Peligro Sismico Informe Final

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UNIVERSIDAD RICARDO PALMAFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PELIGRO SISMICO

INTRODUCCION

El presente informe el análisis de la sismicidad histórica, sismicidad instrumental y neotectónica existente en el área de influencia de la Presa Pallca, ubicada en el departamento de Ayacucho.

En la evaluación del peligro sísmico de esta presa se han efectuado los siguientes pasos:a) Determinar la sismicidad regional,b) Identificar las características sismotectónicasc) Estimar el sismo de diseño.

La evaluación del peligro sísmico se ha efectuado basada en bibliografía existente (reportes, artículos y análisis de sismicidad), para finalmente proponer niveles sísmicos del movimiento máximo del suelo en el área del Proyecto.

SISMICIDAD REGIONAL

Los sismos que ocurren en la ciudad de Ayacucho son debido a las siguientes fuentes:a).- A los mecanismos de subducción y otros procesos tectónicos que caracterizan al Perú como un país de alta sismicidad, con eventos sísmicos en la zona de subducción de la Costa, sismos superficiales asociados a fallas poco profundas en la zona andina y los sismos a gran profundidad que ocurren en la región oriental.b).- Los sismos en su mayoría son Tectónicos. Según la Carta Sísmica del Atlas Histórico-Geográfico y de Paisajes Peruanos, en Ayacucho en 50 años de sismos (1913 a 1963), de 18 sismos ocurridos, nueve fueron de profundidad menor a 60 Km. y nueve de profundidad mayor a 60 Km.

HISTORIA SISMICA

Para efectos de analizar la historia sísmica del área de Ayacucho es necesario subdividirla en dos periodos claramente marcados por la Magnitud e Intensidad de los sismos ocurridos: Un primer periodo entre 1586 a 1980 y un segundo a partir de 1980.

Muchos de los sismos ocurridos en el primer Periodo se han generado lejos del área de estudio, pero por su naturaleza de ser destructores, con magnitudes hasta de 8.4 (Escala Ms), sus ondas han llegado a la ciudad de Ayacucho, alcanzando en esta una Intensidad de IV MM. A continuación se detallan los grandes eventos sísmicos que se han producido en el territorio peruano y que han afectado al área de estudio entre 1586 a 1980:

28-01-1687: Terremoto de Magnitud 8.2, que sacudió la villa de Huancavelica y gran parte de la comarca. Las provincias de Huanta y Angaraes quedaron asoladas.

17-06-1719: Sacudimiento de tierra que en Huamanga tuvo el carácter de destructor. 08-02-1916: Sismo de foco cordillerano que fue sentido en un área de 120,000 Km2 y

afectó varios pueblos de la provincia de Fajardo, Huamanga, Huanta, del Departamento de Ayacucho y Angaraes en Huancavelica. El pueblo de Julcamarca sufrió averías en sus construcciones.

24-08-1942: Terremoto en la región limítrofe de los departamentos de Ica y Arequipa, su intensidad máxima fue de IX MM. Sentido con una intensidad III – IV MM, en un área elíptica de 408,000 Km2 en la que se encuentra al Norte Huaraz, al NorEste de Cerro de

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILPasco y Oxapampa, Este de Cuzco y al Sur Moquegua; en Ayacucho

alcanzó la intensidad de IV MM. 01-11-1947: Terremoto en la Zona Central del Perú, el movimiento tuvo un área de

percepción aproximada de 1’300,000 Km2 abarcando casi todo el territorio peruano. En la zona de Ayacucho alcanzó la intensidad de V MM.

24-12-1959: Sismo destructor en el departamento de Ayacucho, hubo destrucción de viviendas en los poblados de Mayobamba, Pomabamba Huahuapuquio y otros caseríos ubicados en las escarpadas laderas del río Pampas. Sismo sentido en la ciudad de Ayacucho y pueblos vecinos.

Hasta Mayo de 1980 la zona entre Huancayo y Cuzco tuvo una baja actividad sísmica, que fue alterada primero por el sismo del 3 de Junio de 1980, cuyo epicentro fue ubicado cerca de las localidades de Mollepata y Limatambo, en el departamento de Cuzco. El sismo tuvo una magnitud de 4.9 Mb, alcanzando una intensidad máxima en el epicentro de 6 MSK.

El 16 de Agosto de 1980, ocurrió el primer sismo sensible en el área de estudio que posteriormente fue afectada por una serie continuada y persistente de sismos cuyo detalle es el siguiente:

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A partir del 16 de Agosto de 1980, fecha cuando se produce el sismo de magnitud 5.1 ( Mb), las áreas de los distritos de San José de Ticcllas, San Pedro de Cachi, Vinchos y Santo Tomás de Pata, han sufrido una continua y alta actividad sísmica; estos fenómenos son el producto de la fuerte deformación tectónica existente, tal como lo demuestran las estructuras geológicas presentes, como son presencia de fallas y plegamientos de varios kilómetros de longitud que principalmente tienen una alineación SE-NW.La mayoría de los sismos que se produjeron en el área son superficiales (Profundidad menor a 30 Km.) y abarca un área de 1,200 Km2; siendo la máxima intensidad observada de VI a VII MM.Regionalmente en los departamentos de Huancavelica y Ayacucho, han ocurrido sismos que van de superficiales (Profundidad menor a 70 Km.), hasta intermedios (Profundidad entre 70 a 300 Km.); hasta una Magnitud mayor a 6.00 (mb).

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FIGURA 1. Comparación gráfica de las diferentes escalas de intensidad utilizadas en el mundo.

TECNONISMO DE LOS ANDES PERUANOS

El Perú está comprendido entre una de las regiones de más alta actividad sísmica que hay en la Tierra, formando parte del Cinturón Circumpacífico.Los principales rasgos tectónicos de la región occidental de Sudamérica, como son la Cordillera de los Andes y la fosa oceánica Perú-Chile, están relacionados con la alta actividad sísmica y otros fe-nómenos telúricos de la región, como una consecuencia de la interacción de dos placas convergen-tes cuya resultante más notoria precisamente es el proceso orogénico contemporáneo constituido por los Andes. La teoría que postula esta relación es la Tectónica de Placas o Tectónica Global. La idea básica de la Tectónica de Placas es que la envoltura más superficial de la tierra sólida, llamada Litósfera (100 km), está dividida en varias placas rígidas que crecen a lo largo de estrechas cadenas meso-oceánicas casi lineales; dichas placas son transportadas en otra envoltura menos rígida, la Astenósfera, y son comprimidas o destruídas en los límites compresionales de interacción, donde la corteza terrestre es comprimida en cadenas montañosas o donde existen fosas marinas.

El mecanismo básico que causa el movimiento de las placas no se conoce, pero se afirma que es debido a corrientes de convección o movimientos del manto plástico y caliente de la tierra y también a los efectos gravitacionales y de rotación de la tierra.

Los límites o bordes de las placas raramente coinciden con las márgenes continentales, pudiendo ser de tres tipos:

1. Según cordilleras axiales, donde las placas divergen una de otra y en donde se genera un nuevo suelo oceánico.

2. Según fallas de transformación, a lo largo de las cuales las placas se deslizan una respecto a la otra.

3. Según zonas de subducción, en donde las placas convergen y una de ellas se sumerge bajo el borde delantero de la suprayacente.

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILSe ha observado que la mayor parte de la actividad tectónica en el mundo se

concentra a lo largo de los bordes de estas placas. El frotamiento mutuo de estas placas es lo que produce los terremotos, por lo que la localización de éstos delimitará los bordes de las mismas. La margen continental occidental de Sudamérica, donde la Placa Oceánica de Nazca está siendo subducida por debajo de la Placa Continental Sudamericana, es uno de los bordes de placa mayores en la tierra.

La Placa Sudamericana crece de la cadena meso-oceánica del Atlántico, avanzando hacia el noroeste con una velocidad de 2 a 3 cm por año y se encuentra con la Placa de Nazca en su extremo occidental, constituído por la costa Sudamericana del Pacífico. Por otro lado, la Placa de Nazca crece de la cadena meso-oceánica del Pacífico Oriental y avanza hacia el este con una velocidad de aproximadamente 5 a 10 cm por año, subyaciendo debajo de la Placa Sudamericana con una velocidad de convergencia de 7 a 12 cm por año.

Como resultado del encuentro de la Placa Sudamericana y la Placa de Nazca y la subducción de esta última, han sido formadas la Cadena Andina y la Fosa Perú-Chile en diferentes etapas evolutivas. El contínuo interaccionar de estas dos placas da origen a la mayor proporción de actividad sísmica en la región occidental de nuestro continente. La Placa de Nazca se sumerge por debajo de la frontera Perú-Brasil y noroeste de Argentina. La distribución espacial de los hipocentros confirma la subducción de la Placa de Nazca, aun cuando existe controversia debido a la ausencia de actividad sísmica entre los 300 y 500 km de profundidad.

Algunos trabajos de sismotectónica en Sudamérica han señalado ciertas discontinuidades de carácter regional, que dividen el panorama tectónico de esta región en varias provincias tectónicas. Dichas provincias están separadas por discontinuidades laterales o por "zonas de transición" sismotectónicas, todas ellas normales a la zona de subducción o formando un ángulo grande con ésta. Estas provincias tectónicas tienen características específicas que influyen en la actividad sísmica que ocurre en cada una de ellas.Los rasgos tectónicos superficiales más importantes en el área de estudio son:

- La Fosa Oceánica Perú-Chile.- La Dorsal de Nazca.- La porción hundida de la costa al norte de la Península de Paracas, asociada con un

zócalo continental más ancho.- La cadena de los Andes.- Las unidades de deformación y sus intrusiones magmáticas asociadas.- Sistemas regionales de fallas normales e inversas y de sobreescurrimientos.

La Dorsal de Nazca tiene una influencia decisiva en la constitución tectónica de la parte occidental, donde se nota un marcado cambio en la continuidad de los otros rasgos tectónicos. En la parte oceánica, la Dorsal de Nazca divide la Fosa Oceánica en la Fosa de Lima y la Fosa de Arica.

La Cadena Andina es el rasgo tectónico más evidente. Su orogénesis es un producto de la interacción de las placas litosféricas, cuyo desarrollo está todavía vigente. La convergencia de la Placa de Nazca y la Sudamericana da como resultado una deformación dentro de la Litósfera continental.

El régimen de esfuerzo regional tectónico parece ser predominantemente compresional, normal a las líneas de la Costa y a la dirección de las Cordilleras. La parte occidental del área de estudio está constituída por varias unidades tectónicas de diferentes grados de deformabilidad, debido a su

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILdiferente litología y época de formación. La unidad de deformación Precambriana no

presenta actividad sísmica, mientras que la unidad de deformación Paleozoica presenta actividad sísmica de profundidad superficial a intermedia, tal como en la zona de Huaytapallana cerca de Huancayo, en Cusco y en Abancay.

La deformación en la corteza se caracteriza por fallas inversas, de rumbo predominantemente Norte a Nor-Noroeste en los Andes, que buzan con bajo ángulo sea al Sur-Oeste o al Nor-Este. El sistema de fallas subandino, localizado a lo largo del flanco oriental de los Andes, representa la parte más oriental de esta deformación de la corteza. El contacto de la unidad de deformación Supra-Terciaria con las unidades más antiguas está asociado con este sistema de fallas normales e inversas.

Otro rasgo importante en la unidad Andina lo constituyen las deposiciones volcánicas que son antiguas hacia el norte de la zona de transición; y modernas y antiguas hacia el Sur (Deza y Carbonell, 1978).

PELIGRO SISMICO

Se han utilizado las fuentes sismogénicas establecidas en el estudio de evaluación del peligro sísmico en el Perú. La determinación de las fuentes sismogénicas se ha basado en el mapa de distribución de epicentros, así como en las características tectónicas del área de influencia. La actividad sísmica en el Perú es el resultado de la interacción de las Placas de Nazca y Sudamericana y el proceso de reajustes tectónicos del aparato andino. Esto permite agrupar a las fuentes en continentales y de subducción.

Las fuentes de subducción modelan la interacción de las Placas Sudamericana y de Nazca. Las fuentes continentales están relacionadas con la actividad sísmica superficial andina. Se han presentado las fuentes como áreas, ya que no existen suficientes datos para modelar las fallas como fuentes lineales en este tipo de análisis.

Los sismos destructores ocurridos en el Perú en el período comprendido entre los años 1900 a 1980, han influenciado poco en el área de estudio, a pesar de que todos han tenido una magnitud mayor a 7.5 (Ms); la máxima intensidad registrada en el área por la atenuación de las ondas ha sido de V en la escala de Mercalli – Modificada (MM) como se observa en el cuadro siguiente:

Analizando los movimientos sísmicos ocurridos a partir del 16 de Agosto de 1980 hasta el mes de

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILAbril de 1981, se tiene que se han producido 8 sismos con magnitudes iguales o

mayores a 5.0(Magnitud local Ml), dichos eventos en el área de estudio han ocasionado destrucción en varios pueblos aledaños y caseríos, donde las máximas intensidades han sido de VI a VII MKS (EscalaInternacional de Intensidades).

Las fuentes F7, F10, F11 y F12 están asociadas a la sismicidad regional andina y presentan profundidades focales superficiales, sin estar asociadas a fallas activas.

En el área de estudio no existen registros de acelerógrafos de larga duración, por lo que se ha efectuado una estimación de las aceleraciones registradas en el área de estudio a partir de la formula siguiente propuesta por Donovan.

Log. 10 a = 2052 + 2731 MM

De los cálculos respectivos resulta:

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Según el Mapa de Distribución de Máximas Intensidades Sísmicas observadas en el Perú (Fuente: Dr. Jorge E. Alva Hurtado) en el área de estudio se pueden presentar sismos con intensidad hasta de VI en la Escala de Mercalli Modificada (MM).

Según el Mapa de Isoaceleraciones para un 10% de excedencia durante una vida útil de 50 años para el Perú (Fuente: Dr. Jorge E. Alva Hurtado) en el área de estudio se pueden presentar sismos con aceleraciones máximas hasta 0.34g.

Distribución de Isoaceleraciones para 10% de excedencia en 50 años.

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El Programa de Evaluación del Riesgo Sísmico Global (GSHAP) fue lanzado en el año 1992 por el Programa Internacional de la Litósfera (ILP - International Lithosphere Program) con el apoyo del Consejo Internacional de Asociaciones Científicas (ICSU – International Council of Scientific Unions) y fue apoyado como programa de demostración dentro del marco de la Década Internacional de las Naciones Unidas para la Reducción de Desastres Naturales (UN/IDNDR). La meta primaria del GSHAP fue crear un mapa de riesgos símicos globales de manera armonizada y coordinada regionalmente, en base a métodos avanzados de evaluaciones probabilísticas de riesgo sísmico (PSHA).

Según el Mapa de GSHAP para un 10% de excedencia durante una vida útil de 50 años para el Perú en el área de estudio se pueden presentar sismos con aceleraciones máximas hasta 4.0 m/s2.

Según el Mapa de Zonificación Sísmica del Perú (Fuente: Norma E030 Diseño Sismorresistente) el área de estudio se encuentra en la Zona I (Provincia de Cangallo, Ayacucho), de actividad sísmica media y con probabilidad de ocurrencia de sismos de leves a moderados (VI a VII en la Escala de Mercalli Modificada o MSK), cuyas aceleraciones pico para 50 años de exposición son de 0.40g.

SISMO ESTIMADO

La selección del movimiento sísmico de diseño depende del tipo de obra. Para las estructuras Presa Pallca, cuyo tiempo de servicio se estima de 50 años, considerándose un período de retorno de 475 años para el sismo de diseño, que corresponde a estructuras con una vida útil de 50 años, y un nivel de excedencia del valor propuesto del 10%. Lo anterior significa que en las localidades en estudio las aceleraciones máximas del sismo de diseño variarán de 0.32 a 0.34 g.

Es usual considerar una aceleración efectiva vez de instrumental pico, del valor del 25 al 30% más baja. Por lo tanto, las aceleraciones efectivas variarán de 0.23 a 0.26 g. El coeficiente sísmico para el diseño estará expresado en términos del período de la estructura y del período predominante del suelo

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