PRESENTACIÓN DEL PELIGRO SISMICO – TASA DE EXCEDENCIAS DE ACELERACIONES MÁXIMAS PARA LA CIUDAD DE LIMA

Introducción

Para cuantificar los efectos de los sismos en las obras civiles es necesario tomar en cuenta la

vulnerabilidad de las obras civiles y la sismicidad del lugar. La vulnerabilidad de las obras civiles

se estima al conocer las características de las edificaciones y la sismicidad es obtenida

mediante un análisis de peligro o amenaza sísmica.

El peligro se suele representar por medio de los valores máximos del movimiento del terreno,

la intensidad del movimiento y muy recientemente por un parámetro global de la respuesta

estructural.

Existen dos enfoques para representar el peligro sísmico: el enfoque determinístico y el

enfoque probabilístico. El enfoque determinístico cuantifica el peligro considerando el sismo

más destructivo que pueda ocurrir en el sitio, tomando en cuenta la historia sísmica local. El

enfoque probabilístico en cambio cuantifica el peligro considerando todos los posibles sismos

que puedan ocurrir en el sitio, asociados a un valor de probabilidad.

Cualquier obra civil se proyecta y se construye considerando un cierto periodo de vida útil.

Mientras mayor sea este tiempo de vida mayor será la exposición que tengan las obras a los

terremotos. Generalmente el periodo de vida útil de las obras es mucho menor al tiempo de

recurrencia de los grandes terremotos.

El enfoque determinístico expresa el peligro en términos absolutos del mayor evento; por

tanto no resulta apropiado para tomar decisiones en cuanto al nivel de exposición aceptable

en función de la vida útil de una obra. El enfoque probabilístico en cambio considera la

posibilidad de ocurrencia de los terremotos en el tiempo de vida útil y se presenta como una

mejor herramienta para la toma de decisiones.

En el presente trabajo se presentan los enfoques determinístico y probabilístico para la

representación del peligro sísmico, dando especial énfasis al enfoque probabilístico.

1. Análisis Determinístico del Peligro Sísmico.

El enfoque determinístico es el más antiguo. El peligro se evalúa en función del evento más

grande que se pueda presentar en el área de estudio. El conjunto de todos los agentes

generadores de terremotos se suele denominar el potencial sísmico de la zona y se

acostumbra representarlo por el evento más grande que se pueda generar. Luego de

identificar el sismo más grande, el peligro del sitio queda definido en términos del movimiento

del suelo o de la respuesta estructural que este sismo pueda generar.

Un análisis determinístico de peligro sísmico tiene la ventaja de ser muy simple y claro, ya que

se puede determinar directamente el valor de peligro en el sitio y actualizarlo a medida que se

obtenga información reciente respecto al sismo máximo. Un análisis determinístico, sin

embargo, no considera las incertidumbres en las magnitudes y la ubicación de los sismos, así

como el nivel de movimiento de suelo que pueda ocurrir durante el tiempo de vida útil de una

estructura, no resultando apropiado en muchos casos para tomar decisiones.

Una dificultad especial en la cuantificación determinística del peligro sísmico radica en lo

subjetivo que puede resultar la elección del sismo más grande con el fin de representar el

potencial sísmico de la zona. Al respecto se han sugerido diferentes términos para describirlo,

como por ejemplo el sismo máximo creíble (SMC), el sismo base de diseño (SBD) y el sismo

máximo probable (SMP). El SMC, por ejemplo, es usualmente definido como el sismo máximo

que parecería capaz de ocurrir bajo la condición tectónica conocida.

El comité en riesgo sísmico del Earthquake Engineering Research Institute (EERI) determinó

que los términos como el SMC y el SMP “son engañosos y su uso es desalentador” (Committee

on Seismic Risk 1984).

2. Análisis Probabilístico del Peligro Sísmico

Debido a la naturaleza aleatoria de los eventos sísmicos, un análisis determinístico resulta con

frecuencia poco útil en la toma de decisiones ya que no toma en cuenta la gran variabilidad

observada en el movimiento del suelo y la respuesta estructural. La mejor forma de tener en

cuenta las características de variabilidad y aleatoriedad de los sismos de una manera lógica y

consistente en la toma de decisiones es haciendo uso de la teoría de probabilidades.

En los últimos 20 a 30 años los conceptos de probabilidades han permitido que las

incertidumbres en la magnitud, ubicación, variación del movimiento del suelo y respuesta

estructural puedan ser explícitamente consideradas en la evaluación del peligro sísmico.

Un análisis probabilístico de peligro sísmico se desarrolla mediante la representación adecuada

de la actividad sísmica de la zona en estudio y la elección de alguna relación entre la amplitud

del movimiento del suelo o de la respuesta estructural, alguna medida del sismo (magnitud o

intensidad) y la distancia entre el foco y la distancia de interés.

La relación entre la amplitud del movimiento, el tamaño del sismo y la distancia se maneja

mediante regresiones estadísticas, y las incertidumbres en la ocurrencia, ubicación y el nivel de

respuesta sísmica esperada (movimiento del suelo o respuesta estructural) son consideradas

mediante funciones de densidad de probabilidades.

2.1 Incertidumbre en el tamaño del evento

Una vez que las fuentes sísmicas son identificadas, la atención se deberá centrar ahora hacia la

evaluación del tamaño de los eventos sísmicos que cada fuente pueda producir.

La distribución en el tamaño de los eventos sísmicos en un periodo de tiempo determinado

puede ser evaluada a través de una relación de recurrencia sísmica (Gutenberg, Richter 1944)

o a través del modelo característico usado para estudiar la distribución de sismos en fallas

individuales (Youngs R., Coppersmith K. 1985).

Una hipótesis básica de un análisis probabilístico de peligro sísmico es que la relación de

recurrencia obtenida de la sismicidad pasada es apropiada para predecir la sismicidad futura.

Gutenberg y Richter (1944) estudiaron datos de sismos del sur de California en un periodo de

varios años y organizaron los datos de acuerdo al número de sismos que excedían diferentes

magnitudes presentadas durante ese periodo de tiempo. Ellos dividieron el número de

excedencias de cada magnitud por el intervalo de tiempo en estudio y definieron una tasa o

razón anual de excedencia Nm de un sismo de magnitud m.

Cuando el logaritmo de la tasa o razón anual de excedencia de los sismos del sur de California

fue dibujado contra la magnitud, se observó una relación lineal entre estos. Como resultado la

relación de recurrencia fue expresada como:

Donde Nm es el número acumulativo de sismos de magnitudes mayores a la magnitud m, y a y

b son constantes propias de cada región. Los parámetros a y b se obtienen generalmente por

regresión de una base de datos de la sismicidad de la fuente de interés, donde la constante b

describe la ocurrencia de sismos de magnitudes grandes y pequeñas.

La relación de recurrencia de Gutenberg y Richter se ilustra en la figura 2.1, donde se observa

que a medida que el valor de b aumenta, los sismos con magnitudes mayores disminuyen, y a

medida que el valor de b disminuye aumenta el número de sismos con mayores magnitudes.

Figura 2.1.- Relación de recurrencia de Gutenberg y Richter, en la que se muestra el significado del parámetro b.

La relación de recurrencia estándar de Gutenberg-Richter, también puede ser expresada como:

Donde a= ln(10).a y b=ln(10).b. Esta ecuación muestra que la relación de Gutenberg-Richter

implica que las magnitudes sísmicas tienen una distribución exponencial y cubre un rango

infinito de magnitudes, desde -∞hasta +∞.

Para propósitos de ingeniería, sin embargo, los efectos que producen los eventos de

magnitudes pequeñas son de poco interés y solo se toman en cuenta magnitudes que puedan

causar daños significativos. Por otro lado, los valores de magnitudes grandes deben ser

limitados a valores máximos que se espera puedan ocurrir (McGuire 1976).

La ecuación anterior puede rescribirse como una función exponencial desplazada a partir de

mmin. Por lo que resulta:

Donde ahora el número de eventos sísmicos Nm mayores a una magnitud mínima (mmin)

estaría dado por:

2.2 Incertidumbres temporales

Se ha asumido que los eventos sísmicos ocurren de manera aleatoria con el tiempo, y de

hecho, el estudio de registros de sismicidad disponibles ha revelado mínimas evidencias

(cuando los eventos posteriores al principal son removidos) de patrones en la recurrencia de

eventos sísmicos.

La ocurrencia temporal de sismos es comúnmente descrita por el modelo de Poisson. El

modelo de Poisson provee una manera sencilla para evaluar las probabilidades de ocurrencias

de eventos que siguen un proceso de Poisson durante un intervalo de tiempo determinado. El

proceso de Poisson tiene las siguientes características:

1. El número de ocurrencias de algún evento en un intervalo de tiempo es independiente

del número de ocurrencias en cualquier otro intervalo de tiempo.

2. La probabilidad de ocurrencia durante un intervalo de tiempo muy corto es

proporcional a la longitud de ese intervalo de tiempo.

3. La probabilidad de que más de una ocurrencia se de durante un intervalo de tiempo

muy corto es despreciable.

Estas propiedades indican que los eventos en un proceso de Poisson ocurren aleatoriamente,

sin algún tipo de registro o “memoria” del tiempo, magnitud, o localización de un evento

precedente.

La probabilidad de ocurrencia de algún evento sísmico en un tiempo t definido por una

distribución de Poisson es (Benjamin, Cornell 1970):

Donde l es la razón anual de ocurrencias de sismos que exceden un valor del parámetro del

movimiento del suelo específico (aceleración máxima o respuesta estructural), t es el periodo

de tiempo de interés y N es el número de ocurrencias de sismos que pueden presentarse en un

tiempo t y que van a exceder un valor del parámetro del suelo específico.

La probabilidad de ocurrencia de por lo menos un evento en un periodo de tiempo t estaría

dada por:

Por ejemplo asumiendo que la razón anual de ocurrencias de sismos que exceden una

aceleración de 0,4g es de 0,0822. La probabilidad de que la aceleración de 0,4g sea excedida

en 50 años será:

2.3 Cálculo de Aceleraciones y ordenadas espectrales

Los resultados de un análisis probabilístico de peligro sísmico pueden ser expresados de

muchas maneras, todas envolviendo algún nivel de cálculo probabilístico para combinar las

incertidumbres en la magnitud, localización y frecuencia.

Una aproximación común es el desarrollo de curvas de peligro sísmico, que indican la

probabilidad anual de excedencia de diferentes valores de parámetros seleccionados del

movimiento del suelo. Las curvas de peligro sísmico pueden ser usadas entonces para

representar la probabilidad de excedencia de algún parámetro del movimiento del suelo en un

periodo de tiempo específico y pueden ser obtenidas para fuentes sísmicas individuales, o

combinadas para expresar el peligro en un sitio particular.

El concepto básico que se requiere para el desarrollo de las curvas de peligro sísmico es

relativamente simple. La probabilidad de que un parámetro del movimiento del suelo I (A, SA),

exceda un valor particular i*(a*,Sa*), es calculada para un posible sismo en una posible

ubicación dentro de la fuente y luego multiplicada por la probabilidad de que esa magnitud

específica pueda ocurrir en esa ubicación.

El proceso es luego repetido para todas las posibles magnitudes y localizaciones con la

probabilidad de cada una sumada. Los cálculos se describen a continuación.

Aceleraciones para probabilidades de excedencia

Para una determinada ocurrencia sísmica, la probabilidad de que la aceleración del suelo A

exceda un valor especifico a*, puede ser calculada usando el teorema de probabilidades

totales como sigue:

donde P [A > a*| m, r] es la probabilidad de que un parámetro del movimiento del suelo A,

exceda un valor particular a*, para un posible sismo en una posible ubicación dentro de la

fuente. fM(m) y fR(r) son las funciones de densidad de probabilidades para la magnitud y la

distancia, respectivamente.

Una vez determinada la razón promedio total de excedencia li*, el siguiente paso es

determinar la probabilidad de excedencia en un determinado periodo de tiempo. La

probabilidad de excedencia de a* en un periodo de tiempo t será:

Distribución de aceleraciones en el Perú

El cálculo de la aceleración debe ser hecha para algún grado de peligro o periodo de retorno.

La selección del grado de peligro o periodo de retorno depende de consideraciones sociales,

económicas y políticas envueltas en su estimación. Para muchos análisis de peligro sísmico a

nivel mundial, el movimiento sísmico de diseño para estructuras comunes ha sido establecido

para un 10% de probabilidad de ser excedido en un periodo de exposición de 50 años (periodo

de retorno de 475 años). La distribución de aceleraciones realizada en este trabajo

corresponde a periodos de exposición de 50 y 100 años y un 10 % de probabilidad de

excedencia. Los valores hallados se grafican en mapas, con curvas de igual aceleración. Ver

figuras 2.1 y 2.2

El peligro sísmico se expresa, entonces, en términos de la tasa de excedencia de valores dados

de intensidad sísmica (Fig. 2.3). Como se ha indicado, en este caso la intensidad sísmica, a, se

mide con las ordenadas del espectro de respuesta de seudoaceleraciones para 5% del

amortiguamiento crítico y el periodo natural de vibración de la edificación de interés, T.

Figura 2.1.- Distribución de aceleraciones en el Perú para un periodo de exposiciónde 50 años y 10% de probabilidad de excedencia.

Figura 2.2.- Distribución de aceleraciones en el Perú para un periodo de exposiciónde 100 años y 10% de probabilidad de excedencia.

Figura 2.3.- Tasas de excedencia de Aceleraciones Máximas para la ciudad de Lima

3. Sismos en Lima

La historia muestra que, la región de Lima ha sido constantemente afectada por grandes

sismos, siendo el de mayor magnitud el ocurrido el 28 octubre de 1746 (8.4 grados), mientras

que en el siglo XX el más destructor fue el 24 de mayo 1940 (8.2), lo cual indica que la región y

la ciudad de Lima se encuentran permanentemente expuestas a terremotos.

Estudios sobre el peligro sísmico de la ciudad de Lima, permiten considerar para esta ciudad

una severidad de sacudimiento del suelo con una intensidad máxima de 8MSK para un periodo

de exposición de 50 años y una probabilidad de excedencia del 10% (Ocola, 1982). Este valor

parece ser alto; sin embargo es coherente con lo observado durante los terremotos de 1940,

1966 y 1974 que afectaron directamente a la ciudad de Lima. Ver figura 3.1, relación de sismos

en la costa central del Perú.

La información sobre los efectos y daños que produjo el terremoto del 9 de octubre de 1974

(8.0 Mw) obtenida por el Instituto Geofísico del Perú (IGP) ha permitido realizar una

zonificación de la ciudad de Lima.

Figura 3.1.- Relación de sismos destructivos en los últimos cinco siglos en el litoral central del Perú.

En la figura 3.2, se presenta el mapa de distribución de intensidades producidas por ese

terremoto y en ella se observa que la intensidad del sacudimiento fue mayor a lo largo de los

acantilados y menor en el interior de la ciudad. Los acantilados de la Costa Verde y sus playas

representan hoy en día un importante polo de desarrollo turístico y comercial; por lo tanto, es

necesario evaluar detalladamente los efectos causados por la erosión marina y eólica sobre las

capas de conglomerados visibles a simple vista. Si estos efectos se suman a los producidos por

las episódicas vibraciones del suelo causadas por los sismos, entonces el potencial de peligro

se incrementa.

Figura 3.2.- Mapa de distribución de intensidades producidas por el Sismo del 9.10.1974

Así mismo, el sismo de 1974 ha demostrado que en algunas áreas de Lima, como el distrito de

La Molina, pueden presentarse problemas de estabilidad o compactibilidad de suelos;

fenómenos que explicaría la alta intensidad observada en este distrito durante el sismo.

Es importante considerar que para el año 1974, no existían muchos distritos que hoy integran

la ciudad de Lima; por lo tanto se desconoce si los terrenos sobre los que han surgido son

estables o no. La figura muestra también, que en algunas áreas próximas al centro de Lima, se

presentaron intensidades altas; siendo posible que estas tengan relación con el número de

viviendas dañadas por el sismo debido a su antigüedad o a la mala calidad de sus

construcciones.

Desde el año 1974, no se ha producido otro nuevo sismo que afecte a la ciudad de Lima y por

el contrario, se ha observado un incremento poblacional y comercial. El incremento de la

población ha llevado a que se produzca una expansión urbana desmesurada y sin control

alguno en zonas reconocidas como peligro natural (ejemplo: riberas del Río Rímac). Por otro

lado, la centralización de las áreas comerciales ha obligado a los habitantes a concentrarse en

los distritos próximos al centro de Lima, facilitando la tugurización de viviendas y edificios. Así

mismo, es evidentemente que las viviendas y edificios ubicados en distritos como el Rímac, La

Victoria, El Agustino y Centro de Lima (Barrios Altos), han sido más dañada por el tiempo,

constituyéndose hoy, un peligro potencial. La suma de casa uno de estos peligros, aumenta la

vulnerabilidad de esta gran ciudad.

Educación y Vulnerabilidad

4. Norma Sismorresistente E-030: Tipos de Suelos

Artículo 3: Filosofía y Principios del diseño sismorresistente

La filosofía del diseño sismorresistente consiste en:

a. Evitar pérdidas de vidas

b. Asegurar la continuidad de los servicios básicos

c. Minimizar los daños a la propiedad.

Se reconoce que dar protección completa frente a todos los sismos no es técnica ni

económicamente factible para la mayoría de las estructuras. En concordancia con tal filosofía

se establecen en esta Norma los siguientes principios para el diseño:

a. La estructura no debería colapsar, ni causar daños graves a las personas debido a

movimientos sísmicos severos que puedan ocurrir en el sitio.

b. La estructura debería soportar movimientos sísmicos moderados, que puedan ocurrir en el

sitio durante su vida de servicio, experimentando posibles daños dentro de límites aceptables.

En la actualidad, la construcción de obras civiles de cualquier envergadura se basa en la Norma

E-030 (2003), la cual clasifica a los suelos en función de sus propiedades mecánicas, espesor

del estrato, período fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de

corte. Según la norma antes indicada, los suelos son de cuatro tipos:

- Suelos muy rígidos (Tipo S1).

A este tipo corresponden los suelos muy rígidos 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 se cimienta

sobre:

- Roca sana o parcialmente alterada, con una resistencia a la compresión no confinada mayor o

igual que 500 kPa (5 kg/cm2).

- 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/cm2), 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 S1 y S3.

- Suelos flexibles o con estratos de gran espesor (Tipo S3).

Corresponden a este tipo los suelos flexibles o estratos de gran espesor en los cuales el

período fundamental para vibraciones de baja amplitud es mayor a 0,6s.

- 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.

En general, para cualquier estudio deberá considerarse el tipo de suelo que mejor describa las

condiciones locales de cada zona de interés y utilizar los correspondientes valores de periodos

Tp y del factor de amplificación del suelo S definido en la Norma E-030 (2003), ver Figura 4.1.

Figura 4.1.- Parámetros del suelo según la Norma E-030 (2003)

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 superficie del terreno se considera que el factor de amplificación sísmica por

efecto local del suelo es de S=1.0 y un periodo natural de Ts=0.4 s, correspondiendo a un suelo

Tipo-1 de la norma sismorresistente peruana.

ZONA II: En esta se incluyen las áreas de terreno conformado por un estrato superficial de

suelos granulares finos y suelos arcillosos, cuyas potencias varían entre 3.0 y 10.0 m.

Subyaciendo a estos estratos se encuentra la grava aluvial o grava coluvial. Los periodos

predominantes del terreno determinados por las mediciones de microtrepidaciones, en esta

zona varían entre 0.3 y 0.5 s. Para la evaluación del peligro sísmico, a nivel de superficie del

terreno, se considera que el factor de amplificación sísmica por efecto local del suelo, es S=1.2

y el periodo natural del suelo es Ts=0.6 s, correspondiendo a un suelo Tipo-2 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-3 de la norma sismorresistente peruana, con un factor

de amplificación sísmica S=1.4 y un periodo natural de Ts=0.9 s.

ZONA IV: Esta zona está conformada por los depósitos de arena eólicas de gran espesor y

sueltas, 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-4 de la norma

sismorresistente peruana, asignándoles un factor de amplificación sísmica S=1.6 y un periodo

natural de Ts=1.2 s (caso especial según la Norma).

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 potencias 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 en la actualidad

han sido urbanizados. El comportamiento dinámico de estos rellenos es incierto por lo que

requiere un estudio específico.

5. Características de un probable terremoto en Lima

Hipótesis. Un terremoto de gran magnitud con epicentro marino frente a Lima podría afectar

el litoral central y la región andina correspondiente. Sus efectos podrían sentirse en gran parte

del país.

Sustento.

1. El registro histórico revela que Lima ha sufrido el impacto de 43 grandes sismos pero los

terremotos de 1586, 1655, 1687 y 1746 alcanzaron intensidades destructivas, IX a X en la

escala de Mercalli Modificada .

2. El Callao fue afectado por grandes maremotos en 1586, 1687 y 1746, produciendo esta

última, pérdidas catastróficas.

3. En tanto no se disponga de predicción científica para eventos sísmicos se emplea el criterio

de recurrencia sísmica. La fórmula de Gutemberg y Richter, aplicada por Deza para la región

sismotectónica de Lima (Log N = 5,63 - 0,85 Mb) establece que para un sismo de magnitud

entre 7,8 Mb y 8,5 Mb el periodo de recurrencia sería aproximadamente de 100 años, a una

tasa de excedencia de 10% .

4. Se reporta que en el presente siglo se activaron dos áreas sísmicas vecinas a Lima:

• Chimbote-Huacho: activada en los sismos del 17 oct 66 y 31 may 1970

• Lima - Pisco: activada en el sismo del 03 oct 74 y 15 ago 2007

Terremoto en el Perú (3 Octubre de 1974).

Terremoto en el Perú (03 de Octubre 1974)

Los daños en el Centro Histórico de Lima se debieron principalmente a la existencia de viviendas antiguas construidas de adobe y quincha

• El área sísmica Huacho - Lima faltaría activarse (el epicentro del sismo del 24 may 40 es

impreciso)

Para efectuar el análisis de la respuesta dinámica por amplificación unidimensional de los suelos de La Punta y El Callao, se ha escogido dos perfiles representativos del área estudiada, éstos se ubican en:a) La Escuela Naval en La Punta.b) La Base Naval en El Callao.C) Lima Centro Histórico

Esta metodología permite la construcción de protocolos, plan de emergencia y planes de prevención.• Disponibilidad de resultados en un plazo corto de tiempo.• Posibilidad del análisis integral del riesgo sísmico y estimar impactos directos en Lima Metropolitana y Callao.

Procedimientos seguidos para la construcción de la base de datos de este estudio

A. Determinación del tipo de Suelos en Lima Metropolitana y Callao: Se identifican zonas geotécnicas que agrupan tipos de suelos con características similares de acuerdo a los perfiles estratigráficos y a las características geomecánicas del terreno encontrado en el área de estudio.

B.- Comportamiento Dinámico del Terreno en Lima Metropolitana y CallaoPara caracterizar el comportamiento dinámico del terreno en el área de Lima y Callao se han realizado mediciones de microtrepidaciones. Los resultados de este análisis han permitido definir valores que sirven para conocer comparativamente el comportamiento dinámico del suelo y determinar los parámetros sísmicos relativos al diseño de las construcciones sismo-resistentes.

C.- Zonificación Sísmica de Lima Metropolitana y CallaoLas zonas geotécnicas sísmicas se determinan con las características mecánicas y dinámicas determinadas de los suelos que conforman el terreno de cimentación del área de estudio, y las consideraciones dadas por el Código de Diseño Sismorresistente del Reglamento Nacional de Construcciones (Norma E-030, 2003).

EL EVENTO SÍSMICO MÁXIMO PROBABLE

Magnitud. 7,5 a 8,0 grados Richter.

Intensidades máximas. IX grados Mercalli Modificada.

Aceleraciones máximas previstas. 360 gals.

Epicentro. Frente a Lima.

Hipocentro. Profundidad: 33 km .

Extensión afectada. Presupone efectos destructivos en los departamentos de Lima, Ancash,

Ica, Huánuco, Junín, Pasco, Huancavelica, Ayacucho y la Provincia Constitucional del Callao.

EL MAREMOTO PROBABLE

Esta hipótesis está sustentada en base al estudio del tsunami del 3 de octubre de 1974, 09h21m29s.Características. Tren de olas de unos seis metros de altura que alcanzarán la línea costera poco después de ocurrido el terremoto.Epicentro: 12,3 S, 8 W, a unos 40 km al oeste de Lima.Magnitud: 7,5 grados Richter.Profundidad: 13 km.Área de dislocación: 117,50 km x 72,85 km.Dirección de las olas: oeste-este u oeste-sureste.Velocidad de desplazamiento: 837 km/h.Ancho de las olas: hasta 200 km.Altura de las olas: 6 a 7 metros.Tiempo gráfico (instrumental) de llegada a la costa: 25 minutos al Callao.

Tiempo medido de llegada: 21 minutos al Callao.Tiempo de llegada para tsunamis de origen cercano: 10 minutos (mayo de 1960).Zona de inundación: de 300 a 600 metros tierra adentro (100 metros de inundación por cada metro de altura de la ola con decrecimiento estimado de 1%, el decrecimiento puede ser de 2% si la superficie es irregular o contiene construcciones u otros obstáculos).

Extensión afectada. El litoral, con probable extensión remota al Pacífico Sur. Afectará el puerto y la ciudad del Callao, caletas e instalaciones en áreas ribereñas. Los residentes del Callao expuestos al tsunami suman 385 806 personas (2005)

Mapa de inundación debido a probable tsunami en el Callao. Fuente: CISMID/FIC/UNI

Línea de inundación para la zona del Callao (línea en rojo Mw= 8.5)Fuente: Sistema de Información sobre Recursos ante Desastre (SIRAD) - INDECI/PNUD/ECHO,

2010.) y CISMID (2005)

OTROS EVENTOS ADVERSOS POTENCIALES

DeslizamientosCuenca del río Rímac.• En Chosica y zonas aledañas existen 46 quebradas donde ocurren huaycos en la temporada

estival (5). Deslizamientos y eventuales represamientos podría darse si coincide el ismo con la temporada de lluvias.

• El talud del río en el área de Lima Cercado podría colapsar, sobre ellos hay unos 14 asentamientos humanos. Una avenida extraordinaria de aguas comprometería la estabilidad de los taludes y desencadenaría su colapso en la margen izquierda entre el Puente del Ejército y el Puente Dueñas afectando a unas dos mil familias.

Acantilados de la Costa Verde en Lima. Los taludes son reconocidos como inestables, periódicamente hay precipitación del material de laderas.

Carretera Panamericana Norte. La antigua vía en el sector de Pasamayo podría afectarse por deslizamientos de arena con daños en la pista por la que discurre el tránsito pesado hacia/ desde la Capital.Carretera Central. Deslizamientos de laderas montañosas en diversos tramos.

Incendios)• Zona portuaria del Callao.• Refinerías y grandes depósitos de combustibles.• Zonas industriales de Lima.• Grandes mercados y centros de abasto.Desórdenes colectivos

Estados de pánico. Podrían darse extensamente durante el impacto o mantenerse durante las réplicas en áreas con elevada destrucción o aislamiento o donde puedan ocurrir eventos secundarios como tsunami e incendios.Vandalismo y saqueos a la propiedad pública y privada. Podría favorecer su ocurrencia la coincidencia de ciertas condiciones tales como:• Elevada densidad poblacional y pobreza.• Grave destrucción de infraestructura.• Alta incidencia delincuencial y daños por causa externa.• Fallo o insuficiencia temporal de los sistemas de seguridad (policía, serenazgo, vigilancia privada, otros).

Aislamiento en la ciudad de LimaInterior. A nivel urbano con diferente duración del aislamiento:• Transitorio: por fallos en la semaforización, caída de postes, paneles publicitarios, torres de alta tensión o árboles.• Prolongado: por hundimiento o ruptura de puentes o pasos a desnivel, colapso de taludes y grandes edificaciones sobre vías del transporte terrestre.Exterior. Por daños en los accesos a la ciudad:• Terrestres: Carretera central, antigua carretera norte. Tendría efecto prolongado sobre el transporte de personas y suministro de alimentos a la ciudad.• Marítimos: Puerto del Callao, con efecto prolongado sobre el transporte de carga.• Aéreos: Aeropuerto Internacional “Jorge Chávez”, con efecto sobre el transporte de pasajeros y carga aérea.

Vulnerabilidad físico-estructural de la zona del Centro Histórico

El Centro Histórico de Lima frente a un evento de esta magnitud quedaría afectado por: Pérdidas de vida humana y aumento de discapacidades. Pérdidas y daños económicos. Colapso de viviendas. Colapso de estructuras de interés. Colapso de infraestructura básica

Conclusiones

La vulnerabilidad de los habitantes de Lima, puede ser evaluada a partir del grado de

conocimiento o educación que cada individuo ha recibido sobre los desastres a los cuáles está

expuesto, su potencial y cómo prepararse para afrontarlos. Para cumplir a cabalidad con estos

objetivos, es vital que los individuos sean conscientes de los peligros a los cuales están

expuestos y valoren su propia existencia.

MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA EN EL DISTRITO DE LA MOLINA

1.1 ANTECEDENTES

La Molina es un distrito que cuenta en su mayor parte con viviendas unifamiliares,

amplias calles y avenidas con numerosas áreas verdes y un aproximado de 157,638

habitantes. En ella también se encuentran modernos edificios empresariales, centros

comerciales y una destacable cantidad de centros de enseñanza superior. Este distrito

ha sufrido severos daños en sus edificaciones en los diversos sismos que han

afectado a la ciudad de Lima, las intensidades sísmicas determinadas para este

distrito han sido mayores en comparación con otros distritos de Lima, esto

debido a las características de sitio que se encuentran en el distrito y que influyen en

su respuesta sísmica.

1.2 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

El distrito de La Molina se ubica en la zona este de Lima Metropolitana, en la provincia

y departamento de Lima encontrándose localizada en la parte central de la Costa

peruana. Su extensión queda definida, aproximadamente, por las siguientes

coordenadas geográficas:

12° 00’ 03” a 12° 00’ 07” Latitud Sur

76° 57’ 00” a 76° 51’ 00” Longitud Oeste

De acuerdo a la clasificación de Pulgar Vidal, geográficamente el distrito de La Molina

se ubica en un área límite entre lo que constituye la parte alta de la región Chala y la

parte baja de la región Yunga, con una altitud que va de 350 a 900 m.s.n.m. El

manto de nubes que caracteriza a la región Chala tiene un límite superior aproximado

en los 500 metros de altitud; sin embargo en La Molina dicho manto suele ser más

persistente llegando a los 700 m.s.n.m., a partir del cual la atmósfera está más

despejada y la presencia del sol durante la mayor parte del año es una característica

evidente de la región Yunga. Sin embargo, la presencia del manto de niebla está en

función de la altitud que alcanza, mas no en términos de duración, ya que con

frecuencia las nieblas se disipan dando lugar a un medio ambiente templado y hasta

soleado.

Al encontrarse La Molina en un área límite geográficamente, aunque con

características particulares, nos permite observar en términos generales dos áreas

claramente identificables. La que corresponde a la Chala está compuesta de tierras

aluviales; son terrenos aptos para la agricultura y es el lugar que los pobladores

prehispánicos irrigaron y dominaron, y donde se asentaron haciendas y fundos

agrícolas en las épocas Colonial y Republicana.

La zona de la región Yunga está compuesta de terrenos pétreos, arenales y desérticos,

no aptos para la agricultura, por la falta de agua, y están ocupados actualmente por

viviendas, residencias y canteras de piedra y arena. También forman parte de esta

área los rocallosos cerros que afloran en muchas partes del distrito.

II. EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO DEL ÁREA DE ESTUDIO

2.1 SISMICIDAD DEL DISTRITO DE LA MOLINA

El distrito de La Molina, y la ciudad de Lima en general, está expuesto a una alto nivel

de peligro sísmico, producto de la alta actividad sísmica que genera la subducción de

la Placa de Nazca debajo de la Placa Sudamericana, cuyos bordes convergen a pocos

kilómetros del litoral peruano–chileno. El distrito de La Molina, que se encuentra ubicado

al sureste de esta ciudad, debido a sus características geomorfológicas y sus tipos de

suelos, presenta un comportamiento sísmico particular. La información sísmica

obtenida en este distrito durante terremotos pasados, muestra que las

intensidades sísmicas registradas son mayores en uno o dos grados que los

registrados en otras zonas de la ciudad de Lima. Esta información hace evidente que el

nivel de peligro sísmico en este distrito es mucho mayor por las condiciones locales de

sitio; en consecuencia, se requiere realizar una evaluación detallada de la actividad

sísmica reportada para poder estimar con mayor precisión su efecto en las diferentes

zonas del área de estudio.

2.2 EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO

El peligro sísmico del área del proyecto se ha determinado utilizando la información

pertinente en la literatura técnica y así como el programa de cómputo CRISIS 2007,

desarrollado por Ordaz et al. (1999), que emplea métodos numéricos conocidos,

considerando las leyes de atenuación de Youngs et al (1997) para suelo y roca, la

ley de atenuación del CISMID (2006) y la ley de atenuación de Sadigh et al (1997). Se

han utilizado las fuentes sismogénicas para sismos continentales y de subducción,

las cuales están basadas en el trabajo de tesis de investigación de Gamarra y

Aguilar (2009).

Para la evaluación del peligro sísmico mediante leyes de atenuación para

celeraciones espectrales en el distrito de La Molina, se ha considerado las

coordenadas geográficas:

76.93° 1 2.08°

Los resultados obtenidos muestran que la aceleración máxima

promedio del sismo de diseño considerando un suelo del Tipo B (roca),

es de 0.32 g y la aceleración horizontal máxima del sismo de diseño considerando

un suelo firme del Tipo D, y considerando un suelo denso del Tipo C, presenta

aceleraciones máximas (PGA) que varían entre 0.43 g a 0.52 g. Estos valores de

aceleración corresponden a un periodo de retorno de 475 años, con un periodo de

exposición sísmica de 50 años con una probabilidad de excedencia del 10%. Estos

valores están referidos al basamento rocoso o suelo firme, los cuales pueden ser

incrementados por amplificación sísmica debido a las características dinámicas del suelo y

al efecto de cuenca que se presenta en este distrito. El coeficiente sísmico para el

diseño estará expresado en términos del período de la estructura y del período

predominante del suelo.

III. CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS Y GEOMORFOLÓGICAS DEL ÁREA DE ESTUDIO

3.1 ASPECTOS GEOMORFOLÓGICOS

Los rasgos geomorfológicos regionales presentes en el área en estudio, han sido

modelados por eventos plutónicos y/o tectónicos, así como por procesos de

geodinámica externa.

Las unidades geomorfológicas existentes en el área son clasificadas como quebradas

y estribaciones de la Cordillera Occidental, las que a continuación se detallan:

a) Quebradas

Esta unidad geomorfológica comprende las quebradas afluentes que permanecen

secas la mayor parte del año, discurriendo agua solo en épocas de fuertes

precipitaciones en el sector andino y especialmente asociados al Fenómeno del Niño.

b) Estribaciones de la Cordillera Occidental

Esta unidad geomorfológica, corresponde a las laderas y restos marginales de

la cordillera andina, de topografía abrupta, formado por plutones los cuales han sido

emplazados con rumbo NO-SE, los mismos que han sido disectados por las

quebradas.

Los rasgos geomorfológicos locales en los taludes están conformados por cerros

abruptos (de fuertes pendientes en cotas superiores), lomadas y acumulaciones

de baja pendiente al pie de los taludes, algunos de los cuales han sido cubiertos por

material eólico.

3.2 GEOLOGÍA LOCAL

La secuencia estratigráfica de la región abarca las formaciones o superunidades

que se ubican en el área de estudio. La geología de esta zona comprende rocas y

suelos con edades que van desde el Cretáceo Superior, Terciario y Cuaternario, hasta

la más reciente, en el siguiente orden:

Gabrodiorita, pertenecientes a la Superunidad Patap. Esta unidad está compuesta por

cuerpos de gabros y dioritas, las más antiguas del batolito, emplazados al lado

occidental del mismo, con edad perteneciente al Cretáceo Superior, de color

oscuro, debido a los magnesianos que contiene. La textura de la roca varía de grano

medio a grueso, de alto peso específico, conteniendo hornblendas y biotitas.

Granodiorita – Granito, perteneciente a la Superunidad Santa Rosa. Está

compuesta por granodioritas resistentes a la compresión, generalmente se

encuentran disturbadas e intruyen a las Calizas Atocongo, a la formación Pamplona

y al Volcánico Quilmaná.

Depósito Aluvial Pleistocénico.Constituido por acumulaciones aluviales desérticas

del Cuaternario antiguo principalmente por la activación de la quebrada La Molina.

La litología de estos depósitos aluviales pleistocénicos está conformada por

bloques de roca de naturaleza intrusiva y volcánica y gravas con formas que van

de subangulosas a angulosas, arenas de diversas granulometrías y una matriz limosa

a limo arcillosa.

Depósito Coluvio – Aluvial – Eluvial Pleistocénico. Conformado por bloques de roca

de naturaleza pétrea del tipo intrusivo o volcánico, con formas que van desde

angulosas a subangulosas, con gravas y/o gravillas de forma angulosa y arenas de

diversa granulometría en una Depósito Coluvio – Aluvial – Eluvial Antiguo o

Reciente. Estos depósitos del Cuaternario Antiguo – Reciente, se encuentran

generalmente ubicados al pie de los taludes, evidenciando anteriores eventos de

geodinámica externa, ya sea por huaycos y/o actividad sísmica. Estos depósitos

están constituidos por bloques de roca de naturaleza pétrea intrusiva y/o volcánica,

así como gravas o gravillas de formas que van desde angulosa a subangulosa, en

poca o muy poca matriz limosa. Los procesos de geodinámica interna relevantes en el

área de estudio, están asociados a una primera fase de compresión (orogenia andina)

ocurrida en el Cretáceo Inferior, al emplazamiento de cuerpos plutónicos del

batolito de la costa del Cretáceo Superior y a una segunda fase de compresión

en el Terciario Inferior (ruptura o fallamiento en bloque de rocas plutónicas del

batolito de la costa).

Los eventos de geodinámica externa están enmarcados por los intensos

procesos erosivos ocurridos en el Terciario Inferior y a comienzos del

Cuaternario, que se prolongan hasta la actualidad asociadas a fenómenos de

flujos (huaycos), derrumbes y caída de bloques de rocas (principalmente de material

intrusivo disturbado) y a la ocurrencia de sismos.

3.3 ASPECTOS DE GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

En el área de estudio y alrededores, producto de la fase compresiva del Terciario Inferior,

se ha desarrollado un sistema de fallamiento con dirección NO – SE paralelo a la

Cadena Andina, que ha favorecido el rápido desarrollo de la erosión lineal, así como un

sistema de fracturas que obedecen a procesos tectónicos de compresión Post –

batolito. Los grandes esfuerzos tangenciales han causado el fracturamiento intenso

de los cuerpos rocosos ígneos, con fracturas limpias que presentan aberturas que

van desde los milímetros a los centímetros, lo que ocasiona que en superficie éstas

se encuentren disturbadas e inestables.

3.4 PROCESOS GEODINÁMICOS ACTUALES

Los principales procesos geodinámicos en el área de estudio y alrededores han

sido originados por las glaciaciones cuaternarias y las precipitaciones fluviales que han

afectado en mayor grado el relieve, hasta configurar las geoformas actuales. La

actividad de geodinámica externa está representada por fenómenos

geodinámicos como derrumbes, desprendimientos de rocas, flujos (huaycos),

etc., en especial asociado al material ígneo disturbado y a la reactivación de flujos

antiguos (huaycos) que han ocurrido principalmente en el Cuaternario

Pleistocénico, mostrándose evidencias de éstos en las laderas, al pie de los taludes y

en los cauces de las quebradas. Para evaluar los peligros geológicos de los taludes

que circundan el distrito se ha realizado una inspección de algunos sectores de las

laderas en el área de estudio, habiéndose identificado los siguientes fenómenos de

geodinámica externa:

En Las Viñas se presentan fenómenos del tipo derrumbe y caída de bloques de roca,

reactivación de huayco antiguo y caída de bloques de roca. En Rinconada del Lago se

pueden apreciar fenómenos del tipo derrumbe y caída de bloques de roca y en Musa

se tiene el fenómeno tipo reactivación de huayco antiguo.

Los resultados de la Evaluación del Peligro Geológico en los taludes permiten concluir

lo siguiente:

En los taludes ubicados en Las Viñas los tramos que presentan Peligro Geológico

equivalente a muy elevado son: Zona D – Talud Centro Parroquial Virgen del Morro;

elevado a muy elevado: Zona A – Tramo5 y elevado Zona A – Tramo 4. El resto de

tramos presenta Peligro Geológico de bajo a moderado.

En Rinconada del Lago los tramos que presentan Peligro Geológico equivalente a

muy elevado son: Zona A – Tramo 2 y Zona B – Tramo 2. El resto de tramos

presenta Peligro Geológico a bajo a moderado.

En Musa se tienen rangos de Peligro Geológico potencial equivalente a muy elevado

(Zona A (q1) y elevado Zona B (q2)). Las demás quebradas presentan riesgo

geológico bajo a moderado.

IV. CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS DEL SUBSUELO DEL DISTRITO DE LA MOLINA

4.1 PERFIL ESTRATIGRÁFICO.

Para determinar las características geotécnicas de La Molina se ha tomado como

base la recopilación de estudios geotécnicos realizados para el estudio de Vulnerabilidad

y Riesgo Sísmico en Lima, así como los ejecutados por terceros. Esta información ha sido

complementada con un programa de exploración geotécnica de verificación realizado en

este estudio. La ubicación de todos los estudios recopilados y las calicatas ejecutadas

de indican en el Plano P-01. Los registros de calicatas ejecutadas y recopiladas

se muestran en los anexos I y II , respectivamente del Apéndice B.

El terreno superficial del área de estudio, de acuerdo a sus características geomorfológicas,

presenta una conformación errática, variando los afloramientos rocosos en las laderas

de los cerros, a suelos coluviales y aluviales en las zonas bajas próximas a los cerros y

material fluvio aluvial potente en las zonas llanas del valle, a distancias relativamente

grandes de los cerros. Existen también áreas cubiertas por materiales eluviales,

predominantemente arenas eólicas que se han depositado en potentes bancos en las

depresiones y en algunas laderas de los cerros, lo cual hace que la estratigrafía del

subsuelo sea bastante variable en toda el área de estudio.

El distrito de La Molina presenta una configuración de suelos muy errática y heterogénea,

pudiéndose definir cuatro sectores predominantes con características geotécnicas

similares, como se muestra en los planos del Apéndice B, las cuales se describen a

continuación:

En el sector Noroeste del distrito de La Molina, localizada entre las avenidas

Separadora Industrial y la avenida Javier Prado Este, el perfil del suelo está representado

por los registros correspondientes a las calicatas C-1, C-4, C-5 y C-6. Este perfil muestra

un relleno superficial constituido por limos y arcillas contaminadas con restos

aislados de ladrillos y presencia de abundantes raíces, de hasta 0.60 m de espesor y en

estado húmedo, debajo de este estrato se encuentra predominantemente una arena

arcillosa (SC) y en algunas calicatas una arena limosa (SM) cuya compacidad es

medianamente densa, los cuales tienen profundidades variables, siendo la máxima de

acuerdo a los estudios recopilados de 1.90. Subyaciendo a este material se encuentra la

grava mal gradada con matriz limosa (GP-GM), en estado suelto a semicompacto, con

presencia de cantos rodados y bolonerias.

En el sector Sur de La Molina, correspondiente a las urbanizaciones Las Viñas de La

Molina, El Valle, Portada del Sol I Etapa y Cascajal, el perfil de suelo está representado

por los registros de las calicatas C-2, C-3 y los registros recopilados. El perfil de suelo está

conformado por un relleno superficial de hasta 1.20 m de espesor, constituido por

arcilla limosa mezclado con gravas de hasta 12 pulgadas, en estado suelto. Luego se

encuentra concentraciones de material fino como la arena limosa (SM), color marrón

de compacidad media, que en algunas excavaciones se encuentran intercaladas por

lentes de arcilla limosa (CL-ML), de acuerdo a los estudios recopilados el estrato limo

arcilloso es de hasta 5.00 m de potencia y el estrato de arena limosa de hasta 8.00 m.

Los registros recopilados también muestran que las zonas cercanas a las laderas de los

cerros está conformado predominantemente por material granular, constituidos por

gravas mal gradadas y estratos de arena mal gradadas que alcanzan profundidades de

21.00 a 27.00 m.

En el sector Este de La Molina, comprendida por las urbanizaciones Sol de La Molina I

Etapa, Sol de La Molina, Sol de La Molina II Etapa, Sol de La Molina III Etapa, Alameda

de La Planicie, La Molina y La Planicie, está constituido por rellenos heterogéneos de

hasta 1.60 m de espesor, de acuerdo a los registros recopiladas y las calicatas C-7, C-

8 y C-9. Luego se encuentra la arena limosa (SP-SM), en estado húmeda, cuya

compacidad varia de medianamente denso a denso. En las laderas de los cerros la arena

limosa (SP-SM) se encuentra de hasta 2.00 m de profundidad. Subyaciendo a

este estrato se encuentra la grava mal gradada.

En el Sector central de La Molina, en las urbanizaciones Haras de La Molina,

Rinconada Baja, Portales, Las Lagunas y la Universidad Nacional Agraria La Molina, según

los estudios recopilados el perfil de suelo está constituido predominantemente por suelos

arcillosos limosos y arenosos en los estratos superficiales, los cuales llegan hasta

50.00 m de profundidad en promedio. Sin embargo, es de notarse también que

conforme se aproxima a las laderas de los cerros se va presentando mayor

concentración de material gravoso, probablemente de origen coluvial.

4.2 MICROZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA.

Los perfiles de suelos elaborados para las diferentes zonas del área de estudio fueron

implementados en una base de datos de un sistema de información geogénica (GIS).

Con esta herramienta ha sido posible visualizar con mayor claridad la variabilidad

espacial de los diferentes tipos de suelos en el área en estudio, siendo posible elaborar

mapas de suelos para varios niveles de profundidad, tal como se muestran en los Planos

P-02 y P-03 y que se encuentran en el Apéndice B.

Esta delimitación del área de estudio por tipos de suelos es una información

básica para realizar el modelamiento del comportamiento del terreno en la

determinación del nivel de peligro sísmico y definir el mapa de microzonificación sísmica

de La Molina.

El Plano P–02 (Apéndice B) muestra un mapa de tipos de suelos al nivel de 1 m de

profundidad, el cual es el nivel promedio de la profundidad de cimentación para las

edificaciones convencionales. En este plano se puede observar que gran parte de la

zona se encuentra cimentada sobre estratos de suelos arcillosos limosos o

arenas limosas de compacidad suelta, lo cual se corrobora con los diseños

de cimentaciones especiales como zapatas conectadas o plateas de cimentación

consideradas en los estudios de mecánica de suelos recopilados para diferentes

proyectos de ingeniería.

El criterio de diseño de una cimentación considera que para garantizar el

comportamiento satisfactorio de las estructuras, se deben cumplir las dos condiciones

siguientes:

a. La cimentación debe ser segura contra la falla de corte del suelo que la soporta, y.b. Los asentamientos producidos por la carga transmitida por la cimentación deben

ser menores que los permisibles para cada tipo de edificación.

En consecuencia, considerando que se cumplan estas dos condiciones, se ha

realizado el cálculo de la capacidad de carga admisible para la cimentación de una

vivienda convencional, los cálculos y detalles se encuentran en el Apéndice B.

Adicionalmente se incorpora en la evaluación geotécnica la delimitación de las áreas

de taludes inestables, identificadas en el estudio de Vulnerabilidad y Riesgo

Sísmico en Lima realizada por el CISMID el año 2002 y 2004.

En función a los perfiles estratigráficos encontrados en las diferentes áreas del

distrito de La Molina, se ha dividido el área de estudio en cuatro zonas, habiéndose

evaluado la capacidad de carga en cada una de ellas, tal como se describe a

continuación:

Zona I:

Está conformada por las laderas de los cerros donde existen afloramientos rocosos o

estratos gravosos de origen coluvial y pequeño espesor, los cuales presentan una buena

capacidad portante. Esta zona constituye una delgada franja que circunda todo el distrito

de La Molina.

Se han excluido de esta zona las áreas de taludes identificadas como de peligro

moderado o alto, sin embargo, como dicho estudio estuvo limitado a tres zonas

específicas, podrían existir otras áreas de alto peligro que deba ser excluidas de la

Zona I.La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m de ancho

cimentada a una profundidad de 0.80 m a 1.20 m varía de 2.0 kg/cm2 a 4.0 kg/cm2.

Se considera que la cimentación debe estar asentada sobre terreno natural

conformado por una grava compacta o roca; es decir, se deberá atravesar el estrato

de relleno superficial que es heterogéneo y se encuentra en estado suelto.

Zona II:Abarca la zona relativamente plana, que se extiende desde el p i e de l as l ade ras

hac ia l a zona de l va l l e , con fo rmada predominantemente por suelos

gravosos coluviales y estratos de arena mal graduada de moderado espesor. En

esta zona se encuentran ubicadas gran parte de las urbanizaciones Portada del Sol,

SITRAMUN, Cascajal, La Capilla, Las Lomas de La Molina Vieja, Rinconada del

Lago, La Planicie, Musa, así como también parte de otras urbanizaciones

que se encuentran circundando la zona central del valle.

En esta zona también se incluye al sector conformado por las Urbanizaciones

Santa Patricia, La Fontana, Magdalena Sofía, Villa F:A.P “Fundo Vásquez”, Camino

Real, Los Captus, Mayorazgo entre otros, cuyo terreno de fundación está

conformado por la grava aluvial del río Rímac, que en este sector conforma una

transición con los depósitos de suelos arenosos y finos profundos localizados en la

parte central del distrito.

La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m de ancho

varía de 1.2 kg/cm2 a 2.0 kg/cm2 a la profundidad de cimentación de 1.00 m a 1.50

m. Se considera que la cimentación debe estar asentada sobre terreno natural

conformado por un suelo arenoso denso o grava compacta.

Zona III:Esta zona cubre la parte central del valle, conformado por suelos finos y arenosos

potentes, abarcando principalmente el área comprendida entre las urbanizaciones El

Remanso de la Molina y Las Viñas de La Molina, así como por toda el área de la

urbanización El Sol de La Molina. En esta zona se encuentran también parte de

las urbanizaciones La Estancia, El Haras, Los Portales, Rinconada Baja y Las

Lagunas.

La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m varía de

0.80 Kg/cm2 a 1.0 Kg/cm2 a la profundidad de cimentación de 1.50 m a 2.00 m.

Zona IV:Esta zona abarca la parte central y más profunda de valle, conformado mayormente

por suelos finos y arenosos de gran potencia. Está conformada por la mayor parte de

las urbanizaciones La Molina Vieja, La UNA La Molina, El Haras y Las Lagunas.

La capacidad portante del terreno en esta zona es baja, para una cimentación corrida

de 0.60 m varía de 0.60 Kg/cm2 a 0.8Kg/cm2, especialmente en las áreas cubiertas

por arenas finas de baja compacidad.

En esta zona se incluyen también las áreas de laderas clasificadas como de alto

peligro por problemas de estabilidad de taludes, cuya evaluación se ubica en el

Apéndice D.

V. CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL SUBSUELO DE LA MOLINA

5.1 INTRODUCCIÓN

En la actualidad se reconoce la importancia de las condiciones locales de sitio, como

uno de los principales factores responsables de los daños sufridos por las

edificaciones durante los sismos fuertes. La amplificación sísmica es un efecto de las

condiciones locales de sitio y es fuertemente dependiente de las condiciones

geológicas y topográficas de la zona en consideración.

Para diseñar adecuadamente una estructura y/o minimizar los efectos de los sismos

sobre éstas, deben conocerse las propiedades dinámicas de los suelos sobre los

cuales se cimentará la estructura; los módulos de corte y los factores de

amortiguamiento de los estratos de suelo resultan siendo parámetros importantes

para realizar el análisis de la respuesta del sitio. El módulo de corte controla la

velocidad de propagación de las ondas de corte, y el amortiguamiento controla la

disipación de la energía. Existen varios métodos de exploración geofísica y

geotécnica orientadas a determinar dichos parámetros dinámicos del suelo.

5.2 MEDICIÓN DE MICROTREPIDACIONES

La medición de microtrepidaciones es una de las técnicas más empleadas

actualmente en estudios de microzonificación sísmica, debido a la facilidad con que

se realizan las mediciones y al uso de la técnica propuesta por Nakamura (1989)

para determinar periodos predominantes y factores de amplificación relativa, usando

relaciones espectrales entre las componentes horizontales y vertical de las

mediciones. Esta técnica ha sido usada con éxito en varias ciudades del mundo y en

nuestro país se utiliza desde hace 20 años en la elaboración de mapas de

microzonificación sísmica.

5.2.1 Marco Teórico

Las microtrepidaciones son vibraciones naturales o ambientales del terreno

generadas por fuentes naturales o artificiales. Éstas se usan para estimar las

características de vibración del terreno durante un sismo, así como para conocer la

estructura del subsuelo y modelar los efectos de sitio usando dicho modelo

estructural del terreno.

Se ha utilizado la técnica propuesta por Nakamura (1989) para determinar periodos

predominantes y factores de amplificación relativa, usando relaciones espectrales

entre la componente horizontal y vertical de los registros de ondas.

5.3 FACTORES DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA

El CISMID realizo el estudio “Vulnerabilidad Sísmica del distrito de la Molina” en el

2002, en dicho estudio se determinaron factores de amplificación sísmica para el

distrito distribuido en cuatro zonas definidas en este estudio, a continuación se

presenta un resumen de los métodos empleados. Detalles de la metodología

empleada y resultados obtenidos se encuentran en el Apéndice D.

5.4.3 Factores de amplificación

Los resultados obtenidos por el análisis unidimensional fueron comparados con los

resultados obtenidos para el análisis bidimensional, comprobándose

semejanza en los valores obtenidos. En la mayoría de los casos, el análisis

bidimensional arroja valores de amplificación relativamente más altos debido al efecto

de cuenca que se tiene en el distrito de la Molina, que es mejor representado por un

modelo bidimensional.

Los factores de amplificación propuesta para las cuatro zonas definidas para el distrito

de la Molina son:

ZONA 1: Factor 1 a 2ZONA 2: Factor 2 a 4.ZONA 3: Factor 4 a 5ZONA 4: Factor mayor a 5

VI. MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA

El mapa de microzonificación sísmica se elabora en función de la

superposición de los resultados obtenidos del mapa de microzonificación geotécnica, el

mapa de curvas de isoperiodos y los factores de amplificación determinados tanto en el

estudio del CISMID (2002) y los obtenidos del ensayo de Microtrepidaciones en los

19 puntos medidos en el distrito en el presente estudio, cuyos valores son presentados

en la tabla del Apéndice C. Estos valores se correlacionan adecuadamente con

los factores determinados en el estudio del CISMID (2002).

Producto de esta superposición se ha subdividido al distrito de La Molina en cuatro

zonas, las cuales se describen a continuación. Se recalca que en el mapa de

microzonificación geotécnica se ha incorporado las áreas de peligro de talud,

determinadas en el estudio “Vulnerabilidad Sísmica del distrito de la Molina”, contenido en

el Apéndice D.

Zona I:Está conformada por las laderas de los cerros donde existen afloramientos

rocosos o estratos gravosos de origen coluvial y pequeño espesor, los cuales

presentan una buena capacidad portante. Esta zona constituye una delgada franja

que circunda todo el distrito de La Molina. Se han excluido de esta zona las áreas de

taludes identificadas como de peligro moderado o alto, sin embargo, como dicho

estudio estuvo limitado a tres zonas específicas, podrían existir otras áreas de alto

peligro que deban ser excluidas de la Zona I.

La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m de ancho

cimentada a una profundidad de 0.80 m a 1.20 m varía de 2.0 kg/cm2 a 4.0 kg/cm2. Se

considera que la cimentación debe estar asentada sobre terreno natural conformado

por una grava compacta o roca; es decir, se deberá atravesar el estrato de relleno

superficial que es heterogéneo y se encuentra en estado suelto.

El comportamiento dinámico del terreno en esta zona es adecuado, por lo que se

espera que no incremente el nivel de peligro sísmico, excepto en las áreas de fuerte

pendiente y en las partes altas de los cerros, que pueden presentar amplificaciones por

efectos topográficos. Los períodos dominantes del suelo se ubican alrededor de 0.10

s. Los factores de amplificación sísmica obtenidos para esta zona varían en un

intervalo de 1.0 a 2.0.

Zona II:Abarca la zona relativamente plana, que se extiende desde el pie de las laderas hacia

la zona del valle, conformada predominantemente por suelos gravosos coluviales y

estratos de arena mal graduada de moderado espesor. En esta zona se

encuentran ubicadas gran parte de las urbanizaciones Portada del Sol,

SITRAMUN, Cascajal, La Capilla, Las Lomas de La Molina Vieja, Rinconada del Lago,

La Planicie, Musa, así como también parte de otras urbanizaciones que se encuentran

circundando la zona central del valle. En esta zona también se incluye al sector

conformado por las Urbanizaciones Santa Patricia, La Fontana, Magdalena Sofía, Villa

F:A.P “Fundo Vásquez”, Camino Real, Los Captus, Mayorazgo entre otros, cuyo

terreno de fundación está conformado por la grava aluvial del río Rímac, que en

este sector conforma una transición con los depósitos de suelos arenosos y finos

profundos localizados en la parte central del distrito.

En esta zona también se incluye al sector conformado por las Urbanizaciones Santa

Patricia, La Fontana, Magdalena Sofía, Villa F:A.P “Fundo Vásquez”, Camino Real,

Los Captus, Mayorazgo entre otros, cuyo terreno de fundación está conformado por

la grava aluvial del río Rímac, que en este sector conforma una transición con los

depósitos de suelos arenosos y finos profundos localizados en la parte central del

distrito.

La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m de ancho varía

de 1.2 kg/cm2 a 2.0 kg/cm2 a la profundidad de cimentación de 1.00 m a 1.50 m. Se

considera que la cimentación debe estar asentada sobre terreno natural conformado por

un suelo arenoso denso o grava compacta.

En esta zona se espera un moderado incremento del nivel de peligro sísmico por

efecto del comportamiento dinámico del terreno. Los periodos dominantes del

suelo varían de 0.10 s a 0.20 s. Los factores de amplificación sísmica obtenidos para esta

zona varían en un intervalo de 2.0 a 4.0.

Zona III:Esta zona cubre la parte central del valle, conformado por suelos finos y arenosos

potentes, abarcando principalmente el área comprendida entre las urbanizaciones El

Remanso de la Molina y Las Viñas de La Molina, así como por toda el área de la

urbanización El Sol de La Molina. En esta zona se encuentran también parte de las

urbanizaciones La Estancia, El Haras, Los Portales, Rinconada Baja y Las Lagunas.

La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m varía de

0.80 Kg/cm2 a 1.0 Kg/cm2 a la profundidad de cimentación de 1.50 m a 2.00 m.

El comportamiento dinámico del terreno en esta zona es desfavorable por lo que se

espera un fuerte incremento del nivel de peligro sísmico. Los periodos

dominantes del suelo varían de 0.30s a 0.40 s. Los factores de amplificación sísmica

obtenidos para esta zona se encuentran en un intervalo de 4 a 5.

Zona IV:Esta zona abarca la parte central y más profunda de valle, conformado

mayormente por suelos finos y arenosos de gran potencia. Está conformada por la

mayor parte de las urbanizaciones La Molina Vieja, La UNA La Molina, El Haras y

Las Lagunas. La capacidad portante del terreno en esta zona es baja, para una

cimentación corrida de 0.60 m varía de 0.60 Kg/cm2 a 0.8Kg/cm2, especialmente en las

áreas cubiertas por arenas finas de baja compacidad.

En esta zona se incluyen también las áreas de laderas clasificadas como de alto peligro

por problemas de estabilidad de taludes.

El comportamiento dinámico del terreno es el más desfavorable, es el área del distrito

de La Molina que está expuesta a los más altos niveles de peligro sísmico y donde se

han registrado los mayores daños en sismos pasados. Los periodos dominantes del

suelo toman valores igual o mayores a 0.40 s. Los factores de amplificación obtenidos

en esta zona son igual o mayores a 5.

Esta microzonificación se presenta en el plano P - 02 de este informe, las zonas son

identificadas mediante colores correspondiendo a la zona I el color verde, zona II el color

amarillo, zona III color naranja y zona IV el color rojo.