EVALUACIÓN REGIONAL DE LA AMENAZA SÍSMICA EN CENTROAMÉRICA AL09 PID 23

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1 ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA EN TOPOGRAFÍA, GEODESIA Y CARTOGRAFÍA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID Proyecto con América Latina 2009 (UPM) EVALUACIÓN REGIONAL DE LA AMENAZA SÍSMICA EN CENTROAMÉRICA AL09 PID 23 Coordinadora: Mª Belén Benito Oterino Participantes: Enrique Molina (Guatemala) Griselda Marroquín (El Salvador) José Jorge Escobar (Honduras) Emilio Talavera (Nicaragua) Wilfredo Rojas y Álvaro Climent (Costa Rica) Eduardo Camacho Astigarrabia (Panamá) Conrad Lindholm (Noruega) Jorge M. Gaspar Escribano (E.T.S.I.T.G.C) María José García Rodríguez (E.T.S.I.T.G.C) Mercedes Pérez Escalante (E.T.S.I.T.G.C) Alicia Rivas Medina (E.T.S.I.T.G.C) Yolanda Torres Fernández (E.T.S.I.T.G.C) Informe Final Diciembre 2009

2 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ANTECEDENTES DE COLABORACIÓN ACTIVIDADES DESARROLLADAS EN EL PROYECTO AL09 PID REVISIÓN E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS PRELIMINARES DEL CÁLCULO DE AMENAZA REALIZADO EN EL TALLER DE MADRID (2008) E IDENTIFICACIÓN DE LOS PUNTOS CRÍTICOS A MEJORAR PARA LA OBTENCIÓN DE RESULTADOS MÁS ROBUSTOS Y CONCLUYENTES REEVALUACIÓN DE LA AMENAZA SÍSMICA PARA TODA LA REGIÓN CENTROAMERICANA CALIBRACIÓN DE LOS CÓDIGOS SÍSMICOS: COMPARACIÓN DE LOS UHS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO CON LOS PROPUESTOS EN LOS CÓDIGOS CÁLCULO DE LA DESAGREGACIÓN DE LA AMENAZA SÍSMICA EN LAS CAPITALES ESTUDIO DE SISMICIDAD HISTÓRICA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG) DIFUSIÓN DE LOS RESULTADOS FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y PROYECCIÓN A OTROS CONVENIOS REFERENCIAS ANEXO A: DIFUSIÓN ANEXO A1: CUBIERTA DEL LIBRO AMENAZA SÍSMICA EN AMÉRICA CENTRAL ANEXO A2: TESIS DOCTORAL: METODOLOGÍAS PARA LA EVALUACIÓN DE PELIGROSIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS INDUCIDOS POR TERREMOTOS, POR Mª JOSÉ GARCÍA RODRÍGUEZ. (CD ADJUNTO) ANEXO A3: ARTÍCULO NEW SEISMIC HAZARD ASSESSMENT FOR CENTRAL AMERICA ANEXO A4: ARTÍCULO CALIBRATION OF STRONG MOTION MODELS FOR CENTRAL AMERICA REGION ANEXO A5: PÓSTERES 8. ANEXO B: FUTURAS LÍNEAS DE ACTUACIÓN ANEXO B1: PROYECTO DEL PLAN NACIONAL I+D+I ANEXO B2: SOLICITUD DEL PROYECTO CON EL MICIT

3 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS Centroamérica (CA) se encuentra en una zona tectónica de confluencia de placas con elevada probabilidad de ocurrencia de terremotos, siendo al mismo tiempo las estructuras altamente vulnerables, por lo que los países del área presentan un elevado riesgo sísmico. El proyecto EVALUACIÓN REGIONAL DE LA AMENAZA SÍSMICA EN CENTROAMÉRICA se ha planteado dando continuidad a proyectos previos desarrollados en la región por el grupo de Ingeniería Sísmica de la UPM, contribuyendo a consolidar una línea de mitigación del riesgo sísmico en CA, así como a la formación de técnicos en esta materia. El estudio finalizado con este proyecto y que se presenta en este informe comenzó en abril de 2008 durante un taller realizado en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía (ETSITGC) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en el que participaron 7 especialistas de todos los países centroamericanos: Guatemala, El Salvador, Honduras, Nicaragua, Costa Rica y Panamá. En ese taller se desarrolló una evaluación preliminar de amenaza para toda la región, que contó con el consenso de todos los países, siendo la primera vez que se elaboraron mapas con carácter regional, sin discontinuidades en las fronteras. En el desarrollo del estudio se pusieron de manifiesto algunos puntos críticos que cabría mejorar, a fin de obtener estimaciones más robustas de amenaza con resultados más concluyentes. Además se perfilaron una serie de líneas de actuación para completar el estudio anterior, que han constituido los objetivos del presente proyecto desarrollado durante el año Dichos objetivos son: Detectar aspectos críticos encontrados en el estudio preliminar de amenaza desarrollado en el taller Madrid Recalcular la amenaza sísmica a escala regional y elaborar nuevos mapas a detalle nacional para los seis países: Guatemala, El Salvador, Nicaragua, Costa Rica, Honduras y Panamá. Efectuar la desagregación de la amenaza sísmica en las capitales de cada país y obtener los escenarios sísmicos con mayor contribución a la misma. Obtener los correspondientes espectros de respuesta y comparar los resultados con los espectros propuestos en los códigos sísmicos de cada país., calibrando así los diferentes códigos. Difundir los resultados en congresos, en Internet, mediante un plan de publicaciones y con la edición de un libro que contenga el estudio completo. En este informe se resumen las actividades desarrolladas y los resultados obtenidos a lo largo del año 2009 durante la ejecución del presente proyecto. Dado que la actividad central ha sido la edición de un libro (cuya portada se muestra como Anexo A1), donde se incluyen prácticamente todos los resultados del proyecto, para presentar éstos en este informe referenciamos las páginas o secciones correspondientes del libro, en lugar de volverlos a duplicar aquí, evitando la edición de un informe que podría ser excesivamente extenso. Una excepción la presenta la actividad contenida en el punto 3.3 que no está incluida en el libro, por lo que los correspondientes resultados referentes a la calibración de códigos sísmicos sí se incluyen en este informe. 3

4 2. ANTECEDENTES DE COLABORACIÓN El presente proyecto, así como los desarrollados en las convocatorias anteriores de proyectos con Latinoamérica de la UPM (Nº AL05_PID_0037, en 2005; Nº AL06 PID 019, en 2006; Nº AL07 PID 049, en 2007; Nº AL08 PID 038, en 2008) se enmarcan en una línea de colaboración que se inició en El Salvador a raíz de los devastadores terremotos de 2001 y se ha ido extendiendo a los demás países de Centroamérica. Los proyectos de 2005, 2006 y 2007 se desarrollaron cooperando únicamente con El Servicio Nacional de Estudios Territoriales de El Salvador (SNET), mientras que en el de 2008 se involucró, además de la UPM y el SNET, al Instituto de Sismología, Vulcanología, Meteorología e Hidrología (INSIVUMEH) de Guatemala. A parte de los proyectos financiados por la UPM, también se han desarrollado otros financiados por otros organismos. La línea de cooperación se ha consolidado con los siguientes proyectos ya concluidos: Evaluación del riesgo y prevención de deslizamientos catastróficos de laderas inducidos por terremotos. Aplicación a los casos de El Salvador y Sureste de España (ANDES) Proyecto del plan Nacional I+D+I , financiado por el anterior Ministerio de Ciencia y Tecnología (Ren C02 02). Contribución a la renovación de la red acelerométrica de El Salvador y estudio del movimiento fuerte asociado a los sismos de 2001 financiado por AECI y desarrollado conjuntamente entre el Servicio Nacional de Estudios Territoriales de El Salvador (SNET), la Universidad Centro Americana Simeón Cañas (UCA) y la UPM.. El proyecto fue coordinado por la profesora Belén Benito. Riesgo sísmico y peligro de deslizamiento de laderas en El Salvador I financiado por la UPM, en su convocatoria de proyectos con Lationoamérica de 2004, a través del cual se formalizó institucionalmente la cooperación entre la UPM y el SNET Caracterización de Acciones Sísmicas y Evaluación del Peligro de Deslizamientos de Ladera (CGL C03 03/BTE), financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia ( ). Proyecto coordinado del plan Nacional I+D+I, en el que participan también un grupo del CEDEX y el Dpto de Geodinámica de la Facultad de Geológicas de la Universidad Complutense de Madrid. Riesgo sísmico y peligro de deslizamiento de laderas en El Salvador II financiado por la UPM, en su convocatoria de proyectos con Lationoamérica de 2005 (AL05 PID 0037) Riesgo sísmico y peligro de deslizamiento de laderas en El Salvador III financiado por la UPM, en su convocatoria de proyectos con Lationoamérica de 2006 (AL06 PID 4

5 019) Evaluación de la Amenaza sísmica en Centroamérica I financiado por la UPM, en su convocatoria de proyectos con Lationoamérica de 2007 (AL07 PID 049) Esta línea de cooperación se ha visto reforzada con la participación del grupo de Ingeniería Sísmica en el proyecto RESIS II, financiado por la Agencia de Cooperación Noruega (NORAD) y gestionado por el Centro de Reducción de Desastres Naturales de América Central (CEPREDENAC), destinado a impulsar estudios de riesgo sísmico en Centroamérica. La coordinación de la parte de Amenaza Sísmica de este proyecto ha sido delegada en la Prof. Belén Benito, habiéndose desarrollado parte del trabajo durante un taller de un mes de duración celebrado la ETSITGC en Abril de 2008, con participación de un representante de cada país del área. El taller concluyó con una evaluación preliminar de mapas de amenaza en CA y contó con la participación de los siguientes especialistas centroamericanos: Eduardo Camacho, profesor de la Universidad de Panamá y responsable de la red sísmica de ese país. Álvaro Climent, ingeniero civil del Instituto Costarricense de Electricidad (ICE). Griselda Marroquín, responsable de sismología del Servicio Nacional de Estudios Territoriales (SNET) de El Salvador. Enrique Molina, responsable de sismología del Instituto de Sismología, Vulcanología, Meteorología e Hidrología (INSIVUMEH) de Guatemala. Wilfredo Rojas, responsable del banco de datos sísmico de la Universidad de Costa Rica (UCR). José Jorge Escobar, profesor de la Universidad de Honduras. Emilio Talavera, responsable del Servicio de sismología del Instituto Nicaragüense de Estudios Territoriales (INETER). Los integrantes de este taller configuraron un grupo de trabajo que se ha mantenido activo, con el que se ha seguido cooperando durante el presente proyecto, y que ha participado también en la edición del libro. Asimismo, con dicho grupo se han programado las actividades futuras que se exponen en el apartado 5. Los principales logros de los proyectos previos desarrollados en Centroamérica son: Deducción de modelos de predicción del movimiento fuerte para sismos de subducción y cadena volcánica en El Salvador, mediante análisis de regresión de los registros acelerométricos de los sismos del 13 de Enero y 13 de Febrero de 2001 junto con sus secuencias de réplicas (Cepeda et al, 2004). Dichos modelos constituyen un referente para futuros estudios de amenaza sísmica en la zona. Análisis de la distribución espacial y temporal de las series sísmicas del 13 de enero y 13 de febrero en El Salvador, que llevó a explicar la intensa actividad que tuvo lugar a comienzos de 2001 en el país, motivada por dos sismos de subducción y cadena volcánica, respectivamente. Se comprobó la interacción entre ambas series y la existencia de un mecanismo de disparo entre eventos con diferente origen, que puede 5

6 ser decisivo en futuras evaluaciones de peligrosidad sísmica y de peligrosidad de deslizamientos en la región (Benito et. al, 2004). Este resultado ha supuesto una importante contribución en lo referente a transferencia de esfuerzos, que puede tener interés también en el caso de España, donde históricamente se han documentado terremotos próximos muy poco espaciados temporalmente, que pueden responder a mecanismos de disparo (Benito et al., 2007). Interpretación tectónica global para El Salvador. Los resultados encontrados para los sismos de 2001 sugieren que la transferencia de esfuerzos estáticos podía haber sido un mecanismo importante para la región también en el pasado. Para ratificarlo se hizo una evaluación más extensa de esfuerzos estáticos de Coulomb (CFS) con eventos anteriores a 2001, comprobando que los de magnitud mayor de 7,0 generados en la placa del Coco son responsables de la reactivación de fallas a lo largo de la cadena volcánica en la placa del Caribe. El estudio se completó con el análisis de datos geológicos locales y de imágenes de satélite, detectando la existencia de una gran zona de falla de desgarre de más de 100 km de longitud, por primera vez identificada como tal, que se ha llamado Zona de Falla de El Salvador (ZFES). Dentro de la ZFES se ha identificado una zona cargada con un cambio positivo de esfuerzos (> 0,15 MPa) al este del río Lempa, donde aumenta la probabilidad de ocurrencia de sismos futuros de cadena volcánica (Martínez Díaz et al, 2004).. Digitalización del mapa geológico de El Salvador (Escala 1: ) y creación de un SIG con toda la información disponible: cartográfica, topográfica, tectónica, sísmica, etc. Dicho SIG ha sido transferido al SNET y está siendo empleado en su política de ordenación territorial. Implementación de una metodología para análisis de peligro de deslizamientos a nivel regional, que cuantifica la amenaza de deslizamientos inducidos por sismos en función de la geología, topografía, índice de lluvias y la acción sísmica. Dicha metodología ha sido aplicada al escenario del sismo del 13 de enero, para calibrar un modelo de amenaza de deslizamientos en El Salvador, contrastándolo con los datos del inventario de deslizamientos existente. Este tema ha sido objeto de la tesis doctoral de Mª José García, dirigida por la profesora Belén Benito y el Profesor Malpica, cuya lectura y defensa tuvo lugar en la Universidad de Alcalá el pasado mes de febrero de Calificación: sobresaliente Cum Laude por unanimidad. Se adjunta esta tesis como Anexo A2. Identificación de zonas con máximo peligro de deslizamientos como consecuencia de terremotos futuros, que requieran otros estudios de detalle y medidas correctoras (García et al, 2008). Segmentación de la zona de falla identificada en El Salvador (ZFES) y definición de zonas sismogenéticas, en los escenarios de subducción y cadena volcánica. Caracterización sísmica de la ZFES, mediante estudios de paleosismicidad desarrollados conjuntamente con el Dpto. de Geodinámica de la Facutad de CC. Geológicas de la Universidad Complutense de Madrid. 6

7 Elaboración de mapas de amenaza sísmica en Centroamérica a escalas regional y nacional. El desarrollo de esos proyectos ha permitido iniciar una línea de capacitación de técnicos en Centroamérica donde, a pesar del alto riesgo sísmico presente en la región, hay muy pocos especialistas cualificados y los recursos materiales son limitados. A continuación se listan las publicaciones generadas sobre trabajos en Centroamérica: Benito, B; Pullinger, C., Cepeda, J, Hernandez, D, Marroquin, G; Hasbun, P (2005), Caracterización del movimiento del suelo y sus efectos en la infraestructura durante los terremotos del 2001, El Salvador; monografía, 120 pp; ed. UCA. Cepeda, JM; Benito, B; Burgos, EA (2004). Strong Motion Characteristics of January and February, 2001 Earthquakes in El Salvador. Geological Society of America GSA Special Paper : Natural Hazards in El Salvador. ISBN: , pp Benito, B.; Cepeda, J.M y Martínez Diaz, J.J. (2004) Analysis of the Spatial and Temporal Distribution of the 2001 Earthquakes in El Salvador. Geological Society of America GSA Special Paper : Natural Hazards in El Salvador. ISBN: , pp J. Bommer, M. Benito, B., Ciudad Real, A. Lemoine,M.A. López Menjívar, R. Madariaga, J. Mankelow, P. Méndez de Hasbun, W. Murphy, M. Nieto Lovo, C.E. Rodríguez Pineda, H. Rosa (2002). The El Salvador earthquakes of January and February 2001: context, characteristics and implications for seismic risk. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, V 22; n 5, pp M.J.García Rodríguez, B. Benito, C.Rodríguez. (Niza, 2004).Multidisciplinary methodology for hazard assessment of triggered landslide. Application to the 2001 earthquakes in El Salvador. Poster. 1 st General Assembly of European Geosciences Union.Geophysical Research Abstracts, vol. 6. Benito, B; Contreras, M; Bravo, M; Barrero, G; Jiménez, ME (2002). Aplicación de un Sistema de Información Geográfica al Estudio de la Distribución Espacio Temporal de los Sismos de 2001 en El Salvador, Capítulo Libro: Los Sistemas de Información Geográfica en la Gestión de los Riesgos Geológicos y el Medio Ambiente, Publicación del Instituto Geológico y Minero de España, Serie Medio Ambiente Riegos Geológicos, No. 3, pp Benito, B. y Laín, L. (2001). Metodología para la Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en Guatemala. Aplicación al Diseño Sismorresistente. En: Mitigación de Desastres Naturales en Centroamérica. Vol 1., editado por AECI y e Instituto Tecnológico Geominero de España, pp

8 3. ACTIVIDADES DESARROLLADAS EN EL PROYECTO AL09 PID 49 Para la consecución de los objetivos propuestos en el apartado 1 se planteó un plan de trabajo que se ha llevado a cabo en seis fases: 3.1 Revisión e interpretación de los resultados preliminares del cálculo de amenaza realizado en el taller de Madrid (2008) e identificación de los puntos críticos a mejorar para la obtención de resultados más robustos y concluyentes. Se han revisado particularmente los parámetros sísmicos de las zonas sismogenéticas definidas, englobadas en tres grupos: corticales, subducción interfase y subducción intraplaca. Durante el análisis se detectaron tasas muy bajas de actividad en las zonas de subducción interfase de Costa Rica, debido probablemente a que, por problemas de localización de hipocentros, parte de la actividad de zonas interfase había sido asignada a zonas corticales. Una relocalización hipocentral permitió una asignación más precisa de la sismicidad a sus correspondientes zonas. Un problema parecido se planteó en Honduras, donde debido a la localización de los sismos disponible en el momento del primer cálculo, muchos hipocentros quedaban en el rango de profundidad de 30 a 60 km, lo que correspondía a subducción interfase, régimen que no puede presentarse en este país por ser incompatible con la tectónica de la zona. La relocalización de estos eventos permitió comprobar que esta sismicidad debía asignarse a zonas corticales. Con la revisión de las zonas sismogenéticas se detectó también que una de ellas, en concreto la zona C8 P8 que abarca parte de Costa Rica y Panamá, no estaba bien definida geométricamente, por lo que se modificaron sus límites en el mapa de zonificación correspondiente. Como resultado de esa revisión se elaboraron nuevos mapas de zonificación que constituyen nuevos inputs de cálculo de la amenaza (véanse figuras 4.4 a 4.9 del capítulo 4 del libro Amenaza Sísmica en América Central de Benito et al., 2009). En esos mapas se aprecia una distribución de la sismicidad más acorde con la definición propia de las zonas sismogenéticas. Tras la revisión de zonas se realizaron nuevos ajustes a las relaciones de Gutenberg Richter representativas de la ley de recurrencia de cada zona y se estimaron los correspondientes parámetros: a, b (parámetros del ajuste), N(m 0 = 4,5) o tasa de actividad por encima de una magnitud umbral de 4,5 y magnitud máxima de la zona. Los nuevos parámetros sísmicos de las zonas sismogenéticas se muestran en las tablas 4.5 a 4.10 del citado libro, así como las leyes de Gutenberg Richter, que están representadas en las figuras 4.13 a

9 3.2 Reevaluación de la amenaza sísmica para toda la región centroamericana. Con los parámetros sísmicos estimados en el apartado anterior se efectuó un nuevo cálculo de amenaza sísmica siguiendo la línea metodológica PSHA (del inglés, Probabilistic Seismic Hazard Assessment) construyendo un árbol lógico con un nodo para contemplar la incertidumbre epistémica inherente a los modelos de atenuación. Estos se seleccionaron partiendo de los resultados obtenidos en el taller de Madrid (2008) en el que se contrastaron diferentes modelos propuestos en la literatura para regímenes tectónicos similares al de Centroamérica (esencialmente con presencia de subducción y cadena volcánica) con datos acelerométricos procedentes de sismos en Nicaragua, Costa Rica y El Salvador. Analizando la distribución de residuos y la dispersión de los datos a los modelos, se eligieron los que ajustaron mejor con los datos locales, diferenciando la atenuación de los tres entornos tectónicos de la región: corticales, de subducción interfase y de subducción intraplaca. Una vez definidos los patrones de sismicidad de cada zona y los modelos de atenuación, se realizaron los cálculos de amenaza en una red de puntos cubriendo la región, equiespaciados 0,1º de longitud y latitud. Se hizo uso del código EXPEL desarrollado en la UPM para la explotación de la sismicidad por zonas y del programa CRISIS 2008 para el cálculo de la amenaza. Los cálculos se realizaron para periodos de retorno de 500, 1000 y 2500 años, en términos de aceleración pico del suelo (PGA, del inglés Peak Ground Acceleration) y aceleraciones espectrales (SA, del inglés Spectral Acceleration) de periodos 0,2s y 1s. Los resultados obtenidos se representaron en mapas de amenaza sísmica clasificados en dos escalas (regional y nacional) y en función del parámetro representado (PGA, SA (0,2s) y SA (1s)) y del periodo de retorno (500, 1000 y 2500 años). Se creó un conjunto de 9 mapas regionales (figuras 5.1 a 5.9 del capítulo 5 del libro Amenaza Sísmica en América Central ) y 18 nacionales (3 por país, que pueden consultarse en los capítulos 6 al 11 del mismo libro). De forma complementaria se obtuvieron los espectros de peligrosidad uniforme (UHS) en las capitales de los países para los tres periodos de retorno analizados (Figuras 1 a 6). En el caso de El Salvador, se obtuvieron los espectros UHS para otras ciudades importantes además de para la capital (Figura 4). 3.3 Calibración de los códigos sísmicos: comparación de los UHS obtenidos en el estudio con los propuestos en los códigos. Los espectros de respuesta son diagramas del movimiento esperado, con una cierta probabilidad de excedencia, que resulta del análisis previo de la amenaza en un emplazamiento dado. Estos diagramas reflejan la amplitud para diferentes frecuencias del movimiento (ver definición en el apartado 3.3 del libro citado) y son introducidos en el diseño de las edificaciones cuando se quiere proyectar éstas con resistencia a las cargas sísmicas. Concretamente el diseño antisísmico consiste en proyectar la edificación con un espectro que sea superior al del movimiento esperado, para estar 9

10 del lado de la seguridad. De esta forma, cuando ocurra dicho movimiento causado por un futuro terremoto, la estructura resistirá (previsiblemente) y se evitará el consiguiente daño. Los códigos sísmicos establecen los espectros que deben regir el diseño de las estructuras de cada país, de ahí la importancia de tenerlos bien contrastados con datos y resultados de estudios locales. El diseño antisísmico es hoy por hoy la medida más eficaz de prevención de daños ante terremotos. La ausencia de códigos imponiendo la necesidad de dicho diseño en zonas sísmicas puede derivar en catástrofes como la vivida recientemente a raíz del terremoto del 12 de enero en Haití. La catástrofe se habría evitado o al menos reducido notablemente si las edificaciones hubieran sido proyectadas con diseño antisísmico. De ahí la enorme importancia de disponer de códigos sísmicos en los países del área, cuya calibración es el objetivo final de nuestros trabajos de amenaza sísmica. Los espectros resultantes de este estudio se han puesto a disposición de los códigos de los países de Centroamérica y se han utilizado para la correspondiente calibración. El contraste ha resultado de gran interés para los comités encargados de la actualización de esos códigos. Concretamente los espectros UHS deducidos en nuestro estudio en San José de Costa Rica, San Salvador, Ciudad de Panamá y Ciudad de Guatemala se compararon con los propuestos en los códigos sísmicos de los correspondientes países, a fin de comprobar si estos resultaban o no conservadores, a la luz de los resultados de nuestro estudio. Las conclusiones se presentan a continuación: COSTA RICA: En la figura 1 se muestra la comparación del espectro elástico de amenaza uniforme para periodo de retorno de 500 años estimado en este estudio (normalizado por la PGA) para San José con la forma espectral del Código Sísmico de Costa Rica (2002) para el mismo periodo y sitio (tipo S1 en zona III). 10

11 Figura 1. Comparación del espectro deducido en nuestro estudio para San José de Costa Rica ( en azul) con el propuesto para la misma localidad y suelo por el código sísmico ( en rojo) del país. Puede observarse como para casi todos los periodos estructurales el espectro del código resulta conservador. La forma espectral para períodos cortos (< 0,2 s) en ambos espectros es bastante coincidente, así como el máximo del factor espectral dinámico (FED), que en los dos casos es de 2,5. Para periodos en torno a 0,1s la forma espectral derivada de este estudio excede ligeramente a la del código, si bien de forma poco significativa. Sin embargo, para períodos superiores a 0,2 s la forma espectral del código supera a la obtenida en este estudio, presentando ambas una razón de decaimiento bastante similar para largos periodos. Del análisis de la figura anterior se puede deducir que el espectro de respuesta normalizado utilizado actualmente en el código cubre prácticamente el espectro calculado en este estudio (también normalizado), e incluso proporciona valores mayores para periodos superiores a los 0,2 s, lo que indica que la forma espectral del código está del lado de la seguridad, a la luz de nuestros resultados. PANAMÁ: el espectro de amenaza uniforme generado en este estudio se compara en las figuras siguientes con dos espectros del Código Estructural Panameño (REP2004) para Ciudad de Panamá: el recomendado en el código actualmente vigente (figura 2) y el propuesto para incorporar en una próxima revisión del código (figura 3). Comparación de espectros : REP2004 y UHS de RESIS II 0,7 0,6 Sa (g) 0,5 0,4 0,3 0,2 codigo REP2004 UHS RESIS II 0,1 0,0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 Periodo (s) Figura 2. Comparación entre el espectro de amenaza uniforme generado en este trabajo (UHS ) para periodo de retorno de 500 años ( en color rosa) y el recomendado en el Código Estructural Panameño (REP2004) actualmente vigente ( en color azul). 11

12 Comparación de espectros: modificacion propuesta REP 2004 y UHS de RESIS II 0,6 0,5 Sa (g) 0,4 0,3 revision REP2004 UHS RESIS II 0,2 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 Periodo (s) Figura 3 Comparación entre el espectro de amenaza uniforme generado en este trabajo (UHS) para periodo de retorno de 500 años y el propuesto para la futura revisión del Código Estructural Panameño (REP2004). Al analizar la figura 2 observamos que el espectro del código actual predice aceleraciones más altas que las del UHS obtenido en este estudio para periodos estructurales mayores a 0,4 s (aproximadamente), siendo excedido por el UHS en el rango de 0,1 a 0,4 s. Por tanto, a la luz de los resultados obtenidos, el espectro del código no resulta conservador entre dichos periodos. El espectro propuesto para la revisión del código (figura 3) es aún menos conservador y sólo excede al UHS para periodos mayores a 0,6 s, aproximadamente. EL SALVADOR: La figura 4 muestra el espectro de diseño para las 2 zonas sísmicas de la norma técnica de El Salvador (1977) con coeficientes de sitio Co=2,5 y To=0,3 en comparación con espectros UHS en ciudades dentro de cada zona sísmica. 12

13 Figura 4. Comparación de los espectros UHS resultantes en nuestro estudio en las ciudades de San Salvador y Chalatenango (trazo discontinuo) con los espectros propuestos por el código Salvadoreño para las mismas poblaciones (trazos continuos). La norma se fundamenta en un mapa que considera dos zonas sísmicas y asigna a cada una un factor A, equivalente a una aceleración efectiva: zona 1, con A= 0,4 y zona 2, con A=0,3. Propone además unas formas espectrales a ser escaladas con ese factor A, construyendo así los espectros de diseño con una probabilidad de excedencia del 10 % en 50 años. En este caso, se eligieron para la comparación dos ciudades: San Salvador, localizada en la zona 1 y Chalatenango, localizada en la zona 2 y se calculó en cada una de ellas el espectro de diseño resultante de aplicar la normativa, considerando un tipo de suelo S1 (materiales de apariencia rocosa) con coeficientes de sitio Co=2,5 y To=0,3. De la comparación ilustrada en la figura anterior se observa que para periodos menores a 0,4 s, los UHS exceden a los de la normativa, mientras que para periodos mayores quedan por debajo de los propuestos por la norma. GUATEMALA: en las figuras 5 y 6, se comparan los UHS obtenidos en este estudio con los espectros de diseño para roca propuesto en la Norma NR 2, de la Asociación Guatemalteca de Ingenieros Estructurales (AGIES), para los sismos frecuente y básico, correspondientes a 72 y 475 años de periodos de retorno. En ambos casos los UHS de este estudio están por encima de los espectros de diseño de la Norma NR 2 de AGIES para periodos igual o menor a 0,3 segundos y por debajo para periodos mayores a éste. 13

14 SA (gals) 700 Comparación de espectros: UHS (RESIS II) y Sismo frecuente (NR-2), 72 años RESIS II NR Período Figura 5. Espectro de amenaza uniforme, UHS del RESIS II y espectro de diseño para el sismo frecuente, Norma (NR 2) de AGIES, en suelo firme en Ciudad de Guatemala. SA (gals) 1400 Comparación de espectros: UHS (RESIS II) y Sismo básico (NR-2), 475 años RESIS II NR Período Figura 6. Espectro de amenaza uniforme, UHS del RESIS II y espectro de diseño para el sismo básico, Norma (NR 2) de AGIES, en suelo firme en Ciudad de Guatemala. 3.4 Cálculo de la desagregación de la amenaza sísmica en las capitales. Se efectuó un análisis de desagregación de la amenaza sísmica en las capitales, considerando como movimiento objeto los valores de PGA y SA (1s) deducidos en el anterior estudio de peligrosidad, a fin de determinar cuáles son los escenarios sísmicos que más contribuyen a los movimientos de corto y largo periodo, respectivamente, en dichas ciudades. Se determinaron así los sismos de control que caracterizan la 14

15 peligrosidad en cada punto y se dedujeron los espectros específicos de respuesta asociados a esos sismos de control. En los capítulos 6 al 11 del Libro Amenaza Sísmica en América Central se pueden consultar estos resultados. 3.5 Estudio de sismicidad histórica Para cada país se ha hecho un estudio de sismicidad histórica en el que se han documentado los terremotos que mayores daños han causado desde el año 1500 hasta Los datos recopilados de cada sismo han sido: fecha, localización del epicentro (coordenadas), hora, intensidades epicentral y máxima sentida, magnitud, profundidad, localidad de mayor intensidad sentida, poblaciones afectadas, daños causados, número de víctimas, número de réplicas y/o premonitores, efectos asociados y origen (zona de subducción o falla local). Se han tabulado los datos y se han representado en mapas donde los terremotos se han simbolizado reflejando su localización, tamaño y profundidad. Estos mapas y tablas se pueden consultar en los capítulos nacionales (del 6 al 11) del libro mencionado. 3.6 Implementación de un Sistema de Información Geográfica (SIG) Un resultado interesante fruto de este estudio ha sido el SIG implementado, que contiene todos los datos relacionados con este proyecto de evaluación de la amenaza sísmica: el catálogo sísmico regional, los catálogos nacionales de sismicidad histórica, las estructuras tectónicas de la región, las zonas sismogenéticas definidas en las zonificaciones, los modelos de recurrencia (leyes de Gutenberg Richter) de dichas zonas, los modelos de atenuación empleados, la cartografía base para los mapas y los resultados de amenaza sísmica para los diferentes parámetros del moviendo y los tres periodos de retorno, a escalas nacional y regional. Toda esta información está almacenada en tablas perfectamente ordenadas y relacionadas entre sí, además, al estar georreferenciada, puede verse representada en mapas. Buen ejemplo de ello son los 43 mapas que forman la colección resultado del estudio. Toda esta base de datos geográfica está lista para estudios futuros y para la comunidad científica en general. Su estructura se ilustra en la figura 7. 15

16 Figura 7. Estructura del SIG que recoge todos los datos, operaciones y resultados derivados del estudio de Amenaza Sísmica de América Central. 16

17 4. Difusión de los resultados Gran parte del trabajo ha sido destinado a la preparación, redacción y edición del libro titulado AMENAZA SÍSMICA EN AMÉRICA CENTRAL (Benito et al., 2009), que ya se ha ido publicado. Además, con los resultados parciales del trabajo se han preparado y enviado dos publicaciones a una de las revistas de mayor índice de impacto en temática de sismología, el Bulletin of the Seismological Society of America (BSSA). Los títulos y relación de autores se exponen a continuación y las publicaciones enviadas se incluyen en los Anexos A3 y A4. New Seismic Hazard Assessment for Central America. M. B. Benito, C. Lindholm, E. Camacho,, A. Climent, G. Marroquin, E, Molina, W, Rojas, J. Segura, E. Talavera, G.E. Alvarado. Calibration of Strong Motion Models for Central America Region A. Climent, B. Benito, C. Lindholm, J. M. Gaspar Escribano, D. Hernández and C. Guzmán. En los siguientes congresos se han presentado los resultados parciales y/o finales de este estudio a lo largo del año: European Geosciences Union General Assembly (EGU), Viena. Abril La presentación fue en formato póster titulado Design of an UML conceptual model and implementation of a GIS with metadata information for a seismic hazard assessment cooperative project en el que se mostraba el proceso completo de implementación del SIG, desde la captación de datos hasta la presentación de resultados, exponiendo el modelo conceptual y la estructura del SIG. The 24th International Cartographic Conference (ICC), Santiago de Chile. Noviembre Se participó mediante la exposición de un póster titulado Cartographic representation of the results of the different phases of a sesimic hazard assessment in Central America y que mostraba la colección de mapas generados durante todas las fases del estudio. (Se adjuntan los dos pósteres en el Anexo A5.) X Congreso Nacional de Geotecnia, San José (Costa Rica). Septiembre La presentación oral fue a cargo del Ing. Álvaro Climent y llevó por título Evaluación de la amenaza sísmica en Costa Rica. X Seminario de Ingeniería Estructural y Sísmica. San José (Costa Rica). Septiembre El Ing. Álvaro Climent de nuevo expuso el trabajo Evaluación de la amenaza sísmica en Costa Rica. Primer Coloquio SEISMCARE, Experiencias de Prevención Sísmica en la Región del Caribe Sur. Martinica. Junio En este coloquio el Prof. Wilfredo Rojas presentó la 17

18 Nueva evaluación del riesgo sísmico para América Central en el marco del Proyecto RESIS II. En Internet se ha creado un servidor de mapas (WMS, del inglés Web Map Server) donde pueden hacerse consultas a la base de datos SIG antes descrita por medio de la visualización de los mapas creados (sobre los sismos del catálogo, sobre los valores de amenaza sísmica en cualquier punto de la región, etc.). Asimismo, la fundación noruega NORSAR ha destinado un espacio en su página web a este estudio. Las direcciones son, respectivamente: RESIS II.aspx Además de las publicaciones técnico científicas, el trabajo ha sido divulgado en numerosos medios de comunicación, como periódicos y televisión. Las noticias y entrevistas pueden consultarse en las siguientes direcciones de Internet: Noticia sobre el proyecto RESIS II y el taller Madrid 2008: Noticia sobre la línea de cooperación establecida entre España y Costa Rica Entrevista al Ing. Álvaro Climent y al Prof. Wilfredo en la televisión Costarricense: detalle.php?id=21621&idp=1 Noticias sobre la nueva colección de mapas de amenaza sísmica en América Central elaborada a raíz de este trabajo: nuevosmapas para la evaluacion de la amenaza sismica en Centroamerica disenan nuevos mapas evaluar amenaza sismica regioncentroamericana/ html espanoles disenan nuevos mapas evaluar amenaza sismica toda region centroamericana html 18

19 Los investigadores de cada país que ha intervenido en el estudio (citados en el punto 2 del presente documento) han elaborado un informe nacional estructurado en los siguientes capítulos: 1. Antecedentes de estudios de amenaza sísmica en el país 2. Marco sismotectónico 3. Metodología de cálculo (aspectos teóricos) 4. Evaluación de la amenaza sísmica 5. Resultados y conclusiones Estos informes nacionales se están publicando en las páginas web de las instituciones correspondientes y están teniendo gran aceptación, pues son numerosas las personas y organismos nacionales que las están consultando y citando en sus trabajos de investigación. 19

20 5. FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y PROYECCIÓN A OTROS CONVENIOS A raíz de los resultados obtenidos en el proyecto Evaluación de la amenaza sísmica en América Central y como continuación de la línea de investigación y cooperación al desarrollo establecida y consolidada con Centroamérica, se solicitó un proyecto del Plan Nacional de I+D+i que ha sido concedido a este grupo de investigación, cuya investigadora principal es la Prof. Belén Benito Oterino. El grupo de trabajo ha sido configurado con todos los especialistas de Centroamérica que han participado hasta ahora en los estudios de amenaza, así como con los integrantes del Dpto de Geodinámica de la UCM con los que venimos colaborando. El proyecto es un proyecto coordinado con dos subproyectos, concedidos a la ETSITGC de la UPM y a la Facultad de CC Geológicas de la UCM, cuyos IP son los prof. Belén Benito y Ramón Capote, respectivamente. Se exponen a continuación los objetivos principales del proyecto aprobado, que lleva por título: SISMOCAES. Estudios geológicos y sísmicos en Centroamérica y lecciones hacia la evaluación del riesgo sísmico en el sur de España. 1. Mejorar las estimaciones de la peligrosidad sísmica integrando resultados de estudios geológicos de detalle en estructuras tectónicas activas (paleosismología y control de deformaciones GPS), así como modelizaciones de esfuerzos estáticos de Coulomb. 2. Ahondar en el conocimiento del peligro de deslizamientos de ladera inducidos por sismos, deduciendo modelos calibrados con ponderación de los factores que intervienen en el fenómeno (caracterización geotécnica, pendiente, rugosidad, intensidad del movimiento, etc). 3. Aplicación final al riesgo sísmico: cálculo de un escenario de daños en alguna población identificada con mayor peligrosidad del sur de España. La memoria presentada en la solicitud del proyecto y su resolución se adjuntan a este informe como Anexo B1. Además, se ha firmado un convenio específico con el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Costa Rica titulado: DESARROLLO DE ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y SISMOLÓGICOS EN COSTA RICA DIRIGIDOS A LA MITIGACIÓN DEL RIESGO SÍSMICO. Al amparo de este convenio se ha solicitado al MICIT de Costa Rica un proyecto específico titulado: Estudio de la tectónica activa del Sistema de Fallas de Aguacaliente y Navarro del Valle Central mediante Técnicas Geodésicas y Paleosísmicas: contribución para la mejora de la evaluación de la amenaza sísmica. En el momento actual estamos pendientes de la resolución del MICIT sobre el proyecto solicitado, cuya propuesta se adjunta también a este informe en el Anexo B2. 20

21 6. REFERENCIAS CEPEDA, J. M., B. BENITO y E. A. BURGOS (2004): Strong Motion Characteristics of January and February, 2001 Earthquakes in El Salvador. En: Natural Hazards in El Salvador, Geological Society of America, Special Paper, vol. 75, pp BENITO, B., J. M. CEPEDA y J. MARTÍNEZ (2004) Analysis of the spatial and temporal distribution of the 2001 earthquakes in El Salvador, Geological Society of America. Spec. Publ. 375: Natural Hazards in El Salvador, pp BENITO, B., R. CAPOTE, P. MURPHY, J. M. GASPAR ESCRIBANO, J. J. MARTÍNEZ DÍAZ, M. TSIGE, D. STICH, J. GARCÍA MAYORDOMO, M. J. GARCÍA, E. JIMÉNEZ, J. M. INSUA ARÉVALO, J. A. ÁLVAREZ GÓMEZ y C. CANORA (2007). An overview of the damaging and low magnitude La Paca earthquake (Mw 4.8) on January 29th, Context; seismotectonics; and seismic risk implications for South East Spain, Bull. Seism. Soc. Am., vol. 97, No. 3. MARTÍNEZ DÍAZ, J. J., J. A. ÁLVAREZ GÓMEZ, B. BENITO y D. HERNÁNDEZ (2004). Triggering of destructive earthquakes in El Salvador. Geology, vol. 32;, No. 1, pp GARCÍA RODRÍGUEZ, M.J., MALPICA, J.A., BENITO, B., DÍAZ, M. (2008). Susceptibility assessment of Earthquake Triggered Landslides in El Salvador using Logistic Regression. Geomorphology, 95, p , doi: /j.geomorph BENITO, B., LINDHOLM, C., CAMACHO, E., CLIMENT, A., MARROQUÍN, G., MOLINA, E., ROJAS, W., TALAVERA, E., ESCOBAR, J.J, ALVARADO, G., PÉREZ ESCALANTE, y M., TORRES, Y. (2009). Amenaza Sísmica en América Central. Ed. Entimema. ISBN: Depósito Legal: M NR 2 de AGIES: Norma Recomendada núm. 2 de la Asociación Guatemalteca de Ingeniería Estructural y Sísmica. TORRES, Y., M.P. ESCALANTE AND THE RESIS II WORKING GROUP () (2009).Design of an UML conceptual model and implementation of a GIS with metadata information for a seismic hazard assessment cooperative project. European Geosciences Union General Assembly, Viena, Austria, April TORRES, Y., M.P. ESCALANTE y A. RIVAS MEDINA (2009). Cartographic representation of the results of the different phases of a sesimic hazard assessment in Central America. The 24th International Cartographic Conference. Santiago de Chile, Chile. Noviembre CLIMENT, Á., G. ALVARADO, W. ROJAS y B. BENITO (2009). Evaluación de la Amenaza Sísmica en Costa Rica. Informe nacional derivado del estudio RESIS II. (ICE y UCR) BENITO, B., LINDHOLM, C., CAMACHO, E., CLIMENT, A., MARROQUÍN, G., MOLINA, E., ROJAS, W., TALAVERA, E., ESCOBAR, J.J, ALVARADO. 21

22 CAMACHO, E. y B. BENITO (2009). Evaluación de la Amenaza Sísmica en Panamá. Informe nacional derivado del estudio RESIS II. (UPA) MARROQUÍN, G. y B. BENITO (2009). Evaluación de la Amenaza Sísmica en El Salvador. Informe nacional derivado del estudio RESIS II. (SNET) MOLINA, E. y B. BENITO (2009). Evaluación de la Amenaza Sísmica en Guatemala. Informe nacional derivado del estudio RESIS II. (INSIVUMEH) CAMACHO, E., J.J ESCOBAR y B. BENITO (2009). Evaluación de la Amenaza Sísmica en Honduras. Informe nacional derivado del estudio RESIS II. (Universidad de Honduras) TALAVERA, E. y B. BENITO (2009). Evaluación de la Amenaza Sísmica en Nicaragua. Informe nacional derivado del estudio RESIS II. (INETER) 22

23 7. ANEXO A: DIFUSIÓN

24 ANEXO A1: Cubierta del libro Amenaza Sísmica en América Central

25 ANEXO A2: Tesis Doctoral: Metodologías para la evaluación de peligrosidad a los deslizamientos inducidos por terremotos, por Mª José García Rodríguez. (CD Adjunto)

26 ANEXO A3: Artículo New Seismic Hazard Assessment for Central America

27 ANEXO A4: Artículo Calibration of Strong Motion Models for Central America Region

28 ANEXO A5: Pósteres

29 8. ANEXO B: FUTURAS LÍNEAS DE ACTUACIÓN

30 ANEXO B1: Proyecto del Plan Nacional I+D+i

31 ANEXO B2: Solicitud del proyecto con el MICIT