LOS SUELOS EN LIMA Y SU COMPORTAMIENTO FRENTE A SISMOS

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1 CAPITULO PERUANO DEL AMERICAN CONCRETE INSTITUTE SEMINARIO DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL ADECUACIÓN DE LAS EDIFICACIONES EXISTENTES A LAS NORMAS DE DISEÑO SISMO RESISTENTES Viernes 14 de Mayo del 2010 LOS SUELOS EN LIMA Y SU COMPORTAMIENTO FRENTE A SISMOS Dr. Ing. Jorge E. Alva Hurtado UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

2 MAPAS ISOSISTAS SIGLO XVI

3 MOYOBAMBA 6 CHACHAPOYAS IQUITOS CAJAMARCA BRASIL 8 V TRUJILLO PUCALLPA 8 VI HUARAZ IV HUANUCO 10 VII 10 C. DE PASCO VIII 12 IX CALLAO m LIMA VIII HUANCAYO HUANCAVELICA AYACUCHO III 12 CUZCO ABANCAY 14 O C E A N O P A C I F I C O VII ICA 14 VI 16 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA PROYECTO APESEG CISMID MAPA DE ISOSISTAS SISMO 9 JULIO LIMA AREQUIPA 16 Escala de Intensidades Mercalli Modificada Referencia: Proyecto Sisra Ceresis - E.Silgado (1985) Leyenda m Maremoto ESCALA GRAFICA Km

4 MAPAS ISOSISTAS SIGLO XVIII

5 CHACHAPOYAS MOYOBAMBA 6 CHICLAYO IQUITOS CAJAMARCA BRASIL 8 TRUJILLO 8 PUCALLPA HUARAZ HUANUCO 10 VIII 10 IX C. DE PASCO X X 12 LIMA HUANCAYO 12 O C E A N O P A C I F I C O IX HUANCAVELICA VIII AYACUCHO CUZCO 14 VII ICA ABANCAY 14 VI UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA PROYECTO SISRA CERESIS 16 MAPA DE ISOSISTAS SISMO 28 OCTUBRE LIMA AREQUIPA 16 Escala de Intensidades Mercalli Modificada Referencia: E.Silgado (1983) ESCALA GRAFICA Km

6 Kozak Collection University of California, Berkeley Propagación de Tsunami a lo largo de la Isla San Lorenzo hacia el Callao, 28 Oct. 1746

7 MAPAS ISOSISTAS SIGLO XX

8 A M A A ECUADOR COLOMBIA 2 2 III 4 TUMBES TUMBES IQUITOS 4 L O R E T O P I U R A PIURA C A J 6 LAMBAYEQUE A S Z O N A S CHACHAPOYAS MOYOBAMBA A N M A R T I N 6 8 CHICLAYO IV V M A R A CAJAMARCA D L A L I B E R T A TRUJILLO PUCALLPA BRASIL 8 10 VI VII VIII N C A S H HUARAZ H U A N U C O HUANUCO P A S C O 10 L I J U N I N 12 VIII LIMA VII M A HUANCAYO A V E L I C A HUANCAVELICA M A D R E DE DIOS MADRE DE DIOS 12 AYACUCHO 14 VI ICA H U A N C A Y A C U C H O C U Z C O ABANCAY A P U R I M A C CUZCO P U N O O C E A N O P A C I F I C O UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA PROYECTO SISRA CERESIS MAPA DE ISOSISTAS SISMO 24 MAYO LIMA Escala de Intensidades Mercalli Modificada Referencia: E. Silgado (1978) I C A V A R E Q U I P A PUNO IV AREQUIPA MOQUEGUA E M O Q U G U A T A C N A TACNA B O L I V I A ESCALA GRAFICA Km. III CHILE

9 TUMBES IQUITOS 4 III PIURA 6 MOYOBAMBA 6 IV CHICLAYO CAJAMARCA CHACHAPOYAS BRASIL 8 V TRUJILLO 8 PUCALLPA VI CHIMBOTE HUARAZ 10 VII HUANUCO 10 VIII HUACHO PASCO 12 CALLAO VII LIMA HUANCAYO HUANCAVELICA PUERTO MALDONADO 12 AYACUCHO 14 PISCO ICA ABANCAY CUZCO 14 VI O C E A N O P A C I F I C O Líneas Isosistas Grado de Intensidad según Escala de Mecalli. Límite del Dpto. de Lima. VI V 16 IV III AREQUIPA PUNO BOLIVIA 16 MOLLENDO MOQUEGUA 18 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA PROYECTO SISRA CERESIS ILO TACNA 18 MAPA DE ISOSISTAS SISMO 17 OCTUBRE LIMA CHILE Escala de Intensidades Mercalli Modificada 20 Referencia: E. Silgado (1977) 20 ESCALA GRAFICA Km

10 TRUJILLO 8 HUARAZ 10 IV HUANUCO 10 V CERRO DE PASCO VI VII 12 O C E A N O P A C I F I C O VIII EPICENTRO LIMA HUANCAYO 12 HUANCAVELICA VII 14 ICA 14 VI V 16 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA PROYECTO SISRA CERESIS IV 16 MAPA DE ISOSISTAS SISMO 3 OCTUBRE LIMA Escala de Intensidades Mercalli Modificada Referencia: A. Giesecke, L. Ocola y E. Silgado (1980) 0 ESCALA GRAFICA Km

11 ESCALA GRAFICA CALLAO La Punta VII VI Bellavista La Perla VII VI VI V VI VI V V M. del Mar P. Libre VI Breña VII Jesús María LIMA VII VI Rímac La Victoria San Isidro V Miraflores Surquillo VI VI San Luis VII O N VII-VIII Morro Solar VIII-IX Barranco VI Santiago de Surco VII V Chacarilla del Estanque 200 VII-VIII 400 E Ciudad de Dios S UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA PROYECTO SISRA CERESIS MAPA DE ISOSISTAS SISMO 3 OCTUBRE 1974 LIMA METROPOLITANA Escala de Intensidades Mercalli Modificada Referencia : Instituto Geofísico del Perú (1974) Leyenda Acelerómetro Límite área, aprox. por observaciones Sismógrafo Límite área, Inferidos Km.

12 Peru Earthquake October 3, Severe damage to adobe and quincha buildings in Chorrillos District. Hundreds of families were left homeless in the aftermath of the earthquake Page 3, Earthquake Information Bulletin, v.7, no.2. Bulletin 0007

13 Peru Earthquake October 3, The walls of this reinforced concrete water tank located on the second floor of a building in Miraflores District collapsed Page 4, Earthquake Information Bulletin, v.7, no.2. Bulletin 0007

14 Peru Earthquake October 3, Example of the extensive damage in La Molina District. This classroom and a laboratory building at the Agrarian University partially collapsed Pages 6 7, Earthquake Information Bulletin, v.7, no.2. Bulletin 0007

15 Peru Earthquake October 3, This grain elevator complex in the port of Callao partially collapsed Page 7, Earthquake Information Bulletin, v.7, no.2. Bulletin 0007

16 Peru Earthquake October 3, Lima residents wander through the desolation of their homes Page 9, Earthquake Information Bulletin, v.7, no.2. Bulletin 0007

17 Peru Earthquake October 3, Heavily damaged building in the Lima area after the magnitude 7.6 shock Page 11, Earthquake Information Bulletin, v.7, no.2.

18 TUMBES E C U A D O R IQUITOS 4 PIURA 6 MOYOBANBA 6 CHICLAYO CHACHAPOYAS CAJAMARCA B R A S I L 8 II TRUJILLO PUCALLPA 8 III HUARAZ 10 O C E A N O P A C I F I C O IV HUANUCO 10 C. DE PASCO V VI CALLAO LIMA HUANCAYO CUSCO V HUANCAVELICA 14 IV ICA AYACUCHO ABANCAY 14 III 16 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA PROYECTO APESEG CISMID II AREQUIPA 16 MAPA DE ISOSISTAS SISMO 18 ABRIL LIMA Escala de Intensidades Mercalli Modificada Referencia: P. Huaco y Y. Zamudio (1993) ESCALA GRAFICA Km

19 CAJAMARCA AMAZONAS X IX XI 1 XI XI COLOMBIA 1 ECUADOR 3 3 TUMBES 5 PIURA LORETO 5 IX LAMBAYEQUE 7 SAN MARTIN VIII 7 LA LIBERTAD XI BRASIL 9 9 ANCASH HUANUCO UCAYALI OCEANO PACIFICO PASCO IX 11 X 11 JUNIN LIMA XI MADRE DE DIOS 13 HUANCAVELICA CUZCO 13 ICA X AYACUCHO APURIMAC PUNO 15 BOLIVIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL CISMID MAPA N 1 MAPA DE DISTRIBUCION DE MAXIMAS INTENSIDADES SISMICAS OBSERVADAS AREQUIPA XI XI MOQUEGUA TACNA 17 Ref. JORGE ALVA HURTADO et al (1974) CHILE LEYENDA 19 X 19 IX VIII VII V IV XI VALOR EXTREMO DE CARACTER LOCAL ESCALA 1:2'000,

20 Sismicidad Histórica en el Perú Aguilar, 2009

21 PARÁMETROS DE SITIO NORMA E 030, 2003

22 PARÁMETROS DE SITIO (Norma E 030, 2003) ZONIFICACIÓN CONDICIONES LOCALES Microzonificación Sísmica y Estudios de Sitio Condiciones Geotécnicas FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA

23 ZONIFICACIÓN El país se ha dividido en tres zonas, en base a: - Sismicidad - Características de los movimientos sísmicos - Atenuación sísmica - Neotectónica

24 Zonas Sísmicas ECUADOR ZONA 1 COLOMBIA Factores de Zona: Zona Factor de Zona - Z(g) ZONA 2 BRASIL ZONA 3 El valor corresponde a la máxima aceleración del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años. CHILE

25 CONDICIONES LOCALES - Microzonificación Sísmica y Estudios de Sitio - Condiciones Geotécnicas

26 MICROZONIFICACIÓN N SÍSMICAS SMICA Objetivo: Investigar multidisciplinariamente los efectos de sismos y fenómenos asociados sobre el área de interés Casos: Areas de expansión de ciudades Complejos industriales o similares Reconstrucción de áreas urbanas destruidas por sismos y fenómenos asociados

27 ESTUDIOS DE SITIO Objetivo: Determinar parámetros de diseño para un lugar Casos: Limitados al lugar del proyecto Para edificaciones del grupo A Los parámetros no deberán ser inferiores a la Norma

28 CONDICIONES GEOTÉCNICAS El perfil del suelo se clasifica en base a: - Propiedades mecánicas del suelo - Espesor del estrato - Periodo fundamental de vibración -Velocidad de propagación de ondas de corte

29 a) Perfil tipo S 1 : Roca o suelos muy rígidosr Velocidades de propagación de onda de corte similar al de una roca, período fundamental menor de 0.25 seg Cimentación Sobre: - Roca sana o parcialmente alterada, q u 500 kpa (5 kg/cm 2 ) - Grava arenosa densa - Estrato de no más de 20 m de material cohesivo muy rígido sobre roca u otro material con velocidad de onda de corte similar al de una roca. Resistencia al corte no drenada S u 100 kpa (1 kg/cm 2 ). - Estrato de no más de 20 m de arena muy densa con N>30 golpe/pie, sobre roca u otro material con velocidad de onda de corte similar al de una roca.

30 b) Perfil tipo S 2 : Suelos intermedios Se clasifican como de este tipo los sitos con características intermedias entre las indicadas para los perfiles S 1 y S 3. c) Perfil tipo S 3 : Suelos flexibles o con estratos de gran espesor Período fundamental mayor que 0.6 seg, incluyéndose los casos en los que el espesor del estrato de suelo excede los valores presentados en los siguientes cuadros:

31 Suelos Cohesivos Blandos Mediana. compactos Compactos Muy compactos Resistencia al corte típica en condición no drenada (kpa) < Espesor del estrato (m) (*) Suelos Granulares Sueltos Medianamente densos Densos Valores N típicos en ensayos SPT (en golpes/pie) Mayor que 30 Espesor del estrato (m) (*) (*) Suelo con velocidad de onda de corte menor que el de una roca

32 d) Perfil tipo S 4 : Condiciones Excepcionales A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios donde las condiciones geológicas y/o topográficas sean particularmente desfavorables. En los sitios donde las propiedades del suelo sean poco conocidas se podrán usar los valores correspondientes al perfil tipo S3. Sólo será necesario considerar un perfil tipo S4 cuando los estudios geotécnicos así lo determinen.

33 Parámetros del Suelo Descripción Tipo T p (s) S S 1 Roca o suelos muy rígidos S 2 Suelos intermedios S 3 Suelos flexibles o con estratos de gran espesor S 4 Condiciones excepcionales * * (*) T p y S serán establecidos por el especialista, no serán menores que los especificados para el perfil tipo S 3.

34 FACTOR DE AMPLIFICACIÓN N SÍSMICA S SMICA Tp C 2.5* T C 2.5 T p T = periodo predominante del suelo = periodo fundamental de la estructura Factor de amplificación de la respuesta estructural respecto a la aceleración en el suelo.

35 ESPECTRO DE DISEÑO C Tipo S 3 T p =0.9 seg Tipo S 2 T p =0.6 seg Tipo S 1 T p =0.4 seg Periodo de Vibración, T (seg)

36 ESPECTRO DE DISEÑO Tipo S 3 T p =0.9 seg C * S Tipo S 2 T p =0.6 seg Tipo S 1 T p =0.4 seg Periodo de Vibración, T (seg)

37 5.00 INSTITUTO GEOFÍSICO DEL PERÚ MAX. COMPONENTE HORIZONTAL 5% AMORTIGUAMIENTO AMPLIFICACION DE ACELERACIONES PERIODO (SEGS.) ESPECTROS NORMALIZADOS. MÁXIMA COMPONENTE HORIZONTAL. IGP (Alva y Chang, 1978)

38 TERREMOTO ESTACIÓN DESCRIPCIÓN INSTRUMENTO 31 de Enero Instituto Geológico Plaza Habich STD 17 de Octubre Instituto Geofísico Av. Arequipa STD 31 de Mayo Instituto Geofísico Av. Arequipa STD 29 de Noviembre Instituto Geofísico Av. Arequipa STD 5 de Enero Instituto Geofísico Av. Arequipa STD 4303 Estación Zárate SMA-1 3 de Octubre Instituto Geofísico Av. Arequipa STD 4304 Casa Dr. Huaco Las Gardenias SMA-1 9 de Noviembre Instituto Geofísico Av. Arequipa STD 4305 La Molina SMA-1 ESTACIONES Y TERREMOTOS PARA LOS CUALES SE DISPONÍA DE ACELEROGRAMAS Y FUERON UTILIZADOS EN EL PROCESAMIENTO DE ESPECTRO DE ACELERACIONES

39 1000 ANALISIS ESTADISTICO EN LA EST. PR IGP 800 COMP. = 14 HORIZONTALES b = 5% PROMEDIO + 1 DSV ACELERACIONES (cm/seg 2 ) g 0.40 g PROMEDIO R.N.C. (1977) OTTAZZI ET AL (1980) KUROIWA ET AL (1977) PERIODO (seg) UNI FIC ESPECTRO DE ACELERACIONES ABSOLUTAS EN EL SUELO TIPO I (AMORTIGUAMIENTO 5%) ESTACIÓN PARQUE DE LA RESERVA (Meneses y Alva, 1986)

40 5 ANALISIS ESTADISTICO EN LA EST. PR IGP AMPLIFICACION DE ACELERACIONES COMP. = 14 HORIZONTALES b = 5 % PROMEDIO + 1 DSV PROMEDIO ESTUDIO DE FORMA ESPECTRAL P (.50), T s =.3 P (.84), T s = PERIODO (seg) UNI FIC ESPECTRO DE ACELERACIONES NORMALIZADAS EN EL SUELO TIPO I (AMORTIGUAMIENTO 5%) ESTACIÓN PARQUE DE LA RESERVA (Meneses y Alva, 1986)

41 Basados en cálculos 1989 Loma Prieta Aceleración en suelos blandos (g) Curva promedio para correlaciones empíricas La Molina 1985 Ciudad de México Aceleración en roca (g) RELACIÓN DE ACELERACIONES SOBRE ROCA Y SUELOS BLANDOS (Idriss I M, 1991)

42 4 Número total de registros analizados: 104 Espectros para 5% de amortiguamiento Aceleración espectral Aceleración máxima del terreno Arcilla blanda a media y arena (15 registros) Suelos granulares profundos > 60 m (30 registros) Suelos rígidos > 60 m (31 registros) Roca (28 registros) Periodo (seg.) ESPECTROS DE ACELERACIÓN PROMEDIO PARA DIFERENTES CONDICIONES LOCALES (Seed et al, 1974)

43 AB Máxima aceleración en (suelos), g C3 A Ao B+C1+C2 C4+D+E Máxima aceleración en (roca), g PROPUESTA PARA LAS RELACIONES PROMEDIO SITIO DEPENDIENTES ENTRE LA A MAX EN ROCA Y LA A MAX EN ROCA COMPETENTE (Seed et al, 1997)

44 Aceleración Espectral (PGA) B 2.5 C D 2.2 E Ao,A,AB Periodo T (segundos) PROPUESTA DE FORMAS ESPECTRALES PARA TIPOS DE SUELOS, CON UN AMORTIGUAMIENTO CRÍTICO DE LA ESTRUCTURA DE 5%, (Modificado Seed et al, 2001)

45 Tipo de suelo Descripción Velocidad de Ondas de corte Vs 30 m superiores (m/s) Resistencia de Penetración Estándar N o N ch (golpes/pie) Resistencia de Corte No drenada S u (kpa) S 1 A Roca dura > B Roca S 1 y S 2 C D Suelo muy denso / roca blanda Suelo rígidor gido > > S 3 y S 4 E y F Suelo blando Suelos especiales que requiere evaluación específica de sitio < < < RESUMEN DE CATEGORÍAS DE SITIO EN EL NUEVO CÓDIGO SÍSMICO (REGLAMENTOS 1994 Y 1997 NEHRP Y 1997 UBC, INCLUYENDO UNA CORRESPONDENCIA APROXIMADA CON LAS ANTIGUAS CATEGORÍAS DE SITIO S 1 A S 4 ( Dobry et al,2000)

46 MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA SMICA DE LIMA

47 El CISMID (Centro Peruano-Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres) de la Universidad Nacional de Ingeniería realizó en los años 2003 y 2004 un estudio para APESEG (Asociación Peruana de Empresas de Seguros). Como parte del estudio se recopiló información y ejecutó investigaciones sobre las características geotécnicas y dinámicas de los suelos de Lima Metropolitana. Se propuso, entre otros, el Mapa de Zonificación Sísmica de la ciudad de Lima en concordancia con la norma de diseño sismorresistente vigente E-030 del 2003.

48 Ing. A. Martínez Vargas (1975) CISMID (2003) DISTRIBUCIÓN DE SUELOS DE LA CIUDAD DE LIMA

49 LA PUNTA ANCÓN Carabayllo Río Chillón HUAROCHIRÍ ISOPERIODOS DE LA CIUDAD DE LIMA Ventanilla Puente Piedra Comas Los Olivos Independencia San Juan de Lurigancho Lurigancho (Chosica) Chaclacayo LEYENDA ISLA SAN LORENZO San Martin Callao Rímac Río Rímac de Porres Lima Carmen de la Legua Reynoso (Cercado) Breña Bellavista La Victoria La Perla Pueblo Jesus San San Miguel Libre Maria Luis Lince Magdalena San Isidro San Borja del Mar Santa Anita La Molina Ate Vitarte Cieneguilla ZONAS ZONA I PERIODO (s) SIMBOLO OCÉANO PACÍFICO Surquillo Miraflores Santiago de Surco Barranco San Juan de Miraflores Chorrillos Villa El CHORRILLOS Salvador Villa Maria del Triunfo Río Lurín Pachacamac ZONA II CISMID (2004) Río Lurín Lurín PUNTA HERMOSA Km Gráfico reducido del 1/ ZONA III ZONA IV >0.7

50 ZONIFICACIÓN N SÍSMICA S SMICA Se han propuesto cinco zonas en base a las características geotécnicas sísmicas del terreno de cimentación ZONA I Conformada por afloramientos rocosos, estratos potentes de grava que conforman los conos de deyección de los ríos Rímac y Chillón y los estratos de grava coluvial eluvial de los pies de las laderas. Periodos de vibración natural : s Comportamiento rígido Factor de amplificación sísmica S : 1.0 Periodo Natural del Suelo Tp : 0.4 s Tipo de suelo : S 1

51 ZONA II Conformada por un estrato superficial de suelos granulares finos y suelos arcillosos, con potencias que varían entre 3.0 y 10.0 m. Subyaciendo a estos estratos existe grava aluvial o grava coluvial. Periodos de vibración natural : s Factor de amplificación sísmica S : 1.2 Periodo Natural del Suelo Tp : 0.6 s Tipo de suelo : S 2

52 ZONA III Conformada en su mayor parte por depósitos de suelos finos y arenas de gran espesor en estado suelo. Se presentan en algunos sectores de los distritos de Puente Piedra, La Molina y Lurín, y en los depósitos de arenas eólicas que cubren parte de los distritos de Ventanilla y Villa El Salvador. Periodos de vibración natural : s Factor de amplificación sísmica S : 1.4 Periodo Natural del Suelo Tp : 0.9 s Tipo de suelo : S 3

53 ZONA IV Conformada por depósitos de arenas eólicas de gran espesor y sueltas, depósitos marinos y suelos pantanosos ubicados en la zona del litoral de los distritos de Ventanilla, Callao, Chorrillos, Villa El Salvador y Lurín. También el distrito de la Punta, con un estrato de grava superficial sobre un depósito potente de arcilla que genera periodos relativamente largos, y un sector del distrito de Pachacamac, con depósitos profundos de arena. Periodos de vibración natural : > 0.7 s Factor de amplificación sísmica S : 1.6 Periodo natural del suelo Tp : 1.2 s (caso especial según la Norma). Tipo de suelo : S 4

54 ZONA V Constituida por áreas puntuales conformadas por depósitos de rellenos sueltos de desmontes heterogéneos que han sido colocados en depresiones naturales o excavaciones realizadas en el pasado, con potencias entre 5.0 y 15.0 m. También se incluye a los rellenos sanitarios que en el pasado se encontraban fuera del área urbana y en la actualidad han sido urbanizados. Las áreas que han sido identificadas se encuentran ubicadas en los distritos del Rímac, Surquillo, Bellavista, La Perla, San Juan de Miraflores y San Juan de Lurigancho, no descartándose la existencia de otras similares en Lima Metropolitana. El comportamiento dinámico de estos rellenos es incierto por lo que requieren un estudio específico

55 N ANCÓN ZONIFICACIÓN DE LA CIUDAD DE LIMA Puente Piedra Rí oc hil lón Carabayllo HUAROCHIRÍ Ventanilla Comas Lurigancho (Chosica) Los Olivos San Juan de Lurigancho Independencia Chaclacayo 6 San Martin de Porres Callao Río R ímac Bellavista 4 La Perla Lima (Cercado) Breña La Victoria Pueblo Jesus San Libre Maria Luis Lince Magdalena San Isidro San Borja del Mar 3 La Molina ZONAS 2 CÍ FI CO Santiago de Surco Barranco San Juan de Miraflores Lu rín PA Surquillo Miraflores o NO Cieneguilla Rí ÉA LEYENDA Santa Anita San Miguel LA PUNTA OC Ate Vitarte 1 Carmen de la Legua ISLA SAN LORENZO Río Rímac Rimac Villa Maria del Triunfo TIPO DE SUELO ZONA I S1 ZONA II S2 ZONA III S3 ZONA IV S4 SIMBOLO Pachacamac Chorrillos 5 Villa El Salvador Río L urín CHORRILLOS CISMID (2004) Lurín 0 4 Gráfico reducido del 1/ Km ZONA V Rellenos de desmonte basura ubicados 1

56 NORMAS Y ESTÁNDARES UTILIZADOS PARA EVALUAR EL PELIGRO SÍSMICO EN ESTRUCTURAS

57 CONSIDERACIONES PARA DEFINIR EL SISMO DE DISEÑO Toma como base los mapas que resultan de un análisis de peligro sísmico probabilístico La intensidad del movimiento sísmico es considerada en términos de aceleraciones espectrales (Periodos T= 0.0; 0.2 y 1.0 Seg) y no solamente con el PGA El Máximo Sismo Considerado es definido como un evento con 2% de probabilidad de excedencia en 50 años (2500 años de periodo de retorno); pero el movimiento sísmico es reducido por 2/3 (1/1.5)

58 Se considera el peligro sísmico determinístico cerca de fallas activas El código anterior consideraba un evento de 10% de probabilidad de excedencia en 50 años (475 años de periodo de retorno) Un evento de 10% de probabilidad de excedencia en 50 años se considera que subestima el nivel de peligro en la CE de USA, donde los sismos son poco frecuentes

59 CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DE LOS SUELOS IBC 2006 Categoría V s 30 (m/s) N set Su (psf) A roca dura > 1500 N/A N/A B roca N/A N/A C suelo denso/roca blanda > 50 > 2000 D suelo firme E suelo blando 2 < 180 < 15 < 1000 F suelo blando Cualquier perfil con más de 10 pies de suelos que tienen las siguientes características Índice de Plasticidad PI > 20 Contenido de Humedad w 40% and Resistencia Cortante no drenada < 500 psf Cualquier perfil conteniendo suelos que tienen uno o más de las siguientes características Suelos vulnerables a falla potencial o colapso bajo acción sísmica como suelos licuables y arcillas sensibles Turbas y/o arcillas altamente orgánicas (H > 10 pies) Arcillas de alta plasticidad (H > 25 pies en PI > 15) Arcillas rígidas blanda/media de mucho espesor (H > 120 pies)

60 CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DE LOS SUELOS

61 ESPECTROS DE PELIGRO UNIFORME

62 ESPECTRO DE DISEÑO O SÍSMICO S SMICO NORMA IBC 2006 Espectro de Diseño Genérico Se obtiene mediante la estimación de coeficientes de ajustes del MCE para períodos cortos (S MS ) y a 1 s de periodo (S M1 )

63 ESPECTRO DE DISEÑO O SÍSMICO S SMICO NORMA IBC 2006 Espectro de Diseño Genérico Coeficientes Fa Coeficientes Fv b. Requiere estudio de sitio específico

64 REDES ACELEROGRÁFICAS

65 RED ACELEROGRÁFICA CISMID FIC - UNI El CISMID en la actualidad cuenta con 21 estaciones acelerográficas instaladas en las principales ciudades del país. En una primera etapa se instalaron acelerógrafos analógicos RION, modelo SM-10 B, de manufactura japonesa; este equipo tiene la capacidad de registrar 100 muestras de aceleración por segundo y graba registros cuando el movimiento del suelo excede el valor de 5 cm/s 2 de aceleración en la componente vertical. Los registros son grabados en un cassette analógico, el cual es procesado en un convertidor analógico digital para obtener el respectivo registro en formato digital.

66 PIU MOY TRUJ CHB HUA CISMID (J.A.H) CAL CDL CIP MOL JABONILLOS AYA CUZ ICA 1 ICA 2 C I S M I D RED DE ACELERÓGRAFOS ACELERÓGRAFO ANALÓGICO ACELERÓGRAFO DIGITAL UNSA CHARACATO VIZCARRA BASADRE MOQ 2 MOQ 3 TAC 3 GIESECKE UBICACIÓN DE ESTACIONES ACELEROGRÁFICAS DEL CISMID

67 CISMID DHN LA MOLINA CDL CIP Lázares, et al (2007)

68 Aceleración (cm/s2) Aceleración (cm/s2) CALLAO ACELEROGRAMA ESTACIÓN CALLAO Sismo del 15/08/07 componente EO Amax = cm/s Tiempo (seg) DHN ACELEROGRAMA ESTACIÓN CIP Sismo del 15/08/07 SAN ISIDRO componente EO Amax = Tiempo (seg) Aceleración (cm/s2) Tiempo (seg) CDL-CIP ACELEROGRAMA ESTACIÓN CISMID - FIC - UNI Sismo del 15/08/07 componente EO Amax = 73.9 cm/s 2 RIMAC componente EO Amax = 73.9 cm/s2 Lázares, et al (2007) Aceleración (cm/s2) CISMID LA MOLINA ACELEROGRAMA ESTACIÓN MOLINA Sismo del 15/08/07 componente EO Amax = cm/s Tiempo (seg)

69 RED SISMOLÓGICA NACIONAL A CARGO DEL IGP La Red Sísmica Nacional cuenta con 38 estaciones sísmicas y de ellas, 7 son de periodo corto con frecuencias máximas de registro a 1 Hz y 15 de banda ancha con frecuencias entre a 50 Hz. Asimismo, son parte de la red 16 acelerómetros digitales con bandas de registro entre 1 y 100 Hz.

70 DISTRIBUCIONES DE LAS ESTACIONES DE BANDA ANCHA Y ACELERÓMETROS PERTENECIENTES A LA RED SISMOLÓGICA NACIONAL A CARGO DEL IGP Piura Chachapoyas Cajamarca Tarapoto Huaylas Pucallpa Huaraz Huánuco La Molina Ñaña Estanque -1 Estanque-2 Camacho Mayorasgo Ancón Ñaña Parcona - ICA Guadalupe - ICA Huancayo Jabonillos JABONILLOS Tunel Presa Cusco Pto Maldonado ESTACIONES ACELEROMÉTRCAS ESTACIONES BANDA ANCHA Cotahuasi Conima Cayma Moquegua Toquepala La Yarada

71 Max (V) Max (NS) Max (EO) Est. IGP Est. CERESIS Est. PUCP Est. SEDAPAL Max (V) Max (NS) Max (EO) Max (V) Max (NS) Max (EO) Max (V) Max (NS) Max (EO) Max (V) Max (NS) Max (EO) Max (V) 21.6 Max (NS) 18.7 Max (EO) 22.1 Max (V) Max (NS) Max (EO) Max (V) Max (NS) Max (EO) Max (V) Max (NS) Max (EO) Max (V) Max (NS) Max (EO) Max (V) cm/seg 2 Max (NS) cm/seg 2 Max (EO) cm/seg 2 PARCONA-ICA

72 Table 2.1 Ground motion stations that recorded the 2007 Pisco Earthquake. The PGA values reported in this table were obtained from Tavera et al. (2007). Click on each h station name to see time histories (for those that are available). Organization (a) Code Location City PGA UD (cm/s 2 ) PGA NS (cm/s 2 ) PGA EW (cm/s 2 ) PGA (g) Closest Distance (km) (b) Site Type (c) IGP PCN Parcona Ica Soil IGP MAY Mayorazgo Lima Soil IGP ANC Ancón Ancón Soil IGP LMO La Molina Lima Rock IGP NNA Ñaña Lima Rock CISMID ICA2 Universidad Ica Soil CISMID CISMID Rimac Lima Firm Ground CISMID CDL-CIP San Isidro Lima Firm Ground CISMID La Molina La Molina Lima Soil CISMID DHN Callao Callao Soil PUCP PUCP U. Catolica Lima Firm Ground CERESIS RIN Rinconada Lima Soil CERESIS ANR A. Nac. Rectores Lima Firm Ground CERESIS CER Ceresis Lima Firm Ground Sedapal E1 (d) Atarjea Lima 30.4 (d) 50.0 (d) 54.9 (d) Soil Sedapal E2 Atarjea Lima Rock (Ref. GEER-EERI)

73 DISTRIBUCIÓN DE ISOACELERACIONES PARA UN 10% DE EXCEDENCIA EN 50 AÑOS (Alva y Castillo, 1993)

74 0.36g 0.10g 0.20g 0.12g 0.12g 0.14g 0.36g 0.16g 0.14g 0.18g 0.20g 0.30g g 0.22g 0.24g 0.40 g 0.26g 0.28g 0.30g 0.32g 0.34g 0.36g 0.38g 0.34 g 0.38g 0.40g O C E A N O P A C I F I C O 0.28 g 0.12g 0.22 g 0.14g 0.18g 0.20g 0.22g 0.22g 0.24g 0.24g 0.26g 0.26g 0.28g 0.28g 0.30g 0.16g 0.16 g 0.10 g 0.32g 0.38g 0.38g 0.40g 0.40g 0.42g 0.44g 0.44g 0.44g 0.04 g 0.34g 0.34g 0.36g 0.36g 0.02 g PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU ESCUELA DE GRADUADOS MAPA DE ORDENADAS ESPECTRALES g 0.34g 0.36g 0.38g 0.40g 0.42g BRASIL g 0.14g 0.16g 0.18g 0.20g 0.20g 0.22g 0.22g 0.24g 0.24g 0.26g 0.26g 0.28g 0.28g ECUADOR COLOMBIA g 0.04g 0.04g 0.06g 0.06g 0.20g g 0.08g 0.18g 0.20g Periodo estructural (Tn) : 0.00 seg Probabilidad de excedencia : 10% Periodo de exposición : 50 años BOLIVIA MANUEL MONROY, ANA BOLAÑOS km CHILE DISTRIBUCIÓN DE ISOACELERACIONES PARA UN 10% DE EXCEDENCIA EN 50 AÑOS (Monroy y Bolaños, 2004)

75 Mapa de isoaceleraciones máximas en suelo tipo D (PGA) para un 10% de probabilidad de excedencia en 50 años de vida útil (Gamarra, C., 2009)

76 Mapa de isoaceleraciones espectrales para un período estructural de 0.2 seg. y 10% de probabilidad de excedencia en 50 años de vida útil (Gamarra, C., 2009)

77 Mapa de isoaceleraciones espectrales para un período estructural de 1.0seg. y 10% de probabilidad de excedencia en 50 años de vida útil (Gamarra,C., 2009)

78 pld 0503 Los suelos en Lima y su comportamiento frente a sismos Editor: Víctor López Guzmán Primera edición digital Noviembre, 2012 Lima - Perú Jorge E. Alva Hurtado guzlopster@gmail.com guzlopnano@gmail.com facebook.com/guzlop twitter.com/guzlopster Lima - Perú ProYecto LIBro DIGI- TAL PLD 0503