Determinación del Peligro Sísmico de Tacna

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA ESCUELA DE POST GRADO

INVESTIGACION:

“Determinación del Peligro Sísmico de la Región de Tacna”

PRESENTADA POR:

MAG. CARMEN ELEANA ORTIZ SALAS

TACNA, PERÚ 2011

Dedicatoria A mi hija y a mi esposo, por ser mi fuerza y templanza.

A mis padres, por su amor y apoyo moral.

Agradecimientos Doy infinitas gracias a Dios, por el camino recorrido y a la Escuela de Postgrado de la Universidad Privada de Tacna, por brindarme la oportunidad de presentar y publicar esta investigaci贸n.

Índice

Carmen Eleana Ortiz Salas

ÍNDICE GENERAL

Dedicatoria Agradecimientos Índice General Índice de figuras Índice de tablas Resumen

CAPÍTULO I INTRODUCCION 1.1

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.......................................................... 01

1.2

OBJETIVOS .............................................................................................. 02

1.2.1 Objetivo General .......................................................................................... 02 1.2.2 Objetivo específico ....................................................................................... 02 1.3

JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 02

1.4

ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ............................................... 03

CAPÍTULO II CONCEPTOS BASICOS DE INGENIERÍA SISMORESISTENTE 2.1

PARÁMETROS DEL TAMAÑO DE UN SISMOS ............................................ 06

2.2

INSTRUMENTOS PARA LA CAPTACIÓN DE LA CINEMÁTICA .................. 09

2.3

SISMICIDAD DEL ÁREA DE INFLUENCIA ................................................... 12

2.3.1 Historia sísmica del Área en Estudio ............................................................... 12 2.3.2 Sismicidad Instrumental del Área en estudio ................................................... 13

CAPÍTULO III DETERMINACIÓN DE PELIGRO SÍSMICO 3.1 FUNDAMENTOS DEL ANÁLISIS DE PELIGRO SÍSMICO .............................. 15 3.2 EVALUACIÓN DE FUENTES SISMOGÉNICAS .............................................. 17 3.3 EVALUACIÓN DE LA RECURRENCIA SÍSMICA ............................................ 21 3.4 PROGRAMA UTILIZADO ................................................................................ 23 3.5 DETERMINACIÓN DE LAS LEYES DE ATENUACIÓN ................................... 23

Índice

Carmen Eleana Ortiz Salas

CAPÍTULO IV

EXPOSICIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1

INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 27

4.2

FUENTES SISMOGÉNICAS ......................................................................... 28

4.3

CÁLCULO DE PARÁMETROS SÍSMICOS .................................................... 29

4.4

RESULTADOS DE LA DETERMINACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO ........... 31

4.4.1 Análisis y comparación de resultados con Norma E-030 del Reglamento Nacional Edificaciones ............................................................... 39 4.4.2 Mapas de ordenadas espectrales 4.5

45

CALCULO DE LA PROBABILIDAD ANUAL DE EXCEDENCIA ................... 46

CONCLUSIONES .................................................................................................... 52 RECOMENDACIONES............................................................................................ 53 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................ 54

MAPAS Mapa 01 Mapa de Aceleraciones máximas del suelo.

Mapa 02 Mapa de Aceleraciones espectrales.

Lista de Figuras

Carmen Eleana Ortiz Salas

LISTA DE FIGURAS CAPITULO II

Figura 01

Sismógrafo analógico ..................................................................... 10

Figura 02

Acelerógrafo digital ......................................................................... 10

Figura 03

Microtremor .................................................................................... 11

CAPITULO III

Figura 04

Fuentes simogénicas superficiales ................................................. 19

Figura 05

Fuentes simogénicas intermedias y profundas ............................... 20

CAPITULO 4

Figura 06

Superposición de espectros de aceleración Tacna ........................ 44

Figura 07

Relaciones de amplificación entre la aceleración máxima del suelo y las ordenadas espectrales .......................................... 45

Figura 08

Probabilidad Anual de excedencia Alto de la Alianza ..................... 47

Figura 09

Probabilidad Anual de excedencia Cairani...................................... 47

Figura 10

Probabilidad Anual de excedencia Calana .................................... 47

Figura 11

Probabilidad Anual de excedencia Camilaca ................................ 47

Figura 12

Probabilidad Anual de excedencia Candarave ............................... 47

Figura 13

Probabilidad Anual de excedencia Chucatamani ............................ 47

Figura 14

Probabilidad Anual de excedencia Ciudad Nueva ......................... 48

Figura 15

Probabilidad Anual de excedencia Estique Pampa ......................... 48

Figura 16

Probabilidad Anual de excedencia Curibaya ................................... 48

Figura 17

Probabilidad Anual de excedencia Estique Pueblo ......................... 48

Figura 18

Probabilidad Anual de excedencia Gregorio Albarracin .................. 48

Figura 19

Probabilidad Anual de excedencia Huanuara ................................. 48

Figura 20

Probabilidad Anual de excedencia Ilabaya ..................................... 49

Figura 21

Probabilidad Anual de excedencia Inclan ....................................... 49

Figura 22

Probabilidad Anual de excedencia Ite ............................................. 49

Figura 23

Probabilidad Anual de excedencia Locumba .................................. 49

Lista de Figuras

Carmen Eleana Ortiz Salas

Figura 24

Probabilidad Anual de excedencia Pachia ...................................... 49

Figura 25

Probabilidad Anual de excedencia Palca ........................................ 49

Figura 26

Probabilidad Anual de excedencia Pocollay ................................... 50

Figura 27

Probabilidad Anual de excedencia Quilahuani ................................ 50

Figura 28

Probabilidad Anual de excedencia Sama........................................ 50

Figura 29

Probabilidad Anual de excedencia Sitajara ..................................... 50

Figura 30

Probabilidad Anual de excedencia Susapaya ................................. 50

Figura 31

Probabilidad Anual de excedencia Tacna ....................................... 50

Figura 32

Probabilidad Anual de excedencia Tarata....................................... 51

Figura 33

Probabilidad Anual de excedencia Ticaco ...................................... 51

Figura 34

Probabilidad Anual de excedencia Tarucachi ................................. 51

Lista de Tablas

Carmen Eleana Ortiz Salas

LISTA DE TABLAS CAPITULO 3

Tabla

01

Operacionalización de variables

45

CAPITULO 4

Tabla 02

Coordenadas geográficas de las fuentes de subducción Superficiales y de las fuentes continentales ................................... 51

Tabla 03

Coordenadas geográficas de las fuentes de subducción Intermedias y profundas ............................................................... 52

Tabla 04

Parámetros sísmicos calculados en base a Magnitudes Ms ........... 53

Tabla 05

Parámetros sísmicos calculados en base a Magnitudes Mw .......... 54

Tabla 06

Valores representativos de periodos de retorno para diferentes tipos de obras ........................................................ 55

Tabla 07

Aceleraciones Máximas esperadas Distritos de Tacna, Gregorio Albarracín, Alto del Alianza, Ciudad Nueva ...................... 57

Tabla 08

Aceleraciones Máximas esperadas Distritos de Pocollay, Calana, Pachia, Palca .................................................................... 58

Tabla 09

Aceleraciones Máximas esperadas Distritos de Tarata, Susapaya, Sitajara, Ticaco ............................................................ 59

Tabla 10

Aceleraciones Máximas esperadas Distritos Chucatamani, Tarucachi, Estique Pampa, Estique Pueblo .................................... 60

Tabla 11

Aceleraciones Máximas esperadas Dsitritos de Camilaca, Quilahuani, Curibaya, Huanuara ..................................................... 61

Tabla 12

Aceleraciones Máximas esperadas Distritos de Locumba, Ite, Ilabaya ...................................................................................... 62

Tabla 13

Comparación de aceleraciones espectrales ................................... 64

Resumen

Carmen Eleana Ortiz Salas

RESUMEN La presente investigación denominada “Determinación del Peligro sísmico de la Región Tacna”

presenta los resultados y criterios

utilizados para la estimación y la distribución de las aceleraciones del suelo y espectrales de la zona de estudio, tomando como referencia las coordenadas de los diferentes Distritos de la Región.

El análisis de peligro sísmico se ha realizado por medio de un método probabilístico aplicando la metodología desarrollada por Cornell (1968), el que ha sido calculado en el programa de cómputo CRISIS2007. Esta metodología integra información sismotectónica, parámetros sismológicos y diferentes leyes de atenuación para los diferentes mecanismos de ruptura. El resultado es una curva de peligro sísmico, donde se relaciona la aceleración y su probabilidad anual de excedencia; datos que han sido comparados con los establecidos en la Norma E-030 del Reglamento Nacional de Edificaciones. En este trabajo se presenta un primer esfuerzo por realizar Mapas de Ordenadas Espectrales para la Región de Tacna.

Resumen

Carmen Eleana Ortiz Salas

ABSTRACT

The present investigation “Seismic Hazard Determination of Tacna Region� shows the criterions used for estimate the distribution of ground acceleration and response spectral

for the Tacna Region,

taking for reference the coordinates of the different important buildings that is been set out on the Region, for this was been analyzed the historical seismicity, instrumental seismicity, tectonic y seismotectonic, evaluation of the seismotectonics sources, parametric calculations of seismic recurrence.

The seismic hazard analysis has been making by a probabilistic method, I apply the Cornell method (1968), it was calculated by the computer program CRISIS2007. This methodology incorporates seismotectonic attenuation

information,

basic

empirical

seismic

parameters

relationships

for

and

different

different rupture

mechanism. The result is a curve of seismic hazard, where the acceleration is related with the annual probability of exceedance; this data was compared with the established by norm E-030 of National Construction Regulations.

Capítulo 1

Carmen Eleana Ortiz Salas

CAPITULO I

INTRODUCCIÓN

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La Ocurrencia de un terremoto desastroso nos reafirma la importancia de los análisis de Peligro y Riesgo Sísmico para estimar las consecuencias de estos eventos. Aún cuando se han logrado grandes avances en la predicción sísmica, la predicción del tiempo de ocurrencia, la magnitud o la ubicación de un terremoto no pueden ser determinadas con certeza. Por lo tanto un adecuado análisis de peligro y riesgo sísmico, si bien no podrá eliminar el daño potencial, ayudará efectivamente a reducir sus efectos.

Viendo esta necesidad se propone desarrollar un estudio basado en mediciones de aceleraciones que ayudaran al diseño adecuado de obras civiles en los proyectos de la zona de la Región de Tacna.

Actualmente el análisis de peligro sísmico se utiliza para cuantificar la actividad sísmica en una zona determinada. El peligro sísmico se suele representar por medio de los valores máximos del movimiento del terreno, la intensidad del movimiento y muy recientemente por un parámetro global de la respuesta estructural representado por la aceleración espectral en la estructura debido a un sismo.

Bajo este contexto, es importante mencionar que el Departamento de Tacna cuenta con aproximadamente 99,981 viviendas de las cuales el

1

Capítulo 1

Carmen Eleana Ortiz Salas

82% son casas independientes, 5% son departamentos en edificios, 1% de viviendas en casa de vecindad, 5% de choza o cabaña y 7% de Vivienda improvisadas.

Por lo que se propone desarrollar un estudio basado en mediciones de aceleraciones que ayudaran al diseño adecuado de las obras que se construyan en el Departamento de Tacna.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo General

Determinar el Peligro Sísmico para la Región de Tacna.

1.2.2 Objetivos específicos

Determinar la aceleración máxima y el periodo de recurrencia que se registran en la Región de Tacna.

Calcular los resultados de los parámetros sísmicos que se registran en la Región de Tacna, con el uso del programa CRISIS 2007.

1.3 JUSTIFICACIÓN

La identificación y cuantificación de la actividad sísmica es uno de los problemas más importantes y más difíciles en la ingeniería geotécnica sísmica.

En la Región de Tacna debido a la presencia permanente de movimientos sísmicos es importante contar con una red acelerográfica, que permita la

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Capítulo 1

Carmen Eleana Ortiz Salas

medición de aceleraciones para el diseño de las edificaciones sin embargo ante la presencia de solo dos casetas acelerográficas, actualmente se realizan análisis de peligro sísmico que sirve para cuantificar la actividad sísmica en una zona determinada. El peligro sísmico se suele representar por medio de los valores máximos del movimiento del terreno, la intensidad del movimiento y muy recientemente por un parámetro global de la respuesta estructural representado por la aceleración espectral en la estructura debido a un movimiento sísmico.

Los resultados que se obtengan con el desarrollo de este Proyecto permitirán, disponer de información necesaria para la preparación y consideración de los planes de desarrollo de la población de Tacna permitiendo elaborar planes de emergencias

y prevenirlos ante la

ocurrencia de movimientos sísmicos.

1.4 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

1.4.1 Antecedente Nº 01 Trabajo de investigación

Título: “Determinación del peligro sísmico en el Distrito de Tarata”

Autor: Carmen Ortiz Salas

Resumen: Este trabajo presenta los criterios utilizados para estimar la distribución de aceleraciones del suelo y espectrales

para el

3

Capítulo 1

Carmen Eleana Ortiz Salas

Distrito de Tarata, tomando como referencia las coordenadas de las diferentes obras hidráulicas de envergadura que se plantearan en este Distrito.

1.4.2 Antecedente Nº 02 Trabajo de investigación

Título: Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas Observadas en el Perú

Autores: Jorge Alva Hurtado, Jorge. Meneses Loja y Vladimiro Guzmán León

Resumen: En este trabajo se ha realizado una revisión de la actividad sísmica del pasado, reafirmando la definición de las fuentes sismogénicas realizada por Castillo (1993). En el estudio probabilístico de peligro sísmico se han considerado las fuentes sismogénicas como áreas. Se han utilizado los catálogos sísmicos y determinado recurrencias sísmicas con magnitudes Ms y Mw actualizados al año 2003.

Se han utilizado diversas fórmulas de atenuación publicadas en la literatura técnica para evaluar los movimientos del terreno en el sitio, generados por los eventos sísmicos ocurridos en las fuentes.

4

Capítulo 1

Carmen Eleana Ortiz Salas

1.4.3 Antecedente Nº 03 Trabajo de investigación presentada al CONCYTEC:

Título: Riesgo Sísmico de Tacna

Autor: Jorge ElíasAlva Hurtado

Resumen: En este trabajo se documenta los resultados de la revisión y el análisis de la sismicidad histórica, sismicidad instrumental y neo tectónica existentes en la Región de Tacna, al Sur del Perú.

En la evaluación del riesgo sísmico de Tacna se han efectuado los siguientes pasos. Determinación de la sismicidad regional, identificación de las características sismo tectónicas estimación de la atenuación de los efectos sísmicos regionales, estimación de

la

distribución

de

aceleraciones,

velocidades

y

desplazamientos del suelo.

La evaluación del riesgo sísmico en este trabajo se ha efectuado por medio de métodos probabilísticos, para finalmente proponer niveles sísmicos del movimiento máximo del suelo en la Región de Tacna, constituyéndose en un trabajo preliminar.

5

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

CAPÍTULO II

CONCEPTOS BASICOS DE INGENIERÍA SISMORESISTENTE1 2.1 Parámetros del tamaño de un sismo

Los sismos pueden ser medidos mediante el grado de destrucción que ellos causan en el área afectada como la Intensidad, o en función de la cantidad de energía liberada denominada Magnitud.

Además existen otros parámetros más modernos que también contribuyen a evaluarel tamaño de un sismo y están basados en acelerogramas(Intensidades de Husid yArias) o en espectros de respuesta (Intensidad de Housen).

a) Intensidad Sísmica Se entiende por intensidad sísmica en un punto, la fuerza con que en él, se experimentan los efectos del terremoto. Es el parámetro de mayor interés en Ingeniería y se obtiene estimando cualitativamente los daños producidos por el terremoto.

Las escalas más utilizadas son la Mercalli Modificada (MM) y la MSK. La primera propuesta por Mercalli en 1902, modificada por Wood

y

Newman en 1931 y Richter en 1956. La segunda se debe a los trabajos de Medvedev, Sponheuer y Kernik en 1967.

La inmensa mayoría del daño ocasionado por los terremotos corresponde asismos con intensidad superior a VII en la escala MM. La intensidad es de gran interés para el Ingeniero, en cuanto es una medida de la fuerza del movimiento del terreno y el grado con que la

1

Conceptos Básicos de Sismología para Ingenieros [Libro] / Aut. Miguel HERRAIZ SARACHAGA -1997.

Pag. del Nº 55 al N º63

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Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

vibración es sentida.Además, es el único parámetro de tamaño aplicable directamente a la época no instrumental.

b) Magnitud Sísmica

La magnitud es una medida instrumental que se relaciona con la energía sísmica liberada en el foco y transmitida por ondas sísmicas. La magnitud es un valor que no depende del lugar de observación.

La Magnitud local (ML) fue inicialmente definida por Richter (1935) para los terremotos del Sur de California, como el logaritmo decimal de la máxima amplitud expresada en micrones (10 -6 m), del registro obtenido en un sismógrafo Wood-Anderson a una distancia de 100 km.

Matemáticamente es la diferencia en los algoritmos:

ML= log A - log Ao

Donde: A:

Amplitud máxima registrada en una estación por un sismógrafo de torsión Wood-Anderson (amplificación 2800, período 0.85 s y un factor de amortiguamiento igual a 0.8).

Ao: Amplitud correspondiente a calibración de la escala se hizo tomando M = 3 para el terremoto que a 100 km de distancia se registra con A = 1 mm

7

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Esta magnitud denominada Magnitud de Richter es la más conocida pero no siempre la más apropiada para describir el tamaño de un sismo.

La magnitud de Richter no distingue entre diferentes tipos de ondas.

Magnitud de Ondas Superficiales (Ms): Para distancias epicentrales grandes, las ondas de cuerpo han sido usualmente atenuados y esparcidos suficientemente, tal que el movimiento resultante es dominado por ondas superficiales. La magnitud de las ondas superficiales (Gutenberg y Richter, 1936) es una escala basada en la amplitud de las Ondas Rayleigh con un periodo aproximadamente de 20s.

Ms = log A + 1.66 log D + 2.0 Donde: A= Amplitud del desplazamiento máximo D >1000 km y P <70 km D= Distancia epicentral del sismómetro medido en grados.

Magnitud de Ondas de Cuerpo (Mb): Para sismos de foco profundo, las ondas de superficie son frecuentemente demasiado pequeñas para poder evaluar confiablemente Ms. La magnitud de Ondas de Cuerpo (Gutenberg, 1945) es una escala basada en la amplitud de los primeros pocos ciclos de ondas P que no son fuertemente influenciados por la profundidad focal (Bolt, 1989) Mb = log A – log T + 0.01D + 5.9 Donde: A= amplitud de la onda P T= periodo de la onda P (aprox. 1 s)

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Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Magnitud de Momento Sísmico (Mw) Una manera cualitativa del tamaño de un terremoto es midiendo la dislocación de los materiales terrestres que intervienen en la generación del terremoto.

La escala Mw, fue introducida por Kanamori en 1977 y se llama magnitud de momento sísmico: Mw = (2/3) log Mo – 10.7

Donde el momento sísmico escalar, Mo se determina a partir del espectro de amplitudes para bajas frecuencias (zona plana del espectro de amplitudes).

Esta escala de magnitud es válida para todo el rango de valores, mientras que las demás se saturan, es decir, no dan valores fiables a partir de un cierto valor.

El momento sísmico escalar Mo (en N-m y dyn-cm) es definido por la forma: Mo = m Du S Donde: Du = Valor medio de la dislocación (desplazamiento relativo de la fractura).

S

= Área de la fractura.

m =

Coeficiente de rigidez del medio en que se ha

producido.

2.2 Instrumentos para la captación de la cinemática Los instrumentos utilizados para la medición del movimiento sísmico nos permite conocer las características dinámicas del suelo entre los más conocidos tenemos: a. Sismógrafo

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Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

b. Acelerógrafo c. Microtremor d. Sismoscopio

a.- Sismógrafo Estos instrumentos registran desplazamientos o velocidades del suelo causado por el paso de las ondas sísmicas,los registros se llaman sismogramas.

Su funcionamiento se puede representar mediante un simple modelo de un

solo

grado

equipos

de

libertad.

Estos

se utilizan para medir

vibraciones terremoto,

producidas como

la

las

por hora

un y

la

localización del epicentro, así como la magnitud y la profundidad. Fig. Nº 01

Fig. N º 01

b.- Acelerógrafo Utilizado para medir el movimiento fuerte del suelo causado por el paso de las ondas sísmicas, los registros se llaman acelerogramas. Estos instrumentos registran la aceleración del terreno. Fig. Nº02

Su funcionamiento se puede representar mediante un simple modelo de un solo grado de libertad. Los acelerógrafos, capaces

de

registrar

aceleraciones

menores a 0.1% de la aceleración de la gravedad (g) y superiores al 100% de (g).

Fig. N º 02

10

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

El parámetro más frecuente empleado para designar la intensidad de la sacudida sísmica o aceleración máxima del terreno se denomina Gal. El gal se expresa en (cm/s2) o en porcentaje de la gravedad.

Los acelerógrafos deben ser instrumentos portátiles y compactos, a prueba de intemperismo y de construcción robusta para permitir su transporte y manipulación en diversas situaciones y medios ambientes.

Deben ser fáciles de instalar y calibrar, usualmente no requieren mantenimiento frecuente y son operados por baterías recargables. Los acelerógrafos son capaces de registrar al menos tres componentes del movimiento, ortogonales entre sí.

Registran

tres

componentes

del

movimiento:

dos

horizontales

ortogonales entre sí, y una componente vertical.

c.- Microtremores

Los microtremores nos proporcionan el período natural del suelo de una forma rápida y práctica, valor que sirve para conocer cuantitativamente el comportamiento dinámico del suelo, y para determinar los factores sísmicos relativos al diseño de las construcciones sismo-resistentes (Kanai, 1961).

Los

microtremores

también

son

conocidos como microtrepidaciones, microsismos, ruido sísmico de fondo, campo

natural,

vibración

o

ruido

ambiental o microtemblores. (Flores, 2004). Fig. Nº03 Fig. N º 03

11

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

2.3 Sismicidad del área de influencia 2.3 Historia sísmica del Área en Estudio2.

Silgado (1968, 1978, 1985) fue uno de los pioneros en describir los principales eventos sísmicos ocurridos en el Perú. Otros investigadores como Dorbath et al. (1990), analizaron los grandes sismos históricos del Perú y obtuvieron

estimaciones de

parámetros como la longitud de ruptura y la magnitud momento, y caracterizaron la actividad sísmica en el norte, centro y sur del país.

Alva (1984) confeccionó un mapa de distribución de máximas intensidades sísmicas observadas en el Perú, en el que se representan los niveles de daños producidos por los terremotos peruanos. El mapa se basó en treinta isosistas de sismos peruanos y datos de intensidades puntuales de sismos históricos y sismos recientes.

Del análisis de la información existente se deduce que para el área de influencia existe poca información histórica. Desde el siglo XVI hasta el siglo XIX sólo se reportan los sismos sentidos en las principales ciudades existentes, indicando que dicha actividad sísmica no es totalmente representativa, ya que

pueden haber

ocurrido sismos importantes en regiones remotas, que no fueron reportados.

2

Sismicidad Histórica en la América del Sur en los Siglos XVI, XVII, XVIII y XIX [Resumen del Libro] / Aut. Enrique SILGADO - Lima - 1992.

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Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

De los sismos ocurridos en el área en estudio, se tienen mapa de isosistas de los siguientes sismos: 13 de Mayo de 1784, 18 de Setiembre de 1833, 12 de Agosto de 1868, 9 de Mayo de 1877, 15 de Enero de 1958, 23 de Junio del 2001 y 15 de Agosto del 2007.

Se concluye que de acuerdo a la historia sísmica del área de estudio, han ocurrido en los últimos 428 años intensidades máximas de hasta IX y X grados.

2.3.1 Sismicidad Instrumental del Área en estudio

La información sísmica instrumental para el Perú se encuentra recopilada en tres catálogos sísmicos:

Catálogo

Sísmico

República

del

Perú

(1471-1982),

desarrollado por Leonidas Ocola. Proyecto SISAN – 1984.

Catálogo Sísmico del Perú (1500-1984), desarrollado por A. Espinoza, L. Casaverde, J. Michel, J. Alva, J. VargasNeumann Instituto Geográfico Nacional de España, USGS, PUCP, UNI – 1985.

Catálogo Sísmico del Perú (1500-1982), desarrollado por Daniel Huaco, Instituto Geofísico del Perú. Proyecto SISRA, 1986.

La información utilizada es la recopilada en el catálogo sísmico del Proyecto SISRA (1985), hasta el año 1992 con los datos verificados publicados por el ISC (International Sismological Centre) y actualizados hasta el 13 de febrero del año 2008 por el IGP.

13

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Los sismos en el área de influencia presentan el mismo patrón general de distribución espacial que el resto del territorio peruano; es decir, la mayor actividad sísmica se concentra en el mar, paralelo a la costa. Se aprecia la subducción de la Placa de Nazca, ya que hacia el continente la profundidad focal de los sismos aumenta. También se producen sismos en el continente que son superficiales e intermedios, y que estarían relacionados a fallas existentes.

14

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

CAPÍTULO III

DETERMINACION DEL PELIGRO SISMICO1

3.1 FUNDAMENTOS DEL ANÁLISIS DE PELIGRO SÍSMICO El análisis probabilístico de peligro sísmico se ha

desarrollado

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 terreno o de la respuesta estructural, alguna medida del sismo (magnitud o intensidad) y la distancia entre el foco y la distancia de interés.

El peligro sísmico se define por la probabilidad que en un lugar determinado ocurra un movimiento sísmico de una intensidad igual o mayor que 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 velocidad, el valor espectral del desplazamiento del suelo, el valor medio de la intensidad Mercalli Modificada u otro parámetro.

Es evidente que los sismos no son independientes mirados como una serie en el tiempo. Físicamente se requiere la acumulación de energía para generar un sismo mayor por lo que es poco probable que sismos de gran magnitud se sucedan en plazos cortos. La ocurrencia de réplicas es otro ejemplo de que los sismos no son independientes entre sí. A pesar de ello en estudios de peligro 1

Conceptos Básicos de Sismología para Ingenieros [Libro] / Aut. Miguel HERRAIZ SARACHAGA -1997.

Pag.del Nº 103 al N º117.

15

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

sísmico se acepta que la ocurrencia de los sismos responde a una distribución de Poisson, lo que implica suponer que los eventos son independientes entre sí, es decir, la distribución no tiene memoria.

Aplicando esta teoría se puede demostrar que si la ocurrencia de un evento A depende de la ocurrencia de otros eventos: E 1, E2,...............En,

mutuamente

excluyentes

y

colectivamente

exhaustivos; entonces, de acuerdo al teorema de la "probabilidad total" se tiene para la probabilidad de ocurrencia de A: n

P (A) =

i

P (A / Ei) P (Ei)

donde P (A/Ei) es la probabilidad condicional que A ocurra, dado que Ei ocurra.

La intensidad generalizada (I) de un sismo en el lugar fijado puede considerarse dependiente del tamaño del sismo (la magnitud o intensidad epicentral) y de la distancia al lugar de interés. Si el tamaño del sismo (S) y su localización (R) son considerados como variables aleatorias continuas y definidas por sus funciones de densidad de probabilidad, fS(s) y fR (r) respectivamente; entonces el peligro sísmico definido por la probabilidad que la intensidad I sea igual o mayor que una intensidad dada, será: P (I

i) y está dada

por: P (I

i)

P I/ (s, r) f S (s) f R (r) ds dr

Esta es la expresión que resume la teoría desarrollada por Cornell en 1968, para analizar el peligro sísmico. La evaluación de esta integral es efectuada por el programa de cómputo CRISIS2007 desarrollado y actualizado por Ordaz Mario. (2007).

16

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

3.2 EVALUACIÓN DE 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.

Se define como fuente sismogénica aquella línea, zona o volumen geográfico que tenga similitudes geológicas, geofísicas y sísmicas tales que se pueda considerar que posee un potencial sísmico homogéneo en toda la fuente, es decir, en las que el proceso de generación y recurrencia de sismos es espacial y temporalmente homogéneo.

En el presente estudio de Peligro Sísmico se han utilizado las fuentes sismogénicas definidas por Castillo (1993). La determinación de estas fuentes sismogénicas se ha basado en el mapa de distribución de epicentros, así como en las características tectónicas de nuestro país. La actividad sísmica en el Perú es el resultado de la interacción de las placas Sudamericana y de Nazca, y el proceso de reajustes tectónicos del Aparato Andino. Esto permite agrupar a las fuentes en Fuentes de Subducción y Fuentes Continentales.

Las Fuentes de Subducción modelan la interacción de las placas Sudamericana y de Nazca. Las Fuentes Continentales están relacionadas con la actividad sísmica superficial andina. Se han presentado las fuentes como áreas, ya que no existen suficientes datos para modelar fallas como fuentes lineales en este tipo de

17

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

análisis. Las fuentes sismogénicas se han definido en base a los catálogos

sísmicos,

a

las

profundidades

focales

y

a

la

sismotectónica.

Las Figuras Nº 04 y Nº 05 presentan las fuentes sismogénicas aplicables al área en estudio.

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 se profundiza a medida que avanza hacia el Continente, por lo que se pueden distinguir Fuentes de Subducción Superficial (F3, F4 y F5), Fuentes de Subducción Intermedia (F15, F16 y F17) y una Fuente de Subducción Profunda (F20) no influye en el proyecto. Las Fuentes de Subducción Superficial, Intermedia y Profunda tienen profundidades focales promedio de 40, 120 y 600 km respectivamente.

Las Fuentes F8, F9 y F12 están asociadas a la sismicidad regional andina con profundidades focales superficiales, sin estar asociadas a fallas activas. La Fuente F7 está asociada a la falla de la Santa.

18

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Figura N°3 Fuentes Sismogénicas Superficiales (0-70Km)

Figura Nro.04 Fuentes Sismogénicas superficiales (0-70km)

19

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Figura N°4 Fuentes Sismogénicas Intermedias y Profundas (71-700 km)

Figura Nro.05 Fuentes Sismogénicas Intermedias y Profundas (70 a mas km)

20

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

3.3

EVALUACIÓN DE LA RECURRENCIA SÍSMICA

Para evaluar la variación en el tamaño de los eventos sísmicos que cada fuente sísmica pueda generar es necesario conocer la recurrencia sísmica de la fuente. La recurrencia sísmica representa el número de eventos mayores o iguales a alguna magnitud dentro de la fuente y está descrita por la pendiente de la relación de recurrencia de Gutenberg y Richter (b), la tasa media anual de actividad sísmica ( ), la magnitud mínima y la magnitud máxima.

La relación de recurrencia de Gutenberg y Ritcher esta representada por Log N = a – bM

Donde N es el número acumulativo de sismos de magnitudes mayores a la magnitud m, y a y b son constantes propias de cada región. Los parámetros a y b se obtienen generalmente por regresión de una base de datos de la sismicidad de la fuente de interés, donde la constante b describe la ocurrencia de sismos de magnitudes grandes y pequeñas

La expresión anterior también se puede describir como:

Donde:

a o = 10 es el número de sismos por unidad de tiempo con M > 0.

ß = b x ln 10.

21

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Los parámetros estadísticos de recurrencia para cada una de las fuentes sismogénicas se han calculado utilizando la magnitud Ms y la magnitud de momento Mw, debido a que las nuevas leyes de atenuación utilizadas están expresadas en magnitud de momento, y se requiere uniformizar la entrada de datos para la integración de la amenaza sísmica.

La relación entre mb y Ms se hizo utilizando la ecuación propuesta por Castillo y Alva (1993). . La relación entre Ms y Mw se obtuvo utilizando el método de mínimos cuadrados obtenida por Bolaños y Monroy (2004) en una muestra de eventos registrados en Perú y Chile que reportaron tanto Ms como Mw. La relación propuesta esta dividida en tres rangos:

Mw = 0,740 Ms + 1,742

Ms

6;

Mw = 0,683 Ms + 2,039

6 < Ms < 8;

Mw = 1,093 Ms – 0,593

Ms

8.

Las relaciones anteriores están limitadas al número de eventos sísmicos utilizados en el ajuste.

En el análisis estadístico de los parámetros de recurrencia se utilizó el método de mínimos cuadrados, considerando los datos de 1963 - 2003.

Este método ajusta los valores a una recta en función de la densidad de datos que existen en una zona determinada. Los datos utilizados para el cálculo de a y b se encuentran dentro de los valores de Magnitud Mínima de Homogeneidad y Magnitud Máxima.

La tasa

es la tasa media anual de ocurrencia de eventos mayores o

iguales que la magnitud mínima de homogeneidad. Para determinar la tasa

se utiliza una variación del diagrama de Gutenberg y Richter, que

22

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

consiste en dibujar un número acumulativo de eventos mayores a una determinada magnitud versus el tiempo. De estos gráficos se puede determinar la magnitud mínima de homogeneidad (Mmin) y la tasa . La magnitud mínima de homogeneidad corresponderá al gráfico cuyo diagrama acumulativo versus tiempo muestre un comportamiento lineal monotónicamente creciente. La tasa es la pendiente de dicha recta.

Mmax es la magnitud máxima probable que puede ser liberada como energía sísmica (McGuire, 1976). Para determinar esta magnitud se utiliza el siguiente criterio: el más grande evento que ha ocurrido en la fuente en el pasado, es el máximo sismo que se espera en el futuro.

3.4 PROGRAMA UTILIZADO PARA LA DETERMINACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO

La determinación del peligro sísmico ha sido obtenida con el uso del programa de cómputo CRISIS 2007, que ha sido desarrollado por M. Ordaz, A. Aguilar and J. Arboleda en el Instituto de Ingeniería, UNAM, y que usa un modelo probabilístico que considera los parámetros de recurrencia, las leyes de atenuación, las características geográficas de la distribución de los sismos. Este programa opera con integraciones dinámicas

3.5 DETERMINACIÓN DE LAS LEYES DE ATENUACIÓN

Una vez determinada la tasa de actividad de cada una de las fuentes sísmicas, es necesario evaluar los efectos que, en términos de intensidad sísmica, produce cada una de ellas en el sitio de interés. Para

23

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

ello se requiere saber que intensidad se presentaría en el sitio en cuestión, hasta ahora supuesto en terreno firme, si en la iésima fuente ocurriera un sismo con magnitud dada. A las expresiones que relacionan magnitud, posición relativa fuente-sitio e intensidad sísmica se le conoce como leyes de atenuación. Usualmente, la posición relativa fuente-sitio se especifica mediante la distancia focal, es decir, la distancia entre el foco sísmico y el sitio. Las leyes de atenuación pueden adoptar muy diversas formas.

Para los sismos de subducción se ha utilizado la ley de atenuación de aceleraciones propuestas por Youngs, Chiou, Silva y Humphrey (1997), y para los sismos continentales se ha utilizado la ley de atenuación propuesta por Sadigh, Chang, Egan, Makdisi y Youngs (1997).

3.5.1 Ley de Atenuación de Aceleraciones de Subducción Para los sismos de subducción se ha utilizado la ley de atenuación de aceleraciones propuestas por Youngs, Chiou, Silva y Humphrey (1997).

Youngs et al (1997) desarrollaron 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 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. Los terremotos de interfase son aquellos que ocurren precisamente en la superficie de contacto entre la placa oceánica de subducción y la placa continental. Los terremotos intraplacason aquellos que ocurren

24

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

dentro de la placa oceánica que está subductándose por debajo de la placa continental.

- Ley de atenuación para roca: 3

ln(A) = 0.2418 + 1.414 M + C1 + C2 (10-M) + C3 ln (R+1.7818e

0.554M

) + 0.00607H + 0.3846 ZT

C1 = 0 C2 = 0, C3 = -2.552, C4 = 1.45, C5 = -0.1

- Ley de atenuación para suelo: 3

ln(A) = - 0.6687 + 1.438 M + C1 + C2 (10-M) + C3 ln (R+1.097 e

0.617M

)+ 0.00648H + 0.3643 ZT

C1 = 0, C2 = 0, C3 = -2.329, C4 = 1.45, C5 = -0.1

Desviación estándar = C4 + C5M Donde: A = aceleración del suelo (g) M = magnitud momento (Mw) R = distancia más cercana a la rotura (km) H = profundidad (km) Zt = 0 para interfase, 1 para intraplaca 3.5.2 Ley de Atenuacion de Aceleraciones Continentales

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 datos de 121 acelerogramas de terremotos de magnitud momento de M=3.8 o

25

Capítulo 2.

Carmen Eleana Ortiz Salas

mayor, registrados en sitios dentro de los 200 kilómetros de la superficie de ruptura. También se incluye datos de terremotos de la USSR e Irán. Esta ley de atenuación se aplica a sismos continentales.

- Ley de atenuación para roca

2.5

ln(A) = C1 + C2 M + C3 (8.5 M)

M

+ C4 ln (R + exp(C5 + C6 M)) + C7 ln (R + 2)

6.5 : C1 = -0.624, C2 = 1.0, C3 = 0, C4 = -2.1, C5 = 1.29649, C6 = 0.250, C7 = 0

M > 6.5 : C1 = -1.274, C2 = 1.1, C3 = 0, C4 = -2.1, C5 = -0.48451, C6 = 0.524, C7 = 0

Desviación estándar = 1.39 - 0.14M; 0.38 para M ≥ 7.21 - Ley de atenuación para suelo profundo

ln(A) = C1 + C2 M - C3 ln (R+ C4 e

C5 M

) + C6 + C7 (8.5 - M)

2.5

C1 = -2.17 para sismos normales, -1.92 para sismos inversos y de empuje, C2 = 1.0, C3 = 1.70, C4 = 2.1863 y C5 = 0.32 para M <= 6.5, C4 = 0.3825 y C5 = 0.5882 para M > 6.5, C6 = 0, C7 = 0

Desviación estándar = 1.52 - 0.16M Donde: A = aceleración del suelo (g) M = magnitud momento (Mw) R= distancia más cercana a la rotura (km)

26

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

CAPÍTULO IV

EXPOSICIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 4.1 INTRODUCCIÓN

El peligro símico puede evaluarse probabilísticamente con el método desarrollado por Cornell (1968). El método probabilístico incorpora los efectos de todos los sismos de las fuentes sismogénicas, en el entorno del sitio definido por los valores de magnitud máxima y relación frecuencia-magnitud. En esta forma, se logra considerar la probabilidad de ocurrencia de diferentes sismos. El resultado final entrega la aceleración máxima que tiene una probabilidad dada de ser superada en un periodo determinado de tiempo. La aceleración así obtenida no proviene de ningún sismo específico sino del efecto combinado

de

todos

los

sismos

ubicados

en

las

fuentes

sismogénicas.

La primera parte del método consiste en una revisión de la actividad sísmica

del

pasado,

para

definir

las

fuentes

sismogénicas

considerando las características tectónicas de la región, donde la probabilidad de ocurrencia de sismos de distintas magnitudes es homogénea en toda la fuente. El segundo paso es caracterizar cada fuente sismogénica por su magnitud máxima y su relación frecuenciamagnitud (Log N = a - bM). Debido a que los sismos pueden provenir de cualquier punto de la fuente, deben considerarse las distancias más cortas al sitio medidas desde todos los puntos dentro de cada una de las fuentes. Las aceleraciones máximas en el sitio para cada sismo de cada una de las fuentes se calculan mediante la relación de atenuación adecuada.

27

Capítulo 4.

4.2

Carmen Eleana Ortiz Salas

FUENTES SISMOGÉNICAS UTILIZADAS

La Tabla Nº 01 presenta las coordenadas geográficas de las fuentes sismogénicas de subducción superficial y continental y la Tabla Nº 02 presenta las coordenadas para las fuentes de subducción intermedia y profunda.

Tabla Nº 01 COORDENADAS GEOGRÁFICAS DE LAS FUENTES DE SUBDUCCIÓN SUPERFICIALES Y DE LAS FUENTES CONTINENTALES FUENTES

FUENTE 1

FUENTE 2

FUENTE 3

FUENTE 4

FUENTE 5

FUENTE 6

FUENTE 7

FUENTE 8

FUENTE 9

FUENTE 10

FUENTE 11

FUENTE 12

COORDENADAS GEOGRAFICAS (°) -80.29

+02.00

-78.32

+02.00

-81.39

-00.97

-79.65

-01.21

-81.52

-02.39

-80.19

-02.50

-82.00

-03.39

-80.17

-03.45

-82.00

-06.83

-80.67

-05.42

-81.17

-09.00

-79.27

-07.90

-81.17

-09.00

-79.27

-07.90

-77.00

-14.80

-75.84

-13.87

-77.00

-14.80

-75.84

-13.87

-74.16

-17.87

-73.00

-16.53

-74.16

-17.87

-73.00

-16.53

-71.85

-19.87

-69.21

-19.00

-71.85

-22.00

-69.21

-22.00

-77.50

+01.58

-76.92

+01.19

-79.83

-01.65

-78.90

-02.53

-79.96

-02.46

-78.97

-03.43

-80.92

-02.96

-80.79

-03.44

-78.28

-08.20

-77.86

-08.07

-77.21

-10.47

-76.83

-10.23

-75.84

-13.87

-74.76

-13.13

-73.00

-16.53

-71.41

-14.67

-73.00

-16.53

-71.41

-14.67

-69.71

-18.67

-68.12

-16.13

-76.92

+01.19

-76.50

+ 01.00

-78.90

-02.53

-77.35

-02.40

-79.10

-05.20

-77.00

-04.77

-79.10

-05.20

-75.10

-04.33

-76.34

-10.67

-74.17

-09.33

-74.76

-13.13

-72.48

-11.40

-74.76

-13.13

-72.48

-11.40

-68.12

-16.13

-67.76

-13.80

28

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Tabla Nº 02 COORDENADAS GEOGRÁFICAS DE LAS FUENTES DE SUBDUCCIÓN INTERMEDIAS Y PROFUNDAS

FUENTES

FUENTE 13

FUENTE 14

FUENTE 15

FUENTE 16

FUENTE 17

FUENTE 18

FUENTE 19

FUENTE 20

COORDENADAS GEOGRAFICAS (°) -78.73

+02.00

-76.00

+01.82

-81.00

-00.67

-79.59

-02.55

-81.00

-03.07

-79.20

-03.07

-81.00

-03.07

-79.20

-03.07

-81.93

-05.73

-78.60

-04.00

-79.80

-08.13

-77.17

-06.53

-79.80

-08.13

-77.17

-06.53

-76.38

-14.30

-73.86

-12.46

-76.38

-14.30

-73.86

-12.46

-73.28

-16.87

-71.21

-14.40

-73.28

-16.87

-71.21

-14.40

-70.86

-18.80

-68.93

-15.73

-70.38

-22.00

-67.98

-22.00

-79.59

-02.55

-77.50

-00.73

-78.60

-04.00

-75.51

-02.06

-77.17

-06.53

-75.27

-05.33

-77.17

-06.53

-75.27

-05.33

-73.86

-12.46

-72.03

-11.13

-72.31

-06.67

-71.00

-06.33

-71.14

-11.30

-69.69

-10.93

4.3 CÁLCULO DE PARÁMETROS SÍSMICO1

Para determinar las profundidades representativas de los hipocentros en las zonas sismogénicas se hizo un trabajo estadístico del cálculo de frecuencias de sismos versus profundidad. Las Tablas Nº 03 y 04 presentan los parámetros de recurrencia en base a Ms y Mw, utilizados para el caso de considerar las fuentes sismogénicas.

1

Determinación del peligro sísmico en el Distrito de Tarata/Autor: Carmen Ortiz Salas

29

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Tabla Nº 03 PARÁMETROS SÍSMICOS CALCULADOS EN BASE A MAGNITUDES Ms

FUENTE

Ms Mmin

Mmax BETA

TASA

PROF. (km)

a

b

F1

2.8532

0.3468

3.0

8.1

0.80

1.62

40

F2

4.4916

0.5636

4.5

7.9

1.298

2.01

40

F3

4.1625

0.4411

3.5

9.3

1.016

9.24

40

F4

4.9452

0.6368

4.0

8.2

1.466

5.56

40

F5

4.1756

0.5254

4.0

8.2

1.21

2.97

40

F6

2.7701

0.3822

2.8

7.8

0.88

1.25

40

F7

2.2523

0.4252

3.5

7.4

0.98

0.15

45

F8

3.5419

0.5398

2.8

7.0

1.24

2.38

45

F9

3.4867

0.4752

3.5

7.5

1.09

1.48

40

F10

3.2445

0.4265

3.8

7.3

0.98

1.05

40

F11

3.9096

0.4304

3.0

9.3

0.99

9.23

40

F12

2.9341

0.3681

3.0

8.8

0.85

1.50

45

F13

3.0047

0.4711

3.0

6.9

1.08

0.98

125

F14

3.1656

0.3906

3.5

7.0

0.90

1.40

130

F15

3.822

0.4434

3.8

7.5

1.02

3.5

130

F16

4.5274

0.5375

4.0

7.2

1.24

5.30

115

F17

5.5512

0.6915

4.8

7.5

1.59

4.26

130

F18

3.5942

0.4026

3.5

7.7

0.93

3.83

155

F19

5.0167

0.6505

4.3

7.3

1.50

3.68

160

F20

3.9580

0.4398

4.5

8.5

1.01

2.12

580

30

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Tabla Nº 04 PARÁMETROS SÍSMICOS CALCULADOS EN BASE A MAGNITUDES Mw

FUENTE

MW Mmin

Mmax

BETA

TASA PROF. (km)

a

b

F1

3.7217

0.4795

4.0

8.3

1.10

F2

6.0456

0.8019

5.1

7.4

F3

5.379

0.6299

4.3

8.4

F4

6.599

0.8894

4.7

F5

5.5403

0.7337

F6

3.7363

0.5305

F7

3.2533

F8

4.8127

F9

1.59

40

1.85

2.01

40

1.45

10.40

40

8.4

2.05

5.84

40

4.7

8.4

1.69

3.09

40

3.8

7.1

1.22

1.31

40

0.5746

4.3

7.1

1.32

0.15

45

0.7295

3.8

6.8

1.68

2.44

45

4.6874

0.6586

4.3

7.2

1.52

1.59

40

F10

4.2485

0.5763

4.5

7.0

1.33

1.13

40

F11

5.0610

0.6092

4.0

8.4

1.40

9.36

40

F12

3.801

0.4974

4.0

8.2

1.15

1.44

45

F13

4.1138

0.6367

4.0

6.8

1.47

0.92

125

F14

4.0850

0.5278

4.3

6.9

1.22

1.45

130

F15

4.9638

0.6066

4.5

7.2

1.39

3.81

130

F16

5.7928

0.7264

4.7

7.0

1.67

5.32

115

F17

7.4704

0.9855

5.3

7.2

2.27

4.42

130

F18

4.6431

0.5638

4.3

7.3

1.30

4.14

155

F19

6.6642

0.9009

4.9

7.0

2.075

3.95

160

F20

5.2887

0.6424

5.1

7.8

1.48

2.29

580

4.4 RESULTADOS DE LA DETERMINACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO

En los trabajos antecesores de peligro sísmico en el Perú generalmente se ha utilizado como medida para el tamaño de los sismos las magnitudes mb y Ms junto a la ley de atenuación propuesta por Casaverde. En el presente Trabajo se uso la magnitud momento (Mw) y se incluye

una ley de

atenuación que distingue sismos de subducción de interfase e intraplaca y que incluye

ordenadas espectrales que fueron

periodos, el primero

calculados

para once

correspondiente a la aceleración máxima del suelo

(0.0seg), y el resto con valores que varían de 0.1 seg a 3.0 seg .

31

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Los valores de las aceleraciones espectrales han sido calculadas para cinco periodos de retorno (100, 475, 1000, 5000 y 10000 años), tomando en consideración valores representativos de criterios para diferentes tipos de obras.

El periodo de retorno correspondiente a 475 años ha sido determinado para poder comparar los resultados obtenidos con los propuestos en la norma E030, la que considera el 90% de nivel de confidencia para 50 años de vida útil , es decir el 10% de nivel de excedencia en un periodo retorno de 475 años .

Se ha determinado el peligro sísmico de la localidad en estudio utilizando una cuadricula de quince por quince, que se construyo dividiendo los ejes correspondientes a las longitudes en 0.2° y los ejes correspondientes a las latitudes en 0.1° en el programa de computo CRISIS2007 v1.1, desarrollado y actualizado por Mario Ordaz.

Las Tablas del N° 05

al N° 10 muestran

las máximas aceleraciones

espectrales para los Distritos dela Región de Tacna, obtenidas con el programa CRISIS 2007. Así mismo en el anexo Nro. 01 se adjuntan los resultados del programa CRISIS 2007 para el

total

de coordenadas

geográficas utilizadas.

32

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Tabla Nº05 Periodo de Retorno en años DISTRITO

TACNA Latitud Sur : 18º0’49.68” Longitud Oeste : 70º15’11.16”

PERIODO T (SEG)

100

475 1000 5000 Aceleración Máxima Esperada (%g)

10000

0.00

0.24

0.38

0.47

0.69

0.81

0.10

0.37

0.60

0.75

1.13

1.32

0.20

0.49

0.78

0.97

1.42

1.68

0.30

0.48

0.77

0.95

1.38

1.62

0.40

0.45

0.70

0.86

1.26

1.46

0.50

0.41

0.64

0.78

1.15

1.33

0.75

0.35

0.57

0.69

1.04

1.20

1.00

0.32

0.53

0.65

0.99

1.13

1.50

0.29

0.53

0.66

1.04

1.21

2.00

0.27

0.50

0.64

1.04

1.23

3.00

0.15

0.29

0.38

0.64

0.79

0.00

0.24

0.38

0.47

0.69

0.81

0.10

0.37

0.61

0.75

1.14

1.34

0.20

0.49

0.78

0.97

1.43

1.69

GREGORIO ALBARRACIN

0.30

0.49

0.77

0.96

1.39

1.63

0.40

0.45

0.70

0.86

1.26

1.47

Latitud Sur : 18º2’29.76” Longitud Oeste : 70º14’56.76”

0.50

0.41

0.64

0.78

1.15

1.34

0.75

0.35

0.57

0.69

1.04

1.19

1.00

0.31

0.53

0.64

0.98

1.13

1.50

0.29

0.52

0.66

1.03

1.21

2.00

0.27

0.50

0.64

1.04

1.22

3.00

0.14

0.29

0.38

0.64

0.78

0.00

0.24

0.38

0.47

0.68

0.80

0.10

0.37

0.60

0.74

1.12

1.31

0.20

0.48

0.78

0.97

1.42

1.67

ALTO DE ALIANZA

0.30

0.48

0.77

0.95

1.38

1.62

Latitud Sur : 17º59’24.72” Longitud Oeste : 70º14’42”

0.40

0.45

0.70

0.86

1.25

1.46

0.50

0.41

0.64

0.78

1.15

1.33

0.75

0.35

0.57

0.69

1.04

1.20

1.00

0.32

0.53

0.65

0.99

1.14

1.50

0.30

0.53

0.66

1.04

1.21

2.00

0.27

0.51

0.64

1.04

1.23

3.00

0.15

0.29

0.38

0.64

0.79

0.00

0.24

0.38

0.47

0.68

0.80

0.10

0.36

0.60

0.74

1.12

1.31

0.20

0.48

0.77

0.97

1.41

1.67

0.30

0.48

0.76

0.95

1.38

1.62

0.40

0.45

0.70

0.86

1.25

1.46

0.50

0.41

0.64

0.78

1.15

1.33

0.75 1.00 1.50 2.00 3.00

0.35 0.32 0.30 0.27 0.15

0.57 0.53 0.53 0.51 0.29

0.70 0.65 0.66 0.64 0.38

1.04 0.99 1.04 1.04 0.64

1.20 1.14 1.21 1.23 0.79

CIUDAD NUEVA Latitud Sur : 17º59’8.16” Longitud Oeste : 70º14’32.28”

33

Capítulo 4.

DISTRITO

POCOLLAY Latitud Sur : 17º59’39.84” Longitud Oeste : 70º13’6.6”

CALANA Latitud Sur : 17º56’29.4” Longitud Oeste : 70º11’15”

PACHIA Latitud Sur : 17º53’47.4” Longitud Oeste : 70º9’16.92”

PALCA Latitud Sur : 17º46’30.72” Longitud Oeste : 69º57’35.64”

Carmen Eleana Ortiz Salas

PERIODO T (SEG) 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00

100 0.24 0.36 0.48 0.48 0.45 0.41 0.35 0.32 0.30 0.27 0.15 0.24 0.36 0.48 0.48 0.45 0.40 0.35 0.32 0.30 0.27 0.15 0.24 0.35 0.48 0.48 0.45 0.40 0.35 0.32 0.30 0.27 0.15 0.23 0.34 0.47 0.48 0.45 0.40 0.36 0.32 0.30 0.27 0.15

Tabla Nº06 Periodo de Retorno en años 475 1000 5000 10000 Aceleración Máxima Esperada (%g) 0.38 0.47 0.68 0.80 0.59 0.74 1.12 1.30 0.77 0.96 1.41 1.66 0.76 0.95 1.38 1.61 0.70 0.86 1.25 1.46 0.64 0.78 1.15 1.33 0.57 0.69 1.04 1.20 0.53 0.65 0.99 1.14 0.53 0.66 1.04 1.21 0.51 0.64 1.04 1.23 0.29 0.38 0.64 0.79 0.38 0.46 0.67 0.79 0.58 0.72 1.09 1.27 0.77 0.96 1.39 1.64 0.76 0.95 1.37 1.60 0.70 0.86 1.25 1.45 0.64 0.78 1.14 1.32 0.57 0.70 1.04 1.20 0.53 0.65 0.99 1.14 0.53 0.66 1.04 1.22 0.51 0.64 1.04 1.23 0.29 0.39 0.64 0.79 0.37 0.46 0.67 0.78 0.58 0.71 1.07 1.25 0.76 0.95 1.38 1.63 0.76 0.94 1.36 1.59 0.69 0.85 1.24 1.45 0.63 0.78 1.14 1.32 0.57 0.70 1.05 1.20 0.53 0.65 1.00 1.15 0.53 0.67 1.05 1.22 0.51 0.65 1.05 1.24 0.29 0.39 0.65 0.80 0.37 0.45 0.66 0.77 0.56 0.68 1.04 1.20 0.75 0.93 1.35 1.59 0.75 0.93 1.35 1.58 0.69 0.85 1.23 1.43 0.63 0.77 1.14 1.31 0.58 0.70 1.05 1.21 0.54 0.66 1.01 1.16 0.54 0.67 1.06 1.24 0.51 0.65 1.06 1.25 0.29 0.39 0.65 0.81

34

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Tabla Nº07 Periodo de Retorno en años 100 475 1000 5000 10000 Aceleración Máxima Esperada (g) programa CRISIS 2007

DISTRITO

PERIODO T (SEG)

TARATA

0.00 0.10 0.20 0.30

0.23 0.34 0.47 0.48

0.37 0.55 0.74 0.76

0.46 0.67 0.92 0.94

0.66 1.02 1.35 1.35

0.77 1.18 1.58 1.58

0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00

0.45 0.41 0.37 0.33 0.31 0.28 0.15

0.70 0.64 0.60 0.56 0.56 0.53 0.30

0.86 0.79 0.73 0.69 0.70 0.67 0.41

1.25 1.16 1.09 1.05 1.09 1.09 0.68

1.45 1.34 1.26 1.21 1.28 1.29 0.84

0.00 0.10 0.20 0.30

0.24 0.34 0.48 0.49

0.38 0.55 0.75 0.77

0.46 0.67 0.93 0.96

0.67 1.02 1.36 1.38

0.78 1.18 1.59 1.61

0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00

0.46 0.42 0.38 0.34 0.32 0.29 0.16

0.72 0.66 0.62 0.58 0.57 0.54 0.31

0.88 0.82 0.76 0.72 0.72 0.69 0.42

1.28 1.20 1.14 1.09 1.13 1.12 0.69

1.49 1.39 1.32 1.27 1.33 1.33 0.86

0.00 0.10 0.20 0.30

0.24 0.34 0.48 0.49

0.38 0.55 0.75 0.77

0.46 0.67 0.93 0.96

0.67 1.02 1.36 1.38

0.78 1.18 1.59 1.61

0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00

0.46 0.42 0.38 0.34 0.32 0.29 0.16

0.71 0.66 0.61 0.58 0.57 0.54 0.31

0.88 0.82 0.76 0.72 0.72 0.69 0.42

1.28 1.20 1.13 1.09 1.12 1.11 0.69

1.49 1.39 1.32 1.26 1.32 1.32 0.86

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50

0.23 0.34 0.47 0.48 0.45 0.41

0.37 0.55 0.74 0.76 0.70 0.65

0.46 0.67 0.92 0.94 0.86 0.79

0.66 1.02 1.35 1.35 1.25 1.16

0.77 1.18 1.58 1.58 1.45 1.34

0.75

0.37

0.60

0.73

1.10

1.27

1.00

0.34

0.56

0.69

1.05

1.22

1.50

0.31

0.56

0.70

1.10

1.29

2.00

0.28

0.53

0.68

1.09

1.30

3.00

0.15

0.30

0.41

0.68

0.84

Latitud Sur : 17º28’24” Longitud Oeste : 70º01’51”

SUSAPAYA Latitud Sur : 17º19’48” Longitud Oeste : 70º07’37”

SITAJARA Latitud Sur : 17º22’18” Longitud Oeste : 70º07’55”

TICACO Latitud Sur: 17°26’42’’ Longitud Oeste: 70°03’06’’

35

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Tabla Nº08 Periodo de Retorno en años

DISTRITO

CHUCATAMANI Latitud Sur : 17º28’37” Longitud Oeste : 70º07’25”

TARUCACHI Latitud Sur : 17º31´39´´ Longitud Oeste : 70º01´21´´

ESTIQUE PAMPA Latitud Sur : 17º31´51´´ Longitud Oeste : 70º02´07´´

ESTIQUE PUEBLO Latitud Sur : 17º32’15” Longitud Oeste : 70º00’57”

PERIODO T (SEG)

100 475 1000 5000 10000 Aceleración Máxima Esperada (g) programa CRISIS 2007

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50

0.24 0.34 0.47 0.48 0.45 0.41 0.37 0.33 0.31 0.28 0.15 0.23 0.34 0.47 0.48 0.45 0.41 0.37 0.33 0.31 0.28 0.15 0.23 0.34 0.47 0.48 0.45 0.41 0.37 0.33 0.31 0.28 0.15 0.23 0.34 0.47 0.48 0.45 0.41 0.37 0.33 0.31

0.38 0.55 0.75 0.76 0.70 0.65 0.59 0.56 0.55 0.53 0.30 0.37 0.55 0.74 0.76 0.70 0.64 0.59 0.55 0.55 0.53 0.30 0.37 0.55 0.74 0.76 0.70 0.64 0.59 0.55 0.55 0.53 0.30 0.37 0.55 0.74 0.76 0.70 0.64 0.59 0.55 0.55

0.46 0.67 0.93 0.94 0.86 0.79 0.73 0.69 0.70 0.67 0.41 0.45 0.67 0.92 0.94 0.86 0.79 0.73 0.69 0.69 0.67 0.40 0.45 0.67 0.92 0.94 0.86 0.79 0.73 0.68 0.69 0.67 0.40 0.45 0.67 0.92 0.94 0.86 0.79 0.73 0.68 0.69

0.66 1.02 1.35 1.36 1.25 1.16 1.09 1.05 1.09 1.09 0.68 0.66 1.02 1.35 1.35 1.25 1.15 1.09 1.04 1.09 1.08 0.67 0.66 1.02 1.35 1.35 1.24 1.15 1.08 1.04 1.09 1.08 0.67 0.66 1.02 1.35 1.35 1.24 1.15 1.08 1.04 1.09

0.77 1.19 1.58 1.58 1.45 1.34 1.26 1.21 1.28 1.29 0.84 0.77 1.19 1.58 1.58 1.45 1.33 1.25 1.20 1.28 1.29 0.83 0.77 1.19 1.58 1.58 1.44 1.33 1.25 1.20 1.27 1.28 0.83 0.77 1.19 1.58 1.58 1.44 1.33 1.25 1.20 1.27

2.00

0.28

0.53

0.67

1.08

1.28

3.00

0.15

0.30

0.40

0.67

0.83

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00

36

Capítulo 4.

DISTRITO

CAMILACA Latitud Sur : 17º16’3” Longitud Oeste : 70º22’48”

QUILAHUANI Latitud Sur : 17º19’4.08” Longitud Oeste : 70º15’29.16”

CURIBAYA Latitud Sur : 17º22’57” Longitud Oeste : 70º20’4.92”

HUANUARA Latitud Sur : 17º18’50.04” Longitud Oeste : 70º19’18.84”

Carmen Eleana Ortiz Salas

PERIODO T (SEG) 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 3.00

Tabla Nº09 Periodo de Retorno en años 100 475 1000 5000 10000 Aceleración Máxima Esperada (%g) 0.24 0.38 0.46 0.67 0.78 0.34 0.55 0.68 1.02 1.19 0.48 0.76 0.94 1.36 1.60 0.49 0.78 0.96 1.38 1.62 0.46 0.72 0.89 1.29 1.50 0.43 0.67 0.83 1.21 1.40 0.38 0.62 0.77 1.15 1.34 0.35 0.59 0.73 1.10 1.28 0.32 0.58 0.73 1.14 1.34 0.29 0.55 0.70 1.12 1.34 0.16 0.31 0.42 0.70 0.87 0.24 0.38 0.46 0.67 0.78 0.34 0.55 0.67 1.02 1.19 0.48 0.75 0.94 1.36 1.59 0.49 0.77 0.96 1.38 1.61 0.46 0.72 0.89 1.28 1.49 0.42 0.67 0.82 1.20 1.39 0.38 0.62 0.76 1.14 1.33 0.35 0.58 0.72 1.09 1.27 0.32 0.57 0.72 1.13 1.33 0.29 0.54 0.69 1.12 1.33 0.16 0.31 0.42 0.70 0.86 0.24 0.37 0.46 0.66 0.77 0.34 0.55 0.68 1.03 1.19 0.48 0.75 0.93 1.35 1.59 0.49 0.76 0.95 1.36 1.59 0.46 0.71 0.87 1.26 1.46 0.42 0.65 0.80 1.17 1.35 0.37 0.60 0.74 1.10 1.28 0.34 0.57 0.70 1.06 1.23 0.32 0.56 0.71 1.11 1.30 0.29 0.53 0.68 1.10 1.30 0.15 0.31 0.41 0.68 0.84 0.24 0.38 0.46 0.67 0.78 0.34 0.55 0.68 1.02 1.19 0.48 0.75 0.94 1.36 1.60 0.49 0.77 0.96 1.38 1.62 0.46 0.72 0.89 1.28 1.49 0.43 0.67 0.82 1.20 1.40 0.38 0.62 0.77 1.14 1.33 0.35 0.58 0.72 1.09 1.27 0.32 0.57 0.72 1.13 1.33 0.29 0.54 0.69 1.12 1.33 0.16 0.31 0.42 0.70 0.86

37

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Tabla Nº 10 Periodo de Retorno en años

DISTRITO

LOCUMBA Latitud Sur : 17º36’50.4” Longitud Oeste : 70º45’50.04”

ITE Latitud Sur : 17º55’32.88” Longitud Oeste : 70º56’13.92”

ILABAYA Latitud Sur : 17º25’14.88” Longitud Oeste : 70º30’47.88”

PERIODO T (SEG)

100

475 1000 5000 10000 Aceleración Máxima Esperada (%g)

0.00

0.24

0.38

0.47

0.68

0.80

0.10

0.36

0.59

0.73

1.11

1.29

0.20

0.49

0.77

0.96

1.41

1.66

0.30

0.49

0.77

0.96

1.38

1.62

0.40

0.46

0.71

0.88

1.27

1.48

0.50

0.42

0.65

0.80

1.17

1.36

0.75

0.37

0.59

0.73

1.08

1.25

1.00

0.33

0.55

0.68

1.03

1.19

1.50

0.31

0.55

0.69

1.08

1.27

2.00

0.28

0.52

0.67

1.08

1.28

3.00

0.15

0.30

0.40

0.67

0.82

0.00

0.25

0.41

0.50

0.75

0.90

0.10

0.41

0.68

0.86

1.31

1.55

0.20

0.51

0.83

1.03

1.54

1.84

0.30

0.50

0.80

0.99

1.45

1.71

0.40

0.46

0.72

0.90

1.31

1.53

0.50

0.42

0.66

0.82

1.20

1.40

0.75

0.36

0.58

0.71

1.06

1.22

1.00

0.32

0.54

0.66

1.00

1.15

1.50

0.30

0.53

0.67

1.05

1.22

2.00

0.27

0.51

0.65

1.05

1.24

3.00

0.15

0.29

0.39

0.65

0.80

0.00

0.24

0.37

0.46

0.66

0.78

0.10

0.34

0.56

0.68

1.04

1.20

0.20

0.48

0.75

0.94

1.36

1.60

0.30

0.49

0.76

0.95

1.37

1.60

0.40

0.46

0.71

0.87

1.26

1.46

0.50

0.42

0.65

0.80

1.17

1.36

0.75

0.37

0.60

0.74

1.10

1.27

1.00

0.34

0.56

0.70

1.06

1.22

1.50

0.31

0.56

0.70

1.10

1.29

2.00

0.29

0.53

0.68

1.10

1.30

3.00

0.15

0.31

0.41

0.68

0.84

38

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

4.4.1 Análisis y comparación de resultados con Norma E-030 del Reglamento Nacional Edificaciones

De acuerdo a los resultados obtenidos con el uso del programa CRISIS 2007 han servido para el análisis y comparación con la Norma E-030 del Reglamento Nacional de Edificaciones.

Del análisis efectuado en el presente trabajo se desprende que los valores obtenidos de aceleraciones de 0.38 g corresponde aproximadamente a una aceleración máxima esperada cuando t=0 seg y que el valor de 0.77 g corresponde a

la aceleración espectral respuesta horizontal con 5% de

amortiguamiento cuando t=3 seg ambos valores para una vida útil de 50 años y un periodo de retorno de 475 años para el Distrito de Tacna.

A partir de estos valores se ha realizado la comparación con los valores y el espectro de aceleración propuestos en la norma E-030 del Reglamento Nacional Edificaciones (Aceleración máxima 0.4 g) observándose que el espectro de diseño proporcionado por el Código Sísmico Peruano se basa en escalar una forma espectral estándar a la aceleración máxima del suelo (el único valor con probabilidad de excedencia), lo que conduce a una distribución no uniforme del peligro en el rango de periodos estructurales, tal como se observa en la tabla Nº11.

39

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Tabla Nro. 11

Comparación de aceleraciones espectrales

PERIODO (SEG)

Aceleración espectral

Aceleración espectral de

obtenido con el peligro

acuerdo a norma E-030

sísmico (g)

(g)

0.00

0.38

0.40

0.10

0.60

0.50

0.20

0.78

0.50

0.30

0.77

0.50

0.40

0.70

0.50

0.50

0.64

0.40

0.75

0.57

0.27

1.00

0.53

0.20

1.50

0.53

0.13

2.00

0.50

0.10

3.00

0.29

0.07

En la figura Nro. 06 se muestra la forma típica de cinco espectros de peligro uniforme del Distrito de Tacna, donde cada ordenada espectral es obtenida mediante un análisis de peligro sísmico para una probabilidad de excedencia correspondiente a cinco periodos de retorno, teniendo en cuenta la posibilidad de ocurrencia de sismos moderados cercanos al sitio y sismos grandes alejados del sitio, así mismo se muestra la forma del espectro estándar proporcionado por el Código Sísmico Peruano donde el peligro asociado a la ordenada espectral Sa resulta igual a la aceleración máxima del suelo.

40

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Asimismo se aprecian los espectros de respuesta para las componentes horizontales N-S del sismo del 05 de Mayo del 2010 obtenido de las dos casetas acelerográficas instaladas en la ciudad de Tacna, en las que se puede observar que la forma del espectro de respuesta tiene mayor similitud a las obtenidas en el estudio de peligro sísmico.

También se observa que los valores de aceleraciones máximas del suelo encontradas en este estudio, tienen valores similares a los de la Norma E030; sin embargo la forma espectral y los resultados propuestos por la norma E-030, cuando Z= 0.4, U=1.5, S=1 Rd=3 y Ts=0.4; presentan resultados inferiores a los obtenidos con el estudio de peligro sísmico, con lo que se demuestra

que la forma espectral depende de la magnitud y

distancia del sismo al sitio.

41

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Fig. Nº06

SUPERPOSICION DE ESPECTROS DE ACELERACIÓN PARA EL DISTRITO DE TACNA 1.80 1.60 1.40

Aceleración (g)

1.20

PERIODO DE RETORNO 100 AÑOS PERIODO DE RETORNO 475 AÑOS

1.00

PERIODO DE RETORNO 1000 AÑOS

0.80

PERIODO DE RETORNO 5000 AÑOS PERIODO DE RETORNO DE 10000 AÑOS

0.60

ESPECTRO NORMA E-030 SISMO 05 MAYO UNJBG N-S

0.40

SISMO 05 DE MAYO UPT N-S

0.20 0.00 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Período (seg)

44

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

En la fig. Nº07 se presenta las relaciones de amplificación entre la aceleración máxima del suelo y las ordenadas espectrales obtenidas del estudio de peligro sísmico y las propuestas por la norma E-030, de las que se puede apreciar que para estructuras con periodos de 0.3seg las demandas sísmicas obtenidas en este trabajo son mayores a las obtenidas con la norma sísmica E-030 en 200% y para estructuras con periodos de 1.5 seg son mayores hasta en 516%.

Esta variación de los factores de amplificación dinámica (Sa/Acel. máx.) hace evidente la necesidad de contar con espectros propios de cada región.

Fig. Nº07 RELACIONES DE AMPLIFICACIÓN ENTRE LA ACELERACIÓN MÁXIMA DEL SUELO Y LAS ORDENADAS ESPECTRALES PARA EL DISTRITO DE TACNA 2.5

Sa/Amax

2

1.5 PERIODO DE RETORNO 475 AÑOS

1

0.5

ESPECTRO NORMA E-030

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Período (seg)

4.4.2 Mapas de ordenadas espectrales

El empleo de mapas sísmicos ha sido ampliamente usado en códigos sísmicos de distintos países del mundo. En los Estados Unidos, por ejemplo,

45

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

los primeros mapas estuvieron basados en los trabajos de Algermissen y Perkins, de los cuales se podía obtener el coeficiente de aceleración máxima

En el Perú, no existen trabajos tan detallados como en los EUA referidos al cálculo de ordenadas espectrales que permitan caracterizar las demandas sísmicas especificas de cada región.

En los Mapas Nº01 y Nº02 de este trabajo se presenta un primer esfuerzo por realizar una distribución de ordenadas espectrales en la Región de Tacna.

4.5 CÁLCULO DE LA PROBABILIDAD ANUAL DE EXCEDENCIA El peligro sísmico se expresa, también en términos de la probabilidad anual de excedencia y de los valores de aceleraciones.

Con los resultados obtenidos en las Tablas del Nro. 07y Nro.12 se grafica la probabilidad anual de excedencia representadas en las figurasdel Nº 08 al Nº34. Esta tasa de excedencia indica qué tan frecuentemente se exceden intensidades sísmicas de cierto valor, en la Región de Tacna. Para una intensidad Sa=100 cm/s2 en esta curva se obtiene, un valor de (Sa)=0.1/año. Esto quiere decir que esta intensidad se excederá, en promedio, 0.1 veces por año o, una vez cada 10 años (1/0.1 años). También se aprecia también que las mayores intensidades tienen menores tasas de excedencia o mayores periodos de retorno.

46

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04

1.0E-05 1.0E-06

10

100

1000

10000

1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04

1.0E-05 1.0E-06

1

10

Aceleración (gal)

10000

CAMILACA Latitud Sur : 17º16’3” Longitud Oeste : 70º22’48” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

10

100

Aceleración (gal)

1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04

1.0E-05 1.0E-06

1

10

1000

10000

100

1000

10000

Aceleración (gal)

Fig. Nº 12

Probabilidad Anual de Excedencia

Probabilidad Anual de Excedencia

1000

CALANA Latitud Sur : 17º56’29.4” Longitud Oeste : 70º11’15”

Aceleración (gal)

Fig. Nº 11

1

100

Probabilidad Anual de Excedencia

1.0E+02

CAIRANI Latitud Sur : 17º17’8.88” Longitud Oeste : 70º21’48.6”

Fig. Nº 13 CANDARAVE Latitud Sur : 17º16’4.8” Longitud Oeste : 70º14’59.28”

CHUCATAMANI Latitud Sur : 17º27’32.4” Longitud Oeste : 70º6’57.6”

Probabilidad Anual de Excedencia

Probabilidad Anual de Excedencia

ALTO DE LA ALIANZA Latitud Sur : 17º59’24.72” Longitud Oeste : 70º14’42”

1

Fig. Nº 10

Fig. Nº 09

Probabilidad Anual de Excedencia

Fig. Nº 08

1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100 Aceleración (gal)

1000

10000

1

10

100

1000

Aceleración (gal)

47

10000

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

10

100

1000

10000

Aceleración (gal)

Probabilidad Anual de Excedencia

Fig. Nº 17

1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100

1000

10000

Aceleración (gal)

1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

10

100 Aceleración (gal)

1000

10000

CURIBAYA Latitud Sur : 17º22’57” Longitud Oeste : 70º20’4.92” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100

1000

10000

Aceleración (gal)

Fig. Nº 19

Fig. Nº 18 ESTIQUE PUEBLO Latitud Sur : 17º31’15.6” Longitud Oeste : 70º0’54”

1

ESTIQUE PAMPA Latitud Sur : 17º31’1.2” Longitud Oeste : 70º1’40.8”

GREGORIO ALBARRACIN Latitud Sur : 18º2’29.76” Longitud Oeste : 70º14’56.76” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100 Aceleración (gal)

1000

10000

Probabilidad Anual de Excedencia

1

Fig. Nº 16

Probabilidad Anual de Excedencia

CIUDAD NUEVA Latitud Sur : 17º59’8.16” Longitud Oeste : 70º14’32.28”

Probabilidad Anual de Excedencia

Fig. Nº 15

Probabilidad Anual de Excedencia

Probabilidad Anual de Excedencia

Fig. Nº 14

HUANUARA Latitud Sur : 17º18’50.04” Longitud Oeste : 70º19’18.84” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100

1000

Aceleración (gal)

48

10000

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

Fig. Nº 21

1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

10

100

1000

10000

Aceleración (gal)

LOCUMBA Latitud Sur : 17º36’50.4” Longitud Oeste : 70º45’50.04” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

10

100 Aceleración (gal)

1000

10000

Probabilidad Anual de Excedencia

Probabilidad Anual de Excedencia

1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100

1000

10000

Aceleración (gal)

Fig. Nº 24

Fig. Nº 23

1

INCLAN Latitud Sur : 17º47’39.12” Longitud Oeste : 70º29’37.68”

PACHIA Latitud Sur : 17º53’47.4” Longitud Oeste : 70º9’16.92” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

ITE Latitud Sur : 17º55’32.88” Longitud Oeste : 70º56’13.92” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100

1000

10000

Aceleración (gal)

Fig. Nº 25

10

100 Aceleración (gal)

1000

10000

Probabilidad Anual de Excedencia

1

Fig. Nº 22

Probabilidad Anual de Excedencia

ILABAYA Latitud Sur : 17º25’14.88” Longitud Oeste : 70º30’47.88”

Probabilidad Anual de Excedencia

Probabilidad Anual de Excedencia

Fig. Nº 20

PALCA Latitud Sur : 17º46’30.72” Longitud Oeste : 69º57’35.64” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100

1000

Aceleración (gal)

49

10000

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

POCOLLAY Latitud Sur : 17º59’39.84” Longitud Oeste : 70º13’6.6” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

10

100

1000

10000

Aceleración (gal)

SITAJARA Latitud Sur : 17º21’7.2” Longitud Oeste : 70º7’37.2” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

10

100 Aceleración (gal)

1000

10000

Probabilidad Anual de Excedencia

Probabilidad Anual de Excedencia

1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100

1000

10000

Aceleración (gal)

Fig. Nº 30

Fig. Nº 29

1

QUILAHUANI Latitud Sur : 17º19’4.08” Longitud Oeste : 70º15’29.16”

SUSAPAYA Latitud Sur : 17º19’48” Longitud Oeste : 70º7’37.2” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

SAMA Latitud Sur : 17º51’52.56” Longitud Oeste : 70º33’48.96” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100

1000

10000

Aceleración (gal)

Fig. Nº 31

10

100 Aceleración (gal)

1000

10000

Probabilidad Anual de Excedencia

1

Fig. Nº 28

Probabilidad Anual de Excedencia

Fig. Nº 27

Probabilidad Anual de Excedencia

Probabilidad Anual de Excedencia

Fig. Nº 26

TACNA Latitud Sur : 18º0’49.68” Longitud Oeste : 70º15’11.16” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100

1000

Aceleración (gal)

50

10000

Capítulo 4.

Carmen Eleana Ortiz Salas

TARATA Latitud Sur : 17º27’7.2” Longitud Oeste : 70º1’44.4” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100

Aceleración (gal)

1000

10000

Fig. Nº 34 TICACO Latitud Sur : 17º25’30” Longitud Oeste : 70º2’34.8”

1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100 Aceleración (gal)

1000

10000

Probabilidad Anual de Excedencia

Fig. Nº 33

Probabilidad Anual de Excedencia

Probabilidad Anual de Excedencia

Fig. Nº 32

TARUCACHI Latitud Sur : 17º30’7.2” Longitud Oeste : 70º1’44.4” 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+00 1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06

1

10

100

1000

Aceleración (gal)

51

10000

Conclusiones

Carmen Eleana Ortiz Salas

CONCLUSIONES

1. Se ha determinado el Peligro Sísmico de la Región de Tacna del que se desprende

que

los

valores

máximos

de

aceleraciones

obtenidas

corresponden al Distrito de Tacna.

2. Las mayores aceleraciones obtenidas son del orden de 0.38 g cuando el período es t=0 seg y de 0.77 g para la aceleración espectral horizontal con 5% de amortiguamiento cuando t=3 seg, ambos valores para una vida útil de 50 años y un periodo de retorno de 475 años.

3

Los parámetros sísmicos que se registraron en la Región de Tacna fueron altamente significativos.

4

El programa CRISIS 2007 ha permitido utilizar leyes de atenuación que se adaptan más a la realidad de nuestra zona para el cálculo de las aceleraciones espectrales.

52

Recomendaciones

Carmen Eleana Ortiz Salas

RECOMENDACIONES

1. Se recomienda incrementar instrumentación adecuada en estaciones sísmicas para la Región de Tacna para poder localizar con precisión los hipocentros de sismos futuros.

2. El Gobierno Regional, la Municipalidad de Tacna y las Universidades deben unir esfuerzos para financiar la instalación de acelerógrafos en la Región de Tacna, con el objeto de determinar las aceleraciones que nos permitirá

obtener

información sobre de la atenuación de los

movimientos sísmicos.

53

Bibliografía

Carmen Eleana Ortiz Salas

BIBLIOGRAFÍA ALVA HURTADO, Jorge Elías; MENESES LOJA, Jorge. y GUZMÁN LEON, Vladimiro. (1984), "Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas Observadas en el Perú", V Congreso Nacional de Ingeniería Civil, Tacna, Perú.

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

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MAPAS 01 Y 02