ZONIFICACIÓN SÍSMICA GEOTÉCNICA DEL ÁREA URBANA DE CHOSICA (Comportamiento Dinámico del Suelo)

Transcripción

1 PROGRAMA PRESUPUESTAL N 068: REDUCCIÓN DE LA VULNERABILIDAD Y ATENCIÓN DE EMERGENCIA POR DESASTRES Zonas Geográficas con Gestion de Información Sísmica Generación de Estudios Territoriales de Peligro Sísmico ZONIFICACIÓN SÍSMICA GEOTÉCNICA DEL ÁREA URBANA DE CHOSICA (Comportamiento Dinámico del Suelo) Responsable: Hernando Tavera Lima Perú 2012

2 ZONIFICACIÓN SÍSMICA GEOTÉCNICA DEL ÁREA URBANA DE CHOSICA (Comportamiento Dinámico del Suelo) Responsable del Proyecto: Hernando Tavera Ejecución del Proyecto: Isabel Bernal Juan Carlos Gomez Hernando Tavera Bertrán Guillier Análisis e Interpretación: Bhila Herrera Eliana Vizcarra Software SIG: Rider Navarro-Valderrama Trabajos de Campo: Henry Salas Carlos Centurión Julio Martinez Rider Navarro-Valderrama Yonathan Bustamante Joseth Flores Cristhian Flores Análisis Sísmico: Cristóbal Condori Patricia Guardia Luz Arredondo 2

3 RESUMEN EJECUTIVO En el marco del Programa Presupuestal por Resultados N 068: Reducción de la Vulnerabilidad y Atención de Emergencias por Desastres se ejecutó el proyecto Zonas Geográficas con Gestion de Información Sísmica, el mismo que tuvo como una de sus actividades la Generación de Estudios Territoriales de Peligro Sísmico obteniéndose como resultado final la Zonificación Sísmica - Geotécnica del Área Urbana del Distrito de Chosica. El estudio permite conocer el Comportamiento Dinámico del Suelo a partir de la aplicación métodos sísmicos, geofísicos, geológicos, geomorfológicos y geotécnicos. Los resultados obtenidos para el área urbana de Chosica han permitido identificar, según el procedimiento establecido en la Norma E-030, la existencia de dos (2) zonas sísmicas-geotécnicas correspondientes a suelos Tipo S1 y S2. El Mapa de Zonificación Sísmica-Geotécnica para el Área Urbana de Chosica se constituye como información primaria a ser utilizada por los ingenieros civiles y arquitectos en el diseño y construcción de estructuras apropiadas para cada uno de los tipos de suelos identificados en este estudio. 3

4 ÍNDICE RESUMEN EJECUTIVO 1.- INTRODUCCIÓN 2.-UBICACIÓN DE LA REGIÓN DE ESTUDIO 3.- OBJETIVOS 4.- ANTECEDENTES 5.- CONDICIONES LOCALES DE SITIO 6.- CONDICIONES MECÁNICAS DINAMICAS DEL SUELO: NORMA E METODOLOGÍA Estudios de Peligro Sísmico Estudios de Monitoreo Sísmico Estudios Geológicos y Geotécnicos Estudios Sísmicos y Geofísicos 8.- ASPECTOS SISMOLÓGICOS Peligro Sísmico Monitoreo Sísmico 9.- ZONIFICACIÓN SÍSMICA GEOTÉCNICA Geología, Geomorfología y Geodinámica Geotecnia Cuantificación de Eventos Extremos Flujo de Detritos Aspectos Hidrológicos Inundación Aspectos Sísmicos y Geofísicos Estudios Sísmicos con la Técnica H/V Estudios Sísmicos con la Técnica de Arreglos Lineales Estudios Sísmicos con la Técnica de Arreglos Circulares Estudios de Tomografía Eléctrica Mapa de Periodos Dominantes Mapa de Zonificación Sísmica Geotécnica CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA 4

5 ANEXOS ANEXO 1: Inventario de Eventos Geodinámicos ANEXO 2: Identificación de Puntos de Inundación ANEXO 3: Descripción y Análisis de Calicatas ANEXO 4: Mapa de Zonificación Sísmica Geotécnica ANEXO 5: CD NOTA: La base de datos de campo, la información procesada y material fotográfico puede ser solicitado a la Dirección de Sismología del. Contacto, Dr. H. Tavera (hernando.tavera@igp.gob.pe) 5

6 1.- INTRODUCCIÓN Dentro del Programa Presupuestal por Resultados N 068 Reducción de la Vulnerabilidad y Atención de Emergencias por Desastres, el Instituto Geofísico del Perú ejecutó durante el año 2012 el Proyecto Zonas Geográficas con Gestión de Información Sísmica y como parte del mismo, la Dirección de Sismología desarrolla la Actividad Generación de Estudios Territoriales de Peligro Sísmico a fin de obtener el Mapa de Zonificación Sísmica Geotécnica (Comportamiento Dinámico del Suelo) para las áreas urbanas de Chosica, Chaclacayo, Huaycán y Carapongo. De acuerdo a la historia sísmica de Perú, la región central ha sido afectada en varias oportunidades por eventos sísmicos de variada magnitud que han generado altos niveles de intensidad, puesta en evidencia con los daños observados post-sismo en cada área urbana (Silgado, 1978). Al ser los sismos cíclicos, es de esperarse que en el futuro, las mismas áreas urbanas sean afectadas por nuevos eventos sísmicos con la misma o mayor intensidad. Entonces, no es tan importante el tamaño del sismo, sino la intensidad del sacudimiento del suelo, la educación de la población y la calidad de las construcciones presentes en cada área urbana Los estudios de Zonificación Sísmica Geotécnica (Comportamiento Dinámico del Suelo) permitirán tener mayor conocimiento sobre las características dinámicas del sub-suelo sobre el cual se levantan las áreas urbanas y/o futuras áreas de expansión. Para ello se realiza la aplicación de diferentes metodologías que consideran información sísmica, geofísica, geológica, geodinámica, geomorfológica y geotécnica. Los resultados que se obtienen permiten comprender que no hay suelo malo y que solamente se debe considerar la construcción de estructuras adecuadas para cada tipo de suelo. Dentro de este contexto, la población de las áreas urbanas antes indicadas deben comprender que existen tres (3) reglas para construir una casa sismorresistente ( a.) Buenos Planos. Los planos de construcción deben ser hechos por profesionales con pleno conocimiento de las características dinámicas del suelo descritas en los Mapas de Zonificación Sísmica Geotécnica. 6

7 b.) Buenos Profesionales. Para la construcción de las viviendas y/o obras de ingeniería se debe contar siempre con la supervisión de ingenieros civiles, arquitectos, etc. c.) Buenos materiales. Solo la calidad de los materiales que se utilizan en la construcción permitirá tener la seguridad de que las estructuras sean bien construidas. Estos tres aspectos permitirán tener la confiabilidad de que las estructuras sean sismorresistentes a un nivel determinado de sacudimiento del suelo. Finalmente, remarcar que el Mapa de Zonificación Sísmica Geotécnica permite conocer las características dinámicas del suelo y se constituye como información primaria a ser utilizada por los ingenieros civiles y arquitectos en el diseño y construcción de las estructuras apropiadas para cada uno de los tipos de suelos identificados en este estudio. 7

8 2.- UBICACIÓN DE LA REGIÓN DE ESTUDIO La región de estudio considera a cuatro (4) áreas urbanas situadas en la cuenca del río Rímac, las mismas que fueron consideradas en virtud a la cantidad de población existente en cada una de ellas, ubicación geográfica, expansión urbana y por su proximidad al borde occidental de la región central del Perú, identificada como de mayor riesgo debido a la probabilidad de ser afectada, en el futuro, por un sismo de gran magnitud e intensidad. Estas áreas urbanas son (Figura 1):.- Área Urbana de Chosica, Distrito de Lurigancho - Chosica.- Área urbana de Chaclacayo, Distrito de Chaclacayo.- Área urbana de Huaycan, Distrito de Ate.- Área urbana de Carapongo, Distrito de Lurigancho - Chosica Figura 1: Ubicación de la región de estudio: áreas urbanas de Chosica, Chaclacayo, Huaycán y Carapongo 8

9 3.- OBJETIVOS El principal objetivo a cumplir en este estudio es obtener el Mapa de Zonificación Sísmica Geotécnica (Comportamiento Dinámico del Suelo) para las áreas urbanas de Chosica, Chaclacayo, Huaycán y Carapongo. Asimismo, es de interés del presente estudio que las autoridades dispongan de un documento técnico que les ayude en el desarrollo de sus proyectos sobre la gestión del riesgo ante sismos, lo cual conlleva a mejorar la calidad de vida de sus pobladores, así como proyectar hacia el futuro una adecuada expansión urbana. 9

10 4.- ANTECEDENTES La historia del Perú ha mostrado que el borde occidental de su región central presenta un alto índice de ocurrencia de eventos sísmicos y que de acuerdo a su magnitud, muchos de ellos han producido daños importantes en esta región. La ocurrencia de efectos secundarios como asentamientos, licuación de suelos, derrumbes, caídas de roca y tsunamis propiciaron el incremento de pérdidas humanas y materiales (Silgado, 1978; Dorbath et al, 1990; Tavera y Buforn, 2001). Por otro lado, a partir de los años 80, la ciudad de Lima Metropolitana y el gran número de distritos que la rodean han soportado procesos continuos de migración por la población proveniente de las provincias del interior del país y, debido a la falta de una adecuada planificación urbana y de acertadas políticas de planeamiento, la población inmigrante ha ocupado áreas de alto riesgo ante la ocurrencia de peligros como los sismos y tsunamis, además de sus efectos secundarios. A estas condiciones se suma el hecho de que las viviendas son construidas de manera inadecuada, sin seguir criterios de ordenamiento territorial y, mucho menos, respetando la norma de construcción vigente (Norma E-030). Asimismo, en algunos distritos las viviendas se asientan en laderas de cerros y ríos, cauces de quebradas secas y zonas de terrazas inundables sin medir su vulnerabilidad e incrementando, de este modo, el riesgo en dichas áreas. En el año 2005, la Asociación Peruana de Empresas de Seguros (APESEG) y el Centro de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID) realizaron un importante aporte para la mejora en la Gestión de Riesgos de Lima Metropolitana con el estudio de Vulnerabilidad y Riesgo Sísmico en 42 Distritos de Lima y Callao, el mismo que se constituye como información primaria y de base para cualquier otra investigación o proyectos en Gestión de Riesgo en Lima Metropolitana. De manera complementaria, el, realiza los mismos estudios en los Distritos de Pucusana, Santa María, San Bartolo, Punta Negra, Punta Hermosa, Santa Rosa y El Agustino, permitiendo completar la información para el total de los distritos que conforman el área de la ciudad de Lima Metropolitana. 10

11 A partir del año 2012 y dentro del Programa Presupuestal por Resultados N 068 Reducción de la Vulnerabilidad y Atención de Emergencias por Desastres, el continua con la realización de los estudios de Zonificación Sísmica-Geotécnica para las áreas urbanas de Chosica, Chaclacayo, Huaycán y Carapongo. Los resultados obtenidos en estos estudios son presentados en el presente informe técnico. 11

12 5.- CONDICIONES LOCALES DE SITIO En la actualidad es ampliamente conocido que las condiciones locales de sitio son uno de los principales factores responsables de los daños que se producen en cualquier tipo de edificación durante la ocurrencia de sismos severos. Este factor es fuertemente dependiente de las condiciones geológicas, geomorfológicas, geodinámicas, geotécnicas y geofísicas de las zonas en estudio y que en conjunto controlan la amplificación de las ondas sísmicas causantes de los daños a observarse en superficie después de ocurrido un sismo. Las condiciones locales de sitio son evaluadas en los estudios de zonificación sísmica-geotécnica y el resultado se constituye como una de las herramientas más importantes orientadas a minimizar los daños producidos por sismos. La finalidad es evaluar el comportamiento dinámico de los suelos (CDS), teniendo en cuenta que la intensidad de las sacudidas sísmicas varía considerablemente a distancias cortas y áreas pequeñas. Las metodologías a seguir para lograr el mayor conocimiento sobre el comportamiento dinámico del suelo o efectos de sitio en regiones de moderada a alta sismicidad, consideran los estudios geológicos, geomorfológicos, geotécnicos, sísmicos y geofísicos. Cada uno de estos campos de investigación proveen de información básica de observaciones de campo y la toma de data in situ, para lo cual es necesario disponer de mapas catastrales actualizados de las zonas en estudio, así como los correspondientes a las zonas de futura expansión urbana. En conclusión, los efectos que produce cada tipo de suelo sobre la propagación y amplitud de las ondas sísmicas, permiten tipificar los suelos y estimar el comportamiento dinámico del suelo. El resultado final es el Mapa de Zonificación Sísmica-Geotécnica que debe constituirse como el documento más importante en las tareas y programas de gestión del riesgo ante la ocurrencia de sismos. 12

13 6.- CONDICIONES MECÁNICAS-DINÁMICAS DE SUELOS: NORMA E-030 En el Perú, la construcción de obras civiles de cualquier envergadura debe considerar las indicaciones contenidas en el Reglamento Nacional de Construcción o Norma E-030 (2003). Básicamente, esta norma considera la clasificación de los suelos en función de sus propiedades mecánicas, espesor de estrato, período fundamental de vibración y velocidad de propagación de las ondas de corte. tipos: La Norma E-030, establece que los suelos pueden ser clasificados en cuatro.- Suelos muy rígidos (Tipo S1). Corresponden a suelos en los cuales la velocidad de propagación de la onda de corte es similar al de una roca, además el período fundamental de vibración del suelo es de baja amplitud sin exceder los 0.25 s. Se incluyen los casos en los cuales las cimentaciones se realiza sobre: - Roca sana o parcialmente alterada, con una resistencia a la compresión no confinada mayor o igual que 500 kpa (5 kg/cm 2 ). - Grava arenosa densa. - Estrato de no más de 20 m de material cohesivo muy rígido, con una resistencia al corte, en condiciones no drenadas, superior a 100 kpa (1 kg/cm 2 ), sobre roca u otro material con velocidad de onda de corte similar al de una roca. - Estrato de no más de 20 m de arena muy densa con N > 30, sobre roca u otro material con velocidad de onda de corte similar al de una roca..- Suelos intermedios (Tipo S2). Suelos con características intermedias entre las indicadas para los suelos S 1 y S 3..- Suelos flexibles o con estratos de gran espesor (Tipo S3). Corresponden a suelos que presentan períodos fundamentales mayores a 0.6 segundos con vibraciones de baja amplitud..- Condiciones excepcionales (Tipo S4). A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios donde las condiciones geológicas y/o topográficas son particularmente desfavorables. 13

14 En general, para cualquier estudio se deberá considerarse el tipo de suelo que mejor describa las condiciones locales de cada zona de interés y utilizar los correspondientes valores de periodos T p y del factor de amplificación del suelo S definido en la Norma E-030 (2003), ver Tabla 1. Tabla 1. Parámetros del suelo según la Norma E-030 (2003) Una extensión de esta clasificación de suelos, fue implementada por el CISMID para su aplicación en el Estudio de Vulnerabilidad y Riesgo de Sismo en 43 Distritos de Lima y Callao por encargo de la Asociación Peruana de Empresas de Seguros (APESEG), ver Figura 2. De acuerdo a este estudio y según las características mecánicas y dinámicas de los suelos que conforman el terreno de cimentación del área de estudio, así como las consideraciones dadas por el Código de Diseño Sismorresistente del Reglamento Nacional de Construcciones (Norma E-030, 2003), se ha definido las siguientes zonas sísmicas-geotécnicas: ZONA I: Esta zona está conformada por los afloramientos rocosos, los estratos de grava coluvial-aluvial de los pies de las laderas que se encuentran a nivel superficial o cubiertos por un estrato de material fino de poco espesor. Este suelo tiene un comportamiento rígido, con periodos de vibración natural determinados por las mediciones de microtrepidaciones (registros de vibración ambiental) que varían entre 0.1 y 0.3 s. Para la evaluación del peligro sísmico a nivel de la superficie del terreno, se considera que el factor de amplificación sísmica, por efecto local del suelo, es de S=1.0 con un periodo natural de Ts=0.4 s, correspondiendo a un suelo Tipo S1 de la norma sismorresistente peruana. ZONA II: En esta zona se incluyen las áreas de terreno conformado por estratos superficiales de suelos granulares finos y suelos arcillosos con espesores que varían entre 3.0 y 10.0 m., subyaciendo a estos estratos se tiene grava aluvial o 14

15 grava coluvial. Los periodos predominantes del terreno, determinados por las mediciones de microtrepidaciones, varían entre 0.3 y 0.5 s. Para la evaluación del peligro sísmico a nivel de la superficie del terreno, se considera que el factor de amplificación sísmica, por efecto local del suelo, en esta zona es S=1.2 con periodo natural del suelo es Ts=0.6 s, correspondiendo a un suelo Tipo S2 de la norma sismorresistente peruana. ZONA III: Esta zona está conformada en su mayor parte por los depósitos de suelos finos y arenas de gran espesor que se encuentra en estado suelto. Los periodos predominantes encontrados en estos suelos varían entre 0.5 y 0.7 s, por lo que su comportamiento dinámico ha sido tipificado como un suelo Tipo S3 de la norma sismorresistente peruana, con un factor de amplificación sísmica de S=1.4 y periodo natural de Ts=0.9 s. ZONA IV: Esta zona está conformada por los depósitos de arena eólicas de gran espesor, depósitos fluviales, depósitos marinos y suelos pantanosos. Los periodos predominantes encontrados en estos suelos son mayores que 0.7 s; por lo que, su comportamiento dinámico ha sido tipificado como un suelo Tipo S4 de la norma sismorresistente peruana, asignándoles un factor de amplificación sísmica de S=1.6 y periodo natural de Ts=1.2 s (Según la Norma E03, es un caso especial). ZONA V: Están constituidos 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 espesores entre 5 y 15 m. En esta zona se incluyen también a los rellenos sanitarios que en el pasado se encontraban fuera del área urbana y que, en la actualidad, han sido urbanizados. El comportamiento dinámico de estos rellenos es incierto por lo que requieren un estudio específico. 15

16 Figura 2.- Mapa de Zonificación de suelos para Lima Metropolitana elaborado por el CISMID (APESEG, 2005) y complementado por el IGP (distritos en recuadro) dentro del proyecto PNUD (PNUD, 2010) 16

17 7.- METODOLOGÍA Para la ejecución del estudio de Zonificación Sísmica Geotécnica del área urbana de Chosica se ha realizado la aplicación de diversos métodos como parte de los estudios geológicos-geotécnicos, sísmicos y geofísicos, cuyas características se detallan a continuación Estudios de Peligro Sísmico Considera en términos de probabilidad, conocer la severidad sísmica con la cual podría ser sacudida un área en un determinado lapso de tiempo y puede ser expresado en términos de aceleración. Para tal efecto, se hace uso del catálogo sísmico y fuentes sismogénicas definidas por el, las ecuaciones de atenuación definidas por Young et al (1997) y de Sadigh et al (1997), y el algoritmo CRISIS-2007 (Ordaz et al, 2007) Estudios de Monitoreo Sísmico Se ha realizado la instalación de 7 estaciones acelerométricas de tres componentes de registro y formato digital en las áreas urbanas de Chosica (1 estación), Chaclacayo (2 estaciones), Huaycan (2 estaciones) y Carapongo (2 estaciones). Esta red de estaciones ha operado durante un periodo de 9 meses, tiempo durante el cual se ha registrado importante actividad sísmica que ha permitido conocer los niveles de aceleración y sacudimiento del suelo que podrían afectar la geomorfología local Estudios Geológicos y Geotécnicos Estos estudios consideran la recolección, en campo, de diferentes tipos de información geológica, geomorfológica, geodinámica y de zonas susceptibles a deslizamientos y/o flujos. Las técnicas de análisis son:.- Técnica de Levantamiento Geológico y Geomorfológico. Considera el desarrollo de trabajos de campo orientados a recopilar información sobre las características geológicas y geomorfológicas de carácter local (Figura 3), considerando bases de 17

18 datos topográficos, de pendientes, drenajes, litología, uso de suelos y de áreas susceptibles a deslizamientos y/o flujos. Figura 3: Imagen del terreno sobre el cual se ha realizado el trabajo geológico y geomorfológico.- Técnica de Análisis Geodinámico: Considera la evaluación de los diversos procesos de intemperismo y meteorización que conducen a movimientos en masa, así como el inventario de los mismos teniendo en cuenta parámetros intrínsecos como la litología, pendientes, geomorfología, cobertura vegetal y drenaje..- Técnica de Análisis Geotécnico: Se establece la construcción de 15 calicatas para la obtención de muestras de suelo a fin de realizar análisis como el granulométrico, límites de elasticidad, contenido de humedad y corte directo (capacidad portante). Las calicatas tuvieron dimensiones de 1.5 m x 1.5 m de lado x 3.0 m de profundidad máxima. Las muestras se obtuvieron de la capa más profunda y representativa del tipo de suelo en el sitio evaluado. Con la primera muestra de suelo obtenida se hicieron los análisis granulométricos, límites de elasticidad y contenido de humedad, y con ello se procedió a realizar la clasificación de los mismos haciendo uso del Código SUCS (Clasificación Unificada de Suelos) para el total de las muestras. La clasificación SUCS fue propuesto por Arturo Casagrande y sus modificaciones fueron realizadas en el año 1942, siendo actualmente la más utilizada 18

19 a nivel mundial para la clasificación de suelos desde un punto de vista geotécnico. La SUCS divide los suelos en: - Suelos de grano grueso - Suelos de grano fino - Suelos orgánicos Los suelos de grano grueso y fino se distinguen mediante el tamizado del material por el tamiz No Los suelos gruesos corresponden a los retenidos en dicho tamiz y los finos a los que pasan, de esta forma se considera que un suelo es grueso si más del 50% de las partículas del mismo son retenidas en el tamiz No. 200 y fino si más del 50% de sus partículas son menores que dicho tamiz. Los suelos se designan por símbolos de grupo, los mismos que constan de un prefijo y un sufijo. Los prefijos son las iniciales de los nombres en inglés de los seis principales tipos de suelos (grava, arena, limo, arcilla, suelos orgánicos de grano fino y turbas); mientras que, los sufijos indican subdivisiones en dichos grupos: G = Grava C = Arcilla L = Baja plasticidad S = Arena O = Limo o arcillas Orgánicas W = Bien graduado M = Limo H = Alta plasticidad P = Mal graduado La segunda muestra fue utilizada para el análisis de corte directo que consiste en la aplicación de cargas diferenciadas hasta que la muestra falle, lo cual permite determinar la capacidad portante del suelo (capacidad admisible última). En caso de que la muestra de suelo sea una grava sin contenido de arena, no es posible aplicar el ensayo de corte directo, sino el de densidad máxima, método que también permite estimar el valor de capacidad portante Estudios Sísmicos y Geofísicos Estos estudios consideran la recolección, en campo, de diferentes tipos de información utilizando instrumental sísmico para el registro de señales o para realizar arreglos sísmicos lineales y circulares, además de tomografía eléctrica, todos 19

20 orientados a conocer el comportamiento dinámico del suelo y sus propiedades físicas. Las técnicas de análisis utilizadas son:.- Técnica de H/V: considera como hipótesis de base que las vibraciones ambientales o microtremores generadas por la actividad humana se deben principalmente a la excitación de las ondas tipo Rayleigh en las capas superficiales. El registro de esta información y su interpretación, permite conocer el periodo natural del suelo y el factor de amplificación, parámetros que definen el comportamiento dinámico del suelo ante la ocurrencia de eventos sísmicos. Estos resultados son correlacionados y complementados con los obtenidos de los estudios geológicos, geomorfológicos, geodinámicos y geotécnicos. Para los registros de vibración ambiental se utiliza un equipo sísmico compuesto por un registrador tipo CitySharp y sensores tipo Lennartz de tres componentes de registro (Figura 4). Figura 4: Equipo sísmico utilizado para el registro de vibraciones ambientales: sensores Lennartz (2N) y registrador CityShark En la Figura 5, se muestra la disposición del equipo sísmico al momento de la toma de datos, además de ejemplos de registros de vibración ambiental. El registro CHO-051 fue tomado en una zona libre de ruidos de fondo. Contrariamente, la señal registrada en el punto CHO-132 presenta alteraciones debidos a la presencia de ruidos de variada amplitud, que al momento de ser analizados, son filtrados a fin de no afectar a la información a utilizarse en este estudio. Con la información disponible, se procede de construir las razones espectrales H/V (registros de las componentes horizontales / registros en la componente vertical) a fin de identificar las frecuencias predominantes y amplificaciones relativas que caracterizan al tipo de suelo presente en el área de estudio (ver Figura 6), el mismo que está definido por las condiciones geológicas y geomorfológicas de las primeras decenas de metros de la superficie 20

21 terrestre. Debe entenderse que, de acuerdo a la variación de las propiedades físicas del suelo, cualquier medio al ser afectado por algún tipo de onda de cuerpo o superficial puede causar la amplificación o de-amplificación de las mismas debido al efecto de las capas estratigráficas superficiales de diferente espesor, geometría y composición litológica. Para aplicar la técnica H/V, se consideran los siguientes pasos: 1). Los registros de vibración ambiental fueron tratados por ventanas 20 segundos de señal no perturbada por el ruido de fondo. Para tal efecto, se selecciona de, forma aleatoria, diversos tramos de señal sin la presencia de ruidos transitorios. 2). Se calcula la Transformada Rápida de Fourier para un número mayor a 10 ventanas de observación para cada punto. 3). Los espectros horizontales de la señal se dividieron entre el espectro vertical para obtener la relación H/V y luego se promediaron estos, para cada punto de observación, considerando su respectiva desviación estándar (Figura 5). Luego se procedió a identificar la frecuencia predominante considerando, como condición, presentar una amplificación máxima relativa mayor a 2 veces. Para definir la frecuencia predominante se consideraron tres criterios (Lermo y Chávez-García a,b; Lachet y Bard, 1994): primero, debe estar presente en un rango de interés que fluctúa entre 0.5 a 30 Hz; segundo, debe presentar amplificaciones relativas de al menos 2 veces (se considera la amplitud de 1 como punto de referencia) y por último, se considera el pico/rango de frecuencias más representativos para cada punto de medida. Finalmente, para la presentación de los resultados, las frecuencias son expresadas en periodos dominantes. 21

22 Figura 5: Imágenes de la disposición del equipo sísmico para el registro de vibraciones ambientales. Ejemplos de registros de vibración ambiental obtenidos sobre una zona libre de ruido de fondo (CHO-051) y otro con ruido aleatorio (CHO-132). Obsérvese las diferentes amplitudes registradas en cada punto. 22

23 a.) b.) Figura 6: Ejemplo de selección de ventanas de registro de vibración ambiental (rectángulos de colores) en sus tres componentes y con sus respectivos gráficos de razones espectrales H/V. a) Registros y razones H/V donde se identifican frecuencias predominantes, b) Registros en los cuales no resalta ninguna frecuencia predominante. Las líneas gruesas en los gráficos H/V indican el promedio de las curvas de razones espectrales y las líneas discontinuas su desviación estándar..- Técnica de Arreglos Lineales: Se hace uso de tendidos lineales de 24 sensores sísmicos a fin de registrar ondas de volumen y superficiales generadas por fuentes artificiales (Figura 7). Con este procedimiento se pretende conocer la velocidad de las ondas de corte (ondas S) utilizando el método MASW; es decir, conocer los cambios de velocidades a lo largo de los diversos estratos existentes en el subsuelo. La aplicación de esta técnica permite determinar las características físicas del subsuelo bajo un punto en forma indirecta, basándose en el cambio de las propiedades físicas de los materiales que la conforman, permitiendo de este modo, definir el perfil de velocidades de las ondas de corte (Vs) que caracteriza a dicha línea. La interpretación de la información recolectada proporciona una curva de dispersión (velocidad de fase de las ondas superficiales versus la frecuencia) para las ondas superficiales, ya que estas conservan hasta el 90% del valor de la velocidad de las 23

24 ondas de corte (Vs). Luego mediante un procedimiento de cálculo iterativo inverso se obtiene el perfil de velocidad de las ondas de corte (Vs) para el punto medio de cada línea de estudio. La aplicación de un nuevo cálculo iterativo inverso, permite conocer el periodo predominante teórico correspondiente al perfil de velocidades, el cual es correlacionado con el obtenido con la técnica H/V a fin de validar ambos resultados. Figura 7: Imagen de la disposición del equipo de refracción sísmica para la toma de data.- Técnica de Arreglos Circulares: Se considera el registro de datos de vibración ambiental, en arreglos circulares, a fin de obtener curvas de dispersión de ondas superficiales (Figura 8), similar a la técnica de arreglos lineales. Luego a partir de la aplicación de los métodos F-K (frecuencia-número de onda) y SPAC (autocorrelación espacial) obtener el perfil de velocidades para las ondas S (Vs). El método SPAC (Aki, 1957) asume que el campo de ondas de vibración ambiental son espacialmente estacionarios en espacio y tiempo; por lo tanto, la función de autocorrelación de los registros entre estaciones distribuidas equidistantes y promediadas espacialmente (r), tiene la forma de una función Bessel (Jo) de orden cero y de primera clase, para el caso de la componente vertical. La inversión de la función de autocorrelación permite estimar la velocidad de fase. El método F-K (Capon, 1973) se basa en determinar el espectro de potencia frecuencia-número de onda, considerando la propagación de ondas planas dentro de un arreglo de estaciones sísmicas. Este espectro mide la cantidad de energía distribuida dentro del arreglo considerando diferentes velocidades 24

25 de fase y direcciones de propagación, permitiendo obtener la curva de dispersión y con ella, determinar el perfil de velocidades. Esta información permite correlacionar sus resultados con los obtenidos con la técnica de arreglos lineales a fin de validar la data de H/V. Figura 8: Imagen de arreglos sísmicos circulares para la toma de datos.- Técnica de Prospección Eléctrica: Tiene por objetivo determinar la distribución real de la resistividad del subsuelo hasta un cierto rango de profundidad a lo largo de un perfil de medida. Para ello se considera los valores de resistividad aparente obtenidos mediante medidas realizadas por métodos convencionales de corriente continua. En este estudio se considera solo los perfiles realizados en la superficie del terreno (Figura 9). El resultado final de este tipo de estudio es una imagen distancia-profundidad con la distribución de la resistividad real del subsuelo, fácilmente comprensible en términos geológicos y geotécnicos. 25

26 Figura 9: Imagen de disposición del equipo de prospección eléctrica para la toma de datos 26

27 8.- ASPECTOS SISMOLÓGICOS Durante el estudio de Zonificación Sísmica-Geotécnica del área urbana de Chosica, se procedió a estimar el Peligro Sísmico desde el punto de vista probabilístico y a la vez, instalar una estación acelerométrica para el conocimiento de las aceleraciones máximas del sacudimiento del suelo producido por los sismos de variada magnitud que afectan a todo el borde occidental de la región central del Perú Peligro Sísmico Esta metodología permite conocer, en términos de probabilidad, la severidad sísmica con la cual podría ser sacudida un área en un determinado lapso de tiempo. Este parámetro es expresado en términos de aceleración. Para tal efecto, se hace uso del catálogo sísmico y fuentes sismogénicas definidas por el Instituto Geofísico del Perú (Tavera et al, 2012), las ecuaciones de atenuación definidas por Young et al (1997) para fuentes de subducción y de Sadigh et al (1997) para las fuentes continentales. El algoritmo utilizado para el cálculo del peligro sísmico es el CRISIS (Ordáz et al, 2007). Para el área de estudio se obtiene, para un periodo de retorno de 50 años con el 10% de excedencia, valores de aceleración entre 345 a 355 gals (Figura 10), equivalentes a intensidades del orden de VI-VII (MM); es decir, suficientes como para producir daños estructurales y deslizamientos en las zonas de pendiente alta Monitoreo Sísmico Durante la ejecución del presente estudio se procedió a instalar en el área urbana de Chosica (Centro de Juventudes), un acelerómetro de tres componentes para el registro de actividad sísmica local ocurrida durante el año 2012 (Figura 11). Durante este periodo, se ha registrado, con buena resolución, hasta 19 eventos sísmicos de foco superficial e intermedio, todos con magnitudes entre 3.7 a 4.7 ML. Estos eventos produjeron en Chosica aceleraciones de hasta 10 cm/seg 2, equivalentes a intensidades del orden de III (MM) y que facilitaron la caída de piedras de menor tamaño de las laderas de los cerros circundantes. 27

28 Figura 10: Peligro Sísmico para la región de estudio correspondiente a un periodo de retorno de 50 años con el 10% de excedencia. 28

29 Figura 11: Eventos sísmicos registrados por la estación acelerométrica de Chosica. Los registros corresponden a sismos de foco superficial e intermedio 29

30 Por otro lado, se ha observado que sismos de magnitudes moderas (>4.0ML) con epicentros frente a la línea de costa de la región central del Perú (ejemplo, 6 de Julio de 2012, 4.0ML, 20 km de profundidad), son correctamente registrados, al igual que los sismos de profundidad intermedia (ejemplo, 28 de setiembre de 2012, 4.4ML, 111 km de profundidad), lo cual sugiere que sismos de mayor magnitud e intensidad, podrían causar daños en viviendas y ser detonantes de posibles deslizamientos de masas de tierra y rocas, dependiendo de la morfología local. 30

31 9.- ZONIFICACIÓN SÍSMICA-GEOTÉCNICA El Distrito de Chosica se encuentra ubicado a orillas del río Rímac, compartiendo su valle con los distritos de Ate y Chaclacayo. La zona céntrica se encuentra a una altura de 850 m.s.n.m. y ocupa el extremo este de todo el distrito sobre un área de aproximadamente 10 km 2 (Figura 12). En los últimos 40 años, el distrito ha tenido un fuerte crecimiento poblacional, lo que conllevo a una expansión urbana no planificada, que incluyó el asentamiento de viviendas al pie de las quebradas y en la cuenca del rio Rimac, incrementando de este modo su riesgo ante la posible ocurrencia de peligros naturales como los sismos, flujos de detríticos y crecidas del rio. Figura 12: Ubicación geográfica del distrito y área urbana de Chosica. 31

32 9.1.- Geologia, Geomorfología y Geodinámica Para los estudios geológicos, geomorfológicos, geodinámicos y geotécnicos, se ha hecho uso de la base topográfica digital a escala 1/5,000 adquiridos del Instituto Geográfico Militar (IGN). Del mismo modo, para las coberturas temáticas se ha hecho uso de fotografías aéreas de la zona a escala 1/15,000. Toda la información fue georeferenciada en el Sistema de Información Geográfica (SIG) e integrada a la información topográfica de un Modelo Digital de Terreno (MDT), Figura 13. Figura 13: Modelo digital del terreno del área urbana de Chosica 32

33 .- Aspectos Geológicos: Según el Cuadrángulo Geológico de Chosica Boletín N 43 Hoja: 24-j a escala 1/100,000 (INGEMMET), el área de estudio se emplaza sobre afloramientos ígneos del grupo Santa Rosa constituidos por cuerpos tonalíticodioríticos y tonalítico-granodioríticos dentro del Batolito de la Costa, y por afloramientos ígneos del grupo Patap constituidos por cuerpos gabros-dioritas del Cretáceo Superior. Estos cuerpos se encuentran cubiertos por depósitos aluviales pertenecientes al Cuaternario Pleistoceno (Qp-al) y al Cuaternario Reciente (Qr-al), Figura 14. El valle es de mediana altura y se interrumpe en varios sectores por conos aluviales que desembocan en el río Rímac. La columna lito-estratigráfica de la zona se detalla en la Tabla 2, siendo sus principales características las siguientes: Rocas Intrusivas de la Unidad Patap: Constituida por cuerpos de gabros y dioritas que corresponden a las rocas más antiguas del batolito de la Costa, emplazados al lado occidental del mismo con intervalos de tiempo que pudieron variar entre los 84 y 102 millones de años. La textura de la roca varía de grano medio a grueso. Sus afloramientos se encuentran en la Cantuta y en las Urb. California, Santa María y Santa María Alta. Tabla 2: Columna litoestratigráfica para el área urbana de Chosica. 33

34 Figura 14: Mapa geológico para el área urbana de Chosica 34

35 Rocas Intrusivas de la Unidad Santa Rosa: Unidad de origen ígneo que aflora en la mayor parte de los cerros que colindan a la zona de estudio y está dividida en dos subunidades: Tonalita - Granodioritas (Santa Rosa claro) caracterizada por su marcada coloración gris clara de grano medio. Ambas sub unidades presentan el mismo emplazamiento, composición química y textural. La sub unidad Santa Rosa claro presenta mayor compacidad y resistencia que la anterior debido al contenido de cuarzo. Se presenta en las inmediaciones de la Universidad Enrique Guzmán y Valle (Cantuta), en las Urb. Batasol, Villa don Bosco y quebrada la Ronda. La otra subunidad es compuesta de Tonalita - Dioritas (Santa Rosa oscuro) y se encuentran aflorando en más del 60% del área de estudio, principalmente en sus extremos NO y SE. Las rocas presentan un color gris oscuro, de grano medio a grueso que cubre una gran extensión del valle del río Rímac. Depósitos Cuaternarios: Están constituidos por materiales acarreados por los ríos para formar las terrazas y otros provenientes de las quebradas para dar origen a depósitos de flujo de detritos ubicados al borde de los cerros. Estos depósitos tienen un área extensa en superficie y presentan diferencias en composición y espesor, propios de su origen y magnitud de su transporte. Entre estos depósitos se tienen a los aluviales recientes a lo largo del valle del río Rímac y los de la serie Pleistocena que han sido depositadas en las partes altas y bajas de las quebradas. Estos depósitos están constituidos por cantos rodados y gravas heterométricas, con matriz areno-limoso. Estos materiales se encuentran intercalados formando paquetes de diferentes espesores, tal como se aprecia en las terrazas y antiguos conos deyectivos..- Aspectos Geomorfológicos: Los rasgos geomorfológicos presentes en el área de estudio son el resultado del modelado geológico causado por eventos tectónicos y procesos de geodinámica superficial. El área de estudio está comprendida entre las cotas 750 y 1745 m.s.n.m. En este estudio se utilizó como base la información geológica regional del INGEMMET, complementado con trabajos de campo realizados durante los meses de Abril-Julio del En general, el relieve del área presenta la forma típica en V propios de causes de rios y un fondo angosto limitado por cadenas montañosas de moderada a fuerte pendiente (Figura 15). 35

36 Figura 15: Mapa geomorfológico para el área urbana de Chosica. 36

37 En el área de estudio se ha identificado la existencia de cuatro unidades geomorfológicas relacionadas en cuatro rangos de pendientes identificados en el modelo de elevación digital (MDE) y cuyo detalle se muestra en la Tabla 3. En base al análisis de pendientes, las características de estas unidades son: Unidad Geomorfológica Pendiente Quebradas (Qb) > 20 Terrazas (Te) 0-15 Colinas (Co) Ladera de pendiente media (Lpm) Ladera empinada (Le) >. 35 Tabla 3: Rangos de pendientes identificados en el área urbana de Chosica Quebradas: Comprende las quebradas afluentes al río Rímac como Quirio, Pedregal, Libertad, Carosio y Corrales en su margen derecha y las quebradas La Ronda, Mariscal Cáceres, Santo Domingo y la Cantuta en su margen izquierda, todas ubicadas entre las cotas de 850 y 1300 m.s.n.m. Estas quebradas permanecen secas la mayor parte del año (Mayo-Diciembre), transcurriendo agua solo en épocas de fuertes precipitaciones, especialmente asociados al fenómeno de El Niño. Presentan un clima seco y sus cauces o depresiones favorecen la acumulación de detritos y materiales de poco transporte (depósitos coluviales) provenientes de las estribaciones de la Cordillera Occidental. Presentan una pendiente mayor a 20. Terrazas: Provienen del Holoceno al Pleistoceno y se han formado por acumulaciones de depósitos aluviales de corrientes relativamente antiguas, quedando en posiciones topográficas superiores por las deformaciones tectónicas recientes, que las han elevado con pliegues de amplio radio de curvatura. En detalle, la topografía de estas terrazas se caracteriza por presentar ondulaciones y disecciones que afectan la superficie con pendientes máximas de 15 como rango dominante. Estas planicies, actualmente están siendo ocupadas por urbanizaciones y diversos asentamientos humanos que son susceptibles a inundaciones del río Rímac. 37

38 Figura 16: Mapa geodinámico para el área urbana de Chosica 38

39 Colinas: Considera a cerros que no sobrepasan los 100 metros de altura, todas separadas por laderas de pendientes medias. Su morfología es ondulada, poco agreste y sus taludes no sobrepasan los 25. Presentan una topografía subordinada a la litología de las unidades geológicas. Por ejemplo, cuando se trata de rocas intrusivas el relieve es abrupto y conformado por lutitas o limolitas de formas redondeadas y cuando se trata de rocas volcánicas, sus pendientes son empinadas. Estas unidades se encuentran en La Cantuta, Cooperativa de Vivienda El Jardín y en las Urbanizaciones La Ronda y Casuarinas. Laderas de pendiente media y empinada: Esta unidad demarca a las laderas de las cadenas pre-montañosas de la Cordillera Occidental, alcanzan altitudes entre los 900 y 1745 m.s.n.m, estando constituidas principalmente por rocas intrusivas del batolito de la costa emplazadas con rumbo NO-SE. Estas unidades presentan topografías abruptas y disectadas por quebradas. En el primer caso presentan pendientes entre los 25 y 35 ; mientras que, en el segundo, tienen pendientes mayores a Aspectos Geodinámicos: Los procesos de geodinámica superficial dan lugar a diversas geoformas que están sometidas a procesos de intemperismo y meteorización que conducen a la ocurrencia de movimientos en masa. Estos movimientos están relacionados a los siguientes parámetros intrínsecos (Santacana, 2001): litología, pendientes, geomorfología, cobertura vegetal y drenaje; y como agentes detonantes intervienen: las precipitaciones, los sismos y la actividad antrópica que afectan la infraestructura establecida en la zona como: viviendas y la Carretera Central, principalmente. Durante el trabajo de campo se han identificado e inventariado la ocurrencia de 23 movimientos en masa, todos indicados en la Figura16 y detallados en los Anexos del presente informe. En general, las principales caracteristicas de estos peligros son: Flujos de detritos: Consisten en coladas con elevada concentración de materiales detríticos que se mueven hacia los valles. El tipo de suelos transportados resultan de la mezcla de materiales finos y en mayor proporcion materiales gruesos con variable cantidad de agua; por lo tanto, se propaga como un único cuerpo. Se ha inventariado 15 flujos de detritos, que asociados a lluvias intensas, pueden provocar la reactivación de las quebradas. Estos flujos están 39

40 circunscritos a las grandes quebradas que conforman la cuenca del río Rímac en la zona de estudio, como las quebradas Quirio, Pedregal, Corrales, Libertad y Carosio en la margen derecha del rio, ademas de las quebradas La Cantuta, La Ronda, Mariscal Cáceres, Santo Domingo ubicadas en la margen izquierda, Figuras 17, 18, 19 y 20. Figura 17: Quebrada Corrales que cruza la Carretera Central a la altura del Km 32 y que llega al río Rímac. Composición típica del material depositado por flujos de detritos con espesores de 10m Figura 18: Quebrada la Ronda. Material depositado por flujos de detritos 40

41 Figura 19: Quebrada Quirio. Muros de contención para retención de sólido a fin de evitar que los flujos de detritos alcancen la parte baja de la quebrada (Carretera Central), donde se encuentra la mayor parte de la población. Figura 20: Quebrada Pedregal. Muros de contención y depósitos de flujos de detritos en ambos lados de la quebrada. 41

42 Caídas de roca: Consiste en el desprendimiento del material que conforma una ladera, pueden ser rocas, suelos o ambos y cuya causa principal es la gravedad terrestre y las caracteristicas geomecanicas que posee el substrato rocoso. Se ha inventariado la presencia de 8 zonas que han experimentado caídas de rocas en las inmediaciones de las Urbanizaciones Batasol, San Fernando Bajo, Santa María y Universidad la Cantuta (ver Anexos). Estos eventos ocurren en zonas de altas pendientes y están asociados al fracturamiento de rocas, grado de meteorización y a la alteración de los macizos rocosos, Figuras 21, 22 y 23. Figura 21: Derrumbes y caída de rocas en las inmediaciones de la Urb. Batasol, margen izquierda del río Rímac. Figura 22: Caída de rocas en la Urb. Santa María, margen derecha del río Rímac 42

43 Figura 23: Caída de rocas en los alrededores de la Universidad La Cantuta, margen izquierda del río Rímac Geotecnia Los estudios geotécnicos tienen por finalidad analizar y cuantificar las características físicas de los suelos, siendo su comportamiento geotécnico relevante al momento de utilizarlo como elemento de medida para el soporte de una estructura determinada (cimentaciones). Para el estudio de los suelos se construyeron 15 calicatas (Figura 24, Tabla 4) y el análisis en laboratorio permitió clasificar a los suelos utilizando el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS). A fin de completar la información geotécnica, la Municipalidad Distrital de Chosica proporcionó los expedientes técnicos de 8 estudios realizados para fines de pavimentación y cimentación. El total de la información analizada permitió identificar la presencia de hasta 7 tipos de suelos cuyas características se describen a continuacion (Tabla 5, Figura 25): - Suelo tipo GW: corresponde a gravas sub redondeadas bien gradadas y con matriz arenosa. El contenido de humedad varía de 1% a 2%, no presentan plasticidad y se encuentran en las Urb. Las Casuarinas, Santa María y la Cantuta. - Suelo tipo GP: corresponde a gravas arenosas pobremente gradadas con rocas sub-redondeadas de origen coluvial. El contenido de humedad es de 2% y 7%, no presentan plasticidad y se encuentran en el AA.HH Mariscal Cáceres. 43

44 Figura 24: Distribución espacial de las 15 calicatas construidas en el área urbana de Chosica 44

45 - Suelo tipo GP-GM: corresponde a gravas arenosas pobremente gradadas con limos finos, arcillosos y gravas sub angulosas a sub redondeadas. El contenido de humedad es de 2%, no presentan plasticidad y se encuentran en las quebradas Quirio, Pedregal, La Ronda y en la Urb. Villa Chosicana. CALICATAS NORTE ESTE ELEVACIÓN (m) (m) ( m.s.n.m) C C C C C C C C C C C C C C C Tabla 4: Coordenadas UTM de las 15 calicatas construidas en el área urbana de Chosica - Suelo SC-SM: corresponde a arenas arcillosas con limos finos y fragmentos de rocas redondeadas. El contenido de humedad varía de 7% a 15% con una plasticidad del 4%. Se encuentran en el Parque Central Emilio del Solar Chosica, estación del ferrocarril y en la parte baja de la quebrada corrales. - Suelo tipo SP: corresponde a arenas pobremente gradadas con granos finos y con clastos sub angulosos a sub redondeados. El contenido de humedad es de 0.8% y 4.74%, no presentan plasticidad y se encuentran en el AA.HH Libertad, Urb. Moyopampa, en la parte alta de la Urb. Las Casuarinas y en la parte baja de la quebrada Quirio (Urb. Santa Maria alta). 45

46 Tabla 5: Clasificación de suelos SUCS para el área urbana de Chosica 46

47 Figura 25: Mapa de clasificación de suelos SUCS para el área urbana de Chosica 47

48 - Suelo tipo SP-SM: corresponde a arenas pobremente gradadas con finos limosos arcillosos y fragmentos de rocas redondeadas que se encuentran en la Asoc. Buenos Aires (Urb. Moyopampa) y Urb. villa Don Bosco. El contenido de humedad es menor a 2%, no presenta plasticidad. - Suelo tipo SM: corresponde a arenas medias a finas pobremente gradadas con gravas sub-angulosas y redondeadas que conforman la terraza aluvialcoluvial donde se asienta la Asoc. San Miguel de Pedregal. El contenido de humedad es de 1.77% y 17.80% y no presentan plasticidad. Finalmente, se realizaron los ensayos de corte directo para determinar la resistencia del terreno y/o la capacidad portante de los suelos para los 15 puntos analizados en este estudio y los resultados se presentan en la Tabla 6 y Figura 26. CALICATAS Densidad Angulo de Cohesión Capacidad seca Humedad Fricción Aparente Carga Promedio Natural interna del del Suelo Admisible (gr/cm³) (%) Suelo ( ) (Kg/cm²) (Kg/cm²) ( < N 4) C C C C C C C C C C C C C C C Tabla 6: Valores de capacidad portante para cada calicata, área urbana de Chosica 48

49 Figura 26: Mapa de capacidad portante para el area urbana de Chosica 49

50 Para el área urbana de Chosica, la capacidad portante de suelos se ha calculado para una profundidad y ancho mínimo de cimentación de 1.00 m, obteniendose valores de capacidad portante de media a baja:.capacidad Carga Admisible (Kg/cm²) Denominación BAJA MEDIA Según la clasificación definida para el presente estudio, en un 90% del área urbana de Chosica, los suelos presentan una capacidad portante media; mientras que, en las zonas bajas de las quebradas Pedregal, Corrales, Asociación Buenos Aires y en la Urb. Moyopampa, se presentan valores de capacidad portante baja Cuantificación de Eventos Extremos Para la cuantificación de eventos extremos recientes en el área urbana de Chosica, se está considerando los flujos de detríticos y los niveles de caudal del rio Rimac, siendo sus principales características las siguientes: Flujos de detríticos: En Chosica, los principales eventos de flujos de detritos ocurrieron en los años 1909, 1915, 1925, 1926, 1936, 1939, 1950, 1952, 1954, 1955, 1959, 1967, 1972, 1976, 1983, 1985, activándose, en todos estos casos, diferentes quebradas. Uno de estos eventos ocurrió el 17 de marzo de 1925 en la quebrada San Antonio de Pedregal, siendo el factor desencadenante la ocurrencia del fenómeno El Niño. Durante este evento y entre otros daños, la más importante afectación fue a la central eléctrica de Huampaní. Otro evento importante fue el flujo de detritos ocurrido el día lunes 9 de marzo de 1987, entre las 4:00 y 7:30 pm (Abad, 2009), el mismo que se inicia con varios aluviones en algunas cuencas del distrito de Lurigancho-Chosica. Estos aluviones fueron causados por precipitaciones excepcionales, afectando tanto a personas como infraestructuras. Los daños materiales fueron valorizados en 12,5 millones de dólares. Las quebradas que se activaron fueron (Figura 27): Quirio, Pedregal, Carosio y Corrales, todas con desembocadura en el río Rímac. 50

51 Figura 27: Flujos de detritos ocurridos en el año 1987 en Lurigancho-Chosica. (Boletín N 38 del IFEA) 51

52 Las causas de los flujos de detritos ocurridos el 9 de marzo de 1987 estuvieron relacionadas con las precipitaciones pluviales intensas, la pendiente de las cuencas y el material presente en las vertientes. Sin embargo, la gravedad de los daños es el resultado de un proceso de expansión urbana que se desarrolló durante años ignorando la recurrencia de los peligros. Los efectos más importantes de este flujo se detallan a continuación:.- Fueron afectados veinte asentamientos humanos y con mayor porcentaje los ubicados en la quebrada Pedregal. Hubieron más de 100 muertos y un total de viviendas dañadas, quedando personas sin vivienda. En cuanto a los servicios básicos, el problema principal fue el desabastecimiento de agua al ser sepultados los dos únicos pozos existentes en Chosica. Aproximadamente, 30,000 personas se quedaron sin agua durante 7 días. El canal de agua que abastecía a los pueblos de las quebradas Quirio y Pedregal se obstruyó provocando su desborde por más de 13 horas. El sistema de desagüe colapsó, principalmente en la parte baja de la quebrada Pedregal. La energía eléctrica fue cortada en unas 60 manzanas y el sistema de telefonía fue afectado por 7 días..- Las líneas vitales fueron afectadas seriamente. En total 5,000 metros de vías fueron averiadas, principalmente debido a bloqueos por la masa aluvional. Además, cuatro de los principales centros educativos quedaron inutilizados. El mercado de abastos de San Antonio de Pedregal fue arrasado y la clínica del mismo asentamiento humano quedó anegada. El tránsito fue interrumpido por 24 horas afectando a 600 camiones (PREDES, 1989)..- Algunos elementos afectados, no solo tienen importancia local, sino a nivel metropolitano como son: la Carretera Central, la bocatoma de la planta de tratamiento de agua potable de la Atarjea y las centrales hidroeléctricas, principalmente la de Huampaní. Por ejemplo, la Carretera Central, principal vía que conecta Lima con el interior del país, quedó inutilizable en un tramo de 2.5 km, lo cual provocó desabastecimiento y aumento del precio de los alimentos en Lima y el Callao. A través de esta carretera sale a la costa la producción agropecuaria y forestal de la Zona Central del Perú, así como gran parte de la producción minera. 52

53 .- Asimismo, la Bocatoma de la planta de tratamiento de agua potable La Atarjea, tuvo que ser cerrada debido a la alta carga de lodo y piedras que contenía el río Rímac, lo que generó el corte de agua en toda Lima. La población afectada considera más del 80 % de habitantes de Lima Metropolitana (Rocha, 2003). Por otro lado, la central hidroeléctrica de Huampaní quedó paralizada debido a que el canal que la abastece quedó bloqueado por lodo y piedras en un tramo de 300 metros, quedando Lima Metropolitana sin fluido eléctrico Aspectos hidrológicos: A fin de evaluar los aspectos hidrológicos en el área urbana de Chosica, se procedió a recopilar toda la información disponible en SENAMHI y su análisis ha permitido llegar a las siguientes conclusiones:.- Caudal Medio Mensual del río Rímac: La oficina general de estadística e informática del SENAMHI, elaboró un cuadro con los registros de las descargas medias mensuales del río Rímac registrados en la Estación Chosica (R-2) para el periodo septiembre 1967 a diciembre 2004 (37 años), el mismo que fue utilizado como descriptor de la oferta hídrica media anual del río Rímac (Figura 28): Caudal medio multianual: 30.8 m 3 /s Máximo caudal medio multianual: m 3 /s Mínimo caudal medio multianual: 9.6 m 3 /s Para el análisis, se ha considerado los caudales medios mensuales para los años en los cuales ocurrieron los flujos de detritos más significativos y destructivos en Chosica (ver Tabla 7) Inundación: El río Rímac cruza el distrito de Chosica entre el Puente Ricardo Palma y el Puente Los Angeles a lo largo de un tramo de aproximadamente 12 km y muestra en superficie, una gran diversidad de morfologías. A lo largo del recorrido del rio, se identificado la existencia de 11 puntos críticos por inundación y que por factores naturales y/o antrópicos se constituyen de peligro para las viviendas asentadas en las riberas del río Rímac. Para estos puntos se han elaborado fichas individuales que describen el escenario actual frente a la posibilidad de inundación (ver Anexo). 53

54 Figura 28: Histogramas de caudales para 8 periodos de datos de la estación meteorológica Chosica (R-2) 54

55 ESTACIÓN: CHOSICA /202909/DRE-04 LONG. : 76 41' "W" DPTO. : LIMA PARAMETRO: DESCARGA MEDIA LAT.: 11 55' "S" PROV. : LIMA MENSUAL (m3/s) ALT.: 906 m.s.n.m. DIST. : LURIGANCHO Año Set Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Prom Tabla 7: Caudales medios del río Rímac para un periodo de 8 años ( ). Estación meteorológica de Chosica (R-2) Finalmente, los caudales medios mensuales para el periodo registrado por la Autoridad Nacional del Agua (ANA) en la Estación Chosica se presentan en la Tabla 8 y Figura 29. Año Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Prom a Jul Ago Set Oct Nov Dic Tabla 8: Caudales medios del río Rímac en la estación meteorológica de Chosica: año Figura 29: Histograma de caudal para el periodo , estación meteorológica de Chosica. 55

56 En los puntos codificados como R.CHOS-01 y R.CHOS-04 (Figuras 30 y 31), se observa que las riberas están conformadas por terraplenes de material de relleno que reducen el ancho natural del cauce y colmatan parcialmente el cauce. Esta situación aumenta el peligro de inundación y por tanto, la vulnerabilidad física de las viviendas asentadas en estos sectores. Figura 30: Río Rímac en época no lluviosa, caudal bajo, aguas claras. Terrazas con pendientes entre hasta 70. Relleno de material de desmonte 56

57 Figura 31: Relleno antrópico depositado para cubrir la zona de erosión del río. En los puntos R.CHOS-08, R.CHOS-09 y R.CHOS-10 (Figuras 32, 33 y 34) se observa que una de las terrazas presenta muro de contención y el nivel de las aguas, en temporada no lluviosa, se encuentra a 3-4 m debajo del borde superior de este muro; por tanto, no representa mayor peligro de desborde. Sin embargo, la otra margen no presenta este tipo de muro y el nivel de agua está a menos de 1 m de donde se asientan las viviendas; por lo tanto, en estos sectores el peligro por inundación es alto. En general, se ha podido observar que se ha levantado un gran número de edificaciones cercanas al borde del río y ellas presentarían una alta susceptibilidad a la ocurrencia de desbordes del río Rímac. Finalmente, para una evaluación más detallada se requiere contar con datos históricos de caudal, además de las secciones topográficas que permitan estimar la morfología del cauce del río, y con ellos realizar modelamientos de por inundación a fin de identificar con detalle las zonas susceptibles a estos eventos. Esta información es primaria para la gestión del riesgo orientado a reducir la vulnerabilidad. 57

58 Figura 32: Vegetación en las terrazas y agua captada por la empresa hidroeléctrica para su posterior distribución aguas abajo del río. 58

59 Figura 33: Puente construido sobre relleno antrópico y viviendas al mismo nivel del cauce del río. 59

60 Figura 34: Viviendas construidas sobre depósitos aluviales (parte superior) y depósitos fluviales (parte inferior). Relleno antrópico depositado para cubrir zonas erosionadas por el río. 60

61 9.4.- Aspectos Sísmicos y Geofísicos En este estudio se ha realizado la aplicación de los siguientes métodos sísmicos: razones espectrales (H/V), arreglos lineales y circulares, además de tomografía eléctrica. Todos tienen como principal objetivo conocer las propiedades físicas del subsuelo (periodos dominantes, velocidades sísmicas, niveles freáticos, etc.) a efectos de lograr su caracterización física Estudios Sísmicos con la Técnica H/V Para la aplicación de la técnica H/V, se procedió a disponer del mapa catastral del área urbana de Chosica a fin de definir la distribución y el número de puntos para la toma de datos de vibración ambiental. La información geológica y geomorfológica fue importante para lograr una mejor distribución de los puntos de medición de data sísmica. En la Figura 35 se muestra la distribución de los 185 puntos de medición de vibración ambiental. Para cada punto se ha tomado un tiempo de registro de 20 minutos, lo cual permite tener buena cantidad de información para su posterior análisis. El análisis de la información recolectada en los diferentes puntos de medida, permite obtener espectros de Fourier para sus tres componentes de registro y a partir de la razón de estos (componentes horizontales / componente vertical) se determina las frecuencias predominantes y/o periodos dominantes para la vibración natural del sub-suelo y en algunos casos, la amplificación sísmica relativa. En la Figura 36 se muestra un ejemplo del procedimiento seguido para el total de la información obtenida en campo. 61

62 Figura 35: Mapa de la zona de estudio y la distribución de puntos de registro de vibración ambiental 62

63 Figura 36: Ejemplo de la ficha H/V para el punto CHO-115 en la cual se recopila la información registrada y analizada. Arriba, señal registrada; Medio; razón espectral (H/V) en línea gruesa y su desviación estándar en línea discontinua. Espectrograma y Abajo: resultados. 63