Schmitz EVIG Merida

Michael Schmitz

Fundación Venezolana de Investigaciones

Sismológicas (FUNVISIS)

Aportes a la evaluación de la amenaza sísmica en el

estado Mérida mediante investigación geodinámica y

evaluación de cuencas urbanas

Escuela Venezola de Ingeniería Geológica

ULA, Mérida, 11 de junio de 2014

Compleja interacción de las placas de Norte-América, Caribe,

Nazca y Sud-América

Inicio de los proyectos GEODINOS y BOLIVAR en el año 2003, enfocado en transectos por el límite Caribe - SA

Van der Hilst y Mann, 1994 www. UTIG

Actividades Área B: Estructura de la litósfera B1: Sísmica Integración de la información en conjunto con sismología, gravimetría y geología

Corteza Inferior

Engrosada

Adelgazamiento Cortical

en la Cuenca de Falcón

Corteza Transicional entre

Caribe y Sur América

Cratón de Guayana

Crteza continental del

norte de Venezuela

Mapa de Espesores Corticales de Venezuela

Schmitz et al., 2008

Actividades Área C: Integración y modelado

C3: Integración SIG

Configuración del sistema, visualizaciones

Enfoque en el último año en la puesta en WEB

de la información del SIG del proyecto

Yepes et al., 2007: Visualización 3D: corteza, Moho, slab, sismicidad

Proyecto:

GIAME (Geociencia Integral de Los Andes de Mérida)

Organigrama de los grupos de trabajo del Proyecto GIAME, y las tareas propuestas

GIAME: Problemática

Pop-Up y zonas triangulares

asociadas en la Sierra de Perijá y Andes

de Mérida (Duerto et al., 2006).

Estaciones sismológicas y sismicidad Bezada et al. (2010)

Estructura de la litosfera basada en tomografía de ondas superficiales

Miller et al. (2008)

N S


Nido de Bucaramanga como una estructura en flor positiva (Taboada et al., 2000) Perfil de tomografía (Bezada et al., 2010).


Modelo Gravimétrico y Anomalía de Bouguer

de Los Andes de Mérida

(Escobar y Rodríguez, 1995)

Los Andes de Mérida con relación a un

modelo de orógeno flotante. (Audemard y

Audemard, 2002)

GIAME: Estudios propuestos: sismología

Estaciones sismológicas de banda ancha previstas a instalarse en el marco del proyecto CARMA por

dos años (triángulos rojos), y estaciones de la Red Sismológica Venezolana (cuadrángulos azules),

ZONA 1- ESTACIONES ORDINARIAS

473 estaciones ordinarias

Perfil Andes Sur Resultados Preliminares

Ampliación de estaciones gravimétricas de referencia

Mediciones gravimétricas absolutas

GIAME (Geociencia Integral en los Andes de Mérida)

Estudios propuestos: GPS cinemático

Propuesta de red GPS de medición por campaña, para el Occidente venezolano, mediciones octubre 2011

GIAME: Estudios propuestos: perfiles combinados sísmica profunda,

gravimetría, geología de superficie

Bases principales y auxiliares del Proyecto GIAME

Andes Norte (18 – 22 Feb)

Dabajuro

Carora

San Carlos

Andes Central (23 – 28 Feb)

El Venado

Valera

Barinas

Andes Sur (1 – 5 Marzo)

Reflexion (5 – 10 Marzo)

El Vigia

El Molino

Sta. Barbara de Barinas

Cronograma de Mediciones de Sísmica Profunda del Proyecto GIAME

Arrancamos!!!

Martes 18/02/2014

Llegada y preparación de los equipos

Chequeo de

equipos

Reunion CAVIM, 24/09/2013

Equipos y Materiales Explosivos CAVIM Detonadores Eléctricos

Profesionales Militares expertos en

Explosivos

Booster de Pentolita de 500 g y Sistema In-Delay

tipo Non-El, con detonador eléctrico en el

extremo

Detonador eléctrico

Cap. Camilo Vetencourt

Cap. Erich Febles

Ing. Solimar Marcano

Sísmica Proyecto GIAME

Parámetros de disparos

Sísmica Proyecto GIAME

Instalación de equipos

Carga de pozos

Recuperación de sitios

Secciones sísmicas

Disparo Capatarida, Vred 8000 m/s Pn refracción en el manto

PmP reflexión del Moho

500 km 0 km Distancia

Secciones sísmicas

Disparo Capatarida, Vred 6000 m/s

PmP, 29 km de profundidad

Distancia 100 km 0 km

Adelgazamiento cortical de Falcón

Terremoto de 1894: un lamentable antecedente!

Terremoto de 1894. Fuente: Biblioteca Digital del Laboratorio de Geofísica de la ULA (http://lgula.ciens.ula.ve).

I Jornada técnica integral nacional de ingeniería geológica. Proyecto:


Integración de datos de caracterización de sitios en mapas de

microzonificación sísmica

Elementos del análisis de amenaza sísmica y su mitigación

La naturaleza de los efectos de sitio

Efectos de cuenca y su caracterización

Conceptos de la Microzonificación sísmica y estudios de caso

Caracterización de efectos de sitios en Mérida

Herramientas de integración de datos: SIG e Implementación

Schmitz: Integración de datos de caracterización de sitios en mapas de microzonificación sísmica

Microzonificación Sísmica

Riesgo sísmico = Amenaza * Vulnerabilidad * Exposición

Análisis de la amenaza:

Geofísicos

Geólogos

Ingenieros sísmicos



Reducción de la

vulnerabilidad:

Ingenieros sísmicos

Arquitectos

Constructores/Dueños

Cambios en la exposición:

Planificadores urbanos

Arquitectos

Constructores/Dueños

FUNVISIS

Efectos de sitio: Importancia del subsuelo en la respuesta sísmica

El movimiento del suelo depende de :

fuente + camino + sitio

fuente camino

sitio



FUNVISIS

Sedimentos blandos

Discontinuidades laterales

Topografía

1D 2D, 3D

Efectos de sitio:

Sitios susceptibles a amplificación

Naturaleza de los efectos de sitio


150 cm/s²

170 cm/s²

35 cm/s²

T ~ 2s

T ~ 2s

Atenuación del movimiento con la distancia

Amplificación en la « zona de lagos »


Amplificación 1D de sitios del terremoto 1985 de México

(sedimentos lacustres blandos amplificaron las ondas a 400 km distancia al hypocentro)


Amplificación de la energía sísmica en cuencas

M=7,0; Fotos: Time, 2010

Efectos de sismos en laderas / viviendas populares, ejemplo Haití 2010

Hospital Juárez, Mexico, 1985

Efectos de sismos en viviendas formales y edificaciones esenciales

Armenia, 1999

(Colombia),

M=6,2

Urb. Brasilia,

90% destruido

Cuartel de

bomberos

Cariaco, 1997, M=6,9, 4 edificios

escolares colapsadas

En regiones tropicales con topografía

acentuada, deslizamientos son un

problema mayor

Factores críticos son: litología y

estructuras, geomorfología, pendientes,

meteorización, tipo e intensidad de los

efectos antrópicos

Efectos inducidos: Amenaza de deslizamientos

Ejemplos de Caracas: por sismos: Gramoven (arriba, 1967)

por lluvias: Santa Inés (izqu., 2005) y Catia (derecho, 2005)

FUNVISIS

González et al., 2004; sismo de Cariaco, 1997, fotos: F. Audemard)

Efectos de sitio:

Efectos inducidos

Fenómenos de licuación del suelo (arriba) y « lateral spread » (abajo)

Efectos inducidos: Licuación de suelos

A lo largo de playas y ríos, un problema mayor por las vibraciones

(ejemplos del terremoto de Cariaco 1997 M = 6.9 (Venezuela)

Tsunami en Calcahuano después del terremoto de Maule 2010 M = 8.8 (Chile)


Effectos de tsunami

Caracas

3.5 millones de habitantes principalmente distribuidos en edificios altos en el valle y en

construcciones informales en laderas inclinadas altamente meteorizadas

Fuerte crecimiento de la población, alta demanda de espacio para viviendas

Situación actual

Caracas: alta amenaza sísmica en el límite de placas Caribe - Suramérica

Efectos de cuenca y su investigación, caso de estudio Caracas

Caracas

Venezuela

Fuente: FUNVISIS 45 Prolongación Calle Mara. Urbanización El Llanito. Caracas 1070. Teléfonos (0212) 257-76-72 / 257-5153 / 257-9346 / 258-0308 / 258-0693

Fax (0212) 257-9977 / 257-9084 / 257-9680 – Apartado Postal 76880 – El Marqués 1070

Caracas – Venezuela. www.funvisis.gob.ve

• Motivación: Sismicidad en Venezuela. Fallas y Sismicidad Instrumental

Sismicidad en Venezuela

- Caracas: amenaza sísmica alta (0.3 PGA en roca)

- Espectros de diseño solo considera suelo en los primeros 50 m

- No se consideran efectos de cuenca identificados después del terremoto de 1967

Caracas

Amenaza sísmica en Venezuela (Norma COVENIN 1756-2001)

Colapso de 4 edificios altos Daños severos en más de 200 edificaciones

Concentración de daños en diferentes zonas

Terremoto de Caracas 1967, Mw = 6.6, Distancia epicentral: 25 km

Terremoto de Caracas 1967 Efectos de cuenca y su caracterización

Espesores de sedimentos mayores a 100 m (Weston, 1969)

Edificios con mas de 14 pisos colapsados

o con daños estructurales


Relación daño,

período

fundamental

y espesor de suelo

Edificios

dañados

Espesores sedimentos

(150 m) = 1,1 s

> 14

10-14

5-9

No. pisos

80 %

30 %

10 %

Efectos de sitio

350 m, 1.6 s 0 m

¿Cómo se utulizó esta

Información en las

normas COVENIN 1756?


Períodos predominantes mediante análisis H/V (mediciones de ruido ambiental, más de 2000 puntos)

Períodos predominantes entre 0.5 y 1.0 s hasta 150 m de espesor de sedimentos;

períodos máximos 1.2 en el oeste (San Bernardino) y 2.4 s en el este (Los Palos Grandes)

2.0 s

1,5 s

1,0 s

0,5 s

0,1 s

Período (s)

Rocabado et al., 2006

Map of sediment thickness – development in time

Depth to bedrock from gravimeric modelling with constraints from drillholes, seismic

measurements and predominant periods; with addidional constraints from deep boreholes

(Amaris et al., 2011)

220 m 360 m

Mapa de espesores de sedimentos – desarrollo en el tiempo

Espesores de suelo con 4 rangos según los grupos de espectros

Amarís et al., 2009

Información geofísica: espesores de suelo

Mapa de velocidad de ondas de corte (hasta 30 m) en Caracas

400

250

185

Vs (m/s)

información para el modelo del subsuelo (Vs30)

Shear wave velocities of the upper 30 m (Vs30) from geotechnical database (more than 5000

drillholes; Feliziani et al., 2006) and empirical relationships from SPT (standard penetration

test), seismic mesurements (50 profiles), and topography analysis (Allen and Ward, 2007)

Criterios para la definición de los límites de las zonas: amenaza sísmica, espesores de sedimentos,

Vs30, unidades geológicas, inventorio urbano, distribución de daños del terremoto de 1967

Morales et al., 2009

Definición de microzonas de respuesta sísmica similar

Santiago de Chile: High seismic hazard at Nazca – South America plate boundary zone

Efectos de cuenca y su caraterización: caso de estudio

Santiago de Chile

Caracas

Venezuela

Efectos de cuenca y su caraterización

Sitios visitados en Santiago por

la comisión CERESIS / UNESCO

del 15/3 al 20/3 2010

10 km

Nuñoa

edificios altos con daños

Maipú

concentración de daños

Registro acelerográfico

U de Chile, Ing. Civil

amplificación para períodos

altos (0,5 – 2 s)

Registro acelerográfico

Maipú

aceleraciones altas (0,56 g)

Local effects from the 2010 Maule earthquake in Santiago de Chile

Efectos locales del terremoto del 27 de febrero de 2010 en Chile Red acelerográfica, U de Chile, Boroschek et al., 2010

Amplificación alta 0,5 – 2 s (componentes horizontales),

encima de la norma NCh433

Amplificación 1,3 – 2 s (componente vertical)

Nuñoa: edificio 20 pisos, daños por deslizamientos en el 1er piso y sótanos

Zona de grandes

espesores de

sedimentos (< 400 m)

Efectos locales del terremoto del 27 de febrero de 2010 en Chile

Red acelerográfica, Maipú, Boroschek et al., 2010

Maipú, concentración de daños en zona de Pumicita

Amplificación muy alta 0,3 – 1,2 s (componentes horizontales),

muy por encima de la norma NCh433

Pumicita,

altas aceleraciones

horizontales

Complemento

de la Norma

COVENIN

Edificaciones

existentes

Reforzamiento Planes de

Contingencia

Primas de

Seguros

Inmuebles

Públicos

Municipal

Inmuebles

Privados

Aseguramiento de los inmuebles públicos

Municipalidades

Estudios de

Riesgo

Estudios de

Vulnerabilidad

Nuevas

edificaciones Ciudad

Formal

Ciudad

“Informal”

Problema alcance

nacional

Elaboración de

Ordenanza

Municipal

Actualización

Norma

Estabilidad

de taludes

Insumo para

Planes

Urbanos

Utilidad de la Microzonificación Sísmica

1 0 1,5 2 Período (s)

Suelo duro

Suelo intermedio

Suelo blando

0,5

Clasificación del perfil

geotécnico basado en

información geofísica

(variación de Vs30 y espesor

de sedimentos)

Calibración de los espectros

de respuesta con datos

geotécnicos de 4

perforaciones profundas

Ajuste del espectro de

respuesta para definición de

espectros normativos básicos

Estudio paramétrico 1D de la

respuesta dinámica grupos de

perfiles utilizando SHAKE

4 clases de espesor sedimentario

3 clases de calidad de suelo

(Vs30)

Desarrollo de espectros de respuesta en microzonas

Espectros básicos para el grupo 11 (caso más severo, espesor de sedimentos > 220 m)

Sin efectos de cuenca (1D - verde), con efectos de cuenca 2D ajustados (azul)

Incorporación de efectos de cuenca 2D y 3D

Complemento

de la Norma

COVENIN

Edificaciones

existentes


Contingencia

Primas de

Seguros

Inmuebles

Públicos

Municipal

Inmuebles

Privados


Municipalidades

Estudios de

Riesgo

Estudios de

Vulnerabilidad

Nuevas


Formal

Ciudad

“Informal”

Problema alcance

nacional

Elaboración de

Ordenanza

Municipal

Actualización

Norma

Estabilidad

de taludes

Insumo para

Planes

Urbanos


Comportamiento estructural de edificaciones típicas

Probabilidades de

excedencia de

daño severo ante

escenario sísmico de

“A0 ~ 0.28 g” #

Prioridades de reforzamiento:

Edificaciones construidos

previos a 1967

Edificaciones medianos y

altos sobre depósitos

profundos

Importancia de

Irregularidades estructurales

Hernández, 2009

Edificios bajos:hasta 5 pisos

Edificios medianos: de 6 a 14 pisos

Edificios altos: de 15 y más pisos

Depósitos someros:

hasta 120 m

Depósitos profundos:

más de 120 m

Crear un sistema municipal

de apoyo al constructor

popular que permita:

la capacitación de los

albañiles,

el accompañamiento

técnico

y la supervisión de

las construcciones de

vivienda

en zonas populares

Aplicación de los resultados del proyecto de microzonificación sísmica

Poco se temen los peligros que

raramente se renuevan

A. v. Humboldt, 1812

66 Prolongación Calle Mara. Urbanización El Llanito. Caracas 1070. Teléfonos (0212) 257-76-72 / 257-5153 / 257-9346 / 258-0308 / 258-0693



• Períodos de vibración del suelo en Barquisimeto y Cabudare




Franja de seguridad de fallas

tectónicas activas: Falla Boconó

• Tratamiento de las zonas de fallas tectónicas activas

30 m

60 m

140 m

360 m

Vs30 (m/s)

600 m/s

600 m/s

1500 m/s

850 m/s

900 m/s

30 m

60 m

140 m

Vs30 (m/s)

650 m/s

900 m/s

1400 m/s

Modelos Geológicos – Geofísicos

Barquisimeto

Cabudare

*Marco geodinámico

*Estudios previos y de

referencia

*Adelantos y avances en

Barquisimeto y Cabudare

*Respuesta espectral en

superficie

*Aplicaciones en el

proyecto de

microzonificación sísmica

Proyectos de Gestión Integral del Riesgo

previstos años 2005 - 2020

Proyecto en Red, en ejecución en el marco de la Misión Ciencia (coordinado por Ministerio

del Poder Popular para Ciencia, Tecnología e Industrias Intermedias), en cooperación con

instituciones académicas a nivel nacional y los gobiernos locales

Evaluación del riesgo sísmico, hidrometeorológico, geomorfológico y tecnológico en

Mérida, Valencia/Maracay, Barcelona/Puerto La Cruz y Valle de la Pascua

Mérida

Valencia Barcelona

Investigación aplicada a la gestión integral del riesgo en espacios urbanos

V. Pascua

Maracay

2005-2012

2012-2015

2015-2020

../../../Projekte/Comision de Riesgo/Microzonificacion.xls

FUNVISIS

Microzonificación sísmica en Mérida – estudios geofísicos

Determinación de períodos predominantes

de vibración del suelo, profundidad de los sedimentos

(en base de modelos gravimétricos)

Mapa Isópaco de Espesor de Sedimentos de Q3


Metodología aplicada: Procesamiento de los datos

La línea roja corresponde a la selección de la primera

llegada de la onda refractada.

SÍSMICA DE

REFRACCIÓN MÉTODOS GEOFÍSICOS RUIDO SÍSMICO AMBIENTAL GRAVIMETRÍA INTRODUCCIÓN

Modelo de velocidad a partir de programa Rayinvr. Zelt C (1992).

I Jornada técnica integral nacional de ingeniería geológica. Investigación aplicada a la gestión integral del riesgo en espacios urbanos

Distribución de velocidades para las ondas S.

Primera capa

Distribución de velocidades para las ondas S.

Segunda capa


Clasificación de los suelos por COVENIN.

Avances del proyecto:


Avances del proyecto: Líneas REMI.

I Jornada técnica integral nacional de ingeniería geológica.

Líneas REMi.


Adquisición de líneas

REMI


Avances del proyecto:


Avances del proyecto: Ruido sísmico ambiental

Isoperiodos del Área Metropolitana de Mérida

Tabay

Mérida

Ejido


Avances del proyecto: Gravimetría.

Relación periodo/espesores.


Integración: Residencias Las Marías.


Avances del proyecto: Microzonas preliminares

Microzonas preliminares.


Avances del proyecto: transferencia de información a instituciones

gubernamentales.


Avances del proyecto Perforación hasta basamento a fin de conocer composición litológica e instalación de

acelerómetros.


Amplificaciones estimadas para

el evento del 5-4-2009, Mw 4.3

Amplificaciones Roca - Superficie

Inparques Los Chorros Enfermería

3,8 3,1 4,1

Amplificaciones Roca - 30m


1,0 1,7 1,8

Amplificaciones 30m - Superficie


3,7 1,9 2,3

Registro acelerográfico evento 4 de mayo de 2009, Mw 5.4 - INPARQUES

Componentes Verticales, superficie (arriba), 30 m (centro) y 130 m (abajo)

Registros del observatorio acelerográfico en Caracas

Organigrama de los grupos de trabajo del Proyecto GIAME, y las tareas propuestas

Proyecto:


GIAME: Perfiles combinados sísmica profunda, gravimetría,

geología de superficie, incluyendo información de reconocimiento

Proyecto:


Terremoto de 1894: un lamentable antecedente!

Terremoto de 1894. Fuente: Biblioteca Digital del Laboratorio de Geofísica de la ULA (http://lgula.ciens.ula.ve).

I Jornada técnica integral nacional de ingeniería geológica. Proyecto:


Complemento

de la Norma

COVENIN

Edificaciones

existentes


Contingencia

Primas de

Seguros

Inmuebles

Públicos

Municipal

Inmuebles

Privados


Municipalidades

Estudios de

Riesgo

Estudios de

Vulnerabilidad

Nuevas


Formal

Ciudad

“Informal”

Problema alcance

nacional

Elaboración de

Ordenanza

Municipal

Actualización

Norma

Estabilidad

de taludes

Insumo para

Planes

Urbanos





MARCO TÉCNICO Y LEGAL DE LA ORDENANZA

Marco Legal

•Ley Orgánica de Ordenación

Urbanística (Gaceta Oficial Nº 33.868

del 16 de diciembre de 1987) y su

respectivo Reglamento extraordinario

(Gaceta Oficial Nº 4.175 del 30 de

Marzo de 1990) .

•La Ley de Gestión Integral de

Riesgos Socionaturales y

Tecnológicos (Gaceta Oficial Nº

39.095 del 9 de enero de 2009).

Marco Técnico

• Norma Técnica Nacional para

Edificaciones Sismorresistentes

COVENIN 1756-2001 (COVENIN,

2001)

• Resultados del Proyecto de

Microzonificación Sísmica de

Caracas y Barquisimeto (FUNVISIS,

2009, Schmitz et al., 2011).




CONTENIDO DE LA ORDENANZA

1. EXPOSICIÓN DE MOTIVOS




2. CAPÍTULO I

DISPOSICIONES GENERALES

•Objeto y Finalidad, Alcance, Definiciones:

Artículo 1. La presente Ordenanza tiene por objeto regular las ampliaciones y

modificaciones de construcciones existentes, diseño de obras nuevas, y edificaciones

esenciales o comunes con vulnerabilidad sísmica, públicas o privadas, de acuerdo a los

criterios de priorización definidos en las presentes normas, con la finalidad de contribuir

en la prevención y mitigación del riesgo sísmico en los municipios iribarren y

Palavecino.

•Definiciones:




• Espectros de Respuesta

Espectros de respuesta elásticos según Norma Covenin 1756-2001 Espectros Normativos

Espectros de respuesta elásticos según el proyecto de Microzonificación Sísmica

92

Se elaborará una plataforma que permita definir los espectros para cada microzona en el mapa vía página WEB




4. CAPÍTULO III DE LOS PROYECTOS DE INGENIERÍA SISMORRESISTENTE Y EL REGISTRO DE EDIFICACIONES

•Revisión de proyectos

•Certificación Especializada




Priorización de evaluación de vulnerabilidad de edificaciones

•Planilla de

evaluación

•Criterios según estudio,

Hernández, 2009.

4. CAPÍTULO IV DE LA EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD Y EL REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL




5. CAPÍTULO V

DEL FONDO PARA EDIFICACIONES SISMORRESISTENTES

6. CAPÍTULO VI

DE LAS SANCIONES

7. CAPÍTULO VII

DISPOSICIONES DEROGATORIAS Y FINALES

Se derogan los artículos xxx de la Ordenanza sobre Zonificación de los

municipios Iribarren y Palavecino.

Complemento

de la Norma

COVENIN

Edificaciones

existentes


Contingencia

Primas de

Seguros

Inmuebles

Públicos

Municipal

Inmuebles

Privados


Municipalidades

Estudios de

Riesgo

Estudios de

Vulnerabilidad

Nuevas


Formal

Ciudad

“Informal”

Problema alcance

nacional

Elaboración de

Ordenanza

Municipal

Actualización

Norma

Estabilidad

de taludes

Insumo para

Planes

Urbanos


Integración de los datos: SIG e implementación

Página Web con los resultados del proyecto de microzonificación sísmica de Manizales

Integración de los datos: SIG e implementación

Página Web con los resultados del proyecto de microzonificación sísmica de Caracas

Indicaciones para el diseño de

edificaciones nuevas

Generar conciencia en la población y tomadores de decisión

Firmar como ciudad, iniciar acciones de mitigación

Muchas

Gracias

Schmitz EVIG Merida

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