mas cercamos a la región Ancash............................................ 78 Figura N° 35 Esquema sismo tectónico de la geometría de la subducción en el Perú deducido a partir de la distribución de la sismicidad con la profundidad. Las flechas indican la orientación de los ejes de tención con el mismo buzamiento que el plano de subducción (tavera y buforn 1998) ........................................................................ 79 Figura N° 36 Perfil sísmicos en la región Ancash ......................................................................................................................... 80 Figura N° 37 Muestra la sismicidad del Perú en 3D .................................................................................................................... 81 Figura N° 38 Densidad por km2 de la actividad sísmica del Perú desde 1963-2011 ..................................................... 82 Figura N° 39 Fuentes Sismogenicas de Subducción del Perú al 2011, con diferenciación del mecanismo focal generador de sismos ................................................................................................................................................................................... 83 Figura N° 40 Fuentes Sismogenicas continental del Perú al 2011, con diferenciación del mecanismo focal generador de sismos ................................................................................................................................................................................... 84 Figura N° 41 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F1 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................................... 89 Figura N° 42 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F2 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................................... 89 Figura N° 43 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F3 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................................... 89 Figura N° 44 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F4 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................................... 89 Figura N° 45 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F5 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................................... 89


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Figura N° 46 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F6 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 90 Figura N° 47 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F7 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 90 Figura N° 48 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F8 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 90 Figura N° 49 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F9 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 90 Figura N° 50 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F10 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 90 Figura N° 51 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F11 de intraplaca intermedia, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 91 Figura N° 52 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F12 de intraplaca intermedia, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 91 Figura N° 53 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F13 de intraplaca intermedia, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 91 Figura N° 54 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F14 de intraplaca intermedia, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ............................................................................ 91 Figura N° 55 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F15 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 91 Figura N° 56 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F16 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 91 Figura N° 57 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F17 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 92 Figura N° 58 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F18 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 92 Figura N° 59 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F19 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 92 Figura N° 60 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F20 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). ................................................................................................ 92 Figura N° 61 Malla de puntos y lugares de análisis utilizados en el presente investigación ...................................102 Figura N° 62 parámetros de integración utilizados en la presente investigación .......................................................102 Figura N° 63 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 50 años, de una probabilidad de excedencia del 50% ......................................................................................................................103 Figura N° 64 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 72 años, de una probabilidad de excedencia del 50% ......................................................................................................................103 Figura N° 65 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .............................................................................................................104 Figura N° 66 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 950 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .............................................................................................................104


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Figura N° 67 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 50 años, de una probabilidad de excedencia del 50% .................................................................................................................................................105 Figura N° 68 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 72 años, de una probabilidad de excedencia del 50% .................................................................................................................................................105 Figura N° 69 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .................................................................................................................................................106 Figura N° 70 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 950 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .................................................................................................................................................106 Figura N° 71 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 50 años, de una probabilidad de excedencia del 50% .................................................................................................................................................107 Figura N° 72 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 72 años, de una probabilidad de excedencia del 50% .................................................................................................................................................107 Figura N° 73 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .................................................................................................................................................108 Figura N° 74 Mapa de isoaceleraciones para, T=1.00Seg, de un periodo de retorno de 475 años, de una probabilidad de excedencia del 10% .................................................................................................................................................108 Figura N° 75 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Máxima del Terreno (PGA)...........................................................................................................................................109 Figura N° 76 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Espectral Sa(T), T=0.20seg. .........................................................................................................................................109 Figura N° 77 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Espectral Sa(T), T=1.00seg. .........................................................................................................................................110 Figura N° 78 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento =5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huaraz ................................................................112 Figura N° 79 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pallasca ........................112 Figura N° 80 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Santa .............................113 Figura N° 81 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Corongo........................113 Figura N° 82 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Sihuas ............................114 Figura N° 83 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huaylas ........................114 Figura N° 84 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pomabamba ...............115 Figura N° 85 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Casma ...........................115 Figura N° 86 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Yungay ..........................116


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Figura N° 87 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Mariscal Luzuriaga .116 Figura N° 88 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huarmey ......................117 Figura N° 89 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Aija .................................117 Figura N° 90 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pomabamba ...............118 Figura N° 91 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Asunción ......................118 Figura N° 92 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Carlos Fermín Fitcarrald ......................................................................................................................................................................................................119 Figura N° 93 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Antonio Raimondi ....119 Figura N° 94 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Recuay ..........................120 Figura N° 95 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huari .............................120 Figura N° 96 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Ocros..............................121 Figura N° 97 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Bolognesi .....................121 Figura N° 98 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Máxima del Terreno (PGA) y límites propuesto por visión 2000 .................................................................124 Figura N° 99 Mapa de ordenadas Espectrales T=0.00seg, Propuesto por Bolaños y Monroy del 2004 ...............125 Figura N° 100 Mapa de Isoaceleraciones Espectrales T=0.00seg. propuesto por Carlos Gamarra el 2009......126 Figura N° 101 Comparación del espectro uniforme de peligro (UHS) con el espectro de Diseño de la Norma E030, para tres Provincias ........................................................................................................................................................................127


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INDICE DE CUADROS Cuadro N° 1 Relaciones empíricas para el cálculo de la Magnitud Máxima Esperada (Mmax) .................................. 51 Cuadro N° 2 Limites Geograficos de la Region Ancash ................................................................................................................ 67 Cuadro N° 3 Nombres delas Provincias de la Región Ancash ................................................................................................... 67 Cuadro N° 4 Puntos de Análisis del Peligro Sísmico en la Región Ancash. .......................................................................... 68 Cuadro N° 5 Sismos Históricos Ocurridos en La Región Ancash en el periodo de (1471 – 1963) ............................. 73 Cuadro N° 6 Sismos Instrumentales Ocurridos En La Region De Ancash Entre Los Periodo De (1963 – 2011) DE Mw >7................................................................................................................................................................................................................ 77 Cuadro N° 8 Coordenadas Geográficas de las Fuentes Subducción ....................................................................................... 85 Cuadro N° 9 Coordenadas Geográficas de las Fuentes Subducción ....................................................................................... 85 Cuadro N° 10 Coordenadas Geográficas de las Fuentes Continentales ................................................................................ 86 Cuadro N° 11 Parametros Sismologicos Calculados En Base A Magnitud (Mw) ............................................................ 93 Cuadro N° 12 Relaciones de Atenuación para la Aceleración de la Respuesta Espectral Horizontal.................... 95 Cuadro N° 13 Relaciones de Atenuación para la Aceleración de la Respuesta Espectral Horizontal (con 5% de amortiguamiento) para los Terremotos de Subducción (Propuesta por J. Chávez Obregón el 2006) .................. 97 Cuadro N° 14 Relación de Atenuación para la Aceleración de la Respuesta Espectral Horizontal (con 5% de amortiguamiento) para los Terremotos de Subducción (Propuesta por Sadigh et al 1997) .................................... 98 Cuadro N° 15 Desviación Estándar del modelos de atenuación de Sadigh et al 1997 ................................................. 99 Cuadro N° 15 Espectro Uniforme de Peligro Sísmico (UHS) para los periodos de retorno de 475 y 950 y los periodos Estructurales de PGA, 0.2 y 1.00 seg ...............................................................................................................................122 Cuadro N° 16 . Sismos recomendados por el Comité VISION 2000 .....................................................................................123 Cuadro N° 18 Comparación de las aceleraciones obtenidos en esta investigación con el reglamento E-030 y Otras ................................................................................................................................................................................................................126


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INTRODUCCION La Región Ancash ha sido afectado en el pasado por sismos de gran magnitud, los cuales han ocasionado pérdidas y daños incalculables para toda la nación peruana tanto en lo que corresponde a la parte económica como social, quedando muchas veces seriamente afectados.

Se puede decir que a raíz del sismo del 31 de mayo de 1970, en donde el callejón de Huaylas fue el área más afectada, se han realizado investigaciones en las cuales se han evaluado la sismicidad y el peligro sísmico de la ciudad de Huaraz y en otras ciudades de la región Ancash; con la presente investigación se pretende actualizar los valores de las aceleraciones sísmicas de la zona, así como también el cálculos de los espectros uniforme de peligro sísmico, para toda la región Ancash.

Como se sabe, la región Ancash se encuentra en una zona de alta sismicidad y riesgo para las construcciones en general, el estudio de peligro sísmico es importante por su utilidad a la hora de proporcionar una estimación de la carga sísmica esperable para una estructura situada en un determinado lugar. La investigación propuesta es de vital importancia para todo tipo de proyecto; porque nos permitirá determinar aceleraciones, asociado a un periodo de retorno dado; el cual es utilizado para el correcto diseño de construcciones sismorresistentes, según el requerimiento de vida útil e importancia de dichas construcciones.

PALABRAS CLAVE: Sismicidad histórica, Peligro Sísmico Probabilístico, Espectro Uniforme de Peligro, mapa de Isoaceleraciones y de ordenadas espectrales


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MARCO CONCEPTUAL

1.1 DEFINICION DEL PROBLEMA Por un fenómeno de la naturaleza, que puede ser un evento sísmico, este pueden generar licuación de suelos, deslizamiento de taludes, aluviones, huaycos, etc.; estos eventos sísmicos tienen su ocurrencia por la liberación abrupta de la energía acumulada entre las placas tectónicas, esta acumulación ocurre en un periodo de tiempo determinado; la cuantificación de estos eventos sísmicos se denomina magnitud, es esta magnitud la cual se tomara como referencia para el cálculo de aceleraciones en el suelo y en las edificaciones, son estas ultima, las edificaciones las que son más vulnerables en la ocurrencia de un evento sísmico. ¿Las aceleraciones espectrales propuestas en diferentes investigaciones y en la norma E-030; para diferentes periodo de retorno, son las adecuadas para la región Ancash?; ¿La Región Ancash cuenta con un Espectro Uniforme de Peligro adecuado?


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1.2 OBJETIVOS DEL TRABAJO 1.2.1 OBJETIVO GENERAL Obtener el Peligro Sísmico Probabilístico (PSHA1) y su Espectro Uniforme de Peligro Sísmico (UHS2) en la región de Ancash, en base a los eventos sísmicos más cercanos sucedidos en esta zona.

1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Calcular los valores de aceleración máxima probables para varios periodos de retorno distribuidos en las capitales de las provincias de la región Ancash.

Obtener el espectro uniforme de peligro (UHS) para cada capital de las provincias de la región de Ancash.

Finalmente, generar Mapas de Peligro Sísmico que consideren los antecedentes antes mencionados, para evaluar la amenaza sísmica en localidades de interés dentro de la región Ancash, y para ciertos periodos de recurrencia, con sus respectivas probabilidades de ocurrencia.

Obtener conclusiones consensuadas por los sismólogos nacionales, sentando un precedente metodológico en relación a los temas a abordar en este trabajo.

1.3 HIPOTESIS Si el catalogo sísmico es actualizado entonces se podrá obtener valores más confiables de aceleraciones espectrales, como resultado del estudio del peligro sísmico probabilístico y por ende su espectro uniforme de peligro para diferentes periodo de retorno.

1.4 ALCANCE DEL ESTUDIO La presente investigación, desarrolla el tema que lleva por título “PELIGRO SÍSMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH”, resulta importante porque podrá utilizar los resultados en los

1 2

Siglas de su nombre en inglés “PROBABILISTIC SEISMIC HAZARD ASSESSMENT” Siglas de su nombre en inglés “UNIFORM HAZARD SPECTRA”.


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construcciones sismorresistente como por ejemplo: puentes, acueductos, taludes, edificaciones, represas, etc., en los que es necesario contar con las aceleraciones para diferentes periodos de retorno, según su requerimiento de vida útil de la construcciones, en el cual los diseños sismorresistente, y en la tendencia actual de los diseños por capacidad que requieren los datos de aceleración espectral resultante de los registros de eventos sísmicos dados en el ámbito de estudio. El cálculo del espectro uniforme de peligro sísmico conllevará a un mejor diseño sismorresistente, el cual considera la historia sísmica de esta zona en estudio y proyectar sus espectros según el periodo de retorno para el cual se estaría estimando los eventos sísmicos y los daños que estos puedan ocasionar, el cual dará una mayor aproximación de los diseños para esta zona de estudio.

1.5 ANTECEDENTES En 1972, C. Armas realizó el estudio riesgo sísmica en del departamento Ancash proponiendo 27 fuentes sismogénicas, con sus respectivos parámetros de recurrencia y leyes de atenuación de esa época. En los años de 1993, Castillo Aedo, realiza el estudio de peligro sísmico del Perú, modificando y proponiendo 20 fuentes sismogénicas y sus respectivos parámetros sismológicos, dentro de una esquema estadístico confiable, aunque cabe mencionar que la base de datos utilizada es esa época es pequeña, por los que los valores son poco confiables por la dispersión de los valores, en el rango de tiempo. Posteriormente en el año de 1994 se desarrollaron estudios de microzonificación sísmica de la ciudad de Huaraz e independencia, realizada por tesistas de la Universidad Santiago Antúnez de Mayolo, tomando como base los últimos resultados de los parámetros sismológicos de Castillo Aedo. Con el avance tecnológico y la recopilación de nueva información, se han actualizado la información indicada por lo que se requiere de obtener el peligro sísmico actualizado, en la consideración además de que los diseños sismorresistentes son en la actualidad la nueva tendencia. A mediados del año 2001 – 2004, por primera vez se utilizó leyes de atenuación de ordenadas espectrales, para el cálculo del peligro sísmico


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probabilístico y también se obtuvo, los espectros de peligro uniforme, para tres ciudades representativas, de las distintas regiones del Perú, las ciudades son Lima, Arequipa e Iquitos. Los espectros calculados incluyen todas las posibles combinaciones de magnitud y distancia que puedan afectar la forma espectral para un 10% de probabilidad de excedencia y 50 años de periodo de exposición (periodo de retorno de 475 años) con 5% de amortiguamiento. En el año 2006 por primera vez se propone, para la zona de subducción del Perú una ley de atenuación de ordenadas espectrales3, para sismos peruanos.

1.6 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN La presente investigación es de tipo histórica en base a un contexto descriptivo, porque comparara resultados obtenidos en otros trabajos anteriores con los calculados en la presente tesis. Para el desarrollo de la presente investigación se plantea pasos a seguir, para satisfacer de los requerimientos técnicos de la investigación; por lo que se ha elaborado un programa de actividades en el que se indica cada uno de los pasos a realizar. Estos pasos se dividieron en dos fases: La primera fase es de recopilación y revisión de información disponible internet y en las bibliotecas especializadas, así como también información sismológica obtenida del catálogo sísmico del Proyecto SISRA (Huaco1986) del Instituto Geofísico del Perú (IGP), y del Centro de Información Nacional de Sismos (NEIC4) del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS5); y otros estudios de actualizaciones de datos sísmicos, los cuales son importantes para esta investigación. La segunda fase de la investigación, será de ubicación y evaluación de la zona de estudio, obteniendo los Peligros Sísmicos Probabilísticos (PSHA), Espectro Uniforme de Peligro (UHS), interpretando los resultados.

3

Tesis: “Leyes de atenuación para aceleraciones espectrales en el Perú”- JORGE ANTONIO CHÁVEZ OBREGÓN en el año 2006; Universidad Nacional de Ingeniería – Perú. 4 Siglas del Inglés National Earthquake Information Center (NEIC) 5

Siglas del Inglés United State Geological Survey (USGS)


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CONCEPTOS Y ASPECTOS GENERALES 2.1 ONDAS SÍSMICAS La energía liberada en forma de ondas sísmicas durante el fallamiento se propaga a través del medio sólido de la tierra causando vibración y muchas veces destrucción en la superficie. Las ondas sísmicas aumentan y cambian notablemente sus velocidades y direcciones al atravesar la tierra, variando de acuerdo al medio por donde avanzan. La densidad y la elasticidad del medio son las propiedades físicas que determinan las características del movimiento de las ondas. Existen dos tipos de ondas que se producen en un sismo: las ondas de cuerpo y las ondas superficiales.

2.2 ONDAS DE CUERPO Las ondas de cuerpo son capaces de propagarse en medios sólidos, líquidos o gaseosos. Las ondas de cuerpo que están involucradas con la actividad sísmica son las ondas P y las ondas S.

Ondas P.- Son también conocidas como ondas primarias o compresionales. Las ondas P se transmiten cuando las partículas del medio se desplazan en la


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dirección de propagación, produciendo compresiones y dilataciones en el medio (Figura N° 1).

Figura N° 1 Ondas P (Bolt B. 1999)

Las ondas P son las más veloces de todas las ondas sísmicas. Avanzan a más de 5 km/s en las rocas graníticas cercanas a la superficie, y alcanzan 11 km/s en el interior de la Tierra. Por lo tanto, son las primeras ondas en llegar, en ser sentidas y en ser registradas en los sismogramas.

Ondas S.- Son conocidas como ondas de corte o secundarias. Las ondas S se transmiten cuando las partículas del medio se desplazan perpendicularmente a la dirección de propagación. Las ondas S son más lentas que las ondas P, con velocidades en roca aproximadamente iguales al 70% de las velocidades de las ondas P (Figura N°2).

Figura FiguraN°2: N° 2Ondas OndasSS(Bolt (BoltB.B.1999) 1999)

Como los líquidos no pueden soportar esfuerzos cortantes, las ondas S no se propagan a través de ellos. Usualmente las ondas S tienen mayor amplitud y son más destructivas que las ondas P. La componente vertical de las ondas S se denota a menudo por SV, mientras que la componente horizontal se denota por SH.


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2.3 ONDAS SUPERFICIALES Estas ondas son formadas por la interacción de las ondas de cuerpo que viajan en diferentes direcciones. Su amplitud es máxima en la superficie y nula a grandes profundidades. Las ondas superficiales pueden ser de dos tipos: las ondas Rayleigh y las ondas Love.

Ondas Rayleigh.- Son denotadas usualmente por R y se deben a la interacción entre las ondas P y las SV. Las ondas de Rayleigh causan un movimiento rodante parecido a las ondas del mar y sus partículas se mueven en forma elipsoidal en el plano vertical que pasa por la dirección de propagación (Figura N°3).

Figura N° 3 Ondas Rayleigh (Bolt B. 1999)

Ondas Love.- Son ondas con movimientos similares a las ondas S que no tiene desplazamiento vertical. Las ondas Love hacen que la superficie se mueva de lado a lado en un plano horizontal pero con ángulos rectos a la dirección de propagación. Estas ondas son dañinas a las cimentaciones de las estructuras (Figura N°4).

Figura N° 4 Ondas Love (Bolt B. 1999)

2.4 MECANISMOS DE LOS TERREMOTOS La radiación de las ondas a partir del foco sísmico depende del tipo de falla que lo origina. Una forma muy conveniente para estudiar los distintos tipos


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de falla es a partir de la construcción de mecanismos focales. Estos pueden ser simples cuando sólo se estudia un terremoto o compuestos cuando se estudian varios asociados a un mismo tipo de falla. El modelo matemático más aceptado es el que está constituido por un doble par de fuerzas sin momento resultante. La radiación de la energía desde el foco, para los distintos tipos de ondas, depende de la expresión matemática que representa el modelo correspondiente. Por ejemplo, las ondas P dan lugar a compresiones o dilataciones sobre la superficie terrestre. El mecanismo focal basado en las observaciones de compresiones y dilataciones en diversos observatorios se obtiene mediante la aplicación de un método gráfico que permite determinar el tipo de falla correspondiente al terremoto o a los terremotos. Un ejemplo del tipo de falla con el correspondiente mecanismo focal se muestra en las Figuras N°7

Figura N° 6 Tipo de falla de presión y mecanismo focal correspondiente (nyffenegger 1997)

Figura N° 5 Tipo de falla normal y

mecanismo focal (nyffenegger 1997)

correspondiente

Figura N° 7 Simulación de un ruptura normal en donde se identifican los pontos importantes como el foco (hipocentro, y el epicentro de un movimiento telúrico (Hipocentro)


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2.5 SISMOS TECTÓNICOS Los sismos llamados tectónicos son aquellos producidos por rupturas de grandes dimensiones en la zona de contacto entre placas tectónicas (sismos interplaca) o bien en zonas internas de estas (sismos intraplaca) y también existe sismos en el continente dado por procesos orogénesis (sismos de Corteza Superficial) A. SISMOS DE INTERPLACA Si el sismo ocurre por movimiento de capas o interacción, o en las zonas de contacto de las placas tectónicas, se le denomina Sismo de Interplaca. Suelen producirse en zonas donde la concentración de fuerzas generadas por los límites de las placas tectónicas da lugar a movimientos de reajuste en el interior y en la superficie de la Tierra. Su influencia puede alcanzar desde pequeñas hasta grandes regiones, pero su hipocentro suele encontrarse localizado a profundidades mayores de 20 Km, a veces de hasta 70 kilómetros. Se caracterizan por tener una alta magnitud (>7), y una gran liberación de energía. La zona de subducción de interface poco profunda en el Perú está caracterizada por el acoplamiento de las placas de Nazca y Sudamericana y posee mecanismos que obedecen a procesos compresivos. La mayor parte de los sismos a nivel mundial ocurren en esta zona y se presentan entre los 40 y 50 km de profundidad aproximadamente, con magnitudes de momento Mw inclusive de 9,0 (Heaton y Kanamori 1984). B. SISMOS DE INTRAPLACA Su origen se da dentro de las placas tectónicas, en las denominadas fallas locales o geológicas. Se caracterizan por tener magnitudes pequeñas o moderadas, y porque su hipocentro es más superficial (>20km). Debido a su proceso de enfriamiento, las capas más externas de la Tierra son quebradizas o de comportamiento frágil y frente a las fuerzas tectónicas responden mediante fracturamiento. Las fallas son fracturas en cizalla (corte) en las cuales el deslizamiento ocurre en una dirección paralela a la superficie de la fractura. Este deslizamiento es resistido por la fricción debido a que las paredes de la falla se encuentran pegadas, soldadas una contra la otra, como


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resultado del esfuerzo compresivo que existe al interior de la Tierra a profundidades mayores que 1 a 2 Km. Tomando en cuenta la diferencia en la cantidad de esfuerzos generados en los diferentes tipos de zona, es conocido que es en las Zona de Convergencia es donde ocurren los más grandes terremotos, en segundo lugar en la Zona de Transformación (que a pesar de ser muy destructivos, tienden a ser menos frecuentes) y al final en las de Divergencia. Terremotos tipo intraplaca pueden también ser destructivos, pero son menos frecuente. La zona de subducción de intraplaca en el Perú, está caracterizada por eventos tensiónales que ocurren en la zona descendente de la placa de Nazca, donde los sismos son ahora por fallas normales, con magnitudes de momento de Mw 8,0. C. SISMOS DE CORTEZA SUPERFICIAL Su origen se da dentro de la placa tectónica continental en la cual por reajustes de procesos orogénesis resulta el arrugamiento y levantamiento continental, se caracterizan por tener magnitudes elevadas, y porque su hipocentro es más superficial (<45km) En el Perú los sismos de Corteza superficial o continentales se dan en la zona de corteza continental de la placa Sudamericana está sujeta a esfuerzos tectónicos compresionales debido a su convergencia con la placa de Nazca. Esto ha dado como resultado el arrugamiento y levantamiento del margen continental durante un proceso orogénico muy complejo, cuyo resultado final fue la formación de la cordillera de los Andes. La zona de la corteza está caracterizada por eventos moderados, con fallas con ángulo de buzamiento pequeño y con magnitudes Mw entre 6,0 y 7,5; presentadas a lo largo de los márgenes occidental y oriental de la cordillera de los Andes. Figura N° 8 esquema en donde se ubica los tipos de sismos en las zonas de subducción y sismos de corteza superficial yo continental; a) representa donde se origina los sismos de interplaca; b) representa donde se origina los sismos de intraplaca; c) representa el origina los sismos de corteza superficial o continentales. TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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2.6 INTENSIDAD SISMICA Se entiende por intensidad sísmica en un punto la fuerza con que en él se experimentan los efectos del terremoto. Probablemente sea el parámetro de tamaño de mayor interés en Ingeniería y se obtiene estimando cualitativamente los daños producidos por el terremoto. Su uso se inició con los trabajos de Rossi y Forel en Italia y Suiza, respectivamente, a finales del S. XIX. Desde entonces se han desarrollado varias escalas que evalúan los efectos de los terremotos de una manera estrictamente cualitativa. Actualmente, las escalas más utilizadas para medir la intensidad sísmica son la Mercalli Modificada (MM) y la MSK. La primera fue propuesta por Mercalli en 1902, modificada por Wood y Newman en 1931 y por Richter en 1956. La segunda se debe a los trabajos de Medvedev, Sponheuer y Karnik en 1967. Ambas escalas tienen XII grados y son muy similares, siendo la primera más utilizada en América y la segunda en Europa. Además, existen otras escalas de uso más local (como la de la Agencia Meteorológica de Japón, JMA), o que ya sólo tienen interés histórico, en La Figura N° 9 se muestra en resumen las equivalencias entre ellas.

Figura N° 9 Escalas de Intensidades Sísmicas y Su Equivalencias (REITER 1990)


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El principal inconveniente de la intensidad es que su evaluación es, en gran medida subjetiva. Además, la separación entre dos grados consecutivos no es uniforme a lo largo de la escala y la atribución de uno u otro valor a un terremoto concreto no es a veces fácil. Tampoco tiene en cuenta la variación en las condiciones del emplazamiento por lo que la evaluación de los daños puede ser equívoca. Sin embargo, la intensidad tiene un gran interés para el Ingeniero en cuanto que es una medida de la fuerza del movimiento del terreno y del grado con que la vibración es sentida. Además, es el único parámetro de tamaño aplicable directamente a la época no instrumental. Por todo ello, buena parte de los estudios de peligro sísmico se han realizado utilizando este parámetro que continúa plenamente vigente. 2.7 LA MAGNITUD La magnitud es la medición cuantitativa de la energía liberada en un sismo al producirse la rotura de una falla, y se determinada por observaciones de sismógrafos y acelerógrafos. Es una función de la cantidad de energía liberada en el foco y es independiente del sitio de observación. El concepto de magnitud fue desarrollado por K. Wadati y Charles Richter en el California Institute of Technology en 1935, en donde la magnitud de un terremoto es el logaritmo en base 10 de la amplitud máxima, medida en micras (10-6 m) de su registro por un sismógrafo Wood-Anderson corregido a una distancia focal de 100 km. El sismógrafo citado corresponde a un instrumento de recogida del sismograma, que tiene un periodo propio de 0,8 segundos y un amortiguamiento cercano al crítico y un coeficiente de amplificación de 2800. Los sismólogos han encontrado muchas limitaciones en el uso de este concepto logarítmico de magnitud. Richter expresó la magnitud, M de un terremoto por la siguiente expresión.

M = log( A / T ) + f (∆, h) + Cs + Cr ….…………………………..Ec.1 Donde A= Amplitud máxima en milésimas de mm T= El período de la onda sísmica en segundos


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F= El factor de corrección para distancia epicéntrica (A) y la profundidad focal (h) Cs =El factor de corrección para la estación sismológica Cr= factor corrección regional. Debido a la heterogeneidad de la corteza terrestre, discontinuidades etc.; La utilización de la magnitud (M) como la de clasificación de los sısmos de acuerdo con su tamaño, no constituye una medida precisa de dicho tamaño. Desde la primera llegada de magnitud de Richter en 1935, varias otras escalas han sido propuestas, que consideran los tipos diferentes de ondas propagadoras de la misma fuente sísmica. Éstos son ML, MB, Ms, MN y Mw.

A. LA MAGNITUD LOCAL, ML La magnitud local ML corresponde a la formulación original propuesta por Richter en 1935 para los acontecimientos locales en hacia el sur California. La ML es definida como el logaritmo del tamaño máximo que es obtenido del registro de un acontecimiento sísmico usando un sismógrafo de torsión de Wood Anderson localizado a 100km del epicentro del terremoto. Este sismógrafo debe tener un período natural de 0.80 segundos, magnificación de 2800 y un coeficiente de amortiguación de 80 % de amortiguación crítica. El tamaño relativo de eventos se calcula por la comparación por un evento de referencia. M L = log A − log Ao ………..…………………………..Ec.2

Dónde: A: es la amplitud máxima de la señal en micrómetro registró en un sismómetro pequeño estándar y Ao: es un valor estándar como una función de distancia donde la distancia es 100 km. Richter escoge su terremoto remisivo con ML = 0 algo semejante que Ao fuera 1 x 10-3 m a una distancia epicéntrica de 100 km. Usando este evento de referencia para definir una curva, podemos reescribir la Ec. 2 como:

M L = log A − 2.48 + 2.76 log ∆ …….………………………….Ec.3 El ML en su forma original es raramente usado hoy porque los instrumentos de torsión de Wood Anderson no son comunes. Para vencer las


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limitaciones, la magnitud ML para terremotos cercanos grabados por la alta frecuencia; ahora los sistemas son generalmente determinados usando su periodo (T). El periodo es definido como la duración total de la señal en segundo lugar del tiempo de principio hasta que el tamaño se acerque al nivel de ruido de fondo. La relación propuesta entre ML y T es dada por:

M L = a + b log T

………….……………………………Ec.4

Donde a y b son constantes, que depende del instrumento utilizado.

B. MAGNITUDES DE ONDA DEL CUERPO (MB) Aunque la magnitud local es útil, las limitaciones impuestas por el tipo de instrumento, la marca, y el rango de distancias, todo es impráctico para la caracterización global del tamaño de terremoto. Gutenberg y Richter (1956) propusieron la magnitud MB basado en el tamaño de la onda de compresión - P, con períodos del orden de 1 seg. La magnitud se basa en la primera parte, de pocos ciclos de la llegada de ondas - P y está dada por:

M B = log( A / T ) + Q(h, ∆) ……….………………………..Ec.5 Dónde: A=El tamaño real del movimiento de la tierra en micrómetro. T=El período correspondiente en segundo. Q= es una función de distancia (∆) y la profundidad (h). Ocasionalmente, los instrumentos de período se usan para determinar la magnitud de la onda del cuerpo para los períodos de 5 hasta 15seg y estos son para ondas de cuerpo más grandes.

C. LA MAGNITUD DE LA ONDA DE SUPERFICIE (MS) La magnitud de la onda de la superficie, Ms estaba propuesta por Gutenberg y Richter (1945) como resultado de estudios detallados. Es actualmente la magnitud de escala más ampliamente usada para grandes distancias epicéntrica, pero es válida para cualquier distancia epicéntrica y para cualquier tipo de sismógrafo. Esto requiere conocimiento preciso del tamaño de la onda como una función de la distancia.


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Para utilizar sismógrafos diferentes, la amplitud de vibración del terreno debería ser usada, no la amplitud grabada. Ms puede ser evaluado para ondas de superficie con períodos del orden de 20seg. La magnitud de onda de superficie se obtiene a partir dela siguiente ecuación: M S = log( A / T ) + 1.66 log ∆ + 2.0 ………………………….Ec.6

Dónde: A=La amplitud máxima espectral, del componente horizontal de la onda Rayleigh, con un período de 20seg, con las medidas en micrómetros T=El período de onda sísmica en segundo. Δ=La distancia epicéntrica en el extremo.

D. MAGNITUD DE Nuttli’s (MN) A finales de los 1960 en el sondeo geológico de Canadá se inició a usar la escala de magnitud propuesta por Nuttli’s (1973). Esta escala se basa en la amplitud máxima de ondas de la superficie de Rayleigh para la frecuencia de 1Hz

M N = −0.1 + 1.66 log 10 R + log 10 Dónde:

A …………………………..Ec.7 KT

R=Distancia Epicentral (Km) A= La Amplitud leída en el sismógrafo K=La Amplificación del sismógrafo T=El Período natural del sismógrafo La magnitud de Nuttli’s sirve para distancias epicéntrales mayores de 50 km y para instrumentos con un período natural más pequeño que 1.3seg. El resultado de escala del MN y MB son prácticamente los mismos valores numéricos.

E. MAGNITUD SÍSMICA DE MOMENTO (MW) La magnitud sísmica M que se acaba describir está relacionada, de acuerdo con el modelo del rebote elástico, con la energía liberada en la zona de falla o rotura, origen del terremoto, por las tensiones longitudinales acumuladas en ella. Típicamente, esta medida es adecuada para medir el tamaño del sismo en distancias lejanas de su origen, que por este motivo puede considerarse puntual.


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Existen, sin embargo, situaciones en los que, dentro de la teoría del rebote elástico, las tensiones acumuladas son de cortante, sin deformaciones longitudinales, lo que permite inferir que el origen del terremoto puede ser aproximado por dos puntos, y de ahí la existencia de un resultante momento Mo denominado momento sísmico. El momento sísmico Mo es definido como la rigidez de roca por el área de falla por el largo de deslizamiento de la falla, está dado por la siguiente expresión:

M 0 = GUA

…………..……………………………….Ec.8

Dónde: A= El área de falla (la profundidad x de largo en m2) U=El desplazamiento longitudinal promedio de la falla, en m. G= El módulo de rigidez (aprox. 3×1010 Nm2 para la corteza y 7×1010 Nm2 para el manto El momento sísmico es una medida de tensión de la energía liberada a partir de la superficie total de ruptura de una falla; por el conocimiento de dicho fenómeno, una escala de magnitud basada sobre el momento sísmico (Mo) describe con mayor precisión el tamaño de los terremotos más grandes. Kanamori en 1977 propuso una nueva escala a la cual denominó Magnitud de Momento Mw, en la que relaciona el momento sísmico como se puede apreciar en la siguiente expresión: 2 M w = log M 0 − 6.0 ………………………………………Ec.9 3 Dónde: Mo está en Nm.

F. LAS RELACIONES ENTRE LAS ESCALAS DE MAGNITUD Existen diferencias sistemáticas en medio, ML, MB, MS y Mw. Gutenberg y Richter (1956) proporcionan algunas relaciones entre estas escalas de magnitud. MB = 0.63 MS + 2.5

……………….………Ec.10

MS = 1.27 (ML –1) – 0.016 M2L

……………….………Ec.11

Log Mo = 1.5 Ms + 16.1

……………….………Ec.12


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~M w

9 M

Ms MJMA

8

mB 7

ML

Magnitudes

mb 6

5

ML

MS

4

3

2 3

2

4

5

6

7

8

9

10

Magnitud de Momento Mw

Figura N° 10 La confrontación de escala de magnitud de momento con otras escalas de magnitud (HEATON, TAJIMA Y MORI, 1986)

Como se muestra en la Figura 10, todas las escalas de magnitud se saturan o tienden a un cierto valor, que es propio de cada escala para terremotos grandes a partir de una magnitud 5.5 hasta 8.3. Según Heaton et al en 1986, realiza la comparación de diferentes escalas con la escala de magnitud de momento (Mw), la cual está basada en el momento sísmico, en donde demuestra que magnitud de onda de cuerpo MB comience a tender o saturar la escala en la magnitud de 5.5 y completamente saturado a las 6.0. En cuanto a la magnitud de onda de superficie MS, esta comienza saturarse aproximadamente a la magnitud de 7.25 y logra estar completamente saturada a magnitud de 8.0. La magnitud local ML, comienza a saturar aproximadamente a la magnitud de 6.5. Por lo antes descrito es deseable tener una medida de magnitud que no sufra de esta saturación; no tienda a un magnitud con diferentes liberación de energía, por tal motivo la magnitud de momento Mw es la magnitud que representa con mayor precisión la energía liberada de un sismo.


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2.8 SISMOTECTÓNICA GLOBAL La localización del origen de un terremoto se puede calcular por medio de las ondas sísmicas leídas en los diferentes observatorios sismográficos del mundo. Basándose en esta información se ha podido elaborar mapas con la distribución uniforme de los terremotos alrededor de la Tierra, en donde se puede observar claramente un cinturón de actividad sísmica separando grandes regiones oceánicas y continentales, con interesantes excepciones en regiones donde los terremotos son nulos (Bolt, 1999).Como se puede observar en la Figura N°11, la distribución geográfica de los terremotos en el planeta muestra zonas de la Tierra con una mayor actividad sísmica, siendo la primera el denominado cinturón Circum – Pacífico, que comprende toda la parte oeste del continente americano, desde Alaska hasta el sur de Chile y desde la parte norte de las islas Aleutianas, siguiendo por todas las islas del Japón hasta Indonesia y Nueva Zelanda. La segunda zona denominada Mediterráneo – Himalaya se extiende desde las Islas Azores al sudoeste de la Península Ibérica, pasando por Italia, Grecia, Turquía, Irak llegando hasta el Himalaya y norte de la India y de China. Finalmente, la tercera zona está formada por cordilleras submarinas que dividen el Atlántico en dos partes, la del Índico y la del Pacífico, frente a las costas occidentales de América del Sur.

Figura N° 11 Mapa de sismicidad global en esta figura se muestran los terremotos ocurridos a partir de 1966 con magnitud superior a 6, en la escala de richter (BOLT 1999).


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Figura N° 12 Mapa donde se identifica la distribución de las principales placas tectónicas y tipos de márgenes entre ellas.

Los estudios de sismicidad de estas regiones han servido para confirmar la teoría de la tectónica de placas y la formación de los continentes, como su distribución y las márgenes de las placas tectónicas del planeta (figura N°12). Uno de los trabajos más recientes sobre mapas de peligrosidad sísmica, fue el proyecto piloto desarrollado por el Programa de Evaluación de Peligrosidad Sísmica Global (GSHAP, 1999) en la Década Internacional para la Reducción de los Desastres Naturales, declarada por la ONU. Este trabajo se desarrolló uniendo mapas parciales elaborados por las diferentes regiones y áreas de prueba. El mapa describe la aceleración máxima del terreno (en unidades PGA6, cm/seg2) con un 10% de probabilidad de excedencia en 50 años, correspondiente a un periodo de retorno de 475 años. Figura N° 13

Figura N° 13 Mapa De Peligro Sísmico Global (GSHAP, 1999) 6

Siglas del inglés: Peak ground Acceleration (PGA)


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La clasificación del suelo en general se consideró roca a excepción de Canadá y EE.UU., donde se supone que las condiciones del suelo correspondían a un suelo rocoso – firme. El mapa dibuja los niveles probables del movimiento del terreno en una escala de colores de menor probabilidad (blanco) a mayor probabilidad (oscuro). Los colores del mapa se eligieron para delinear aproximadamente la peligrosidad correspondiente al nivel actual de la misma. El color más claro representa una peligrosidad baja, mientras que el más intenso, representa una alta peligrosidad. Específicamente, el blanco y verde corresponde a valores entre 0 – 8% g (en donde, g es la aceleración de la gravedad); el amarillo y el naranja corresponden a una peligrosidad moderada entre 8 y 24% g; el color rosa y rojo corresponde a una peligrosidad alta entre 24 y 40% g y el rojo obscuro y café corresponde a una peligrosidad muy alta, con valores superiores al 40% de g. En general, los sitios con peligrosidad alta ocurren en áreas delimitadas por diferentes placas, como se ha comentado anteriormente.

2.9 SISMOTECTONICA REGIONAL - TECTONICA DE LOS ANDES PERUANOS El Perú está comprendido entre una de las regiones de más alta actividad sísmica que hay en la Tierra, formando parte del Cinturón Circumpacífico. Los principales rasgos tectónicos de la región occidental de Sudamérica, como son la Cordillera de los Andes y la fosa oceánica Perú-Chile, están relacionados con la alta actividad sísmica y otros fenómenos telúricos de la región, como una consecuencia de la interacción de dos placas convergentes cuya resultante más notoria precisamente es el proceso orogénico contemporáneo constituido por los Andes. La teoría que postula esta relación es la Tectónica de Placas o Tectónica Global (Isacks et al, 1968). La idea básica de la Tectónica de Placas es que la envoltura más superficial de la tierra sólida, llamada Litósfera (100 km), está dividida en varias placas rígidas que crecen a lo largo de estrechas cadenas meso-oceánicas casi lineales; dichas placas son transportadas en otra envoltura menos rígida, la Atenósfera, y son comprimidas o destruidas en los límites compresionales de interacción, donde la corteza terrestre es comprimida en cadenas montañosas o donde existen fosas


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marinas (Berrocal et al, 1975). El mecanismo básico que causa el movimiento de las placas, mencionada en la teoría de la deriva continental propuesto por Wegener; por lo que se afirma este movimiento es debido a corrientes de convección o movimientos del manto plástico y caliente de la tierra y también a los efectos gravitacionales y de rotación de la tierra. Los límites o bordes de las placas raramente coinciden con las márgenes continentales, pudiendo ser de tres tipos: 1) Según cordilleras axiales, donde las placas divergen una de otra y en donde se genera un nuevo suelo oceánico. 2) Según fallas de transformación, a lo largo de las cuales las placas se deslizan una respecto a la otra. 3) Según zonas de subducción, en donde las placas convergen y una de ellas se sumerge bajo el borde delantero de la suprayacente. Se ha observado que la mayor parte de la actividad tectónica en el mundo se concentra a lo largo de los bordes de estas placas. El frotamiento mutuo de estas placas es lo que produce los terremotos, por lo que la localización de éstos delimitará los bordes de las mismas. La margen continental occidental de Sudamérica, donde la Placa Oceánica de Nazca está siendo subducido por debajo de la Placa Continental Sudamericana, es uno de los bordes de placa mayores en la tierra. La Placa Sudamericana crece de la cadena meso-oceánica del Atlántico, avanzando hacia el noroeste con una velocidad de 2 a 3 cm por año y se encuentra con la Placa de Nazca en su extremo occidental, constituida por la costa Sudamericana del Pacífico. Por otro lado, la Placa de Nazca crece de la cadena meso-oceánica del Pacífico Oriental y avanza hacia el este con una velocidad de aproximadamente 5 a 10 cm por año, subyaciendo debajo de la Placa Sudamericana con una velocidad de convergencia de 7 a 12 cm por año (Berrocal et al, 1975). Como resultado del encuentro de la Placa Sudamericana y la Placa de Nazca y la subducción de esta última, han sido formadas la Cadena Andina y la Fosa PerúChile en diferentes etapas evolutivas. El continuo interaccionar de estas dos placas da origen a la mayor proporción de actividad sísmica en la región occidental de


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nuestro continente. La Placa de Nazca se sumerge por debajo de la frontera Perú-Brasil y noroeste de Argentina. La distribución espacial de los hipocentros confirma la subducción de la Placa de Nazca, aun cuando existe controversia debido a la ausencia de actividad sísmica entre los 300 y 500 km de profundidad (Berrocal et al, 1975). Algunos trabajos de sismotectónica en Sudamérica han señalado ciertas discontinuidades de carácter regional, que dividen el panorama tectónico de esta región en varias provincias tectónicas. Dichas provincias están separadas por discontinuidades laterales (Berrocal, 1974) o por "zonas de transición" sismotectónica (Deza y Carbonell, 1978), todas ellas normales a la zona de subducción o formando un ángulo grande con ésta. Estas provincias tectónicas tienen características específicas que influyen en la actividad sísmica que ocurre en cada una de ellas. Los rasgos tectónicos superficiales más importantes en el área de estudio son: (Berrocal et al, 1975). •

La Fosa Oceánica Perú-Chile.

•

La Dorsal de Nazca.

•

La porción hundida de la costa al norte de la Península de Paracas, asociada con un zócalo continental más ancho.

•

La cadena de los Andes.

•

Las unidades de deformación y sus intrusiones magmáticas asociadas.

•

Sistemas regionales de fallas normales e inversas y de sobre escurrimientos.

La Dorsal de Nazca tiene una influencia decisiva en la constitución tectónica de la parte occidental, donde se nota un marcado cambio en la continuidad de los otros rasgos tectónicos. En la parte oceánica, la Dorsal de Nazca divide la Fosa Oceánica en la Fosa de Lima y la Fosa de Arica. La Cadena Andina es el rasgo tectónico más evidente. Su orogénesis es un producto de la interacción de las placas litosféricas, cuyo desarrollo está todavía vigente. La convergencia de la Placa de Nazca y la Sudamericana da como resultado una deformación dentro de la Litósfera continental.


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Figura N° 14 principales unidades geomorfológicas del Perú, ZC= zona costera ubicada desde el norte hasta el sur a lo largo de todo el litoral, C.OC = cordillera occidental limita por el oeste con la zona costera y por el este con la cordillera oriental, C.OR = al norte limita con la zona costera y en el centro rodea a la C.OC y hacia el sur va limitada con la zona subandina Z.S= que limita por el oeste con la C.OC (TAVERA Y BUFORN 1998)


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El régimen de esfuerzo regional tectónico parece ser predominantemente compresional, normal a las líneas de la Costa y a la dirección de las Cordilleras. La parte occidental del área de estudio está constituida por varias unidades tectónicas de diferentes grados de deformabilidad, debido a su diferente litología y época de formación. La unidad de deformación Pre-cambrica no presenta actividad sísmica, mientras que la unidad de deformación Paleozoica presenta actividad sísmica de profundidad superficial a intermedia, tal como en la zona de Huaytapallana cerca de Huancayo, en Cusco y en Abancay. La deformación en la corteza se caracteriza por fallas inversas, de rumbo predominantemente Norte a Nor-Oeste en los Andes, que buzan con bajo ángulo sea al Sur-Oeste o al Nor-Este. El sistema de fallas subandino, localizado a lo largo del flanco oriental de los Andes, representa la parte más oriental de esta deformación de la corteza. El contacto de la unidad de deformación Supra-Terciaria con las unidades más antiguas está asociado con este sistema de fallas normales e inversas. Otro rasgo importante en la unidad Andina lo constituyen las deposiciones volcánicas que son antiguas hacia el norte de las zonas de transición, modernas y antiguas hacia el Sur.

2.10 PELIGRO SÍSMICO El peligro sísmico se define por la probabilidad que en un lugar determinado ocurra un movimiento sísmico de una intensidad igual o mayor, a un cierto valor fijado. En general, se hace extensivo el término intensidad a cualquier otra característica de un sismo, tal como su magnitud, la aceleración máxima, el valor espectral de la Aceleración, el valor espectral de la velocidad, el valor espectral del desplazamiento del suelo, el valor medio de la intensidad Mercalli Modificada u otro parámetro. Existen dos métodos para determinar el Peligro Sísmico de un lugar estos son: •

El cálculo Probabilístico del Peligros Sísmico

•

El cálculo Determinístico del Peligro Sísmico


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Existen en la literatura especializada una variedad de investigaciones, las cuales se plantean el cálculo del Peligro Sísmico Probabilístico; Estas investigaciones se desarrollaron a mediados de los años 60, con los trabajos que realizados por Riznichenko (en 1965 en Rusia) y de Cornell (en 1968 en EE.UU.); los planteamientos iníciales de estos autores dieron el posterior desarrollo del método de estimación de la peligrosidad sísmica. A continuación se mencionaran algunos procedimientos para el cálculo del peligro sísmico probabilístico: A. Procedimientos del Centro John A. Blume de la Universidad de Standford B. Procedimientos

del

Instituto

Internacional

de

Pronóstico

de

Terremotos y Geofísica Teórica de la Academia de Ciencias de Rusia C. Procedimientos que utilizan Distribuciones Asintóticas D. Procedimientos probabilista del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI7), de los Estados Unidos En los apartados siguientes, se describirá las 2 metodologías para el cálculo del peligro sísmico, tanto el método Determinístico como el Probabilístico respectivamente; El primero de estos no es tema en desarrollo de esta tesis, por lo que no se hará un desarrollo exhaustivo de ella. El segundo es la base de toda la tesis en desarrollo.

2.11 PELIGRO SÍSMICO DETERMINISTICO El Análisis de Peligro Sísmico Determinista (DSHA8) es el enfoque más antiguo, el cual su evaluación se basa, en función del evento más grande que se pueda presentar en el área de estudio; Con la que se describe la ocurrencia asumida de un terremoto, de un tamaño especificado, la que ocurre en una posición especifica. (kramer en 1996). El cálculo típico del (DSHA) puede ser descrito por un proceso de cuatro pasos simples; según lo descrito por Reiter en 1990, los cuales están bosquejados en la figura N°15 y descritos a continuación:

7 8

Siglas de su nombre en inglés: Electric Power Research Institute. Siglas de su nombre en inglés “DETERMINISTIC SEISMIC HAZARD ANALYSIS


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Figura N° 15 Esquematización de los 4 pasos a seguir para el cálculo del

peligro sísmico determinístico (Adaptado de Kramer 1996)

Paso 1:

Identifique y caracterice (la geometría y el potencial) Todas las fuentes de terremoto capaces de sacudida significativa generadora en el lugar. Vea la figura N°15 debajo de adentro cuáles tres fuentes son mostradas rodeando el sitio.

Paso 2:

Calcule la fuente para situar distancia pues cada fuente identificó a compás 1. Las medidas de distancia pueden incluir distancia epicéntrica y distancia hipo-central: A merced de la medida de distancia adoptada en la relación profética (la atenuación). Paso 2 en la figuraN°15 de debajo ilustra el cálculo.

Paso 3:

Seleccione el terremoto controlante, esto es, el terremoto que genera lo más gran sacudiendo efecto (típicamente la aceleración) en el lugar usando relaciones de atenuación. El paso 3 de la figura ilustra el proceso para las tres fuentes y las distancias. El terremoto controlante está descrito en términos de su magnitud y distancie del sitio (e.g., 7 en 10 km).


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Paso 4:

Defina el peligro en el lugar por el terremoto controlante (las líneas ordenadas espectrales, la aceleración de la tierra de máximum, la velocidad de la tierra de máximum, el desplazamiento de la tierra de máximum).

Un análisis determinístico de peligro sísmico tiene la ventaja de ser muy simple y claro, ya que se puede determinar directamente el valor de peligro en el sitio y actualizarlo a medida que se obtenga información reciente respecto al sismo máximo, (Bolaños y Monroy en 2004) Un análisis determinístico, sin embargo, no considera las incertidumbres en las magnitudes y la ubicación de los sismos, así como el nivel de movimiento de suelo que pueda ocurrir durante el tiempo de vida útil de una estructura, no resultando apropiado en muchos casos para tomar decisiones.

2.12 PELIGRO SÍSMICO PROBABILÍSTICO Debido a la variabilidad y comportamiento aleatorio de los eventos sísmicos y la existencia de incertidumbres aleatoria, epistémicas, modelo y paramétrica, las cuales no pueden ser avaluadas en un análisis determinístico del peligro sísmico, surge el Análisis de Peligros Sísmico Probabilístico (PSHA). Para poder darle una mejor respuesta a lo descrito anteriormente a mediados de los años 70 y 80, gracias a los conceptos de probabilidades han permitido estimar, las incertidumbres en la magnitud, ubicación, variación del movimiento del suelo y la predicción del parámetro de respuesta de interés P( pga > pga ′ m , r ) ), que se consideran para la evaluación del peligro sísmico en

función a las probabilidades e incertidumbres de cualquier evento sísmico. El análisis probabilístico de peligro sísmico (PSHA) se realiza tomando como base la metodología propuesta por Cornell 1968, and Algermisen et al 1982 la cual se desarrolla mediante la representación adecuada de la actividad sísmica de la zona en estudio y la elección de alguna relación entre la amplitud del movimiento del suelo o de la respuesta estructural, alguna medida del sismo (magnitud o intensidad) y la distancia entre el foco y la distancia de interés, toda estas consideraciones para la aplicando el teorema de probabilidad total, nos da


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como resultado la formulación de la siguiente ecuación Ec.13, para desarrollar el análisis de peligro sísmico. ∑

∭ , , . . . …Ec.13 En la resolución de la integra se describirá los términos de la ecuación de peligros sísmico tal como se observa en Ec.13 Similarmente a lo descripción anterior sobre (DSHA), hecha por Reiter 1990, este describe cuatro pasos básicos para el cálculo del peligro sísmico Probabilístico (PSHA) que se esquematiza en la figura N°16 y se expone a continuación:

Figura N° 16 Esquematización de los 4 pasos a seguir para el cálculo del peligro sísmico probabilístico (adaptado de KRAMER 1996)

Determinación de los parámetros y opciones de entrada para el cálculo de la peligrosidad sísmica, se describen a continuación: Paso 1:

Descripción de la sismicidad. Ello conlleva, en primer lugar, la adopción del modelo de sismicidad a utilizar, que puede ser zonificado (incluyendo la determinación de la geometría de las zonas sismogénicas y de las fallas) o bien no zonificado. En segundo


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lugar, se debe elegir el modelo de recurrencia temporal, por el que se establece la relación entre la frecuencia de ocurrencia de sismos y su magnitud u otros parámetros de sismicidad (magnitudes umbrales y máximas esperadas, intensidad, etc.). Paso 2:

Determinación del modelo de predicción del movimiento fuerte del suelo o ley de atenuación, para la zona en cuestión. Dependiendo de la extensión de ésta y de las fuentes consideradas, puede adoptarse más de un modelo.

Paso 3:

Resolución de la integral de la peligrosidad, en donde se están considerando las incertidumbres en ubicación del terremoto, el tamaño, y la predicción de movimiento de la tierra están combinadas para obtener la probabilidad que el parámetro movimiento del terreno como aceleración máxima o aceleración espectral, será excedido en un período de tiempo particular.

Paso 4:

Presentación de los resultados: curva y mapas de peligrosidad.

2.13 FUENTES SISMOGÉNICAS La sismicidad de una región se describe a partir de la distribución de los eventos sísmicos en cuanto a su ubicación en el espacio, su tamaño y su tiempo de ocurrencia. Las fuentes sísmicas se utilizan para representar esta sismicidad, agrupando eventos con características espaciales similares que ocurren en distintas zonas de la corteza. (Bolaños y Monroy 2004) Las herramientas más importantes para establecer los límites de las zonas Sismogénicas son los mapas de distribución espacial de sismos, ya que se debe ser minucioso en la interpretación de los datos geológicos puesto que, las características tectónicas más evidentes sobre el terreno no son generalmente las más activas. De acuerdo a las características tectónicas de la región y a la distribución espacial de los sismos la geometría de las fuentes sísmicas puede ser puntual, lineal o volumétrica. Los sismos concentrados espacialmente con respecto a la distancia al sitio de análisis pueden representarse adecuadamente por una fuente puntual.


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Un ejemplo de esto sería los sismos asociados con la actividad volcánica, que generalmente se originan en zonas cercanas a los volcanes. Fallas planas bien definidas y poco profundas, en las que los eventos sísmicos pueden ocurrir en distintas ubicaciones pueden considerarse como fuentes en dos dimensiones y representarse como fuentes lineales. Las zonas donde los mecanismos del sismo son pobremente definidos, pueden ser tratadas como fuentes en tres dimensiones. Por ejemplo fallas que se desarrollan en zonas de subducción que se encuentran debajo del sitio o donde las fallas son tan extensas que es necesario evitar distinciones entre fallas individuales. La figura N°17 muestra las distintas geometrías que puede tener una fuente sísmica en un análisis de peligro sísmico, según la distribución espacial de los sismos.

FIGURA N° 17 distintas geometrías de fuentes sísmicas. (a) falla pequeña que puede ser modelada como una fuente puntual; (b) falla poco profunda que puede ser representada como una fuente lineal; (c) fuente tridimensional (adaptado de KRAMER 1996).

2.14 MODELO DE LA SISMICIDAD Para la determinación de la sismicidad de distintas regiones de la tierra, se han realizado diverso estudios que relacionaban estadísticamente la tasa o número de terremotos por una unidad de tiempo, que ocurren en la región, con su magnitud. La distribución del tamaño de los terremotos, se ha estudiado desde principios del siglo XX; los trabajos pioneros Ishimoto e Lida (1939) y de


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Gutemberg y Richter (1942) observaron que la tasa de terremotos N de magnitud ≥ Mmin sigue una distribución potencia: "# NM α. M ……………….…………………….Ec.14

Gutemberg y Richter (1954) expresaron esta relación para la distribución de frecuencias de la magnitud de los terremotos en una región determinada como:

$%&'( )* = + − -*…………….……………………..Ec.1.5

Dónde: N(M): numero acumulado de sismos con magnitud mayor a M por unidad de tiempo a:

actividad sísmica de la zona

b:

distribución de los tamaños de los sismos

Empleando un modelo de distribución de sismicidad de Poisson la actividad de la i-ésima fuente sísmica se especifica en términos de la tasa de excedencia de las magnitudes (NM)i que ahí se generan. La tasa de excedencia de magnitudes mide qué tan frecuentemente se generan, en una fuente, temblores con magnitud superior a una dada. Para la mayor parte de las fuentes sísmicas, la función (NM)i es una versión modificada de la relación de Gutenberg y Richter, donde la forma original es una regresión lineal, Ec.15, se puede rescribir de la siguiente forma: ). = 101"2. ……………….…………………………..Ec.16 Dónde: a y b: son constantes propias de cada región. Para propósitos de ingeniería, se modificó la relación de Gutenberg y Richter, en donde se limitaron las magnitudes, en función a los efectos que producen los eventos de magnitudes pequeñas, por ser de poco interés y solo se toman en cuenta magnitudes que puedan causar daños significativos. Por esto Los valores de magnitudes grandes deben ser limitados a valores máximos que se espera puedan ocurrir (McGuire 1976). En estos casos, la sismicidad queda descrita por la Ec.17 la cual es la relación acumulativa de recurrencia de terremoto dada en su forma exponencial truncada de lo relación de Gutenberg-Richter con límites mínimos y máximos para las magnitudes:


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5 678 "5 6789:;

). 3 4

5 6789<= "5 6789:;

>……………………………….Ec.17

3 ? @"A.9<= …………………….……………….……….Ec.18

Dónde: ν: es la razón o tasa media anual de excedencia α=a.ln(10) y β=b.ln(10) son las constantes propias de cada región; estos parámetros son definidos a partir de la tasa de excedencia de cada una de las fuentes sísmicas. M: es la magnitud en la cual se quiere analizar la recurrencia Mmax: la máxima magnitud que se puede generar en una región dada Mmin: la mínima magnitud en la cual se ha limitado a una región, también de le denota por Mc magnitud mínima umbral.

Los parámetros a y b se calculan mediante el método de mínimos cuadrado o el método de máxima verosimilitud; el primer método, según Weichert 1980, solo es aplicable cuando las variables aleatorias, cumplan con ser distribuidas independientes e idénticamente, cuando se realiza la acumulación de sucesos no se cumple la premisa anterior, en donde un poco de sismos grandes influyen en los resultados del valor de b; el segundo método utilizado por primera vez por Aki y Utsu en 1965, produjo estimaciones más estables de los parámetros cuando existe la ocurrencia de grandes terremotos poco frecuentes Modelo de Sismicidad Truncada  e − βM − e − βM max N m = v − βM min − e − βM max e

1.00

  

v = eα − βM min

0.80

Curva de Gutenberg-Richter truncada 0.60

Mmin

0.40

Mmax

distribucion de la probabilidad

1.20

0.20

4

4.5

5

5.5 Magnitudes

6

6.5

7

Figura N° 18 Curva del modelo de Poisson Truncado que describe la sismicidad de una región. TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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2.15 MAGNITUD MINIMA UMBRAL (Mc) El conocimiento de la Magnitud Mínima Umbral es de vital importancia, pues la variación de este valor afecta significativamente el cálculos de recurrencia sísmica y por ende también los cálculos de las aceleraciones esperadas (Bender y Campbell 1989), por los expuesto anteriormente, este parámetro es importante para delimitar áreas con reportes uniformes, logrando la completitud del catálogo sísmicos y para asegurar que los resultados no estén influenciados por la selección de una magnitud limite no adecuada; ya que las diferencias de Mo como una función de espacio están generalmente ignoradas (Wiemer y Wyss, 2000). Existen definiciones de como determinar el Mc (Cornell 1968; Mcguire1976): 1) Magnitud Mínima Libre. Es aquella en la cual la magnitud mínima de homogeneidad es cero. 2) Magnitud Mínima Ingenieril. Es aquella que posee en valor mínimo de magnitud para la cual una obra civil debería resistir. Esta magnitud varía de 4 a 5, en donde estas provocan daños en las construcciones. 3) Magnitud Mínima de Homogeneidad, el cual se basa en la homogeneidad de datos utilizados. 4) Método No Paramétrico de Máxima Curvatura Mc, este método es definido como el punto que corresponde al valor máximo del número de sismos no acumulativos versus la magnitud. (Wiemer and Katsumata,1999; Wiemer and Wyss, 2000). En la presente investigación se utilizara el segundo criterio para delimitar la base de datos y la tercera y cuarta para realizar el cálculo de la magnitud mínima

2.16 MAGNITUD MAXIMA ESPERADA (Mmax) La magnitud máxima esperada se define como el sismo más grande que una fuente es capaz de generar, independientemente de su frecuencia de ocurrencia. Este valor es el límite superior en las curvas de recurrencia.


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En la literatura de las últimas décadas un término frecuente asociado con la magnitud máxima es el del sismo característico. Este término esta relacionado con la observación de que segmentos de algunas zonas de falla se rompe repentinamente con sismos de tamaño similar y de una manera semejante. El sismos característico generalmente está asociado con el intervalo de recurrencia que se puede determinar a partir de datos históricos, paleosísmicos y geológicos. En este estudio no se utiliza este concepto puesto que en el país no se han realizado investigaciones que permitan evidenciar este comportamiento. Existen dos aproximaciones para la estimación de la Magnitud Máxima Esperada: a) A partir de datos históricos b) A partir de las máximas dimensiones de ruptura Los sismos históricos se utilizan generalmente como un límite inferior para las magnitudes máximas, las cuales se estiman incrementando en algunas décimas la magnitud del sismo histórico. Los métodos de estimación de la magnitud máxima esperada basada en las dimensiones de ruptura, utilizan correlaciones empíricas entre la magnitud y alguna de las dimensiones de la ruptura (longitud de ruptura, Area de Ruptura, movimiento de la falla). A continuación se presente el Cuadro N°1, donde son las correlaciones propuesta por Wells y Coppersmith 1994 y las que serán utilizadas en la presente investigación. Cuadro N° 1 Relaciones empíricas para el cálculo de la Magnitud Máxima Esperada (Mmax)


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2.17 RELACION DE ATENUACIÓN DEL MOVIMIENTO MAXIMO DEL SUELO Es

el

movimiento

del

suelo

durante

un

sismo

depende

fundamentalmente de dos factores: la magnitud del evento (M) y la distancia (R) desde el origen del sismo al sitio. La dependencia entre la magnitud y la distancia con el movimiento del suelo se describe mediante leyes de atenuación del movimiento sísmico, que describen la disminución del movimiento del suelo con la distancia en función de la magnitud del evento. Dentro de este campo se vienen desarrollando trabajos encaminados a determinar la atenuación que experimentan las ondas sísmicas generadas por un terremoto durante su propagación en el interior de la Tierra. El estudio de la atenuación puede abordarse desde distintos enfoques. Así, por ejemplo, suele distinguirse entre la atenuación estimada a partir de sismogramas y la determinada a partir de acelerogramas (estudio del movimiento fuerte del suelo). Además estos estudios pueden clasificarse dependiendo de la fase considerada (ondas internas -P, S...-, ondas superficiales -Rayleigh, Love...-, ondas de coda, etc.), que a su vez aporta diferente información. El estudio de la atenuación permite: •

Un mejor conocimiento de la estructura del terreno por el que viajan las ondas sísmicas.

•

Una mayor comprensión del fenómeno de propagación de las ondas sísmicas y de las características de las distintas fases.

•

Estimar el movimiento del suelo en las zonas próximas al epicentro, con objeto de mejorar los códigos sismorresistentes y mitigar el efecto de los sismos mediante la prevención. Las relaciones de atenuación son desarrolladas mediante análisis de

regresiones en bases de datos de registros sísmicos, por lo tanto, las relaciones de atenuación cambian con el tiempo a medida que la base de datos de los registros se incrementa (Kramer 1996). Las relaciones de atenuación están basadas en las siguientes observaciones: 1. Los valores máximos de algún parámetro del movimiento del suelo (aceleración, velocidad, desplazamiento, representados en adelante


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por la variable A) tienen una función de distribución de probabilidades aproximadamente logarítmica normal (el logaritmo del movimiento del suelo tiene aproximadamente una distribución normal). 2. La magnitud sísmica esta típicamente definida como el logaritmo del valor máximo del movimiento del suelo. Por lo tanto, el logaritmo del movimiento

del

suelo

(ln

A)

debe

ser

aproximadamente

proporcional a la magnitud M. 3. La dispersión de las ondas sísmicas, a medida que se alejan desde el origen del sismo, causa que las amplitudes de las ondas de cuerpo (ondas P y S) disminuyan con una relación inversamente proporcional a la distancia (1/R) y las amplitudes de las ondas de superficie (principalmente las ondas Rayleigh) disminuyan de acuerdo a 1/ R . 4. El área sobre la cual la falla ocurre se incrementa con el incremento de la magnitud. Como resultado algunas ondas que producen el movimiento del suelo llegan desde una distancia R, y otras llegan de distancias mayores. Por lo tanto la distancia efectiva es mayor que R por una cantidad que se incrementa a medida que la magnitud aumenta. 5. Una parte de la energía llevada por las ondas sísmicas es absorbida por el material que atraviesa (amortiguamiento del material). Este amortiguamiento del material causa que la amplitud del movimiento disminuya exponencialmente con R. El movimiento del suelo puede ser influenciado por las características del origen del sismo (fallas buzamiento deslizante, normales o inversas) o características del sitio (roca dura, suelo). Combinando estas observaciones una ley de atenuación típica puede ser de la siguiente forma: Ln( A) = C + C ⋅ M + C3 ⋅ M C 4 + C5 ⋅ Ln[ R + C6 ⋅ eC 7⋅M ] + C8 ⋅ R + f (origen) + f ( sitio) 123 11 4424 424444 3 1424 3 14243 123 144424443 ..Ec.19 1

2

3

4

5

6

Dónde: Los números indican las observaciones relacionadas con cada término.


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Históricamente la mayoría de los valores de σ

(ln A) eran

embargo, actualmente se conoce que los valores de σ

(ln A)

constantes, sin varían con la

magnitud (Idriss 1985, Youngs et al. 1995); Esta desviación estándar sirve además para representar la función de distribución de probabilidades que tiene en cuenta las incertidumbres en la variación del movimiento del suelo. La función de distribución de probabilidades se utiliza para determinar la probabilidad de excedencia de algún parámetro del movimiento del suelo. La probabilidad que algún parámetro del movimiento del suelo (A) estimado para un sismo de una magnitud (m) y una distancia (r), exceda cierto valor (a*), se ilustra gráficamente en la Figura N°20 y en términos probabilísticos está dado por: P[ A > a* |m, r ] = 1-Fu(a*)………………………….……….Ec.20 Dónde: Fu(a*): es el valor de la función de distribución acumulativa de la aceleración del suelo para una magnitud (m) y una distancia (r). El valor de Fu(a*) depende de la distribución de probabilidades usada para representar la aceleración del suelo (A). En general el movimiento del suelo se asume con una distribución logarítmica normal. La función de distribución acumulativa está en función del valor medio obtenido de la relación de atenuación (E[ln(A)|m,r]), la desviación estándar del valor medio (σ[ln(A)|m,r]) y el valor del movimiento del suelo (a*) a partir del cual se calculará la probabilidad de excedencia.

 ln( a *) − E (ln( A ) | m , r )   P [ A > a * | m , r ] = 1 − Fu  σ (ln( A ) | m , r )  

Curva de atenuación para una magnitud M

Figura N° 19 ilustración de la función de probabilidades condicional de exceder un valor particular del movimiento del suelo (a*) para una magnitud y distancia dada.


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2.18 RELACION DE ATENUACIÓN DE ORDENADAS ESPECTRAL Las leyes de atenuación espectrales son una extensión a varios periodos de las leyes de atenuación para estimar movimientos máximos del terreno. Esto implica, calcular, a través de una regresión, una serie de coeficientes para cada periodo considerado y de acuerdo al funcional que se use con el fin de describir el espectro de respuesta. El desarrollo de las leyes de atenuación espectrales comenzó en la década de los años setenta en Estados Unidos en estudios hechos por McGuire (1974) y Trifunac y Anderson (1978); más recientemente se puede mencionar el trabajo realizado por Joyner y Boore (1988); Las relaciones de atenuación para líneas ordenadas espectrales son obtenidas usando dos métodos estadísticos, estadística clásica y la estadística bayesiana, con lo cual se hallan los coeficientes, según el funcional propuesto; como por ejemplo tenemos la Ec.21 funcional propuesto por Joyner y Boore (1988) $BC+D E' F EG *H , 6 F EJ *H , 6G F EK $BL F EM L…………Ec.21 En la actualidad sigue evolucionando la concepción, en la formulación de relaciones de atenuación de ordenadas espectrales, a estas de les denominan (NGA9).

Figura N° 20 SE ILUSTRA LA RELACIÓN DE ATENUACIÓN NGA DE CHIOU AND YOUNGS 2008, LA CUAL ES UNA VARIAS DE LA RELACION DE ATENUACION DE SADIGH DE 1997

9

Siglas de su nombre en inglés: ”Next Generation Attenuation model”


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2.19 RESOLUCION DE LA INTEGRAL DE PELIGRO SISMICO Una vez establecidos los modelos de recurrencia de terremotos, las zonas sismogénicas donde estos ocurren, y los modelos de predicción del movimiento fuerte del suelo en el emplazamiento, se tienen todos los elementos necesarios para resolver la integral de Peligro Sísmico, según el planteamiento probabilista de Cornell (1968). El peligro sísmico se evalúa entonces como la probabilidad de superación de un valor umbral del parámetro de movimiento en el emplazamiento, debido a la actividad de todas las zonas sismogénicas que rodean al mismo y que pueden contribuir al movimiento esperado. La forma funcional de la integral de la amenaza debida a un conjunto de (N) fuentes sísmicas es la siguiente:

∑

………………………………..Ec.22

N O , , . . .

Dónde: La triple integral tiene como límites las magnitudes y distancias mínimas y máximas de la fuente y los valores en los que se trunca la relación de predicción del movimiento (proporcionales al número de desviaciones estándar de la ecuación del modelo del movimiento). Si ésta no se trunca, entonces la integral se evalúa entre -∞ a +∞

> Representa la tasa anual de excedencia del nivel del movimiento Y, debida a ocurrencia de terremotos en las (N) fuentes, que es suma de las tasas anuales de excedencia > en cada una de las

fuentes (las cuales presentan una tasa anual de ocurrencia de terremotos νi).

El término > ⃓, , da la probabilidad de excedencia de (Y) condicionada a las variables m, r y ε. Por último, las funciones fMi (m) fri (r) fεi (ε) son las funciones de densidad de probabilidad de magnitud, distancia y épsilon, respectivamente.

El termino > ⃓, , Se puede expresar mediante la función

PQR − QR donde H() es la función de Heaviside o función escalón.


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Función de densidad de probabilidad en magnitud, fMi (m),

La función de densidad de probabilidad en magnitudes para la fuente i, fMi (m), se calcula directamente a partir de la ley de recurrencia en magnitudes. Para el caso de la ley de Gutenberg-Richter doblemente truncada, la expresión de fMi (m), tiene la forma siguiente:

TU6T6V

"U6TWXY 6V Z

…………………………………Ec.23

con Moi ≤ m ≤ MMaxi Donde M0i y MMaxi son las magnitudes mínima y máxima asignadas a la fuente i. De la fórmula de la distribución de probabilidad se deriva directamente la expresión para la tasa anual de ocurrencia de terremotos a magnitud mínima M0i en la fuente i: U[ "T V …………………………..……………Ec.24 Donde αi y βi son los coeficientes de la relación Gutenberg-Richter para la fuente i.

Función de densidad de probabilidad en distancia, fRi (r),

La amplitud del movimiento del suelo en el emplazamiento depende de la distancia desde la fuente donde se origina el sismo hasta el propio emplazamiento. En general, se desconoce el lugar concreto dentro de la zona sismogénicas en el que va a ocurrir un sismo en el futuro. Por tanto, la estimación de la distancia fuente-emplazamiento debe realizarse recurriendo a planteamientos probabilistas. Esto se realiza a través de la función de densidad en distancias fR(r), La manera de diseñar esta función es la siguiente: para cada distancia r se determina la fracción de área fuente Δr que se encuentra a esa distancia del emplazamiento con respecto al área fuente total. Se obtiene así un conjunto de pares (r,Δr), que conforman la función de densidad de probabilidad en distancias fR(r). Por lo general, la función de densidad de probabilidad en distancias fR(r), no tiene una expresión analítica y debe ser calculada numéricamente; el fundamento para obtener el fR(r), es construir un histograma que represente la proporción del área de una fuente sísmica comprendida en


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un intervalo de distancias, frente a la distancia desde la porción de la zona fuente considerada hasta el emplazamiento. Dicho histograma, será una aproximación a la función de densidad de probabilidad mediante una curva escalonada, es decir, que toma valores constantes dentro de cada intervalo de distancias. (Kramer en 1996). Se describe cuatro casos particulares para los cuales se conocen dichas expresiones analíticas son los siguientes: Caso 1: Fuente puntual: , ∀………………………………….…Ec.25 Caso 2: Fuente lineal de longitud L, cuyos extremos equidistan del sitio en el que se calcula la amenaza, siendo Rmin y Rmax las distancias fuenteemplazamiento mínima y máxima, respectivamente:

]

^_] "] R

……………Ec.26

con R c c _] R F

^] d

…….Ec.27

Caso 3: Fuente circular de radio Rmax centrada en el punto donde se calcula el Peligro: ]

] ……………..Ec.28 XY

con e f f XY …………Ec.29

Caso 4: Fuente de un área irregular, Sea una fuente de geometría plana homogéneamente distribuida en un área A, de manera que las distancias fuente-emplazamiento mínima y máxima sean R0 y RN, respectivamente. Se subdivide el intervalo RN – R0 en un número finito N de sub-intervalos de anchura ΔR, y se trazan arcos que dividen el área fuente en N sectores circulares (figura N°22); Cada sector circular abarca unos ángulos azimutales φk,dcha, φk,izq, φk+1,dcha y φk+1,izq que representan respectivamente los azimut de los vértices derecho e izquierdo de los radios mínimo y máximo del sector circular considerado. El área del sector circular se aproxima por el área del sector limitado por los azimut El área del sector circular considerado es denotado por ΔAk+1,k (equivalente al área Δr antes definida)


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gh,hi,jkX

Wgh,jkX ighl,jkX Z ]

gh,hi, mn

……Ec.30

Wgh, mn ighl, mn Z ]

…..Ec.31

Figura N° 21 Esquema de Sub división de una fuente en sectores circulares, para el cálculo de la densidad de probabilidad en distancia fRi (r),

∆phi,h

Wgh,hl,jkX "gh,hl, mn Z.W]hl "]h Z ]

………………………Ec.32

El cociente entre el área del sector circular y el área total de la fuente define el valor del histograma equivalente a la fR(r), en el intervalo de distancia comprendida entre Rk+1 y Rk: WqrUjsV h,hi Z

∆ph,hl p

…………………..……..Ec.33

De manera similar se calculan los valores de la fR(r) en los demás intervalos de distancias. La suma de todos ellos compone la función de probabilidad en distancias fR(r): ∑ RePR , PRi . Ri , R . 4

∆pR,Rl p

>…………….Ec.34

Donde Hn(x) ≡ H(xn) es la función de Heaviside o escalón, que toma el valor 0 para x < xn y el valor 1 para x ≥ xn. La función fR(r) así expresada es un histograma suma de N barras, en el que la n-ésima barra tiene una anchura (rn+1 – rn) y una altura (ΔAn,n+1/A). El término (Hn – Hn+1) se añade al producto para asegurar que la función sea evaluada en el intervalo de la columna n-ésima y no en otra.

Probabilidad de excedencia condicionada, P[y>Y|m,r,ε]

En el cálculo de la peligrosidad, se considera que el término de probabilidad de excedencia del movimiento del suelo Y condicionada a


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uuuuu y m, r, y ε, P[y>Y|M,R,ε], sigue una distribución normal de media $Bt desviación típica σlny (Budnitz et al. 1997) , , v

QR

i}

uuuuuZ] "WQR"QR

y UYz { √]x QR

]v]QR

| QR………Ec.35

En la práctica, en vez de extender la integración hasta +∞, é sta se trunca cuando la diferencia (lny – uuuuu $Bt) es múltiplo de σlnY, siendo ε la constante de proporcionalidad. Matemáticamente, esto se expresa como:

(lny – uuuuu $Bt)=εσlny…………………………………....Ec.36

En esta ecuación, el valor de (lny) viene directamente dado por el modelo del movimiento o la relación de atenuación seleccionada, para realizar los caculos de peligro sísmico: QR ~, , … . . F vQR ………………………Ec.37 Donde ψ(r, m,...) es una función de la magnitud, de la distancia y eventualmente de otras variables. Por definición, para ε = 0 se obtiene la media de la distribución normal, con lo que ψ(r, m,...) = uuuu lny.

Figura N° 22 Curva de atenuación del movimiento (lny) para un valor de magnitud M = m2 a diferentes distancias (trazo negro). Para varias distancias (r1, r2, r3 y rN) se indica también la distribución de probabilidad de excedencia del movimiento Y (representado por la línea roja) condicionada a M = m2 y R = ri (i = 1, 2, 3 o N), es decir, P[y>Y|m = m2, r = ri]. Las áreas verdes representan la probabilidad de excedencia (con εtrunc→∞) de Y para cada una de las distancias consideradas


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2.20 REPRESENTACIÓN DE LA CURVA DE PELIGRO SISMICO Los resultados de un análisis probabilístico de peligro sísmico pueden ser expresados de muchas maneras, todas envolviendo algún nivel de cálculo probabilístico para combinar las incertidumbres en la magnitud, localización y frecuencia. Una representación común de la curvas de peligro sísmico, es la que indican la probabilidad anual de excedencia de diferentes valores de parámetros del movimiento del suelo (PGA, SA(T), etc) en un periodo de tiempo específico y pueden ser obtenidas para fuentes sísmicas individuales, o combinadas para expresar el peligro en un sitio particular. Para graficar la curva de peligro sísmico se requiere resolver la integral de peligros sísmico para varios valores del parámetro del movimiento de referencia (Y). Así se puede observar un ejemplo en la Figura N°23

Curva de Peligro Sismico para un Emplazamiento

Probabilidad anual de Excednecia

1.000

0.100

0.010

0.001

0.000 0.05

0.50 Aceleracion en (%g)

Figura N° 23 Curva de amenaza para un emplazamiento expresada en función del periodo de retorno

Una vez determinado el valor de la probabilidad media anual de excedencia o periodo de retorno correspondiente a un determinado nivel de movimiento del terreno, el cálculo de la probabilidad de excedencia de dicho movimiento en un periodo de t años es inmediato, con la evaluación de la ecuación Ec.22: t ?B +ñ% 1 , ? " …………………………….Ec.38


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Donde λ es la tasa anual media de excedencia del nivel de movimiento, Y, y t es el número de años para los que se calcula la amenaza. Así también el valor del número de sismos para una aceleración, correspondiente a una probabilidad de excedencia será ver Ec.39:

λy* = −

ln(1 − P[ At > a*]) t ………………………….………….Ec.39

Dónde: P[At > a*] es la probabilidad de excedencia deseada.

Figura N° 24 El ejemplo de la función P[S(w)], la probabilidad que será S(w) excedida al menos una vez en Y años (M. D. Trifunac et al en 1977)

2.21 ESPECTRO DE RESPUESTA En aplicaciones de ingeniería sísmica es necesario conocer no sólo la amplitud máxima del movimiento sino también su contenido frecuencial. Una forma de representación del movimiento para fines de diseño muy extendida es el espectro de respuesta, que indica la respuesta máxima de osciladores simples de un grado de libertad con cierto amortiguamiento, ante una excitación sísmica, en función de la frecuencia propia del oscilador. Dicha respuesta puede expresarse en términos de aceleración, velocidad o desplazamiento para las distintas frecuencias del movimiento, SA(ω), SV(ω), SD(ω). En el límite de las altas frecuencias, estos valores son equivalentes a los valores pico de aceleración, velocidad y desplazamiento, respectivamente. Un esquema gráfico de la construcción de este tipo de espectros se muestra en la figura N°25. La interpretación física de los parámetros espectrales y la relación entre ellos se


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explican por las leyes de la mecánica que rigen la respuesta de un oscilador, cuyo fundamento teórico ha sido expuesto por Housner (1961) y Jennings (1983), entre otros.

Figura N° 25 Esquema de construcción de espectros de respuesta (de Hays, 1980)

Por su propia definición, los espectros de respuesta indican cuál es la máxima respuesta a un determinado movimiento, dada por edificios de diferentes frecuencias naturales. Los espectros son una herramienta de gran utilidad en el diseño de construcciones sismorresistentes debido a que el ingeniero estructural puede estimar el valor máximo de la respuesta (usualmente en términos de aceleración) sin necesidad de evaluar la historia temporal completa. Sin embargo, en el diseño de estructuras no pueden utilizarse los espectros de respuesta ya que ellos se obtienen para un terremoto dado. Las curvas espectrales para diseño deben considerar el efecto de varios terremotos, es decir deben ser representativos de la sismicidad propia de cada región.


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2.22 ESPECTRO UNIFORME DE PELIGRO Hoy en día es posible con las herramientas de análisis estadístico estimar los valores del espectro directamente sin usar algún factor de escala que considere la dependencia de la forma espectral con la magnitud del evento y la distancia. (Anderson y Trifunac 1978; Trifunac y Lee 1987; Algermissen y Leyendecker 1992; McGuire 1995; Rahgozar y Humar 1996). El primer análisis de peligro sísmico para estimar las ordenadas espectrales fue desarrollado por Anderson y Trifunac (1978). Ellos introdujeron el concepto de “espectro de probabilidad uniforme”, como el espectro cuyos valores espectrales tienen la misma probabilidad de excedencia en todos los periodos estructurales durante un determinado periodo de exposición. Este espectro de probabilidad uniforme denominado en adelante Espectro Uniforme de Peligro Sísmico (UHS), provee parámetros de respuesta que pueden ser usados directamente en la estimación de las demandas sísmicas para el diseño de estructuras y son preferibles y considerados superiores al espectro derivado de

fijar una

forma espectral al valor estimado

probabilísticamente de la aceleración máxima del suelo (EERI10 Committee on Seismic Risk 1989).

Figura N° 26 ejemplo del espectro uniforme de peligro sísmico utilizando la Relación de Atenuación de ordenadas espectrales de chaves obregón 2006, para 25 años de Tr para una ordenada espectral de 0.2seg

Para construir el (UHS), es necesario tener los resultados de la evaluación del peligro sísmica, para poder elaborar la curva de peligro sísmico;

10

Siglas de su nombre en inglés:”Earthquake Engineering Research Institute”


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CAPITULO II

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la cual expresa la variación en el nivel ya sea aceleración, velocidad, desplazamiento u otra intensidad estimada, en la cuales estas intensidades tiene una frecuencia anual de excedencia. Construidas las curvas de peligro sísmico, para un período espectral y si se desea un espectro para una tasa de excedencia o periodo de retorno seleccionado; basta con leer de cada

curva la ordenada espectral

correspondiente. A los espectros construidos de esta manera se les conoce como espectros uniforme de peligro (UHS).

Figura N° 27 procedimiento a seguir para obtener los valores del espectro de peligro sísmico uniforme (adaptado del EEERI commitee on seismic risk 1989) La imagen (a) nos proporciona el ejemplo del Funcional P[S(w)], en la cual la probabilidad de excedencia de S(w) , tiene un valor de p=0.01, para diferente frecuencia w1,w2,y w3 ; el la imagen (b)se muestra la construcción del espectro Uniforme de peligro (UHS), con los valores calculados en la imagen (a)


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CAPITULO III

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CAPITULO II III EVALUACION DE PELIGRO SÍSMICO DE LA REGION ANCASH Para poder realizar la evaluación del peligro sísmico es necesario conocer el lugar del emplazamiento, donde se quiere realizar la evaluación, también conocer la geología local de la zona de estudio, los mecanismos generadoras de los eventos sísmicos; así como también conocer la sismicidad histórica como instrumental del emplazamiento; obtener los parámetros de las fuentes sismogénicas actualizadas a la fecha de la evaluación. Un factor importante es la selección del modelo de atenuación del movimiento de suelo, cuales pueden ser de modelos de atenuación basados en macro sismos o aceleraciones máximas esperadas, o también modelos de atenuación para aceleraciones espectrales. Por ultimo para determinar el peligro sísmico del lugar del emplazamiento se utilizo el programa de cómputo CRISIS2007ver7.2, desarrollado y actualizado por Ordaz et al (2007).

3.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS LUGARES DE ANÁLISIS La Región de Ancash está situada en la Región Central y Occidental del territorio peruano, teniendo como puntos extremos las siguientes coordenadas:


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CAPITULO III

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Cuadro N° 2 Limites Geograficos de la Region Ancash Orientación

Norte

Este

Sur

Oeste

Latitud Sur

08°02’51”

09°15’12”

10°47’15”

08°58’55”

Longitud Oeste

77°38’24”

76°43’27”

77°35’24”

73°39’25”

Desembocadura de la

Estribaciones Este

Según la Creación de la

Punta

Quebrada Chinchango

del Cerro Hueltas

Provincia de Barranca

2.5Km Aprox. Al sur

en el rio Marañón,

Punta sobre el Rio

en el Punto Medio de la

Oeste

limite Regional con la

Marañón;

confluencia

la

desembocadura del rio

Libertad

de

Venado

Santa en el océano

Lugar

distrito

Rapayan

y

de

Quebrada

sobre

la

infiernillo

Pacifico,

a

de

cerca

la

limite distrital con

Muerto

del

Jircan

quebrada Tayta lainas

límite regional de la

limite Regional de Lima

Libertad

FUENTE: INEI

Actualmente, la Región está conformado por 20 provincias y 166 distritos, su capital es la ciudad de Huaraz, la que por Ley del 18 de enero de 1823, le confirió el título de: “La Muy Generosa Ciudad de Huaraz”. Actualmente la división política del es de la siguiente forma región, provincias, y distritos. El peligro sísmico se evaluó en 20 puntos distribuidos en toda el área regional de Ancash, cubriendo así las capitales de las provincias como indica la Cuadro N°3. Cuadro N° 3 Nombres delas Provincias de la Región Ancash

REGION ANCASH

NOMBRE DE LAS PROVINCIAS 1.

HUARAZ

11. HUARMEY

2.

PALLASCA

12. AIJA

3.

SANTA

13. CARHUAZ

4.

CORONGO

14. ASUNCION

5.

SIHUAS

15. CARLOS FERMIN FITZCARRALD

6.

HUAYLAS

16. ANTONIO RAIMONDI

7.

POMABAMBA

17. RECUAY

8.

CASMA

18. HUARI

9.

YUNGAY

19. OCROS

10. MARIZCAL LUZURIAGA

20. BOLOGNESI

En el siguiente cuadro a continuación, nos muestra los lugares donde se realizó el análisis de peligro sísmico de la región Ancash, más 4 puntos, en


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CAPITULO III

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donde estos últimos puntos forman una rectángulo externo, con la finalidad de delimitar el lugar del análisis; este recuadro nos permitir una mejor interpolación en la generación de los mapas de peligro; ver el cuadro N°4, en el cual se indican las coordenadas geográficas y UTM zona 17 y 18, de cada uno de los puntos evaluados.

Cuadro N° 4 Puntos de Análisis del Peligro Sísmico en la Región Ancash. Nombre de la ZONA Provincia

UTM WGS84 Norte UTM Este UTM

GEOGRAFICAS Longitud Latitud

N°

Capital de Provincia

1

HUARAZ,

HUARAZ,

18L

8’954,965.96

225,476.09

-77.500

-9.445

2

CABANA,

PALLASCA,

18L

9’077,865.73

170,962.20

-77.987

-8.331

3

CHIMBOTE,

SANTA,

17L

9’003,581.08

769,583.45

-78.548

-9.006

4

CORONGO,

CORONGO,

18L

9’058,496.00

171,440.81

-77.874

-8.506

5

SIHUAS,

SIHUAS,

18L

9’061,117.76

212,634.57

-77.610

-8.485

6

CARAZ,

HUAYLAS,

18L

9’006,863.13

194,082.34

-77.782

-8.974

7

POMABAMBA,

POMABAMBA,

18L

9’032,198.14

259,288.54

-77.188

-8.749

8

CASMA,

CASMA,

17L

8’959,537.47

799,614.89

-78.272

-9.402

9

YUNGAY,

YUNGAY,

18L

8’996,843.51

201,090.05

-77.719

-9.065

10

PISCOBAMBA,

MARISCAL LUZURIAGA,

18L

9’027,256.43

265,700.47

-77.130

-8.794

11

HUARMEY,

HUARMEY,

17L

8’893,977.70

816,426.02

-78.114

-9.993

12

AIJA,

AIJA,

18L

8’926,350.61

217,009.54

-77.579

-9.703

13

CARHUAZ,

CARHUAZ,

18L

8’980,988.04

212,206.66

-77.619

-9.209

14

CHACAS,

ASUNCION,

18L

8’994,586.70

242,465.40

-77.343

-9.088

15

SAN LUIS,

18L

9’002,136.53

246,486.76

-77.306

-9.020

16

LLAMELLIN,

18L

9’002,114.25

280,252.55

-76.999

-9.022

17

RECUAY,

RECUAY,

18L

8’933,223.56

233,650.02

-77.427

-9.642

18

HUARI,

HUARI,

18L

8’974,582.39

263,699.94

-77.151

-9.270

19

OCROS,

OCROS,

18L

8’858,691.43

240,991.66

-77.365

-10.316

20

CHIQUIAN,

BOLOGNESI,

18L

8’886,864.96

266,775.13

-77.128

-10.063

CARLOS FERMIN FITZCARRALD, ANTONIO RAIMONDI,

FUENTE INEI

3.2 SISMOTECTÓNICA LOCAL Para identificar la sismotectónica local de la región Ancash, se dispuso de información de sismicidad, tectónica y geológica, de la zona de influencia. Los principales rasgos sismotectónicos de la región Ancash, se resumen en: -

La zona de subducción a lo largo de la costa oeste del Perú, donde la placa oceánica de nazca subyaciendo por debajo de la placa continental


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CAPITULO III

UNASAM - FIC

sudamericana, con una velocidad de 7 a 12 cm. por año (berrocal et al ,1975) -

Las fallas tectónicas continentales activas que afectan tanto a la cordillera blanca como a la cordillera negra.

Figura N° 28 Mapa Geológico de la Región Ancash, INGEMMET 2010

La cordillera blanca que está constituida fundamentalmente por un batolito de 3 a 12 millones de años de antigüedad, el cual se encuentra emplazado entre


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UNASAM - FIC

CAPITULO III

dos sistemas de fallamiento regional (Figura N°28) que están parcialmente activos (informe Recreta, 1981). •

El sistema de falla de la cordillera blanca

•

La falla de Quiches

3.2.1 SISTEMA DE FALLA DE LA CORDILLERA BLANCA Las evidencias geológicas muestran que esta falla ha ocurrido progresivamente en el cuaternario (Yonekura et al 1979). En el mapeo geológico regional (cartografía del INGENMET), se ha definido una traza de falla longitudinal (en realidad, es un conjunto de fallas normales activas que constituyen un “sistema”), que se orienta en dirección N100°E y N150°E, los ángulos de buzamiento están comprendidos entre 55° y 75, que domina la margen occidental de la Cordillera Blanca. Estos sistemas de fallas alcanzan una longitud aproximada de 200 km, iniciándose a la altura de la laguna Conococha (y probablemente más al sur) para llegar hasta el nevado Rosco (la parte más norteña de la Cordillera Blanca) y los saltos verticales en el sistema de falla varían de 1 a 50 m. esta falla abarca desde la localidad de Chiquian hasta la localidad de Corongo. Humberto Salazar Díaz cataloga a esta estructura regional como: “una fuente sismogénica continental (interplaca), donde se espera que ocurran en el futuro rupturas con desplazamientos verticales de hasta 3m, originando sismos con magnitud (Ms) hasta 7.4, con intervalo de recurrencia de 1,900 a 2,800 años ”. En el área de Pitec, aproximadamente a 10 km hacia el este de la ciudad de Huaraz, en el lado derecho del valle de Churup, se ha instalado en forma permanente un instrumento dentro de la zona de falla que corta una morrena, que permite registrar micro desplazamientos en las tres direcciones. Luego de tres años de mediciones, los registros de desviaciones angulares relativas señalan un mayor desplazamiento irreversible que no excede de los 0.6 mm y que fue inducido por un temblor lejano. La traza de la falla de la cordillera blanca presenta dos sectores bien marcados: sector norte caracterizado por ser una traza casi continua, y el sector sur que es el del tipo echelón (trazas individuales). Ver figura N°29


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CAPITULO III

UNASAM - FIC

-81°

-79°

-77°

-75°

-73° CUATERNARIAS (N O ACT IV AS )/

FALLA / FAULT PIURA

ACTIVAS / ACTIVE

CUATERNARY ( NOT ACTIVE)

Falla Normal / Normal Fault

FALLAS RIOJA-MOYOBAMBA/ RIOJA - MOYOBAMBA FAULTS

Falla Inversa /Reverse Fault Falla Transcurrente /Transverse Fault

-6°

AMAZONAS

-6°

Falla con sentido de deslizamiento desconocido / Unknown Direction Slide Fault

Falla Normal Probable / Likely Normal

LAMBAYEQUE

Fault

Falla Inversa Probable / Likely Reverse Fault

Falla Probable "En general"/ Likely Fault "In general"

CAJAMARCA

Fallas conocidas por Metodos Indirectos/

En superficie /

Profundas/

Shallow

Deep

Faults Known by Indirect Methods

FALLA CHAQUILBAMBA

SAN MARTIN Plegamientos / Foldinas

Flexural / Flexure

Anticlinal / Anticine

Sinclinal / Sincline

Activas / Active

-8°

-8° LA LIBERTAD

ZONA DE ESTUDIO

Cuaternarias (No Activas)/ Cuaternary (Not Active)

FALLA QUICHES/ QUICHES FAULT

MOVIMIENTOS VERTICALES/ VERTICAL MOVEMENT Velocidad(V) / Levantamiento Subsidencia Velocity (V) En Lineas / Debil / In Lines Weak De Costa / Moderado / Coastal Moderate Fuerte / Strong

Subsidence

Uprising

V 0.3 mm/ano 0.3 V 0.6 V 0.6

mm/ano

En Continente / In Continent

SISTEMA DE FALLAS DE LA CORDILLERA BLANCA/ FAULTS SYSTEMS OF CORDILLERA BLANCA

UCAYALI

ANCASH

HUANUCO

FALLAS CUATERNARIAS EN LA ZONA DE ESTUDIO FUENTE: U.S. DEPARTMENT OF THE INTERIOR U.S. GEOLOGICAL SURVEY (USGS)

-10°

-10°

P

A C

EA

PERU - CHILE TRENCH

OC

FOSA OCEANICA PERU-CHILE/

O

N I C I F

PASCO

PA

O

100 Km

N

50

tiempo más reciente de movimiento

tasa de deslizamiento (mm/año)

NORMAL

HISTORICO (1946)

PE-05

PE-06

ZONA DE FALLAS DE LA CORDILLERA BLANCA

PE-06A

SECCION A

NORMAL

<15 Ka

<1

PE-06B

SECCION B

NORMAL

<15 Ka

01 - MAY

PE-06C

SECCION C

NORMAL

<15 Ka

01 - MAY

PE-06D

SECCION D

NORMAL

<15 Ka

01 - MAY

UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

CO

50 40 30 20 10 0

sentido del movimiento

FALLA DE QUICHES

FI

ESCALA GRAFICA/ GRAFIC SCALE

E A

IGP-CERESIS-1991 (MACHARE -LEUREYRO)

C

REFERENCIA:

Nombre de la Estructura

PE-05

CI

MAPA NEOTECTONICO / NEOTECTONIC MAP

Numero

JUNIN

LIMA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

-12°

-12°

PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION ANCASH BACH. ING. ITALO J. DE LA CRUZ MARSANO

CUSCO HUANCAVELICA

-81°

-79°

-77°

-75°

NEOTECTONICA DE ANCASH -73°

GRAFICA

Figura N° 29 Mapa Neotectonico de Ancash, Sistema De Falla De La Cordillera Blanca y La Falla De Quiches, (IGP-CERESIS-1991)


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OCTUBRE 2011

CAPITULO III

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3.2.2 LA FALLA DE QUICHES Esta falla se localiza en la región de Ancash y tienen una orientación en dirección de NO–SE. Esta falla alcanza salto vertical de 3 m aproximadamente y tiene una longitud de 5 km. Terremoto Ocurrido en la Provincia de Pallasca y Pomabamba, Asociado a un visible caso de dislocación Tectónica, Causo 1396 víctimas. El movimiento sísmico tubo una área de repercusión de 450,000 km2, la región Epicentral situada entre las coordenadas 8.10° a 8.26° de latitud Sur y 77.27° a 77.52° de longitud Oeste fue el escenario de grandes efectos destructores, en donde ocurrieron transformaciones topográficas y derrumbes en la parte alta del pueblo de Quiches, donde se produjo una escarpa de falla de 10km. de longitud con rumbo Promedio de N42°O con buzamiento del plano de dislocación de 58°SO. Ver figura N°30

Figura N° 30 falla de quiches de 20km de longitud

Grandes derrumbes se produjeron en las quebradas de pelagatos, shuitococha, llama y San Miguel, que ocasionaron represamientos. Se produjeron numerosos agrietamientos en el terreno carca a Quiches, mayas, Huancabamba, Conchucos y Citabamba. Su efecto en las construcciones fue grandes, en el material de adobe y tapial de las edificaciones de Quiches, Sihuas, mayas y Conchucos.

3.3 SISMICIDAD HISTÓRICA El sismicidad histórico se remonta a mediados del Siglo XVI con la conquista y colonización de los españoles y depende fundamentalmente de la concentración de población ya que fueron transmitidas en forma oral; los cuales


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CAPITULO III

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fueron recolectados en diferentes investigaciones y por diferentes autores. Silgado (1968, 1978, 1985) fue uno de los pioneros en este trabajo y realizó una de las más importante aportaciones a la historia sísmica del Perú. La Sismicidad histórica de Ancash comprende la actividad ocurrida en los siglos pasados en los cuales no se poses datos instrumentales. Los sismos históricos ocurridos y los que han afectado al departamento de Ancash son 21, los cuales se describen a continuación, cuadro N°5:

Cuadro N° 5 Sismos Históricos Ocurridos en La Región Ancash en el periodo de (1471 – 1963)

Fecha

Horas (GMT)

Coordenadas Lat.

Long.

S°

W°

M

Descripción

(Silgado)

Terremoto que destruyo Lima, fue sentido desde Trujillo hasta caraveli, también fue sentido en 9/07/1586

19:00

-12.2

-77.7

8.1

Huánuco y Cusco, y posiblemente en lugares intermedio; por 60 días se dejaron sentir las réplicas. Terremoto que destruyó la ciudad de Trujillo; fue sentido a 2000 km. Al norte y a más de 600 km. Al

14/07/1619

11:30

-8.0

-79.2

7.8

sur. En la ciudad de lima se le sintió como un fuerte temblor que causo la salida de la gente de sus casas. Terremoto que ocasionó diversas daños en la ciudad de Trujillo; en los nevados de la cordillera

06/01/1725

23:25

-12

-77

-

blanca origino la rotura de la laguna glaciar, la cual desbordándose, arraso un pueblo cercano a Yungay, murieron 1500 personas, el sismo fue sentido en lima. Terremoto que causo muchos daños y 1141 muertos en lima; hubo tsunami en el callao.

28/10/1746

22:30

-11.6

-77.5

8.4

Probable intensidad en lima X MMI, fue sentido desde Guayaquil, marañón, hasta el Cusco y Tacna.

14/03/1747

13:30

-8.58

-78.1

7

Sismo destructor en Tauca, Conchucos.

Causo

muertos y se Registraron daños en Corongo. Sismo Fuerte y Prolongado movimiento de tierra

02/01/1902

14:08

-9.00

-78.4

9

en Casma y Chimbote, donde Causo alarma, se le sintió desde Paita hasta lima Fuerte Movimiento Sísmico en la ciudad de lima

4/03/1904

05:17

-12.3

-76.2

7

(intensidad aproximada: VIII MMI), fue sentido en Casma, Trujillo, Huánuco, Pisco y Ayacucho.

21/05/1917

4:45

-8.28

-79.5

6

Fuerte temblor en la ciudad de Trujillo, Causo daño en edificios públicos, el sismo se sintió


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CAPITULO III

UNASAM - FIC

Cuadro N° 5 Sismos Históricos Ocurridos en La Región Ancash en el periodo de (1471 – 1963)

Fecha

Horas (GMT)

Coordenadas Lat.

Long.

S°

W°

M

Descripción

(Silgado)

fuerte en Chimbote y Casma. 11/03/1926

10:41

-12.52

-77.07

6

Fuerte Sismo en la ciudad de lima, se produjeron derrumbe en la ruta del ferrocarril Central. Violento Sismo que causo muchos daños en

20/01/1932

2:30

-11.88

-77.73

9

Trujillo y lima. Se estima una intensidad de VII MMI, en lima Fuerte sismo sentido en la costa Peruana, entre las latitudes 5° y 11° .causo daños en Trujillo,

05/03/1935

22: 35

-9.82

-77.43

6

ligeros daños en Cutervo, Cajamarca, Chimbote y Casma; Sentido en todas las poblaciones del callejón de Huaylas hasta Chiquian, lo mismo que en Celendín, San Marcos y Pomabamba. Sismo que afecto las provincias de Cajamarca,

21/06/1937

15:13

-8.26

-79.23

7

Caraz,

Casma,

Celedin,

Chimbote

Chiquian,

Cutervo Huaraz, Pomabamba, Salaverry, Trujillo Terremoto en las vertientes Orientales de la cordillera Central; en el valle de Chontabamba, 24/12/1937

06:20

-10.55

-76.63

6.2

fueron 34 casas completamente destruidas; el movimiento sísmico fue sentido en San Ramón, la Merced, Pozuzo y Tarma. Terremoto de grado VII MMI en lima, fue sentido desde Guayaquil en el norte y Arica en el sur;

24/05/1940

11:35

-10.5

-77.6

8.2

hubo Tsunami; causo 179 muertos y 3500 heridos. Causo una intensidad de VI MMI en el Callejón de Huaylas. Terremoto que afecto Pallasca pomabamba, 100km. Al norte de Huaraz con magnitud 7 Ms el

10/11/1946

12;53

-8.47

-77.86

7.2

sismo estuvo asociado a un movimiento de falla normal con un desplazamiento vertical máximo de 3.50m. en áreas Próximas al epicentro

se

produjeron derrumbes y deslizamientos. Originado en el Océano Frente a las costas del 24/06/1951

20:37

-8.3

-79.8

6

litoral Norte, Causo una intensidad de V MMI en Pacasmayo; sentido en Cajamarca y en todo el callejón de Huaylas. Temblor sentido en todas las poblaciones de los

18/02/1956

1:37

-10.0

-79.0

5

departamentos de la libertad y Ancash, fue sentido con una intensidad de V MMI en la ciudad de Chimbote Fue destructor en callejón de Huaylas. En

18/02/1956

17:48

-8.5

-79.5

6

Carhuaz el sismo origino daños en las viviendas. Podría estar conectado al sismo de fallamiento activo del flanco de la cordillera Blanca


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CAPITULO III

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Cuadro N° 5 Sismos Históricos Ocurridos en La Región Ancash en el periodo de (1471 – 1963) Coordenadas

Horas

Fecha

(GMT)

Lat.

Long.

S°

W°

-8.7

-79.1

M

Descripción

(Silgado)

Movimiento destructor que se sintió en las 03/07/1961

14:49

7

provincias de Chimbote, Huaraz y en Salaverry Trujillo Movimiento

sísmico

que

causo

numerosos

agrietamientos en la construcciones de adobe de 18/04/1962

19:14

-10.0

-79.0

6

la ciudad de Casma y deterioros en la catedral de Huaraz y deslizamiento en el asiento minero Quiruvilca. Movimiento sísmico destructor en los Pueblos de la Cordillera Negra, Causo Fuertes daños en los pueblos de Huayllacayan, Cajacay, Llipes, muchas averías en los canales de regadío. En Huaraz se

24/09/1963

11:30

-10.75

-78.24

7

produjeron daños en varias Construcciones, Con caída de tejas y cornisas, destruyo viviendas antiguas en el puerto de huarmey, algunas rajaduras en inmuebles antiguos del norte de la ciudad de lima, sentido con fuertes intensidad en Chimbote y Salaverry.

Fuente: instituto geofísico del Perú

3.4 SISMICIDAD INSTRUMENTAL DEL ÁREA DE ESTUDIO La calidad de la información sísmica instrumental en el Perú ha mejorado a partir del año 1963 con la instalación de la red sismográfica mundial; a partir de esa fecha, los registros de los sismos, son más precisos, en cuanto a su localización de hipocentros y la mayoría de los sismos tienen calculada su magnitud en función de las ondas de cuerpo; por lo que los datos de los catálogos sísmicos, puede ser considerados para la obtención de parámetros sismológicos. La información sísmica instrumental que se ha utilizado en la presente investigación, es de 3 catálogos sísmicos, los cuales se menciona a continuación: •

Catálogo Sísmico República del Perú (1471-1982), revisado y actualizado el 2001, Instituto Geofísico del Perú.

•

Catálogo Sísmico de hipocentros para el Perú (1982-2005), versión preliminar en revisión del 2007, Elaborado por el Instituto Geofísico del Perú.


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CAPITULO III

UNASAM - FIC

•

Catalogo sísmico del NEIC-USGS (1973-2011), con magnitud sísmica de 4 a 10 Los sismos instrumentales en Ancash presentan el mismo patrón general

de distribución espacial que el resto del territorio peruano, ver Figura N°31

Figura N° 31 Eventos Sísmicos de una Magnitud Mw > 7, Ocurrido en todo el Territorio del Perú

Debido a la variedad de magnitudes existentes en el catalogo compilado, es necesario tener un parámetro uniforme y homogéneo para denominar el tamaño de un sismo del catálogo en la presente investigación, se realizo la homogenización del catalogo a la magnitud de momento (Mw), para esto se propone la siguiente correlación: •

Para eventos con magnitudes MB (ondas de cuerpo) reportadas u obtenidas, MW es calculado usando la siguiente expresión: * 1.1234* , 3.50 3.5 f * f 7.8


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CAPITULO III

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Esta relación se calculo mediante mínimos cuadrados, en la que se utilizo 1619 datos, los cuales se tiene valores registrados de MB y MW de un mismo evento, esta expresión cuenta con coeficiente de determinación de 0.9501, el cual es aceptable en términos estadísticos.

Figura N° 32 Correlación entre Mw y MB propuesta por la investigación al 2011

Cabe indicar que la información sismológica utilizada en el presente estudio es a partir de 1963 hasta el 15 de mayo del 2011, la cual ha sido uniformizado a la magnitud de momento (Mw), utilizando la formula propuesta en la figura N°32 En la región de Ancash son 3 los eventos sísmicos de (Mw)>7, los cuales se describen en el cuadro N°6

Cuadro N° 6 SISMOS INSTRUMENTALES OCURRIDOS EN LA REGION DE ANCASH ENTRE LOS PERIODO DE (1963 – 2011) DE Mw >7 Fecha

Horas UTC

1966/10/17

Coordenadas

Magnitud

Profundidad

Long.

Lat.

(Mw)

km

21:41:57

-78.648

-10.832

8.1

37.3

1970/05/31

20:23:27

-78.838

-9.272

7.9

41.10

1996/02/21

12:51:01

-79.590

-9.59

7.5

10.00

En la figura N°33 presenta la distribución de epicentros en el área de influencia de la región Ancash. Esta figura presenta la ubicación de los sismos ocurridos entre los años 1963 al 2011, con magnitudes Mw mayores o iguales que 4.0. En este mapa se ubican los sismos con diferentes profundidades focales, tales como sismos superficiales (0-70 km).


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UNASAM - FIC

CAPITULO III

Figura N° 33 Eventos sísmicos de magnitud Mw > 7, mas cercamos a la región Ancash


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CAPITULO III

UNASAM - FIC

Los sismos con foco a profundidad intermedia (71 km - 300 km) se distribuyen de manera irregular por debajo del continente, formando un plano con un ángulo de buzamiento promedio de 14, donde se aprecia la subducción de la placa de Nazca, ya que hacia el continente la profundidad focal de los sismos aumenta. Ver figura N°34 -6

N

F osa

D is ta n

-3 200

c ia (k m )

400

-9

600

-1 2

0

-1 5 -1 8

100

0 Profundidad (km)

30 100 200

-1 8 °

300

-8 1 ° e Oc

400

an

a oP

ic c if

Fo

-1 2 ° o

sa

-7 5 °

0°

-6 °

E cu a d o r

PERU

-6 9 °

Colo

mb

ia

cos θ=1 C h ile

B ra z il B o liv ia

Figura N° 34 Esquema sismo tectónico de la geometría de la subducción en el Perú deducido a partir de la distribución de la sismicidad con la profundidad. Las flechas indican la orientación de los ejes de tención con el mismo buzamiento que el plano de subducción (tavera y buforn 1998)

La actividad sísmica con foco profundo (301 km - 700 km) se localiza en la región centro de la Llanura Amazónica; siendo esta sismicidad mayor en la región central (borde Perú-Brasil). En la figura N°35 se presenta el perfil transversal perpendicular a la costa, donde se observa que la sismicidad con foco superficial se localiza principalmente en la zona oceánica en dirección paralela a la línea de costa, donde se producen sismos de magnitud moderada con relativa frecuencia. Otro grupo importante de sismos con foco superficial son los producidos por la subsidencia del Escudo Brasileño bajo la Cordillera Andina, estando la mayor parte de estos sismos localizados en la zona de transición entre la Cordillera Oriental y el margen occidental de la zona Subandina (entre 3°S y 13°S). En la zona alto andina se han registrado sismos superficiales e intermedios en menor cantidad y más dispersos. Estos sismos presentan magnitudes moderadas y son menos frecuentes, y estarían relacionados a posibles fallas existentes.


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CAPITULO III

UNASAM - FIC

Figura N° 35 Perfil sísmicos en la región Ancash TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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CAPITULO III

UNASAM - FIC

3.5 EVALUACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LAS FUENTES SISMOGÉNICAS La determinación de las fuentes sismogénicas se ha basado en la figura N°31, de Distribución de Epicentros, así como en las características tectónicas del área de influencia. Como se ha mencionado anteriormente, la actividad sísmica en el Perú (figura N°36 y N°37) es el resultado de la interacción de las Placas de Nazca y Sudamericana, así como del proceso de reajustes tectónicos del aparato andino; Esto permite agrupar a las fuentes en continentales y de subducción. Las fuentes de subducción modelan la interacción de las Placas Sudamericana y de Nazca. Las fuentes continentales o corticales están relacionadas con la actividad sísmica superficial andina. La determinación de estas fuentes se basa en conceptos regionales de sismotectónica.

Figura N° 36 Muestra la sismicidad del Perú en 3D

La mayor parte de los sismos ocurridos en el área considerada es producto de la interacción de las placas de Nazca y Sudamericana. La placa de Nazca penetra debajo de la Sudamericana a ángulos variables y se profundiza a medida que avanza hacia el continente. En el Perú la distribución de los sismos en función a la profundidad de sus focos, ha permitido configurar la geometría


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UNASAM - FIC

CAPITULO III

del proceso de subducción de la placa oceánica bajo la continental, tal como se aprecia en la figura N°34. Una característica importante de esta geometría es que cambia su forma al pasar de una subducción de tipo horizontal (región norte y centro) a una de tipo normal (región sur) a la altura de la latitud 14ºS. Este cambio en el modo de la subducción es debido a que la placa oceánica soporta una contorsión (Deza, 1972; Grange et al, 1984; Rodríguez y Tavera, 1991; Cahill y Isacks, 1993; Tavera y Buform, 1998).

Figura N° 37 Densidad por km2 de la actividad sísmica del Perú desde 1963-2011

En el presente estudio se han determinado 14 fuentes sismogénicas de subducción, en las cuales se han diferenciado los mecanismos de interfase (IFF1, IFF2, IFF3, IFF4 y IFF5) y de intraplaca superficial (ISF6, ISF7, ISF8, ISF9 y ISF10) e intermedias (IIF11, IIF12, IIF13 y IIF14). Así mismo se han utilizado 6 fuentes sísmicas continentales (CF15, CF16, CF17, CF18, CF19 y CF20). Las fuentes sismogénicas de subducción y continentales se presentan en las figuras N°38 y N°39 y sus coordenadas geográficas se indican en las Cuadro N°1 y 2.


Pág. -82-

CAPITULO III

UNASAM - FIC

F6

F1

F11

PERU

F7

F2 F14 P ALLASCA

LA LIBERTAD

S IHUAS

CORONGO

P OMAB AM BA

MCA L. LUZURIAGA

HUA YLAS S ANTA

C. F. FITZCARRA LD

A.RAI MONDI Y UNGAY A SUNCION

CA RHUAZ

HUA RI CASMA HUA RAZ

Ancash

AIJA

RE CUAY

B OLOGNESI

HUA RMEY

F12

OCROS

F8 LIMA

F3

F13 F9

F4 F10

F5

Figura N° 38 Fuentes Sismogenicas de Subducción del Perú al 2011, con diferenciación del mecanismo focal generador de sismos TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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CAPITULO III

UNASAM - FIC

F17

PERU F18

PALLASCA

LA LIBERTAD

SIHUAS

C ORONGO

POMABAMBA

MCAL. LUZ URIAGA

HUAYLAS C . F. FITZCARRALD

SANTA

A.RAIMONDI YUNGAY ASUNCION

C ARHUAZ

HUARI CASMA HUARAZ

Ancash

AIJA

RECUAY

BOLOGNESI

HUARMEY

F19

OCROS

LIMA

F15

F20

F16

Figura N° 39 Fuentes Sismogenicas continental del Perú al 2011, con diferenciación del mecanismo focal generador de sismos TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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CAPITULO III

UNASAM - FIC

Cuadro N° 7 Coordenadas Geográficas de las Fuentes Subducción Código

FUENTE

MECANISMO FOCAL

IFF1

Fuente F1

Interfase

IFF2

Fuente F2

Interfase

IFF3

Fuente F3

Interfase

IFF4

Fuente F4

Interfase

IFF5

Fuente F5

Interfase

Longitud (O) -78.598 -80.038 -81.292 -81.294 -80.516 -79.156 -81.050 -81.709 -82.089 -82.018 -80.809 -79.302 -80.214 -80.673 -81.050 -77.028 -75.998 -79.156 -77.028 -75.684 -74.063 -72.914 -75.998 -74.063 -72.914 -71.427 -69.641 -69.627 -71.586 -71.617

Latitud (S) 1.483 -2.447 -2.445 -0.625 1.483 -7.834 -8.931 -7.600 -6.250 -3.781 -2.445 -2.447 -3.623 -5.441 -8.931 -14.811 -13.999 -7.834 -14.811 -16.501 -17.768 -16.397 -13.999 -17.768 -16.397 -17.553 -18.721 -22.000 -22.000 -19.680

Profundidad (km) 36 51 42 29 20 49 27 23 22 28 44 60 48 39 27 23 42 57 23 17 23 52 43 20 42 46 53 25 25 25

Fuente: Elaboración Propia


FUENTE

MECANISMO FOCAL

ISF6

Fuente F6

Intraplaca superficial

ISF7

Fuente F7


ISF8

Fuente F8


Longitud (O) -77.923 -76.863 -78.598 -80.038 -78.598 -79.302 -78.598 -78.459 -77.434 -79.156 -80.673 -80.214 -79.156 -75.998 -74.996 -78.427


Latitud (S) -0.946 1.483 1.482 -2.446 -2.446 -2.447 -2.447 -5.050 -6.719 -7.834 -5.441 -3.622 -7.834 -13.999 -13.218 -7.363

Profundidad (km) 108 116 105 93 103 91 98 101 110 95 81 84 107 76 103 103

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CAPITULO III

UNASAM - FIC


FUENTE

MECANISMO FOCAL

ISF9

Fuente F9


ISF10

Fuente F10


IIF11

Fuente F11

Intraplaca intermedia

IIF12

Fuente F12


IIF13

Fuente F13


IIF14

Fuente F14


Longitud (O) -75.998 -72.914 -72.160 -74.996 -72.914 -70.892 -69.055 -68.013 -67.868 -69.627 -69.641 -71.427 -77.434 -75.598 -75.243 -76.788 -77.923 -78.598 -78.459 -78.427 -74.996 -73.973 -77.177 -74.996 -72.160 -70.892 -73.577 -77.177 -75.600 -74.400 -73.589 -73.914 -72.963 -73.973

Latitud (S) -13.999 -16.397 -15.453 -13.218 -16.397 -13.863 -15.365 -19.959 -22.000 -22.000 -18.721 -17.553 -6.719 -5.560 -3.054 -0.944 -0.946 -2.447 -5.050 -7.366 -13.218 -12.421 -6.557 -13.218 -15.453 -13.863 -12.112 -6.557 -5.539 -6.567 -8.086 -9.347 -11.633 -12.421

Profundidad (km) 88 94 103 98 87 115 124 111 165 100 104 95 32 88 148 165 144 103 48 82 52 47 76 53 104 58 23 70 145 165 160 120 102 55


Cuadro N° 9 Coordenadas Geográficas de las Fuentes Continentales Código

FUENTE

MECANISMO FOCAL

CF15

Fuente F15

Cortical

CF16

Fuente F16

Cortical

Longitud (O) -79.156 -78.084 -76.340 -74.760 -75.998 -75.998 -74.760 -70.176 -70.434 -69.134 -69.641 -71.427


Latitud (S) -7.834 -7.213 -10.670 -13.130 -13.999 -13.999 -13.130 -15.201 -15.947 -17.789 -18.721 -17.553

Profundidad (km) 29 23 24 23 31 29 22 15 19 23 28 29

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CAPITULO III

UNASAM - FIC

Cuadro N° 9 Coordenadas Geográficas de las Fuentes Continentales Código

FUENTE

MECANISMO FOCAL

CF17

Fuente F17

Cortical

CF18

Fuente F18

Cortical

CF19

Fuente F19

Cortical

CF20

Fuente F20

Cortical

Longitud (O) -78.100 -76.872 -77.410 -76.826 -79.100 -79.085 -79.100 -75.100 -74.422 -77.143 -77.143 -74.422 -74.170 -72.480 -74.760 -76.340 -74.760 -72.480 -69.400 -70.176

Latitud (S) 0.748 0.373 -0.867 -4.705 -5.200 -0.370 -5.200 -4.330 -7.976 -9.079 -9.079 -7.976 -9.330 -11.400 -13.130 -10.670 -13.130 -11.400 -12.966 -15.201

Profundidad (km) 23 25 26 32 30 23 23.5 31.5 32 26.5 23 35 32 31 18 20 28 28 26.80 25


Donde: La interpretación del código es la siguiente, la primera letra del mecanismo focal, como puede ser interfase (IF), intraplaca Superficial (IS), interplaca intermedia (II), cortical (C); acompañado por la fuente (F), y por un numero 1; como por ejemplo IFF1: mecanismo de interfase fuente numero 1

3.6 CÁLCULOS DE LOS PARÁMETROS SISMOLÓGICOS DE LAS FUENTES Conocida la sismicidad del territorio peruano se prosiguió a calcular los parámetros sismológicos y tectónicos de las 20 fuentes Sismogenicas propuestas en la presente investigación, para la obtención de estos parámetros se utilizo la escala de magnitud de momento (MW) por ser una escala que no se satura para evento mayores a 7 y describir con mayor precisión la verdadero valor de un evento sísmico. Para la determinación de los parámetros sismológicos, se utilizo el software que realiza análisis de sismicidad “Zmap - versión 6.0” desarrollado por Stefan Wiemer en 2001.


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CAPITULO III

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Los parámetros sismológicos determinados en la presente investigación se realizo asumiendo el modelo exponencial no truncado de Gutenberg y Richter (que simula la distribución magnitud-frecuencia) y el modelo de tiempo de ocurrencia de Poisson, para cada una de las fuentes sismogénicas; estos parámetros se describen a continuación:

Valor de b: es una constante que caracteriza la distribución de las magnitudes. También se le denomina “índice de sismicidad”, en término de logaritmo natural, el cual se determino mediante el método de máxima Verosimilitud.

Coeficiente de variación del valor de b, es determinados conjuntamente con el valor b

Tasa de excedencia de un sismo MC, es el número de sismos que exceden una magnitud MC.

Magnitud Mínima de Umbral Mc, para lo cual se empleo el criterio de la mejor combinación de métodos (Mc95, Mc90, Máxima curvatura), el cual es propuesto por Wiemer y Wyss el 2005.

Magnitud Máxima Observada, la cual corresponde con la magnitud del terremoto más grande ocurrido en cada zona durante tiempos históricos, del catalogo sísmico utilizado.

Magnitud Máxima Esperada: es la magnitud máxima que puede esperarse en cada zona sísmica de acuerdo con las características de cada fuente, entre ellas la longitud de ruptura, es decir la longitud de las fallas, esta se calculo mediante la formula de Wells y Coppersmith (1994) en función al Área

Desviación estándar de la Magnitud Máxima Esperada σMw, se determina en función a la relación empleada del Cuadro N°1

A continuación se presenta los resultados obtenidos de los parámetros sismológicos para cada una de las fuentes sismogénicas, tanto para el proceso de subducción diferenciados según su mecanismo de generación de los sismos, como sismos de interface, sismos de intraplaca superficial, y sismos de intraplaca intermedio, así como también para las fuentes sismogénicas continentales o corticales


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CAPITULO III

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Figura N° 40 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F1 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc).




Figura N° 44 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F5 de interface, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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CAPITULO III

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Figura N° 45 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F6 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc).




Figura N° 49 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F10 de intraplaca superficial, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc). TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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CAPITULO III

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Figura N° 50 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F11 de intraplaca intermedia, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc).




Figura N° 54 Curva de recurrencia sísmica de la fuente F15 continental, con la ubicación del punto de inflexión que representa a la magnitud mínima umbral (Mc).



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CAPITULO III

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En el cuadro N°10 se presentan los parámetros de sismicidad local de todas las fuentes sismogénicas, las cuales fueron determinados mediante el análisis estadístico de máxima verosimilitud, mencionadas anteriormente.


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CAPITULO III

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Cuadro N° 10 PARAMETROS SISMOLOGICOS CALCULADOS EN BASE A MAGNITUD (Mw) PERIODO DESDE 1963 - 2011: ( 48.4 AÑOS ) DESCRIPCION DE LA FUENTES

Resultados del Software Zmap Mw

N°

Mecanismo Focal

Codigo

a

b

(Mc) 1

Mmax 2

β3

c(β) β) 5

λ(Mc) 4

E(Mmax) †

σMw 6

1

Interfase

IFF1

6.64

1.01

5.0

6.8

2.326

0.220

0.80

8.36

0.24

2

Interfase

IFF2

8.04

1.15

5.1

7.1

2.648

0.140

3.09

8.56

0.24

3

Interfase

IFF3

7.25

0.95

4.9

8.1

2.187

0.120

8.13

8.61

0.24

4

Interfase

IFF4

9.24

1.34

5.2

6.6

3.085

0.170

3.87

8.35

0.24

5

Interfase

IFF5

7.99

1.14

4.9

7.6

2.625

0.360

5.24

8.60

0.24

6

Intraplaca Superficial

ISF6

5.75

0.94

5.0

6.2

2.164

0.000

0.23

8.32

0.24

7


ISF7

6.70

1.05

4.8

6.3

2.418

0.310

0.94

8.50

0.24

8


ISF8

6.76

1.09

4.6

6.5

2.510

0.300

1.15

8.38

0.24

9


ISF9

7.72

1.17

4.9

6.3

2.694

0.320

2.01

8.19

0.24

10


ISF10

7.00

0.97

5.0

6.8

2.234

0.130

2.92

8.76

0.24

11

Intraplaca Intermedia

IIF11

7.11

0.95

4.8

7.2

2.187

0.120

7.33

8.66

0.24

12


IIF12

7.26

1.05

4.8

6.6

2.418

0.220

3.43

8.49

0.24

13


IIF13

7.52

1.14

4.8

6.2

2.625

0.340

2.31

8.33

0.24

14


IIF14

7.34

0.99

4.8

7.0

2.280

0.130

8.00

8.62

0.24

15

Cortical

CF15

9.15

1.57

5.0

5.9

3.615

0.440

0.41

8.47

0.24

16

Cortical

CF16

7.34

1.11

4.6

6.2

2.556

0.460

3.54

8.67

0.24

17

Cortical

CF17

6.10

0.93

4.7

6.2

2.141

0.190

1.11

8.55

0.24

18

Cortical

CF18

8.38

1.27

5.1

6.8

2.924

0.230

1.65

8.66

0.24

19

Cortical

CF19

7.99

1.20

5.0

6.6

2.763

0.210

2.02

8.59

0.24

20

Cortical

CF20

6.23

0.99

4.5

5.8

2.280

0.570

1.23

8.54

0.24

Fuente: Elaboración Propia (1)

Magnitud Mínima Umbral (Mc)

(2)

Magnitud Máxima Observada (Mmax)

(3)

Índice de Sismicidad en termino de logaritmo natural (β)

(4)

Tasa de excedencia en función al tiempo λ(Mc)

(5)

Coeficiente de variación de (c(β))

(6)

Desviación Estándar de la Magnitud Máxima σMw

(†)

Magnitud máxima Esperada E(Mmax), calculada mediante la formula de wells y coppersmith (1994) en

función al Área


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CAPITULO III

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3.7 LEYES DE ATENUACIÓN UTILIZADAS EN LA EVALUACION Para considerar la propagación de las ondas sísmicas a lo largo de su Trayectoria, desde la fuente al sitio de estudio, es necesario utilizar leyes de atenuación sísmica que cumplan con las características sismotectónicas de la zona y que permitan establecer una relación muy ajustada de las aceleraciones espectrales en función de la magnitud del sismo ocurrido en una fuente y la distancia entre ésta y el sitio. En el Perú, existen leyes de atenuación para el movimiento del suelo propuestas por Casaverde (1980), Huaco (1980) y Ruiz (1999). Estas relaciones lamentablemente no pudieron utilizarse en este trabajo debido a los escasos datos utilizados en su estimación y en la medida del tamaño del sismo en que están basados estas relaciones, generalmente mb o Ms, (Monroy y Bolaños en el 2002). Las leyes de atenuación pueden adoptar muy diversas formas, para estimar el peligro sísmico se ha utilizado tres modelos de atenuación para ordenadas espectrales; estos modelos son: Youngs et al (1997) y J. Chávez Obregón (2006), que diferencian los mecanismos focales para sismos de subducción de interfase e intraplaca en la estimación de la máxima aceleración del suelo. Así mismo, se ha utilizado el modelo de atenuación sísmica propuesto por Sadigh et al (1997) para sismos continentales. Estas leyes de atenuación utilizan como parámetro de distancia, la calculada entre el sitio y la zona de ruptura, en lugar de la distancia epicentral o hipocentral. Es importante resaltar que al utilizar un grupo de ecuaciones de atenuación en lugar de una, se están considerando las incertidumbres inherentes a los modelos de atenuación asumidos, llamadas incertidumbres epistémicas. Además, son tomadas en cuenta las incertidumbres aleatorias, asociadas a errores en la estimación de parámetros de determinado modelo, estas son incorporadas en cada ley de atenuación en su función de distribución. 3.7.1 Modelo de Atenuación sísmica de Youngs et al (1997) Para los sismos de subducción se ha utilizado el modelo de atenuación de aceleraciones propuestas por Youngs, Chiou, Silva y Humphrey (1997).


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CAPITULO III

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Youngs et al (1997) han desarrollado relaciones de atenuación para zonas de subducción de sismos de interfase e intraplaca usando datos de sismos registrados en Alaska, Chile, Cascadia, Japón, México, Perú (11 registros) y las Islas Salomón para distancias entre 10 y 500 Km, teniendo en cuenta las características del sitio, clasificándolas en tres grupos: roca, suelo duro poco profundo y suelo profundo. Youngs et al (1997) utilizo como parámetros, la magnitud momento (Mw) para la medida del evento, La localización epicentral, profundidad y mecanismo focal; para proponer el siguiente modelo de atenuación para procesos de subducción en roca y suelo ver Cuadro N°11: Cuadro N° 11 Relaciones de Atenuación para la Aceleración de la Respuesta Espectral Horizontal (con 5% de amortiguamiento) para los Terremotos de Subducción (Propuesta por Youngs et al en 1997) Funcional adoptado para Roca: $Bt 0.2418 + 1.414 + ' + G 10 − J + J $BW + 1.7818? (.MMKZ + 0.00607 + 0.3846 … … . 40 Desviación estándar: K + M … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 41

Periodo (seg.)

C1

C2

C3

C4 *

C5 *

PGA 0.075 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00

0.000 1.275 1.188 0.722 0.246 -0.115 -0.400 -1.149 -1.736 -2.634 -3.328 -4.511

0.0000 0.0000 -0.0011 -0.0027 -0.0036 -0.0043 -0.0048 -0.0057 -0.0064 -0.0073 -0.0080 -0.0089

-2.552 -2.707 -2.655 -2.528 -2.454 -2.401 -2.360 -2.286 -2.234 -2.160 -2.107 -2.033

1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.5 1.55 1.65

-0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1

Funcional adoptado para suelo: $Bt = −0.6687 + 1.438 + ' + G 10 − J + J $BW + 1.097? (.'Z + 0.00648 + 0.3643 … … . 42 Desviación estándar: K + M … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 43

Periodo (seg.)

C1

C2

C3

PGA 0.000 0.0000 -2.329 0.075 2.400 -0.0019 -2.697 0.10 2.516 -0.0019 -2.697 0.20 1.549 -0.0019 -2.464 0.30 0.793 -0.0020 -2.327 0.40 0.144 -0.0020 -2.230 0.50 -0.438 -0.0035 -2.140 0.75 -1.704 -0.0048 -1.952 1.00 -2.870 -0.0066 -1.785 1.50 -5.101 -0.0114 -1.470 2.00 -6.433 -0.0164 -1.290 3.00 -6.672 -0.0221 -1.347 4.00 -7.618 -0.0235 -1.272 Fuente: Seismological Research Letters Vol. 68 Number1 January February 1997.


C4 *

C5 *

1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.50 1.55 1.65 1.65

-0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1

Pág. -95-

CAPITULO III

UNASAM - FIC

Donde: Y = aceleración espectral en (g) M = magnitud momento (Mw) rrup = distancia más cercana a la rotura (Km) H = profundidad (Km) ZT = tipo de fuente, 0 para Interfase, 1 para intraplaca * Desviación estándar para magnitudes M≥8

3.7.2 Modelo de Atenuación Sísmica de J. Chávez Obregón (2006) Este modelo de atenuación sísmica para ordenadas espectrales fue Propuesto por Chávez, J. (2006), con la finalidad de obtener el título de Ingeniero Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI-FIC, Lima Perú). El modelo de atenuación para aceleraciones espectrales en el Perú, fue calculada utilizando técnicas de regresión lineal bayesiana, obteniéndose de esta manera valores esperados posteriores de coeficientes de acuerdo al funcional propuesto Joyner y Boore (1988), considerando en esta regresión datos de ambas componentes horizontales y de la media geométrica de registros de movimientos fuertes del suelo obtenidos de la Red Acelerográfica del CISMID, dada que es la única de libre acceso. El modelo de atenuación para aceleraciones espectrales propuesta por J. Chávez Obregón el 2006 para procesos de subducción como sismos de interface e intraplaca para sismos peruanos; en el Cuadro N°12, se muestra

el

funcional

adoptado

también

como

sus

coeficientes

diferenciados según el mecanismo generador de sismos:


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CAPITULO III

UNASAM - FIC

Cuadro N° 12 Relaciones de Atenuación para la Aceleración de la Respuesta Espectral Horizontal (con 5% de amortiguamiento) para los Terremotos de Subducción (Propuesta por J. Chávez Obregón el 2006) Funcional Adoptado : QRX F ] ¡ , ¢ F £ ¡ , ¢] F d QR F ¤ … … … … … … … … … … ¥j. dd Para Sismos de Interfase Periodo (seg)

C1

0.00 0.075 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

6.7814 7.9925 8.0084 7.3706 6.6510 6.3333 5.7184 5.0955 4.6798 3.7226 3.0191 2.6098 2.2923 2.0768 1.8753

Periodo (seg) C1 0.00 6.1921 0.075 7.1041 0.10 7.0325 0.20 6.9811 0.30 6.7913 0.40 6.5644 0.50 6.0785 0.75 5.4073 1.00 4.7446 1.50 4.1025 2.00 3.8238 2.50 3.4518 3.00 3.1254 3.50 2.6808 4.00 2.4383 Fuente: Jorge Chávez Obregón (2006).

C2

C4

C5

σ

-0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500

-0.01174 -0.01647 -0.01579 -0.01005 -0.00512 -0.00605 -0.00333 -0.00315 -0.00362 -0.00173 -0.00018 -0.00095 -0.00151 -0.00214 -0.00235

0.6652 0.6998 0.6999 0.5778 0.6283 0.6181 0.6624 0.7163 0.7655 0.7565 0.7566 0.7412 0.7377 0.7460 0.7561

C4 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500 -0.500

C5 -0.00438 -0.00590 -0.00584 -0.00468 -0.00449 -0.00505 -0.00476 -0.00488 -0.00427 -0.00386 -0.00469 -0.00505 -0.00507 -0.00445 -0.00465

σ 0.6933 0.6885 0.6827 0.6253 0.6812 0.6613 0.6785 0.7067 0.6932 0.6247 0.6038 0.6070 0.6114 0.6212 0.6178

C3

0.5579 0.1044 0.4464 0.0508 0.4806 0.0360 0.7008 0.0319 0.8136 0.0813 0.9515 0.1081 1.0381 0.1023 1.1693 0.1236 1.2133 0.1052 1.2478 0.1322 1.3198 0.1414 1.3464 0.1790 1.3163 0.1853 1.3049 0.1949 1.3016 0.2057 Para Sismos de Intraplaca C2 C3 1.1215 0.1594 1.1689 0.0527 1.2325 0.0169 1.2478 0.0243 1.1943 0.0670 1.4063 0.0896 1.4381 0.0976 1.5479 0.1696 1.4900 0.1480 1.5545 0.1085 1.7196 0.1258 1.7530 0.1412 1.7960 0.1651 1.7574 0.2051 1.7721 0.2612

Donde: Sa(T) = Aceleración espectral en cm/s2, para el periodo T. T

= Periodo del sistema de un grado de libertad en seg.

Mw = Magnitud de momento sísmico. R

= Distancia hipocentral o distancia más cercana al área de ruptura en km.

3.7.3 Modelo de Atenuación Sísmica de Sadigh et al (1997) Para los sismos continentales se ha utilizado la ley de atenuación propuesta por Sadigh, Chang, Egan, Makdisi y Youngs (1997). Esta relación está basada principalmente en sismos de la Costa Oeste de los Estados Unidos y en datos obtenidos de los sismos de Gazli (Rusia, 1976) y Tabas (Irán, 1978), por medio de un análisis de regresión utilizando una base de TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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CAPITULO III

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datos de 121 acelerogramas de terremotos, La medida del tamaño del evento fue caracterizada por la magnitud momento (Mw>3.8), registrados en sitios dentro de los 200 kilómetros de la superficie de ruptura; la distancia empleada en el modelo, es definida como la menor distancia a la ruptura. Este modelo de atenuación de aceleraciones espectrales se aplica a sismos continentales.

Cuadro N° 13 Relación de Atenuación para la Aceleración de la Respuesta Espectral Horizontal (con 5% de amortiguamiento) para los Terremotos de Subducción (Propuesta por Sadigh et al 1997) Funcional adoptado para Roca: QRX F ] F £ ¦. ¤].¤ + d QRW + U ¤ i ¢ Z + § QR + ] … … … … … . . ¥j. d¤ Desviación estándar: ¨W$BC+DZ … … … … … … … … … … . … … … . ¥j. d¢

Para eventos con M ≤ 6.5. C2 C3 C4 1.2000 0.0072 -2.5536 1.2000 0.0072 -2.5776 1.2000 -0.0048 -2.4960 1.2000 -0.0204 -2.4336 1.2000 -0.0336 -2.3880 1.2000 -0.0480 -2.3340 1.2000 -0.0600 -2.2380 1.2000 -0.0660 -2.1600 1.2000 -0.0780 -2.0700 1.2000 -0.0840 -2.0040 1.2000 -0.0960 -1.9320 Para eventos con M > 6.5. Periodo C1 C2 C3 C4 0.07 -0.6480 1.3200 0.0072 -2.5536 0.10 -0.4500 1.3200 0.0072 -2.5776 0.20 -0.5964 1.3200 -0.0048 -2.4960 0.30 -0.8484 1.3200 -0.0204 -2.4330 0.40 -1.1376 1.3200 -0.0336 -2.3880 0.50 -1.4856 1.3200 -0.0480 -2.3340 0.75 -2.2296 1.3200 -0.0600 -2.2380 1.00 -2.8260 1.3200 -0.0660 -2.1600 1.50 -3.6684 1.3200 -0.0780 -2.0700 2.00 -4.3140 1.3200 -0.0840 -2.0040 3.00 -5.2200 1.3200 -0.0960 -1.9320 Fuente: Bolaños A. y Monroy O. (2004). Periodo (seg) 0.07 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00

C1 0.1320 0.3300 0.1836 -0.0684 -0.3576 -0.7056 -1.4496 -2.0460 -2.8880 -3.5340 -4.4400

C5 1.5558 1.5558 1.5558 1.5558 1.5558 1.5558 1.5558 1.5558 1.5558 1.5558 1.5558

C6 0.3000 0.3000 0.3000 0.3000 0.3000 0.3000 0.3000 0.3000 0.3000 0.3000 0.3000

C7 -0.0989 -0.0492 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

C5 -0.5814 -0.5814 -0.5814 -0.5814 -0.5814 -0.5814 -0.5814 -0.5814 -0.5814 -0.5814 -0.5814

C6 0.6288 0.6288 0.6288 0.6288 0.6288 0.6288 0.6288 0.6288 0.6288 0.6288 0.6288

C7 -0.0984 -0.0492 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

Donde: Sa(T) = aceleración espectral en (g) M = magnitud momento (Mw) R = distancia más cercana a la rotura (Km)


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Las desviaciones estándar del logaritmo natural de las ordenadas espectrales estimadas para cada periodo son: Cuadro N° 14 Desviación Estándar del modelos de atenuación de Sadigh et al 1997 vWQRXZ Periodo (seg) 0.07 1.40-0.14M; 0.39 para M≥7.21 0.10 1.41-0.14M; 0.40 para M≥7.21 0.20 1.43-0.14M; 0.42 para M≥7.21 0.30 1.45-0.14M; 0.44 para M≥7.21 0.40 1.48-0.14M; 0.47 para M≥7.21 0.50 1.50-0.14M; 0.49 para M≥7.21 0.75 1.52-0.14M; 0.51 para M≥7.21 ≥1.00 1.53-0.14M; 0.52 para M≥7.21

3.8 METODOLOGIA DE ANALISIS DE PELIGRO SISMICO UTILIZADA La evaluación del peligro sísmica se efectuó en términos probabilísticos, establecida como frecuencia de excedencia anual de respuestas de aceleraciones espectrales, de estructuras elásticas con un amortiguamiento igual a 5% del crítico, ubicadas sobre el basamento rocoso, considerando las incertidumbres asociadas a la fuente de generación sísmica y a la propagación de las ondas. La metodología utilizada en el presente estudio se basa en los fundamentos matemáticos desarrollados inicialmente por Cornell (1968) aplicando el teorema de probabilidad total (Ecuación Ec.22). ∑

∭ , , . . . …Ec.22 Y = parámetro indicativo de la respuesta espectral de aceleración (en este estudio). νi = tasa anual de ocurrencia de sismos en la fuente i, superiores a un umbral establecido fMi = función de densidad de magnitudes de la fuente i. fRi , | Mi = función de densidad de la distancia dada la magnitud, para la fuente i. P[Y > y|m, r] = probabilidad de que un sismo de magnitud m a una distancia r produzca una amplitud Y que exceda el valor y.

Una vez conocidas la sismicidad de las fuentes y los patrones de atenuación de las ondas generadas en cada una de ellas, puede calcularse la amenaza sísmica considerando la suma de los efectos de la totalidad de las fuentes sísmicas y la distancia entre cada fuente y el sitio donde se encuentra la estructura. La amenaza, expresada en


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términos de las tasas de excedencia de intensidades a, el programa de cómputo crisis

2007 Ver7.2 utiliza para el cálculo la siguiente expresión: ±

.

©+ N ª

²' .°

,

«λ ¬ +|*, L® ¯* … … … … … … … … … … . . . 47 «*

Donde: La sumatoria abarca la totalidad de las fuentes sísmicas N, y Pr(A>a|M,Ri) es la probabilidad de que la intensidad exceda un cierto valor, dadas la magnitud del sismo M, y la distancia entre la i-ésima fuente y el sitio Ri. Las funciones λi(M) son las tasas de actividad de las fuentes sísmicas. La integral se realiza desde M0 hasta Mu, lo que indica que se toma en cuenta, para cada fuente sísmica, la contribución de todas las magnitudes.

Conviene hacer notar que la ecuación anterior sería exacta si las fuentes sísmicas fueran puntos. En realidad son volúmenes, por lo que los epicentros no sólo pueden ocurrir en los centros de las fuentes sino, con igual probabilidad, en cualquier punto dentro del volumen correspondiente. Se debe tomar en cuenta esta situación subdividiendo las fuentes sísmicas en triángulos, en cuyo centro de gravedad se considera concentrada la sismicidad del triángulo. La subdivisión se hace recursivamente hasta alcanzar un tamaño de triángulo suficientemente pequeño como para garantizar la precisión en la integración de la ecuación anterior. En vista de que se supone que, dadas la magnitud y la distancia, la intensidad tiene distribución lognormal, la probabilidad Pr(A>a|M, Ri) se calcula de la siguiente manera: ¬ > +|*, L% = φ ³

1

¨´²1

$B

¬|*, L® µ … … … … … … … … … . . 48 +

Siendo φ( ) la distribución normal estándar, E(A|M, Ri) el valor esperado del logaritmo de la intensidad (dado por la ley de atenuación correspondiente) y σLna su correspondiente desviación estándar.

3.9 EVALUACION DEL PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO (PSHA) EN LA REGION ANCASH Una vez conocidas la sismicidad de las fuentes y los patrones de atenuación de las ondas generadas en cada una de ellas, incluyendo los efectos de la geología local, puede calcularse el peligro sísmico considerando la suma de


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los efectos de la totalidad de las fuentes sísmicas y la distancia entre cada fuente y el sitio donde se encuentra el proyecto. La evaluación del peligro sísmica se desarrolló a través del programa de computación crisis2007 Ver7.2 (Instituto de Ingeniería, UNAM, Mexico, 2007), el cual calcula la amenaza sísmica a través de la metodología mencionada anteriormente. Para lo que fue necesario suministrar a la base de datos del programa, las coordenadas geográficas de las trazas las áreas de las fuentes sismogénicas (Cuadro N°9), El presente estudio se utilizó las fuentes de subducción IFF1, IFF2, IFF3, IFF4 y IFF5, asumiendo que estas fuentes presentan mecanismos focales del tipo compresivo, o de falla inversa, los cuales corresponden a sismos de subducción de interfase. Así mismo, se utilizó las fuentes de subducción de intraplaca superficial ISF6, ISF7, ISF8, ISF9 y ISF10, e intraplaca intermedia, IIF11, IIF12, IIF13 y IIF14, asumiendo que estas fuentes presentan mecanismos focales del tipo tensional, o de falla normal. Por su parte, para las fuentes continentales fueron consideradas para el análisis, las fuentes CF15, CF16, CF17, CF18, CF19 y CF20. Los parámetros de las fuentes se muestran en el Cuadro N°10, específicamente, los parámetros de la recurrencia de Gutenberg y Richter, la tasa de sismicidad para magnitudes Mínima Umbral (Mc), el índice de sismicidad en términos de logaritmo natural (β), el coeficiente de variación de (c(β)), la magnitud máxima Observada, la magnitud máxima Esperada (E(Mmax)), calculada mediante la relación entre el Área de ruptura y las magnitudes de cada evento sísmico posible, escogiéndose la correlación de Wells & Coppersmith (1994) y su desviación estándar de la magnitud máxima esperada (σMw). Para el parámetro de atenuación sísmica se considero los siguientes modelos de atenuación sísmica de aceleraciones espectrales para le basamento rocoso: Modelo de atenuación de Young et al (1997) para los sismos de subducción, para las fuentes sismogénicas de Intraplaca intermedia, como IIF11, IIF12, IIF13 y IIF14


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Modelo de atenuación de J. Chávez Obregón (2006) para los sismos de subducción, para las fuentes sismogénicas de interfase, IFF1, IFF2, IFF3, IFF4 y IFF5, y para intraplaca superficial, ISF6, ISF7, ISF8, ISF9 y ISF10 Modelo de Atenuación de Sadigh et al (1997) para sismos continentales, para las fuentes sismogénicas CF15, CF16, CF17, CF18, CF19 y CF20. Se suministro las coordenadas geográficas de cada capital de provincia de la región Ancash, como áreas de estudio, y se además se calculo al grilla de un ancho de 0.5 de incremento en ambas direcciones, desde el origen -82°, -20°, como se muestra en la figura N°60

Figura N° 60 Malla de puntos y lugares de análisis utilizados en el presente investigación

Los parámetros de integración y periodos de retornos utilizados, son los que se muestran en la figura N°61

Figura N° 61 parámetros de integración utilizados en la presente investigación


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Los resultados del análisis obtenidos con el programa CRISIS 2007, son las aceleraciones horizontales esperadas para los periodos calculados de T=0.00; 0.20; 1.00seg., correspondientes a los periodo de retorno de 50, 72, 475, 950 años; para la región Ancash, en las figuras N° 62, 63, 64, 65 se muestran los mapas de isoaceleraciones, para la aceleración máxima (PGA), T=0.00seg.

Figura N° 62 Mapa de isoaceleraciones máxima del terreno (PGA), T=0.00Seg, de un periodo de retorno de 50 años, de una probabilidad de excedencia del 50%



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En las figuras N° 66, 67, 68, 69 se muestran los mapas de isoaceleraciones, para la aceleraciones espectrales Sa(T), para T=0.20seg. y diferentes periodos de retorno:


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Figura N° 66 Mapa de isoaceleraciones para, T=0.20Seg, de un periodo de retorno de 50 años, de una probabilidad de excedencia del 50%



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CAPITULO III



En las figuras N° 70, 71, 72, 73 se muestran los mapas de isoaceleraciones, para la aceleraciones espectrales Sa(T), para T=1.00seg. y diferentes periodos de retorno:


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En la figura N°74 se muestran la Curva de peligro sísmico para todas las capitales de provincias para la región Ancash, para Aceleración Máxima de Movimiento en el basamento rocoso de la región.


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Curva de Peligro Sismico Probabilistico de toda las provincias de la Region Ancash, para Aceleraciones Maxima (PGA) T=0.00seg. 1.0E+00 Huarmey Llamellin Huaraz Aija 1.0E-01 Bolognesi

Porbabiliadad anual de excedencia

Asuncion Carhuaz Casma 1.0E-02 Corongo Fitcarrald Huari Huaylas 1.0E-03 Luzuriaga Ocros Pallasca Pomabamba 1.0E-04 Recuay Santa Sihuas Yungay 1.0E-05 0.1

1 Aceleracion en (g)

Figura N° 74 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Máxima del Terreno (PGA) Curva de Peligro Sismico Probabilistico de toda las provincias de la Region Ancash, para la Aceleracion Espectral Sa(T), T=0.20seg. 1.0E+00 huarmey llamellin huaraz Aija 1.0E-01 Bolognesi


Asuncion Carhuaz Casma 1.0E-02 Corongo Fitcarrald Huari Huaylas 1.0E-03 Luzuriaga Ocros Pallasca Pomabamba 1.0E-04 Recuay Santa Sihuas Yungay 1.0E-05 0.1

1

Aceleracion Espectral (g)

Figura N° 75 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Espectral Sa(T), T=0.20seg. TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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CAPITULO III

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Curva de Peligro Sismico Probabilistico de toda las provincias de la Region Ancash, para la Aceleracion Espectral Sa(T), T=1.00seg. 1.0E+00 Huarmey Llamellin Huaraz Aija 1.0E-01 Bolognesi Asuncion


Carhuaz Casma 1.0E-02 Corongo Fitcarrald Huari Huaylas 1.0E-03 Luzuriaga Ocros Pallasca Pomabamba 1.0E-04 Recuay Santa Sihuas Yungay 1.0E-05 1.00E-01

1.00E+00 Aceleracion Espectral (g)

Figura N° 76 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Espectral Sa(T), T=1.00seg.


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CAPITULO V

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CAPITULO IV ESPECTROS DE PELIGRO UNIFORME (UHS) PARA LA REGION DE ANCASH Los espectros de peligro uniforme (UHS), se dan para una probabilidad de excedencia (o periodo de retorno) determinada, el valor del movimiento en función del periodo espectral que define el parámetro del movimiento. Los valores de aceleración espectral recomendados para el diseño, se dan para los períodos de retorno de 475 y 975 años y los períodos estructurales de 0.00seg, 0.20 y 1.00 seg., estos valores de los espectros de Peligro Uniforme (UHS), son determinados por el programa de computo Crisis 2007 Ver 7.2 (Ordaz et al 2007), en base a los resultados obtenidos en las curvas de peligro sísmico probabilístico. Los espectros uniforme de peligro (UHS) que se presentan corresponden a las capitales de las 20 provincias de la región Ancash, para los periodos de retorno de 475 y 950, considerando un 10% de probabilidad de excedencia en 50 años y para los periodos estructurales (PGA, 0,2seg. y 1.00seg.) como se muestran en las Figuras N°77 hasta la Figuras N°96


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CAPITULO V

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Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Huaraz 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01

0.10 Periodo Estructural (seg)

1.00

Figura N° 77 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento =5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huaraz Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Pallasca 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 78 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pallasca


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CAPITULO V

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Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Santa 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 79 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Santa Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Corongo 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 80 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Corongo


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Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Sihuas 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 81 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Sihuas

Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Huaylas 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 82 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huaylas


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CAPITULO V

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Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Pomabamba 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 83 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pomabamba Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Casma 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 84 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Casma


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CAPITULO V

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Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Yungay 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 85 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Yungay

Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Mariscal Luzuriaga 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 86 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Mariscal Luzuriaga


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Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Huarmey 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 87 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huarmey

Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Aija 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 88 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Aija


Pág. -117-

CAPITULO V

UNASAM - FIC

Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Carhuaz 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 89 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Pomabamba

Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Asuncion 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 90 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Asunción


Pág. -118-

CAPITULO V

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Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Carlos Fermin Fitcarrald 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 91 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Carlos Fermín Fitcarrald

Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Antonio Raimondi 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 92 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Antonio Raimondi


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CAPITULO V

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Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Recuay 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 93 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Recuay

Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Huari 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 94 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Huari


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CAPITULO V

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Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Ocros 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 95 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Ocros

Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Bolognesi 10.00 g Tr= 475

Aceleracion (g)

Tr=950

1.00 g

0.10 g 0.00

0.01


1.00

Figura N° 96 Espectro Uniforme de Peligro (UHS) de aceleraciones de respuesta elástica (amortiguamiento=5% del crítico) para los períodos de retorno de 475 y 950 años, en Bolognesi


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CAPITULO V

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En el Cuadro N°15 se muestran los resultados de los 20 puntos de análisis o capitales de las provincias de la región Ancash, utilizando todos los modelos de atenuación, períodos de retornos (475, 950 años) y períodos estructurales (0.00, 0.20 y 1.00 seg.) considerados en esta investigación.

Cuadro N° 15 Espectro Uniforme de Peligro Sísmico (UHS) para los periodos de retorno de 475 y 950 y los periodos Estructurales de PGA, 0.2 y 1.00 seg Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Periodo de Retorno

Tr= 475

Tr=950

Periodo Estructural (seg.)

PGA (0.00)

(0.20)

(1.00)

PGA (0.00)

(0.20)

(1.00)

Provincia

Acel (g)

Acel (g)

Acel (g)

Acel (g)

Acel (g)

Acel (g)

Huaraz

0.337 g

0.786 g

0.272 g

0.477 g

1.060 g

0.362 g

Pallasca

0.328 g

0.800 g

0.282 g

0.457 g

1.040 g

0.366 g

Santa

0.836 g

1.420 g

0.400 g

1.160 g

1.980 g

0.567 g

Corongo

0.331 g

0.811 g

0.284 g

0.468 g

1.070 g

0.370 g

Sihuas

0.351 g

0.846 g

0.326 g

0.466 g

1.070 g

0.408 g

Huaylas

0.295 g

0.748 g

0.274 g

0.424 g

0.983 g

0.363 g

Pomabamba

0.351 g

0.852 g

0.328 g

0.460 g

1.060 g

0.409 g

Casma

0.730 g

1.260 g

0.376 g

1.070 g

1.830 g

0.542 g

Yungay

0.310 g

0.757 g

0.275 g

0.435 g

1.000 g

0.364 g

Mariscal Luzuriaga

0.374 g

0.871 g

0.349 g

0.483 g

1.080 g

0.431 g

Huarmey

0.912 g

1.536 g

0.414 g

1.282 g

2.140 g

0.592 g

Aija

0.329 g

0.746 g

0.271 g

0.479 g

1.020 g

0.370 g

Carhuaz

0.331 g

0.791 g

0.279 g

0.472 g

1.050 g

0.369 g

Asuncion

0.337 g

0.842 g

0.304 g

0.456 g

1.070 g

0.387 g

Carlos Fermin Fitcarrald

0.347 g

0.856 g

0.319 g

0.460 g

1.080 g

0.400 g

Antonio Raimondi

0.427 g

0.920 g

0.403 g

0.532 g

1.120 g

0.476 g

Recuay

0.305 g

0.744 g

0.267 g

0.443 g

1.010 g

0.357 g

Huari

0.341 g

0.855 g

0.307 g

0.462 g

1.080 g

0.394 g

Ocros

0.386 g

0.799 g

0.285 g

0.558 g

1.110 g

0.391 g

Bolognesi

0.333 g

0.797 g

0.271 g

0.477 g

1.070 g

0.360 g



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CAPITULO V

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CAPITULO V DISCUSION DE RESULTADOS

5.1 PELIGRO SÍSMICO PROBABILISTICO DE LA REGION DE ANCASH (PSHA) Los resultados mostrados en el capítulo III, Figura N°74, se aprecia las curvas de peligro sísmicos para todas las capitales de las provincias de la región Ancash. A continuación se muestra los limites propuesta por VISION 2000, en donde recomienda que se verifique el desempeño de las estructuras ante los cuatro eventos sísmicos, ver cuadro N°16 Cuadro N° 16 . Sismos recomendados por el Comité VISION 2000 Probabilidad de

Período medio de

Tasa Anual de

Excedencia P*

Retorno, tr

excedencia

35 años

50%

50 años

0.02310

Ocasional

50 años

50%

72 años

0.01386

Raro

50 años

10%

475 años

0.00211

Muy raro

100 años

10%

950 años

0.00105

Sismo

Vida Útil T

Frecuente

Fuente: VISION 2000 Report on performance based seismic engineering of buildings


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CAPITULO V

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Dos aspectos son necesarios destacar con relación a la Cuadro N°16 el primero de ellos se refiere, a que los períodos de retorno son para edificios, para otro tipo de estructuras como presas no son aplicables y el segundo al hecho de que estos períodos fueron obtenidos en base a la sismicidad de los U.S.A., fundamentalmente del Estado de California (Roberto Aguiar Falconí 2004) En la figura N°97 se gráfica los limites propuesto por visión2000 los cuales se muestra por líneas punteadas, el valor de probabilidad anual de excedencia que corresponden a los periodos de retorno de 50, 72, 475 y 950 años.

Aceleraciones en la región Ancash para un periodo de retorno de Tr= 475

Figura N° 97 Curva de Peligro sísmico para el Basamento rocoso, en las provincias de la región Ancash, para Aceleración Máxima del Terreno (PGA) y límites propuesto por visión 2000

De la figura N°97 se aprecia la probabilidad anual de excedencia de las aceleraciones máximas (PGA) en la región Ancash; aplicando los limites propuestos por visión2000, se puede observar que las aceleraciones para eventos frecuentes, con un periodo de retorno de 50 años y una probabilidad de excedencia del 50%, las aceleraciones varían desde 0.106g hasta el valor de TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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CAPITULO V

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0.324g,

los

cuales

ocurren

en

las

provincias

Huaraz

y

Huarmey

Respectivamente. Para eventos ocasionales con un periodo de retorno de 72 años y una probabilidad de excedencia del 50%, las aceleraciones varían desde 0.127g hasta el valor de 0.385g, los cuales ocurren en las provincias Huaraz y Huarmey Respectivamente. Para eventos Raros con un periodo de retorno de 475 años y una probabilidad de excedencia del 10%, las aceleraciones varían desde 0.333g hasta el valor de 0.912g, los cuales ocurren en las provincias Huaraz y Huarmey Respectivamente. Para eventos muy raros con un periodo de retorno de 950 años y una Probabilidad de Excedencia del 10%, las aceleraciones varían desde 0.424g hasta el valor de 1.282g, los cuales ocurren en las provincias Huaylas y Huarmey Respectivamente. Se realiza la comparación de las aceleraciones en tres capitales de las provincias, obtenidas en esta investigación, con la norma E-030 2003, Tesis de Bolaños y Monroy11 y la Tesis de Carlos Gamarra12; las cuales representan la máxima y mínima aceleración y la que se encuentran mas al Nor Este, los valores de obtenidos de las dos Tesis mencionadas se pueden observar en las figuras N°98 y 99, y se muestran en el cuadro N°17 -76°

-10°

-8°

-78°

Figura N° 98 Mapa de ordenadas Espectrales T=0.00seg, Propuesto por Bolaños y Monroy del 2004

11 Tesis “ESPECTROS DE PELIGRO SISMICO UNIFORME“ para optar el grado de magíster en ingeniería civil de los Ing. Ana Malena Bolaños Luna, el Ing. Omar Manuel Monroy Concha del Año 2004, PUCP 12 Tesis “NUEVAS FUENTES SISMOGÉNICAS PARA LA EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO Y GENERACIÓN DE ESPECTROS DE PELIGRO UNIFORME EN EL PERÚ” para optar el Titulo Profesional de ingeniería civil del Bach. Carlos Gamarra en el Año 2009, UNI


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CAPITULO V

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-75°

-77°

-10°

-8°

-79°

Figura N° 99 Mapa de Isoaceleraciones Espectrales T=0.00seg. propuesto por Carlos Gamarra el 2009 Cuadro N° 17 Comparación de las aceleraciones obtenidos en esta investigación con el reglamento E-030 y Otras Coordenadas

Capitales de Provincias

Long.°

Huarmey

-78.114

Lat.°

E-030 del 2003

Tesis Bolaños Monroy 2004

-9.96886

0.400 g

0.390 g

Tesis Carlos Gamarra 2009 0.540 g

Esta Investigación 2011 0.912 g

Huaraz

-77.500

-9.42083

0.400 g

0.270 g

0.400 g

0.337 g

Llamellin

-7.6.999

-9.04247

0.400 g

0.248 g

0.320 g

0.435 g


5.2 ESPECTRO UNIFORME DE PELIGRO (UHS) El comportamiento mostrado en los espectros de amenaza uniforme es semejante en el resto de puntos evaluados y los períodos de retorno fijados, dicho comportamiento se refiere al incremento de la aceleración esperada en roca, desde la aceleración máxima PGA con T=0.00Seg. hasta períodos de 0.10seg. y después manteniéndose aproximadamente horizontal hasta los 0,25seg., donde se alcanzan las mayores amplitudes y a partir de la cual comienza a disminuir con el incremento de los períodos estructurales. La respuesta obtenida para períodos estructurales de 1seg. es inferior a las aceleraciones pico del movimiento (PGA). Los resultados evidencian las variaciones de la respuesta de aceleración espectral esperada en roca, de acuerdo al punto de ubicación dentro del Área de TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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CAPITULO V

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la región Ancash, verificándose que la aceleración incrementa de norte a sur, alcanzando las mayores respuestas en la zona cercanas a la costa, específicamente al Sur Oeste de la región, con aceleraciones mayores a 0.912g, mientras que en la zona central de la se obtuvo una aceleración de 0.333g y hacia el Norte Este de 0.427g. Los resultados obtenidos presentan discrepancias a los valores reportados con la norma E0.30-2003, de Diseño Sismo Resistente, del Reglamento Nacional de Edificaciones (Perú – Actualizado el 2009), donde se asigna el valor de aceleración máxima del terreno como 0.40g para toda la región Ancash, y la aceleración máxima obtenida en este trabajo, para un Tr=475 años, y una probabilidad de excedencia del 10%, para un tiempo de exposición de 50 Años, el valor es 0.912g; para lo que se define el valor de aceleración efectiva (2/3 de la aceleración máxima) esperados en Huarmey es de 0.608g; lo que resulta de gran interés desde el punto de vista de

la

ingeniería, para lograr un análisis y diseño sismorresistente óptimo, con una relación costo seguridad más ajustado a las respuestas esperadas. A continuación se compara el espectro propuesto por la Norma E-030 para la zona sísmica 3 en roca o suelos firme, con el espectro uniforme de peligro (UHS) para las provincias de Huarmey, Huaraz y Llamellin. Comparacion del Espectro Uniforme de Peligro (UHS) Vs el Espectro Inelastico de pseudo-aceleracion de la Norma E-030 (zona 3, Zuelo Rocoso o firme) 3.00 g (UHS) Huarmey Norma E-030 Huaraz Llamellin

Aceleracion (g)

1.00 g

0.33 g

0.11 g

0.04 g 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 Periodo Estructural (seg)

Figura N° 100 Comparación del espectro uniforme de peligro (UHS) con el espectro de Diseño de la Norma E-030, para tres Provincias TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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CAPITULO V

Se puede observar que el espectro uniforme de peligro (UHS) para la Provincia de Huarmey para T=0.00seg el valor es inferior al valor del espectro de la Norma E-030, cuanto el periodo estructural aumenta a T=0.10seg el valor del (UHS) aumenta a 2.782g, cuando T=0.20seg el valor disminuye hasta el valor de 1.536g, los valores del (UHS) para estos dos periodos son muy superiores a lo que muestra la norma hasta un 180% mayor; a partir de T=0.40seg hasta T=1.00seg. los valores del (UHS) son menores que los obtenidos por la norma; por ultimo cuando el periodo va desde T=1.00seg a T=3.00seg. los valores de las aceleraciones espectrales disminuyen desde el 0.414g hasta 0.133g, los cuales siguen siendo superiores en comparación a los valores de la Norma E-030. De la figura N°100 también se aprecia que el (UHS) para Huaraz es menor en todos sus periodos, en comparación a lo establecido por la norma E-030; también se observa que para la provincia de Antonio Raimondi, capital Llamellin su espectro uniforme de peligro (UHS), desde T=0.00seg hasta T=0.90seg los valores del (UHS) son menores a lo propuesto por la norma E030; desde T=0.90seg hasta T=1.9seg los valores del (UHS) son mayores a los propuesto por el E-030, luego para los periodos T=1.9sega hasta T=3.00seg. los valores del (UHS) son menores que los del espectro de la norma.


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CAPITULO VI

CAPITULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 CONCLUSIONES •

Se ha Redefinido las fuentes 20 Sismogenicas propuesta por el cismid, las cuales, se subdividen en función a los mecanismos focales de generación, como se describe a continuación: 5 son subducción de interfase, 5 son por subducción de intraplaca superficial, 4 se dan por subducción de intraplaca intermedia y las últimas 6 se dan por reacomodo de la corteza.

•

Las Fuentes Sismogenicas de la presente investigación se han modelado mediante regresión polinómica planar, según la sismicidad promedio de cada fuente, estas superficies se ajusta al modelo de la geometría se subducción propuesto por Tavera y Buforn en 1998

•

Los parámetros sismológicos de las fuentes se calcularon en base a la magnitud de momento Mw, para lo cual se utilizo el programa Sismológico Zmap Ver 6 , desarrollado por Stefan Wiemer 2005

•

Para homogeneizar el catalogo sísmico compilado en este trabajo se propuso una correlación entre la magnitud de momento Mw y la magnitud de ondas de cuerpo MB, el cual tiene un coeficiente de


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CAPITULO VI

correlación de 0.9501, el cual indica que la correlación es aceptable estadísticamente •

La utilización de la magnitud de momento Mw se realizo debido a que los modelos de atenuación existente a la fecha se basan a esta magnitud; así también esta escala, no esta sujeta al fenómeno de saturación, tal así como ocurre con las otras escalas.

•

La evaluación del peligro sísmico para la región Ancash utilizando el Programa Crisis 2007ver 7.2 desarrollado por (Ordaz, Aguilar y Arboleda 2007), se a podido determinar que para una probabilidad de excedencia de 10% en 50 años de vida útil para una aceleración de 0.4g, para T=0.0seg (PGA), la mayor probabilidad de ocurrencia de un evento sísmico se da en la capital de provincia de huarmey, mientras que la menor probabilidad de Ocurrencia se da en la capital de la provincia de Huaylas.

•

Como se emplearon los modelos de atenuación para ordenadas espectrales para respuestas horizontales, con un amortiguamiento del 5% se pudo generaron mapas de isoaceleraciones espectrales para los periodos estructurales de T=0.00seg (PGA), T=0.20seg y T=1.00seg, para toda la región Ancash.

•

De los mapas de Isoaceleraciones espectrales para un amortiguamiento del 5% y un tiempo de retorno, se concluye que las mayores aceleraciones en la región Ancash se distribuyen de la zona costera Sur Oeste, mientras que en al zona central presenta las menores aceleraciones, mientras luego para la zona Nor-Este se presenta un leve incremento del orden del 0.10g mas.

•

Utilizando el programa crisis 2007 Ver7.2 se generaron los espectro de uniforme de peligro (UHS), para todas las capitales de las provincias de la región Ancash, para los periodos de retorno de 475 y 950años.

•

Comparando los resultados del espectro uniforme de peligro (UHS) obtenidos en esta investigación con el espectro de inelástico de diseño de la Norma E-030, para un periodo de retorno de 475 años, en el punto de mayor probabilidad de ocurrencia del peligro sísmico; el cual la ciudad de huarmey, se concluye que el espectro propuesto por la norma no es el adecuado para los periodos que van desde 0.075seg hasta 0.20seg, en


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CAPITULO VI

donde se observa que las aceleraciones alcanzan valores de hasta 2.782g en menos de 0.125seg, tiempo en que las estructuras van estar expuestas a esta aceleraciones, también se observa que los valores de las aceleraciones que van desde 0.80seg hasta 3.00seg a mas los valores del (UHS) hallado es mayor en comparación a la norma.

6.2 RECOMENDACIONES •

Se recomienda realizar estudios al respecto de las fallas de quiches y del Sistema de fallas de la cordillera blanca para poder incluirlas como fuentes Sismogenicas lineales, y ver el aporte que generan estas.

•

Desarrollar nuevos modelos de atenuación para la sismicidad de corteza para la realidad nacional, ya que hasta la fecha solo existe un modelo de atenuación desarrollada por el Cismid & J. Chávez Obregón del 2006, para sismos de subducción.

•

Se recomienda ir actualizando los parámetros sismogénicas como mejorar la identificación de las fuentes sismogénicas para poder obtener valores de peligró sísmico con mayor aproximación.

•

En cuanto al espectro de diseño se recomiendo actualizar la norma sismo resistente E-030 incluyendo los parámetros de isoaceleraciones y proponiendo un mejor modelo del espectro inelástico de diseño, que se ajuste mejor a los últimos eventos sísmicos ocurridos en la actualidad.


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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1]

Kramer, S.L (1996), “Geotechnical Earthquake Engineering”, University of Washington. Ed. Prentice- Hall, p. 71.

[2]

ESTUDIO: Mapa De Peligros De La Ciudad De Huaraz Y Sus Áreas De Expansión (Informe Principal) Proyecto INDECI – PNUD PER/02/051 Ciudades Sostenibles

[3]

Janice Hernández Torres (2003), “Entorno Tectónico Y Amenaza Sísmica En Perú”; Instituto Geofísico del Perú. V. 4 p. 75-88

[4]

Oscar Pomachagua Perez (2000), “Características Generales De La Tectónica Y Sismicidad De Perú”; Instituto Geofísico del Perú, Lima, p. 93 - 104.

[5]

Francisco

Crisafulli,

Elbio

Villafañe

(2002);

“Guía

de

Estudio

Ingeniería

Sismorresistente”, Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ingeniería. [6]

Indeci – Pnud “Plan de prevención ante desastres: usos del suelo y medidas de mitigación - ciudad de HUARAZ”.

[7]

McGuire R.K. (1976), "Fortran Computer Program for Seismic Risk Analysis", OpenFile Report 76-67, U.S. Geological Survey

[8]

Berrocal J., (1974), "South American Seismotectonics from SAAS data", Thesis submitted for the Degree of Doctor of Philosophy in the University of Edinburg.

[9]

José Macharé & Carlos Benavente, “Las Fallas Activas Del Perú En Las Evaluaciones Del Peligro Sísmico”; XIII Congreso Peruano de Geología.

[10]

Yolanda ZAMUDIO & Hernando TAVERA (2003): “EVALUACION DEL PELIGRO SISMICO EN EL PERU”; Instituto Geofisico del Perú-CNDGS.

[11]

Avelino Samartın Quiroga (2002): “CURSO DE INGENIERIA SISMICA La acción sísmica”; Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, España.

[12]

Ulises Mena Hernández (2002); “Evaluación Del Riesgo Sísmico En Zonas Urbanas”; Tesis Doctoral, Universidad Politécnica de Cataluña; Barcelona, España

[13]

Jorge ALVA &

Miriam ESCALAYA (2005): “Actualización De Los Parámetros

Sinológicos En La Evaluación Del Peligro Sísmico En El Perú”, CISMID, FIC, UNI [14]

Training Handbook for municipal / PWD / Private Sector Engineers od the States and UTs; indian institute of Technology Kharagpur 721302

[15]

John G. Anderson and M. D. Trifunac (1977): “On Uniform Risk Functional Which Describe Strong Earthquake Ground Motion: Definition, Numerical Estimation, And An Application To The Fourier Amplitude Of Acceleration”; University Of Southern California; REPORT N°. CE 77-02

[16]

Dr Miguel Herraiz Sarachaga (1997): “Conceptos básicos de Sismología para ingenieros”, Universidad Nacional de ingeniería –Cismid, primera edición

[17]

Andre Filiatrault (1998): “Elements Of Earthquake Engineering And Structural Dynamics”, EDITIONS DEL Ecole Polytechnique de Montreal: Quebec, Canada


Pág. -132-

UNASAM - FIC

[18]


Arévalo E. (1984) “Riesgo sísmico del departamento de Ancash”. Tesis de Grado Universidad Nacional De Ingeniería, Lima, Perú.

[19]

Jorge Luis Castillo Aedo (1993): “Peligro Sísmico en el Perú”, Tesis de grado, Universidad Nacional De Ingeniería, Lima, Perú.

[20]

Edwin Ordóñez Huaman (1984): “Estudio de la Vulnerabilidad Sísmica de Huaraz”, Tesis de Grado, Universidad Nacional De Ingeniería, Lima, Perú.

[21]

Cesar González Obregón. (1994): “Microzonificación Sísmica de la Ciudad de Huaraz: Sector Sur”. Tesis de Grado Universidad Santiago Antúnez de Mayolo, Huaraz, Perú

[22]

Armas C. (1972), "Microzonificación Sísmica de la Ciudad de Huaraz", Tesis de Grado, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima-Perú.

[23]

Mayelo Salazar Celestino. (1994): “Microzonificación Sísmica de la Ciudad de Huaraz: Zona Norte”. Tesis de Grado Universidad Santiago Antúnez de Mayolo, Huaraz, Perú.

[24]

Salazar H., Santucci H. y felix O. (1984) “Falla – activa de la Cordillera Blanca como Fuente Sismogenica”, lima , peru

[25]

Hernando Tavera y Elisa Buforn (1998): “Sismicidad Sismotectónica del Perú”, Universidad Complutense de Madrid – España.

[26]

Bolaños, A. y Monroy, O. (2004), “Espectros de Peligro Sísmico Uniforme”, Tesis para Obtener el Grado de Magíster en Ingeniería Civil, Pontificia Universidad Católica del Perú.

[27]

Tavera, H. y Buforn, E. 1998. “Sismicidad y sismotectónica de Perú”, En: A. Udias y E. Buforn (ed.). Sismicidad y sismotectónica de Centro y Sudamérica. Física de la Tierra, UCM., N°10, 187-219.

[28]

Reiter, L. (1990): Earthquake hazard analysis, Issues and insights”. Columbia Univ. Press, New York, 254 pp. [libro de texto].

[29]

COMISION TECNICA CRYRZA (1970) “Evaluación de Daños Edificaciones Ciudad de Huaraz”-Sismo 31 de Mayo 1970, Huaraz, Perú

[30]

“Estudio de Suelos para Cimentación y Pavimentos”. LAGESA, para CRYRZA, Mayo, 1972.

[31]

Antonio Morales Esteban (2009): “Peligrosidad sísmica. Leyes de atenuación y análisis de las series temporales de los terremotos. Aplicación al Tajo de San Pedro la Alhambra de Granada”, Tesis Doctoral – Universidad de Sevilla, Sevilla, España.

[32]

Stefan Wiemer and Max Wyss, (2000): “Minimum Magnitude of Completeness in Earthquake Catalogs: Examples from Alaska, the Western United States, and Japan”, Bulletin of the Seismological Society of America.

[33]

Bendito, América, Rivero, Pedro Y Lobo Quintero, William. (2002), “Variación EspacioTemporal De Los Parámetros De Recurrencia Sísmica En El Occidente De Venezuela”. IMME. vol.40, no.1 p.1-14


Pág. -133-

UNASAM - FIC

[34]


Ordaz, M., Aguilar A., Arboleda J. (2007), “Program for Computing Seismic Hazard: CRISIS 2007 Ver 7.2”, Institute of Engineering, Universidad Nacional Autónoma de México.

[35]

AGUIAR FALCONI, Roberto (2004). “Espectros sísmicos de riesgo uniforme para verificar desempeño estructural en países sudamericanos”. IMME, vol.42, no.1, p.29-49. ISSN 0376-723X.

[36]

SEAOC, (1995). “VISION 2000 Report on performance based seismic engineering of buildings”, Structural Engineers Association of California, Sacramento.

[37]

SEAOC, (1995), “A framework for performance based design”, Structural Engineers Association of California. VISION 2000 Committee, California.

[38]

Carlos Gamarra (2009), “Nuevas Fuentes Sismogénicas Para La Evaluación Del Peligro Sísmico Y Generación De Espectros De Peligro Uniforme En El Perú”, Tesis de grado Universidad Nacional De Ingeniería, Lima, Perú.

[39]

Catalogo Sísmico de IGP versión actualizada al 2005

[40]

Catalogo sísmico del del National Earthquake Information Center (NEIC)

[41]

http://www.ecapra.org/capra_wiki/es_wiki/index.php?title=CRISIS_2007

[42]

http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0376723X2002000100001&lng=es&nrm=iso


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ANEXOS

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ANEXO A (ESCALA DE INTENSIDADES DE MERCALLI MODIFICADA) MODIFICADA) I.

No se advierte sino por unas pocas personas y en condiciones de perceptibilidad especialmente favorables.

II.

Se percibe sólo por algunas personas en reposo, particularmente las ubicadas en los pisos superiores de los edificios.

III.

Se percibe en los interiores de los edificios y casas. Sin embargo, muchas personas no distinguen claramente que la naturaleza del fenómeno es sísmica, por su semejanza con la vibración producida por el paso de un vehículo liviano. Es posible estimar la duración del sismo.

IV.

Los objetos colgantes oscilan visiblemente. Muchas personas lo notan en el interior de los edificios aún durante el día. En el exterior, la percepción no es tan general. Se dejan oír las vibraciones de la vajilla, puertas y ventanas. Se sienten crujir algunos tabiques de madera. La sensación percibida es semejante a la que produciría el paso de un vehículo pesado. Los automóviles detenidos se mecen.

V.

La mayoría de las personas lo perciben aún en el exterior. En los interiores, durante la noche, muchas personas despiertan. Los líquidos oscilan dentro de sus recipientes y aún pueden derramarse. Los objetos inestables se mueven o se vuelcan. Los péndulos de los relojes alteran su ritmo o se detienen. Es posible estimar la dirección principal del movimiento sísmico.

VI.

Lo perciben todas las personas. Se atemorizan y huyen hacia el exterior. Se siente inseguridad para caminar. Se quiebran los vidrios de las ventanas, la vajilla y los objetos frágiles. Los juguetes, libros y otros objetos caen de los armarios. Los cuadros suspendidos de las murallas caen. Los muebles se desplazan o se vuelcan. Se producen grietas en algunos estucos. Se hace visible el movimiento de los árboles y arbustos, o bien, se les oye crujir. Se siente el tañido de las campanas pequeñas de iglesias y escuelas.

VII.

Los objetos colgantes se estremecen. Se experimenta dificultad para mantenerse en pie. El fenómeno es percibido por los conductores de automóviles en marcha. Se producen daños de consideración en estructuras de albañilería mal construidas o mal proyectadas. Sufren daños menores (grietas) las estructuras corrientes de albañilería bien construidas. Se dañan los muebles. Caen trozos de estuco, ladrillos, parapetos, cornisas y diversos elementos arquitectónicos. Las chimeneas débiles se quiebran al nivel de la techumbre. Se producen ondas en los lagos; el agua se enturbia. Los terraplenes y taludes de arena o grava experimentan pequeños deslizamientos o hundimientos. Se dañan los canales de hormigón para regadío. Tañen todas las campanas.


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ANEXOS

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VIII. Se hace difícil e inseguro el manejo de vehículos. Se producen daños de consideración y aún el derrumbe parcial en estructuras de albañilería bien construidas. En estructuras de albañilería especialmente bien proyectadas y construidas sólo se producen daños leves. Caen murallas de albañilerña. Caen chimeneas en casas e industrias; caen igualmente monumentos, columnas, torres y estanques elevados. Las casas de madera se desplazan y aún se salen totalmente de sus bases. Los tabiques se desprenden. Se quiebran las ramas de los árboles. Se producen cambios en las corrientes de agua y en la temperatura de vertientes y pozos. Aparecen grietas en el suelo húmedo, especialmente en la superficie de las pendientes escarpadas. IX.

Se produce pánico general. Las estructuras de albañilería mal proyectadas o mal construidas se destruyen. Las estructuras corrientes de albañilería bien construidas se dañan y a veces se derrumban totalmente. Las estructuras de albañilería bien proyectadas y bien construidas se dañan seriamente. Los cimientos se dañan. Las estructuras de madera son removidas de sus cimientos. Sufren daños considerables los depósitos de agua, gas, etc. Se quiebran las tuberías (cañerías) subterráneas. Aparecen grietas aún en suelos secos. En las regiones aluviales, pequeñas cantidades de lodo y arena son expelidas del suelo.

X.

Se destruye gran parte de las estructuras de albañilería de toda especie. Se destruyen los cimientos de las estructuras de madera. Algunas estructuras de madera bien construidas, incluso puentes, se destruyen. Se producen grandes daños en represas, diques y malecones. Se producen grandes desplazamientos del terreno en los taludes. El agua de canales, ríos, lagos, etc. sale proyectada a las riberas. Cantidades apreciables de lodo y arena se desplazan horizontalmente sobre las playas y terrenos planos. Los rieles de las vías férreas quedan ligeramente deformados.

XI.

Muy pocas estructuras de albañilería quedan en pie. Los rieles de las vías férreas quedan fuertemente deformados. Las tuberías (cañerías subterráneas) quedan totalmente fuera de servicio.

XII.

El daño es casi total. Se desplazan grandes masas de roca. Los objetos saltan al aire. Los niveles y perspectivas quedan distorsionados.


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ANEXOS

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ANEXO B (CALCULO DE LA DEMANDA SÍSMICA POR ESPECTRO DE DISEÑO SEGÚN NORMA EE030) 030) Según el Reglamento Nacional de Edificaciones Peruano actualizado 2009, en la Norma E-030, Articulo 18 Análisis Dinámico; ítem 18.2 análisis modal espectral, sección (b) Aceleración Espectral Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se utilizará un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones definido por: C1

. ¶. . C .& L

Dónde: Z: Factor de Zona U: Factor de Uso o Importancia C: Coeficiente de Amplificación Sísmica S: Factor de Suelo R: Coeficiente de reducción de solicitaciones sísmicas g: Aceleración de la Gravedad (981 cm/seg2)

Z: Factor de Zona A cada zona se asigna un factor Z según se indica en la Tabla N°1. Este factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10 % de ser excedida en 50 años.

Tabla N°1 FACTORES DE ZONA (Z) 3

0,4

2

0,3

1

0,15


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ANEXOS

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S: Factor de Suelo Para los efectos de esta Norma, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el período fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte. Los tipos de perfiles de suelos son cuatro: Tabla Nº2 Parámetros del Suelo Tipo

Descripción

Tp (s)

S

S1

Roca o suelos muy rígidos

0,4

1,0

S2

Suelos intermedios

0,6

1,2

S3

Suelos flexibles o con estratos de gran espesor

0,9

1,4

S4

Condiciones excepcionales

*

*

(*) Los valores de Tp y S para este caso serán establecidos por el especialista, pero en ningún caso serán menores que los especificados para el perfil tipo S3.

C: Coeficiente de Amplificación Sísmica Este coeficiente se interpreta como el factor de amplificación de la respuesta estructural respecto de la aceleración en el suelo. De acuerdo a las características de sitio, se define el factor de amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión: ]. ¤ { Dónde:

z | ; ≤ ]. ¤

T es el período Fundamental El período fundamental para cada dirección se estimará con la siguiente expresión: D=

ℎ²

Dónde: CT=35 para edificios cuyos elementos resistentes en la dirección considerada sean únicamente pórticos. CT=45 para edificios de concreto armado cuyos elementos sismorresistentes sean pórticos y las cajas de ascensores y escaleras. TESIS: PELIGRO SISMICO PROBABILISTICO Y ESPECTRO UNIFORME EN LA REGION DE ANCASH AUTOR: ITALO JHONATAN DE LA CRUZ MARSANO (2011)

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ANEXOS

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CT=60 para estructuras de mampostería y para todos los edificios de concreto armado cuyos elementos sismorresistentes sean fundamentalmente muros de corte.

U: Factor de Uso o Importancia Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo con las categorías indicadas en la Tabla N° 3. El coeficiente de uso e importancia (U) definido en la Tabla N° 3 se usará según la clasificación que se haga. Tabla N° 3 CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES CATEGORÍA

A Edificaciones Esenciales

B Edificaciones Importantes

C Edificaciones Comunes

D Edificaciones Menores

DESCRIPCIÓN Edificaciones esenciales cuya función no debería interrumpirse inmediatamente después que ocurra un sismo, como hospitales, centrales de comunicaciones, cuarteles de bomberos y policía, subestaciones eléctricas, reservorios de agua. Centros educativos y edificaciones que puedan servir de refugio después de un desastre. También se incluyen edificaciones cuyo colapso puede representar un riesgo adicional, como grandes hornos, depósitos de materiales inflamables o tóxicos. Edificaciones donde se reúnen gran cantidad de personas como teatros, estadios, centros comerciales, establecimientos penitenciarios, o que guardan patrimonios valiosos como museos, bibliotecas y archivos especiales. También se considerarán depósitos de granos y otros almacenes importantes para el abastecimiento Edificaciones comunes, cuya falla ocasionaría pérdidas de cuantía intermedia como viviendas, oficinas, hoteles, restaurantes, depósitos e instalaciones industriales cuya falla no acarree peligros adicionales de incendios, fugas de contaminantes, etc. Edificaciones cuyas fallas causan pérdidas de menor cuantía y normalmente la probabilidad de causar víctimas es baja, como cercos de menos de 1,50m de altura, depósitos temporales, pequeñas viviendas temporales y construcciones similares.

FACTOR U

1,5

1,3

1,0

(*)

(*) En estas edificaciones, a criterio del proyectista, se podrá omitir el análisis por fuerzas sísmicas, pero deberá proveerse de la resistencia y rigidez adecuadas para acciones laterales.

R: Coeficiente de reducción de solicitaciones sísmicas Los sistemas estructurales se clasificarán según los materiales usados y el sistema de estructuración sismorresistente predominante en cada dirección tal


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ANEXOS

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como se indica en la Tabla N°6. Según la clasificación que se haga de una edificación se usará un coeficiente de reducción de fuerza sísmica (R). Para el diseño por resistencia última las fuerzas sísmicas internas deben combinarse con factores de carga unitarios. En caso contrario podrá usarse como (R) los valores establecidos en Tabla N°6 previa multiplicación por el factor de carga de sismo correspondiente. Tabla N°6 SISTEMAS ESTRUCTURALES Sistema Estructural

Coeficiente de Reducción, R Para estructuras regulares (*)(**)

Acero Pórticos dúctiles con uniones resistentes a momentos. Otras estructuras de acero: Arriostres Excéntricos. Arriostres en Cruz. Concreto Armado Pórticos (1). Dual (2). De muros estructurales (3). Muros de ductilidad limitada (4) Albañilería Armada o Confinada(5) Madera (Por esfuerzos admisibles)

9,5 6,5 6,0 8 7 6 4 3 7

1.

Por lo menos el 80% del cortante en la base actúa sobre las columnas de los pórticos que cumplan los requisitos de la NTE E.060 Concreto Armado. En caso se tengan muros estructurales, estos deberán diseñarse para resistir una fracción de la acción sísmica total de acuerdo con su rigidez. 2. Las acciones sísmicas son resistidas por una combinación de pórticos y muros estructurales. Los pórticos deberán ser diseñados para tomar por lo menos 25% del cortante en la base. Los muros estructurales serán diseñados para las fuerzas obtenidas del análisis según Artículo 16 (16.2) 3. Sistema en el que la resistencia sísmica está dada predominantemente por muros estructurales sobre los que actúa por lo menos el 80% del cortante en la base. 4. Edificación de baja altura con alta densidad de muros de ductilidad limitada. 5. Para diseño por esfuerzos admisibles el valor de R será 6 (*) Estos coeficientes se aplicarán únicamente a estructuras en las que los elementos verticales y horizontales permitan la disipación de la energía manteniendo la estabilidad de la estructura. No se aplican a estructuras tipo péndulo invertido. (**) Para estructuras irregulares, los valores de R deben ser tomados como ¾ de los anotados en la Tabla. Para construcciones de tierra referirse a la NTE E.080 Adobe. Este tipo de construcciones no se recomienda en suelos S3, ni se permite en suelos S4.


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Peligro Sismico Ancash PERU Tesis 2012 PSHA-UHS

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