Informe preliminar del registro de aceleraciones del sismo del 08 de enero del 2009 (Actualizado el 26 de enero del 2009)

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1 UNIVERSIDAD DE COSTA RICA INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN INGENIERÍA LABORATORIO DE INGENIERÍA SÍSMICA Informe preliminar del registro de aceleraciones del sismo del 08 de enero del 2009 (Actualizado el 26 de enero del 2009) Aarón Moya, Víctor Schmidt, Vanessa Rojas, Carlos Segura, Esteban Cordero, Ofelia Sanou Geología El sismo del pasado 08 de enero del presente año fue originado por la falla Vara Blanca, la cual se encuentra ubicada entre los volcanes Poás y Barva (Fig. 1). Esta zona consiste predominantemente de rocas volcánicas, producto de la actividad propia de estos dos macizos volcánicos desde el Pleistoceno. Figura 1: Contexto geológico-tectónico del área. Regionalmente, el área se caracteriza por poseer una serie de fallas y alineamientos de dirección aproximada norte-sur, que se ubican tanto sobre estos dos macizos volcánicos, como entre ellos. Estas fallas se caracterizan por ser de tipo normal y de desplazamiento de rumbo.

2 En la Figura 1 se pueden observar dos zonas de fractura importantes de dirección norte-sur, asociadas a la actividad volcánica, que cortan tanto el volcán Poás como el Barva. En estas se aprecia el alineamiento de antiguos conos volcánicos o centros de emisión, así como la presencia de lagos que evidencian los antiguos episodios explosivos (Caldera de la laguna Hule) en la Cordillera. Así mismo, se distinguen dos fallas importantes al norte y sur del área, ubicadas a ambos lados de la Cordillera en este sector. Estas serían las fallas de Alajuela y San Miguel, que corresponden con fallas inversas con plegamiento asociado, de dirección aproximada noroestesureste. Aceleraciones El valor promedio de la aceleración de la gravedad es de 980 cm/s 2. Esto significa que cuando un objeto se deja caer, este incrementa su velocidad en 980 cm/s cada segundo hasta llegar a la superficie de la Tierra. Para que un objeto se eleve por encima de la superficie, tal como un cohete, este debe vencer la fuerza de atracción que el planeta ejerce sobre él. Cuando ocurre un terremoto, se producen desplazamientos, velocidades y aceleraciones en el terreno que pueden ser registradas por diversos tipos de instrumentos. El sismógrafo es principalmente utilizado en la determinación del epicentro del sismo así como de su magnitud. Por su parte, el instrumento que registra aceleraciones del terreno se llama acelerógrafo. El registro de los valores de aceleración del terreno es importante porque la aceleración es un parámetro ligado a la intensidad o fuerza con que se registra un sismo en un sitio en particular. El Laboratorio de Ingeniería Sísmica (LIS) adscrito al Instituto de Investigaciones en Ingeniería (INII) registra valores de aceleración producida por terremotos de gran magnitud. Varias de las estaciones del LIS se encontraban en funcionamiento al momento de la ocurrencia del sismo de Vara Blanca. Los instrumentos registran el movimiento del suelo en las tres compoentes (Figura 2) que son NS, EW y Vertical. En este informe, esas componentes fueron rotadas de manera que la dirección NS coincidiera con la de epicentro (RADIAL) y la EW estuviera perpendicular a este (TRANSVERSAL). Los valores máximos así calculados se muestran en la siguiente tabla y también en la figura 3. Tabla 1. Valores máximos de aceleración en estaciones del LIS. Estación Ubicación Aceleración máxima ( cm/s 2 ) Tipo de instrumento Radial Transversal Vertical Distancia Hipocentral (Km) AALX Alajuela centro REFTEK 130-SMA HCPD San Miguel KINEMETRICS ETNA ASCS Ciudad Quesada KINEMETRICS QDR SSAB La Sabana KINEMETRICS QDR ASRM San Ramón KINEMETRICS QDR LGPL Guápiles, Limón KINEMETRICS QDR SPCL Santiago, Puriscal KINEMETRICS QDR RALT* Alto Ochomogo REFTEK 130-SM CPAR Paraíso KINEMETRICS QDR CCCH Represa Cachí KINEMETRICS ETNA PQSP Quepos KINEMETRICS ETNA *Propiedad de RECOPE

3 Epicentro NS Radial (En dirección al epicentro) EW Transversal (Perpendicular al epicentro) Figura 2. Rotación de componentes NS y EW en Radial y Transversal al epicentro. Figura 3. Valores máximos de aceleración registrados por el LIS. Primer valor corresponde a componente Radial, el segundo a la Transversal y el tercero a la Vertical.

4 La aceleración durante el terremoto de Vara Blanca en la ciudad de Alajuela alcanzó su máximo en los 223.7cm/s 2 en la componente transversal. Este valor es inferior al registrado en la misma ciudad en otro sitio cercano durante el terremoto de Piedras Negras en El valor en ese entonces fue de cm/s 2 pero en la componente radial. Esta comparación resulta interesante ya que el sismo de 1990 y el del 2009 poseen una magnitud similar y están a una distancia comparativamente igual de la ciudad de Alajuela. El acelerógrafo en AALX posee la particularidad que envía los datos a través de Internet en tiempo real. Es decir, en el instante en que el sismo sacudía el campus de la Universidad de Costa Rica donde se ubica el LIS, ya se tenía información del valor máximo de aceleración en la ciudad de Alajuela. Este tipo de información que se logró obtener tan solo instantes luego del terremoto, hizo suponer que el impacto en Alajuela no fue igual al del sismo de Una red acelerográfica conectada en tiempo real (como AALX) en cada ciudad podría ser utilizada para determinar en forma inmediata aquellas zonas que pudieron haber sido más fuertemente golpeadas por un terremoto. El resto de las estaciones del LIS aún no cuentan con instrumentos como los de AALX y la recolección de información se tiene que hacer mediante visitas al sitio. Esa es la razón por la cual los datos presentados en este informe no están completos. Con la información recopilada hasta este momento se puede ver claramente que la zona donde la aceleración tuvo mayores valores fue el sector de Alajuela, Heredia y San José. Se puede ver, usando para ello la figura 3, que: 1. La distancia de La Sabana (costado norte de las oficinas centrales del ICE) y de San Miguel de Heredia (carretera a Guápiles) es muy similar al epicentro, pero los valores de aceleración en La Sabana son mayores a los de San Miguel. 2. Ciudad Quesada (cuerpo de bomberos), registró un valor muy bajo, comparable solo con el de Guápiles (cuerpo de bomberos) que está a mayor distancia. 3. Las estaciones en Paraíso de Cartago (Recinto Universitario) y Cachí (sitio de la represa) están entre las de menor aceleración. El acelerógrafo instalado en la Sede del Atlántico, en Turrialba, no registró el sismo del todo. 4. La zona de Cartago no experimentó el sismo con la misma intensidad con la que lo hicieron las ciudades ubicadas al oeste. 5. Valores importantes de aceleración se observan también distribuidos al sur y oeste de San José. Nótese que el valor de la aceleración en Quepos fue superior al de Cachí, aún cuando la estación de Quepos se encuentra a 87 km de distancia. Conforme las ondas sísmicas se alejan del foco o hipocentro, estas van perdiendo energía a lo largo del trayecto debido a las irregularidades del medio. Es decir, bajo circunstancias normales, conforme aumenta la distancia, la amplitud de las ondas disminuye. Sin embargo, la geología superficial a veces está formada por sedimentos muy blandos que lo que hacen es amplificar la señal. Cuando esto sucede, se habla de efectos de sitio que en muchos casos pueden generar daños mucho más importantes que los observados en la zona epicentral. Otros factores como la directividad de la ruptura de la falla, la geometría, la profundidad de la misma y la localización de las zonas que irradiaron la mayor cantidad de energía (conocidas como asperezas) pueden haber influenciado en la distribución de los valores observados hasta el momento. Todo lo anterior formará parte de las nuevas investigaciones que confirmarán o desecharán esas hipótesis. Este terremoto es de importancia fundamental no solo por el elevado número de víctimas y cuantiosos daños materiales, económicos y ambientales, sino porque su magnitud, cercanía a la superficie y localización de la zona de daños podrían ser utilizados para investigar el impacto de fenómenos sísmicos similares en zonas densamente pobladas. Uno de estos casos podría ser el estudio del ya casi centenario terremoto de Cartago de 1910.

5 Espectros La figura 4 muestra el espectro de respuesta (pseudo aceleración espectral, PSA) en AALX, correspondiente a la componente EW, que es la de máxima aclaración pico. La máxima PSA es de aproximadamente 2000 cm/s2 para el 0% de amortiguamiento y de 200 cm/s2 para el 20% de amortiguamiento. En ambos casos, la máxima PSA se da para un periodo cercano a 0,15s, lo que hace esperar que las estructuras más dañadas hayan sido las rígidas, de uno y dos pisos. Existe otro periodo de importante PSA, para un periodo de 0,28s. La figura 5 muestra las formas de onda registradas en la estación AALX. Figura 4. Espectro de respuesta (PSA) en la estación AALX. Figura 5. Acelerogramas obtenidos en la estación AALX del evento del 08 de enero del 2009.

6 Daños en 1888 Reseña del Informe del terremoto de 1888, en Cleto Gónzález Víquez. Temblores, terremotos, inundaciones y erupciones en Costa Rica Editorial Tecnológica de Costa Rica. Reimpresión 1994 (1ra edición de 1910, Tipografía Alsina). Págs El informe en cuestión está basado en una publicación de Los Anales, boletín del Instituto Físico Geográfico. Contiene una lista cronológica de todos los temblores observados entre el 1 de enero del 1888 y el 23 de febrero de 1889, agrupados en series. En este caso nos interesa la serie registrada entre el 10 de octubre y el 21 de febrero. Contiene además, los comentarios de Cleto González Víquez y los Informes sobre el terremoto del 30 de diciembre de Juan D. De Céspedes G., químico, y Henri François Pittier ( ), geógrafo y botánico de nacionalidad suiza, Director del Instituto Meteorológico Nacional. El informe de Pittier sobre el terremoto ocurrido el 30 de diciembre de 1888, ocurrido en los alrededores de la Laguna de Fraijanes, nos revela la similitud de la catástrofe geológica y ecológica sucedida en esa fecha, con la del reciente terremoto de Vara Blanca del 8 de enero La explicación científica de los fenómenos encontrados es instructiva. Como referencia citamos algunas secciones del documento. En su gira de inspección, en enero de 1889, después de examinar durante un día el volcán Barba y su laguna y las filas de la cresta llamada el Carrizal y en dirección al Desengaño, Pittier encuentra en la cabecera del río Segundo, a la altura de 1600 metros, las primeras señales del temblor: grietas de una extensión variable y paralelas al curso de los ríos y en derrumbamientos insignificantes, no obstante los estragos crecieron a medida que se acercaron al río de la Máquina ( algún molino de la época?), la cual quedó completamente ruinosa. En su curso superior, el río había estado interceptado por un derrumbamiento bastante considerable, hallándose sus aguas muy lodosas todavía. En el camino encontraron cegadas las zanjas, los caminos interrumpidos por las caídas de los paredones, las casas tumbadas o muy mal tratadas y las faldas más inclinadas deslizadas y separadas de los aparejos de las lomas por paredes impasables. De acuerdo al análisis del científico los puntos que mas sufrieron coincidieron con las líneas de menor resistencia del suelo, a un lado, ya que con las de mayor esfuerzo del terremoto, al otro. Así mismo la consistencia del subsuelo influyó: un suelo de aluvión y arenoso transmite la conmoción con más fuerza que un suelo arcilloso y denso pero más elástico. En Vara Blanca, casi hasta el río Ángel halló idénticos estragos a los del paso del Desengaño aunque más acentuados en lo que toca al camino. Los efectos del sismo fueron más marcados en el trayecto que va del río de la Paz hasta Fraijanes. Todas la filas estaban resquebrajadas habían muchos árboles tumbados y los derrumbamientos eran frecuentes. La explicación del interesante fenómeno geológico sucedido en Fraijanes y la formación de una nueva laguna es extensa, por lo que no nos referimos en la presente reseña. Invitamos a leer el documento citado, la lección histórica hoy se repite, pero con mayores costos socio económicos y ambientales.