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“AMPLIACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO EN LA LOCALIDAD DE CHUQUIBAMBA, DISTRITO DE CHUQUIBAMBA, PROVINCIA DE CONDESUYOS, DEPARTAMENTO Y REGIÓN
DE AREQUIPA”
Doc. 001
Rev. 1 INFORME FINAL Fecha Julio 2017
Cliente SERVICIO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE AREQUIPA S.A. Página 1 de 56
“AMPLIACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO EN LA LOCALIDAD DE CHUQUIBAMBA, DISTRITO DE CHUQUIBAMBA, PROVINCIA
DE CONDESUYOS, DEPARTAMENTO Y REGIÓN DE AREQUIPA”
ANÁLISIS DE PELIGRO SÍSMICO Y VULNERABILIDAD
JULIO 2017
CONTROL DE EMISIÓN Y CAMBIOS
Rev. Fecha Descripción Elaborado Revisado Aprobado
1 Julio 2017 DOCUMENTO EMITIDO PARA INFORMACIÓN DEL CLIENTE LKS LKS SEDAPAR
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Firmas de la Revisión Vigente:
Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la
Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento
y Región de Arequipa
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ÍNDICE
1 PELIGRO SÍSMICO ................................................................................................................ 4
1.1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 4
1.1.1 Alcance del Estudio ................................................................................................. 4
1.2 TECTÓNICA Y SISMOTECTÓNICA .................................................................................. 5
1.2.1 Tectónica de Placas ................................................................................................ 5
1.2.2 Marco Tectónico Regional ...................................................................................... 6
1.2.3 Elementos de la Tectónica del Perú ....................................................................... 8
1.2.4 Sismotectónica del Área de Estudio ..................................................................... 13
1.3 SISMICIDAD DE LA ZONA DE INFLUENCIA .................................................................. 14
1.3.1 Sismicidad Histórica del Área de Influencia de la Zona de Estudio ...................... 15
1.3.2 Sismicidad Instrumental del Área de Influencia ................................................... 18
1.3.3 Geodinámica Local ................................................................................................ 18
1.4 EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO .......................................................................... 18
1.4.1 Análisis del Peligro Sísmico Probabilístico ............................................................ 18
1.4.2 Análisis del Peligro Sísmico Determinístico .......................................................... 31
2 PLAN DE GESTIÓN DE RIESGOS ......................................................................................... 33
3 IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS ............................................................................................ 35
3.1 Riesgos Asociados al Proyecto ................................................................................... 36
4 VULNERABILIDAD .............................................................................................................. 39
5 ANÁLISIS CUALITATIVO Y CUANTITATIVO DE RIESGO ....................................................... 40
5.1 Método Cualitativo ..................................................................................................... 40
5.2 Método Cuantitativo .................................................................................................. 44
5.3 Planificación de Respuesta a los Riesgos ................................................................... 46
5.4 Supervisión y Control de Riesgos ............................................................................... 47
6 DISEÑO DE LA INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
EN BASE AL ÁNALISIS DE RIESGO .............................................................................................. 48
6.1 DESCRIPCIÓN GEOMORFOLÓGICA DE LA ZONA DE ESTUDIO .................................... 49
7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................ 53
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla Nº 1 Duración estimada para la ocurrencia de grandes fenómenos tectónicos Elementos de la
Tectónica del Perú .......................................................................................................................... 7
Tabla Nº 2 Coordenadas y Profundidades de las Fuentes Sismogénicas ............................................. 23
Tabla Nº 3 Parámetros Sismológicos de las Fuentes Sismogénicas ..................................................... 23
Tabla Nº 4 Clasificaciones de Sitio según el IBC 2009 para las leyes de atenuación ............................ 25
Tabla Nº 5 Aceleraciones máximas horizontales esperadas ................................................................. 26
Tabla Nº 6 Aceleraciones máximas horizontales esperadas ................................................................. 26
Tabla Nº 7 Espectros de peligro uniforme – Roca (Tipo B) .................................................................... 27
Tabla Nº 8 Espectros de peligro uniforme – Suelo Firme (Tipo D) ......................................................... 28
Tabla Nº 9 Coeficientes y Parámetros para el Diseño de Espectros de Respuesta de Aceleraciones
siguiendo la metodología del IBC 2009 ........................................................................................ 31
Tabla Nº 10 Matriz de prioridades. Amenazas y oportunidades .......................................... 41
Tabla Nº 11 Matriz de probabilidad e impacto .......................................................................... 41
Tabla Nº 12 Clasificación de la severidad de las consecuencias ........................................... 42
Tabla Nº 13 Niveles de Riesgo ........................................................................................................ 42
Tabla Nº 14 Nivel de Prioridad según el Nivel de Riesgo ......................................................... 43
Tabla Nº 15 Análisis Cualitativo de los Riesgos del proyecto ................................................ 44
Tabla Nº 16 Probabilidades del suceso. ........................................................................................ 45
Tabla Nº 17 Frecuencia de Exposición a situaciones de Riesgo ............................................. 45
Tabla Nº 18 Valorización de Posibles Consecuencias ............................................................... 45
Tabla Nº 19 Valor del riesgo e implicación .................................................................................. 46
Tabla Nº 20 Análisis Cuantitativo de los Riesgos del Proyecto ............................................................. 46
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración Nº 1 Principales placas tectónicas de la tierra (Monroy, A, Bolaños, M, 2004) 6
Ilustración Nº 2Tectónica de la Región Andina 7
Ilustración Nº 3 Tendencias medias de la sismicidad asociadas al proceso de subducción de la Placa de
Nazca bajo la Placa Sudamericana (Bernal, I. 2002). 11
Ilustración Nº 4 Distribución zonas Sísmicas en Perú 12
Ilustración Nº 5 Niveles de riesgo en Arequipa‐Chuquibamba 13
Ilustración Nº 6 Ubicación de las fallas cercanas al proyecto. 14
Ilustración Nº 7 Planificación de la Gestión de Riesgos 34
Ilustración Nº 8 Ficha de Evaluación de Riesgos 36
Ilustración Nº 9 Estudio de la Sismicidad del Volcán Misti 37
Ilustración Nº 10 Tipos de Fenómenos en la ciudad de Arequipa‐Chuquibamba 38
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1 PELIGRO SÍSMICO
1.1 INTRODUCCIÓN
El presente informe sustenta los resultados de la revisión y el análisis de la información de la
actividad sísmica en el área correspondiente al emplazamiento de las obras proyectadas para
el proyecto: Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado
Sanitario en la Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de
Condesuyos, Departamento y Región de Arequipa. ”.
La evaluación del peligro sísmico se ha realizado por medio de los métodos probabilístico y
determinístico, definiendo niveles de aceleraciones máximas del movimiento sísmico del
terreno para el Sismo Máximo Considerado (MCE) y para el Sismo Base de Operación (OBE)
de acuerdo al International Building Code IBC 2009. Además, se han elaborado espectros de
peligro uniforme para diferentes períodos de retorno considerando un amortiguamiento
crítico del 5% y se proponen valores de coeficientes sísmicos para el diseño pseudoestático de
estructuras.
La evaluación probabilística del peligro sísmico consideró la nueva definición de fuentes
sismogénicas desarrollada por Gamarra y Aguilar (2009) que modelan el buzamiento del
mecanismo de subducción de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana de acuerdo con el
patrón del comportamiento en profundidad de la sismicidad. Estas fuentes han sido
clasificadas según el mecanismo de rotura (interfase e intraplaca) y se caracterizan a través de
sus parámetros sismológicos al año 2012. Cabe señalar que las fuentes sismogénicas han sido
definidas considerando datos de mecanismos focales y la distribución espacial de la sismicidad
de la zona en mención.
1.1.1 Alcance del Estudio
El desarrollo de este estudio comprende los siguientes aspectos:
a) Evaluación del nivel de aceleración máxima del terreno (PGA) por efectos de la
actividad sísmica en el área de influencia del emplazamiento de las estructuras
correspondientes al proyecto “Expediente Técnico –Ampliación y Mejoramiento del
Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la Localidad de Chuquibamba,
Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento y Región
Arequipa”.
b) Elaboración de espectros de peligro uniforme y espectros genéricos de diseño según
metodología recomendada por el International Building Code.
c) La evaluación de la demanda sísmica en la zona del proyecto se ha realizado a nivel de
roca (Suelo Tipo B) y a nivel de suelo firme (Suelo Tipo D).
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1.2 TECTÓNICA Y SISMOTECTÓNICA
1.2.1 Tectónica de Placas
La Nueva Tectónica Global (Isacks et al., 1968) presenta un enfoque objetivo del movimiento
de placas y la generación de sismos en la Tierra. Tal es así, que físicamente se comprenden las
causas y la forma en que la energía se acumula en zonas muy restringidas de la Tierra y de qué
manera ocurren los diferentes tipos de sismos.
La explicación más ampliamente aceptada del origen del movimiento de las placas recae en el
requerimiento de un equilibrio termo‐mecánico de los materiales de la Tierra. La parte
superior del manto está en contacto con la Corteza, que se encuentra a menor temperatura,
mientras la parte inferior está en contacto con el núcleo externo, que se encuentra a mayor
temperatura. Obviamente, un gradiente de temperatura debe existir dentro del manto. La
variación de la densidad del manto con la temperatura produce la situación inestable de tener
un material más denso (más frío) apoyándose sobre la cima de un material menos denso (más
caliente). Eventualmente, el material más denso empieza a sumergirse bajo la acción de la
gravedad y el material menos denso empieza a ascender. El material descendido
gradualmente se calienta y se vuelve menos denso; eventualmente, se moverá lateralmente
y empezará a ascender otra vez. Secuencialmente, el material enfriado empezará a
sumergirse. Este proceso es conocido como convección. La corriente de convección
semifundida del manto, impone esfuerzos de corte en el fondo de las placas, desplazándolas
lentamente en varias direcciones a través de la superficie de la Tierra.
Tras la comprobación de que las placas oceánicas se generan en las dorsales y se consumen
en las zonas de subducción, y la ubicación precisa de los sismos, se ha llegado a concluir que
la superficie terrestre está formada por grandes placas y otras de menores dimensiones como
puede apreciarse en la Figura N° 1 en la que se aprecian las principales placas tectónicas de la
Tierra. Finalmente, se ha observado que la mayor actividad sismotectónica en el mundo se
concentra a lo largo de los bordes de estas placas y como producto de la interacción de éstas
se generan eventos sísmicos de gran magnitud.
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Ilustración Nº 1 Principales placas tectónicas de la tierra (Monroy, A, Bolaños, M, 2004)
Según los estudios realizados por Handschumacher en 1976, la placa de Nazca proviene de
una placa más antigua que se encontraba en subducción y es conocida como Placa Farallón,
producto de una división se dio origen a la placa de Cocos (la componente norte) y a la placa
de Nazca (la componente sur).
1.2.2 Marco Tectónico Regional
El Perú está ubicado sobre el borde occidental costero de Sudamérica, entre Ecuador y Chile,
ocupando un área de subducción activa de corteza oceánica bajo la margen continental (placa
de Nazca bajo la placa Sudamericana). En esta zona tiene lugar un cambio importante desde
los “Andes Centrales” (Perú), con litósfera continental en la costa, hacia los “Andes Norteños”
(Ecuador), con una densa, aislada e inactiva corteza oceánica debajo de la región costera. Este
cambio aparentemente ocurre en una falla transformacional o sutura, actualmente inactiva y
oculta con rumbo NNE, que separa la corteza continental de la corteza oceánica.
La placa de Nazca subduce bajo la placa Sudamericana frente al Perú a razón de 9 cm/año en
promedio aproximadamente. En esta zona de subducción, se generan sismos a diferentes
profundidades y alcanzan un valor máximo de 700 km.
La interacción de la placa de Nazca y la placa Sudamericana ha originado la formación de la
Cordillera Andina, la Fosa Perú‐Chile y los Sistemas de Fallas, a través de un proceso orogénico
evolutivo de diferentes etapas, estos procesos estuvieron acompañados por la ocurrencia de
sismos de diferentes magnitudes.
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Ilustración Nº 2Tectónica de la Región Andina
En la Tabla N° 01 muestra la duración estimada para diferentes fenómenos tectónicos y fue
tomada del artículo Geodinámica, Sismicidad y Energía Sísmica en Perú (Tavera, H., Bernal, I.
2002), este cuadro nos da una referencia de la ubicación temporal de los fenómenos en
estudio.
DURACIÓN FENÓMENOS SISMOTECTÓNICOS
100 Ma Tectónica de placas
1 – 10 Ma Formación de la Cadena de Montañas en
Frontera de Placas
100 a – 10 Ma Formación de Grandes Fallas
100 – 1000 a Período de recurrencia de grandes sismos
1 – 100 a Deformación geodésica alrededor de fallas
1 día – 1 a Posibilidad de fenómenos precursores
1 – 100 s Duración de la ruptura sísmica
Tabla Nº 1 Duración estimada para la ocurrencia de grandes fenómenos tectónicos Elementos de la Tectónica
del Perú
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1.2.3 Elementos de la Tectónica del Perú
El Perú, por su ubicación, se encuentra próximo a límites de placas muy activas
(principalmente la subducción de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana) y a
importantes sistemas de fallas continentales que se han formado como un efecto secundario
de la colisión de placas, que ha generado la presencia de plegamientos y fracturas en la corteza
terrestre.
A. Placa de Nazca
La placa de Nazca limita al Norte con el Centro de Expansión Galápagos (Sclater y Klitgord,
1973; Anderson et al., 1976); hacia el Nororiente, limita con la placa Caribe por debajo de
Colombia septentrional; al Oriente, se extiende hasta las fosas oceánicas de Colombia,
Ecuador, Perú y Chile; al Sur y Suroccidente, limita con las fallas transformacionales Chile y
Fernández, y al Occidente, con la dorsal Pacífico (Stover, 1973; Pardo‐Casas y Molnar, 1987).
La configuración geométrica de la placa de Nazca, próxima a la costa peruana presenta los
siguientes accidentes geográficos:
- La Dorsal de Nazca
Es una cordillera montañosa que se encuentra sumergida y se ubica entre los 15°S y 24°S.
Tiene una orientación NE‐SW y su eje incide casi perpendicularmente a la línea de la Fosa
frente a la ciudad de Nazca. Está compuesta de rocas volcánicas con una edad aproximada de
5 a 10 Millones de años.
- La Dorsal de Sarmiento y la Dorsal de Alvarado
Estas dorsales volcánicas se localizan frente a las costas de Piura, al norte del Perú y presentan
una orientación NE. Tienen una longitud aproximada de 400 Km con ejes paralelos entre sí y
poseen una altura comprendida de 1 a 2 Km.
- La Fractura de Mendaña
Es una de las características más importantes de la Placa de Nazca en la costa occidental
peruana. Se localiza en el extremo oeste de la región central del Perú entre 11°S y 15°S de
latitud. Presenta una dirección NW, perpendicular a la Fosa, con una longitud que se extiende
hasta 1100 Km aproximadamente y con una altura promedio de 1000 m sobre la corteza
oceánica.
- La Fractura de Nazca
Se encuentra ubicada frente al departamento de Arequipa en el Perú. Después de la Dorsal de
Nazca, constituye la característica batimétrica más notable junto a la Fractura de Mendaña.
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Posee un lineamiento paralelo a ésta última con una dirección NW que incide
perpendicularmente en la Fosa.
- La Fractura Virú
Se encuentra ubicado paralelamente a la Fractura de Mendaña a 110 Km al norte de ésta.
Constituye un rasgo geomorfológico importante en la estructura de la Placa de Nazca y es una
falla de tipo inversa con una orientación de N15°E.
- La Depresión Submarina de Trujillo
Es una estructura con aproximadamente un ancho de 5 Km en el punto más alto y de 500 m
en el más bajo, que posee una superficie muy accidentada y por ende muy áspera. Presenta
una extensión de 270 Km de longitud
B. Fosa Perú‐Chile
Se ubica frente a las costas ecuatorianas con una orientación NE‐SW y marca el inicio del
proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana sobre una longitud de
más de 5 000 km que abarca desde Colombia hasta Tierra del Fuego en Chile.
C. Placa Sudamericana
El proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana modifica
constantemente la superficie terrestre a través del tiempo y ha originado un progresivo
engrosamiento de la corteza terrestre y plegamiento de los sedimentos.
La evolución tectónica del Perú está vinculada a un proceso de deformación que ha generado
importantes sistemas de fallas en la superficie de la Tierra. Las principales características
geológicas y tectónicas de la corteza peruana se deben al proceso de subducción de placas.
Geográficamente, en la placa Sudamericana del Perú predominan los Andes que dividen la
parte continental en tres regiones naturales, muy distintas (Costa, Sierra y Selva) y que no son
simples expresiones geomorfológicas, sino que también reflejan fundamentalmente
ambientes geológicos diferentes. La configuración estructural de la placa Sudamericana en el
Perú está conformada por:
a) Talud Inferior y Medio
b) Talud Superior
c) Plataforma Continental
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d) La Zona Costanera
e) Pie de Monte Pacífico
f) La Cordillera Occidental
g) El Altiplano
h) La Cordillera Oriental
i) La Zona Subandina
j) La Llanura Amazónica
D. Tipo de Subducción
El Perú presenta una contorsión de la placa de Nazca, al pasar de una subducción de tipo
subhorizontal (al norte y centro del Perú) a una subducción normal (sur del Perú), en una
sección perpendicular a la fosa, con dirección SE que se inicia en el borde costero a 16º de
latitud sur (aproximadamente a la altura de la Fractura de Nazca).
Según Quispe, Tavera y Bernal (2003), la placa de Nazca al norte del Perú subduciría bajo la
placa Sudamericana siguiendo una pendiente del orden de entre 25º y 30º hasta una
profundidad aproximada de 125 km a partir de la cual, la placa de Nazca se desplaza de manera
horizontal hasta una distancia respecto a la línea de la fosa de 750 km en la región norte y 550
km en la región centro, configurando una subducción de tipo subhorizontal; mientras que las
tendencias medias del sur del Perú sugieren un ángulo de subducción de 30º en forma
continua hasta una profundidad de 450 km respecto de la línea de la fosa, configurando una
subducción de tipo normal como puede se puede observar en la Figura N° 2.
Los cambios de las tendencias entre una y otra zona demostrarían la contorsión mencionada
de la placa de Nazca entre los dos modos de subducción anteriormente mencionados.
Finalmente, cabe señalar que las tendencias medias de la sismicidad descritas anteriormente,
son coherentes con las descritas por Pennington (1981), Cooper et al. (1987), Meijer y Wortel
(1992), Coblentz y Richardson (1996), Taboada et al. (1998), y Bourdon et al. (2002).
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Ilustración Nº 3 Tendencias medias de la sismicidad asociadas al proceso de subducción de la Placa de Nazca
bajo la Placa Sudamericana (Bernal, I. 2002).
E. La Neotectónica en el Perú
El desarrollo constante del proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la placa
Sudamericana determina un comportamiento tectónico compresivo del territorio peruano
siguiendo la dirección de la convergencia entre la placa oceánica y continental. Las más claras
evidencias de este comportamiento tectónico compresivo se encuentran en la zona del frente
Subandino, en las fallas inversas y en los pliegues localizados dentro del callejón Interandino.
Es preciso señalar que la llegada de la Dorsal de Nazca a la fosa ecuatoriana podría constituir
una zona de significativa resistencia a la subducción ejerciendo esfuerzos compresivos
adicionales dentro de la placa continental. Por otro lado, existen grandes rasgos estructurales
transversales a la cordillera de los Andes, que afectan la fisiografía de esta región y que
podrían influir en su comportamiento tectónico.
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Finalmente se puede indicar que las condiciones anteriormente descritas favorecerían la
generación de movimientos dextrales a lo largo de fallas regionales dentro del territorio
peruano. Los principales sistemas de fallas localizados en el Perú se detallan gráficamente en
el Mapa Neotectónico 2007 de Fallas y Pliegues Cuaternarios Anexo D Planos PS‐01‐001.
Ilustración Nº 4 Distribución zonas Sísmicas en Perú
Zonificación: La zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la sismicidad
observada, las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de éstos
con la distancia epicentral, así como en la información neotectónica.
ZONA Z Z
4 0.45
3 0.35
2 0.25
1 0.10
La zona de estudio se encuentra en la zona 4, por lo que le corresponde un valor de Z= 0.45.
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Ilustración Nº 5 Niveles de riesgo en Arequipa‐Chuquibamba
1.2.4 Sismotectónica del Área de Estudio
Entre el 19 y 20 de febrero del presente, se registraron 31 movimientos sísmicos entre 2.5 y
5.2 ML; destacando el sismo del viernes 19 de febrero a las 21:05, de magnitud 5.2 ML (escala
de Richter), con epicentro a 8 km al sur de Maca y profundidad de 5 Km (Fuente: IGP). Estos
sismos están asociados a la reactivación de la falla geológica activa Pungo – Hornillo,
identificada y estudiada por geólogos del INGEMMET.
Los movimientos sísmicos causaron daños importantes en la localidad de Maca y valle del
Colca, dando lugar a viviendas colapsadas, muros agrietados y caídos, entre otros. Este sismo
confirma que estas fallas son activas y que pueden generar mayor destrucción en diversos
poblados, obras civiles e infraestructura vial.
El INGEMMET como Servicio Geológico del Perú, viene realizando estudios y monitoreo de las
fallas activas en la región de Arequipa, que permitirá generar mapas de amenaza sísmica, los
cuales brindan información necesaria a los gobiernos locales, provinciales e instituciones
inmersas en el tema de desastres y prevención.
Finalmente, los estudios realizados en la región de Arequipa permitieron identificar fallas
geológicas adyacentes a centros urbanos y a obras importantes, como por ejemplo la ciudad
de Arequipa, la represa Aguada Blanca, el canal principal del proyecto Majes‐Sihuas, el
proyecto de la represa Angostura, entre otros. En tal sentido, el Mapa Neotectónico de la
región Arequipa debe ser una herramienta básica para tareas de prevención y planificación de
futuras obras.
A continuación se describen los sistemas de fallas y pliegues que influyen directamente en el
área de estudio:
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Falla chico Machado PE-27,
Tipo de estructura falla, último movimiento cuaternario (<1.8 Ma), sentido de movimiento
normal, se encuentra al sur del departamento de Arequipa, entre la parte noroeste del cerro
Alto de maedero y la margen sureste de una planicie de erosión de mioceno‐plioceno
(Noller,1993), rumbo NE‐SO,angulo 60°.
La falla de Machaco Chico tiene una expresión geomorfológica muy fuerte sobre sus 16 km de
longitud. El movimiento más reciente en la falla ocurrió en la parte central a lo largo 6 km. con
un movimiento normal, donde la escarpa de 2‐3 m. de alto se desarrolla en depósitos
coluviales. Sin embargo la apariencia fresca de la escarpa en la planicie y en los depósitos
coluviales sugiere que la falla es relativamente joven, posiblemente de edad Pleistoceno
tardío (Fenton et al., 1995).
Fuente INGEMET.
Ilustración Nº 6 Ubicación de las fallas cercanas al proyecto.
1.3 SISMICIDAD DE LA ZONA DE INFLUENCIA
En general, la información detallada de la sismicidad de una determinada región se encuentra
recopilada en registros históricos e instrumentales, siendo estos últimos los que presentan,
en su totalidad, una mejor precisión de la ubicación hipocentral y de la magnitud de los
eventos sísmicos ocurridos.
La información sísmica histórica e instrumental conjuntamente con estudios geológicos y
tectónicos permiten definir las fuentes sismogénicas de una determinada región y
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caracterizarlas a través de sus parámetros sismológicos. La información recopilada para la
zona de estudio se detalla a continuación.
1.3.1 Sismicidad Histórica del Área de Influencia de la Zona de Estudio
Los registros de sismicidad histórica pueden ayudar a identificar características sísmicas de un
determinado lugar. Los registros históricos de los efectos de los movimientos sísmicos pueden
confirmar la ocurrencia de eventos sísmicos pasados y estimar la distribución geográfica de
sus intensidades.
La recopilación de suficiente información en los registros de sismicidad histórica puede
permitir la determinación de intensidades máximas en la zona, estimar el epicentro y la
magnitud del sismo. Además, dado que los registros históricos poseen información de la fecha
en que ocurrió un sismo, pueden ser utilizados para evaluar la tasa de recurrencia sísmica y la
sismicidad de una determinada área.
La fuente básica para conocer la actividad sísmica y lo concerniente a ésta ocurrida en el área
de influencia del citado proyecto es el trabajo de Silgado (1968, 1973, 1978 y 1992), que
presenta una recopilación de datos sobre los principales eventos sísmicos ocurridos en el Perú
desde el año 1513. A continuación se presentan los sismos más importantes que afectaron la
región y cuya historia se conoce:
- Sismo de Arequipa del 23 de junio de 2001, cerca de las 15.33 h. se presentó un
terremoto de 6.9 mb (Ms=7.9) afectó toda la región sur del Perú, incluyendo Arica e
Iquique en Chile y La Paz en Bolivia. El epicentro del terremoto fue localizado en al
región Sur y Cerca de la línea de Costa, esto es a 82 km al NW de Ocoña en el
departamento de Arequipa, asimismo el terremoto produjo 134 réplicas, las
localidades más afectadas por este terremoto fueron Ocoña, Camaná, Mollendo,
Arequipa, Moquegua y Tacna, la intensidad máxima observada quedó restringida en
VII – VIII en la escala de Mercalli modificada, se informó de 35 muertos, se ha
observado daños materiales de importancia en casi todas las localidades distribuidas
cerca de la costa desde Nazca hasta Iquique en Chile y Cusco, La Paz (Bolivia) hacia el
interior del continente.
- Sismo del 16 de Febrero de 1979. Fuerte temblor en Arequipa. Causó daños en casas
de adobe y sillar en Camaná, Corire y Huancarqui. Intensidad de VII MMI en Camaná
y Corire; VI MMI en Huancarqui, Arequipa, Chuquibamba, Caravelí y Ocoña; en Chivay
y Chala y La Joya V MMI.
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y Región de Arequipa
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- ‐Sismo del 26 de enero de 1964. A las 04.00 h. Temblor en el Sur. En Arequipa hubo
cuatro heridos y deterioros en varias casas ya resentidas por sismos anteriores.
Intensidades: Arequipa VI MMI; Mollendo y Ubinas V MMI.
- ‐Sismo del 13 de enero de 1960. A las 10.40 h. Terremoto en Arequipa. Perecieron 63
personas y quedaron centenares de heridos. La población de Chuquibamba quedó casi
en escombros. Igualmente destructor fue en Caravelí, Cotahuasi, Omate, Puquina,
Moquegua y Arequipa. Las carreteras de penetración a Puno y a las localidades del
departamento quedaron intransitables por los derrumbes. Intensidades:
Chuquibamba, Caravelí, Cotahuasi y Arequipa VIII MMI; Moquegua VII MMI; Ica V
MMI; Puno y Cusco IV MMI.
- ‐Sismo del 15 de enero de 1958. A las 14.14 h. Terremoto en Arequipa que causó 28
muertos y 133 heridos. Todas las casas antiguas de esa ciudad sufrieron averías de
diversa magnitud, resistiendo sólo los inmuebles y edificios modernos. Intensidades:
Arequipa VIII MMI; Moquegua VI MMI; Ica, Tacna y Puno III MMI.
- ‐Sismo del 26 de febrero de 1952. A las 06.31 h. Prolongado y suave movimiento
ondulatorio en el Cusco, donde provocó fuertes desprendimientos del estuco de varias
casas. Intensidades: Cusco V MMI; Arequipa IV MMI y Moquegua II MMI.
- ‐Sismo del 20 de febrero de 1952. A las 04.10 h. Sismo ligeramente destructor en el
pueblo de Huánuco, provincia de La unión, Arequipa, donde resultaron varias viviendas
dañadas. Intensidad V MMI en Lomas, Arequipa.
- ‐Sismo del 20 de julio de 1948 a las 06.30 h. Sismo ligeramente destructor en las
poblaciones de Caravelí y Chuquibamba, Arequipa. Intensidades: Caravelí y
Chuquibamba VII MMI; Lima, Arequipa y Moquegua III MMI.
- ‐Sismo del 11 de mayo de 1948. A las 03.56 h. Fuerte temblor en Arequipa, Moquegua
y Tacna. Los daños fueron de consideración en las construcciones antiguas de adobe
y sillar en la ciudad de Moquegua. En Arequipa hubo daños leves. Intensidades:
Moquegua y Samegua VII MMI; Arequipa y Tacna VI MMI.
- ‐Sismo del 18 de setiembre de 1941. A las 08.15 h. Fuerte temblor en el Cusco. Hubo
daños en edificios y viviendas. El movimiento se sintió en Abancay y en los pueblos
situados en las estribaciones de la Cordillera Occidental. Intensidades: Cusco VII MMI;
Abancay VI MMI y Caravelí IV MMI.
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Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento
y Región de Arequipa
17
- ‐Sismo del 11 de octubre de 1922. A las 09.50 h. Fuerte temblor en Caravelí, Arequipa.
Hubo daños importantes en Arequipa y Mollendo. Intensidades: Caravelí VII MMI;
Arequipa y Mollendo. Intensidades: Caravelí VI MMI; Arequipa y Mollendo VI MMI;
Chala y Acarí V MMI; Ica IV MMI.
- ‐Sismo del 28 de diciembre de 1915. A las 18.40 h. Fuerte temblor en Caravelí. Se
produjeron daños en las viviendas. En Acarí causó desplomes de casas. Intensidades:
Caravelí y Acarí VI MMI.
- ‐Sismo del 11 de setiembre de 1914 a las 06:48 h. Terremoto en Caravelí, Arequipa.
Dejó en escombros la ciudad de Caravelí. En Nazca hubo víctimas y daños menores.
En Ica y Atico se sintió fuerte. Intensidades: Caravelí VII MMI; Nazca VI MMI; Atico V
MMI e Ica MMI.
- ‐Sismo del 06 de agosto de 1913 a las 17.13 h. Terremoto en Caravelí, Arequipa. La
ciudad quedó destruida, ocasionando varios muertos. En la ciudad de Arequipa hubo
averías en algunos edificios. Intensidades: Caravelí VIII MMI; Arequipa, Ocoña, Atico y
Cailloma VI MMI y Chuquibamba VIII MMI.
- ‐Sismo del 10 de julio de 1821 a las 08.00 h. Fuerte temblor en Arequipa, causando
grandes daños en los pueblos de Camaná, Ocoña, Caravelí, Chuquibamba y Valle de
Majes. Se contaron 162 muertos. El movimiento principal se sintió en Lima.
Intensidades: Camaná VII MMI; Caravelí VII MMI; Valle de Majes VII MMI; Ocoña VII
MMI; Chuquibamba VII MMI y Lima III MMI.
- ‐Sismo de 22 de enero de 1582. A las 11.30 h., terremoto que dejó en ruinas a la
ciudad de Arequipa. Se derrumbaron 300 casas y perecieron más de 35 personas.
Intensidades: Socabaya X MMI y Arequipa IX MMI.
- ‐Sismo 1513 – 1515. Grandes sismos acompañados de formidables deslizamientos de
tierra. En la costa, el mar sobrepasó muchas veces la línea de playa. Intensidad de VIII
MMI en Arequipa.
- ‐Sismo 1471 – 1493. En la época del Inca Túpac Yupanqui, un gran terremoto destruyó
el primitivo asiento de la ciudad de Arequipa, en que perecieron todos sus habitantes
y hubo erupción del volcán Misti. Intensidad de VIII MMI en Arequipa.
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18
1.3.2 Sismicidad Instrumental del Área de Influencia
Los registros instrumentales representan la mejor información disponible para la
identificación y evaluación de las fuentes sismogénicas. Estos registros han sido obtenidos
desde los inicios del siglo XX, es decir desde aproximadamente el año 1900. Sin embargo,
muchos de los que fueron registrados inicialmente se encuentran incompletos o no presentan
una buena calidad.
La limitación más significativa de la sismicidad instrumental es el corto período del tiempo de
observación y recopilación de los registros de eventos sísmicos en comparación con los largos
períodos de recurrencia de grandes sismos. Por otro lado, la localización instrumental del
alineamiento de los epicentros o hipocentros indica la existencia de fuentes sismogénicas y
además el análisis de las réplicas de sismos puede ayudar significativamente en la delimitación
de las fuentes.
La información instrumental en el Perú se encuentra recopilada en el catálogo sísmico del
Instituto Geofísico del Perú y en el catálogo telesísmico del National Earthquake Information
Center (NEIC). La información sísmica utilizada en el presente estudio comprende el período
de 1963 – 2012 y ha sido compilada en base a estos dos catálogos.
1.3.3 Geodinámica Local
En este caso, la zona de estudio no presenta factores desencadenantes debido a que la
zonificación de fallas tectónicas se encuentra alejada, la zona de estudio corresponde a una
zona de tranquilidad tectónica y los factores superficiales de fracturamiento de roca y
deslizamiento son bajos.
1.4 EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO
1.4.1 Análisis del Peligro Sísmico Probabilístico
La evaluación del peligro sísmico por el método probabilístico puede realizarse utilizando la
teoría desarrollada por Cornell (1968).
El análisis probabilístico de peligro sísmico considera la influencia de todos los eventos
sísmicos de las fuentes sismogénicas en el sitio de estudio mediante los parámetros
sismológicos obtenidos de la relación frecuencia – magnitud y los valores de magnitud
máxima. De este modo, se considera la probabilidad de ocurrencia de los sismos y el resultado
final corresponde a la aceleración máxima esperada con una probabilidad de excedencia
determinada y en un período de exposición dado. Finalmente la aceleración obtenida es el
resultado de la combinación de los efectos de todos los sismos de las fuentes sismogénicas y
no de un evento específico.
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19
A) Fundamentos de Análisis
El peligro sísmico probabilístico está definido por la probabilidad de que en un lugar
determinado ocurra un movimiento sísmico que genere una aceleración igual o mayor que un
valor dado.
Por otro lado, es evidente que los sismos no son independientes mirados como una serie en
el tiempo. Físicamente se requiere la acumulación de gran energía para generar un evento
sísmico de gran magnitud, lo cual hace poco probable que varios de estos eventos se sucedan
en cortos períodos de tiempo. La ocurrencia de réplicas es otro claro ejemplo de que los
sismos no son independientes entre sí.
A pesar de ello en estudios de peligro sísmico se asume una distribución de Poisson, ya que
ésta se ajusta adecuadamente al comportamiento de los eventos de gran magnitud que son
los de interés en estudios de peligro sísmico, para ello se hace una depuración del catálogo
sísmico, eliminando los eventos considerados réplicas mediante el uso del programa ZMAP
que usa la metodología de depuración propuesta por Reasenberg (1985) y luego de esto poder
aplicar la distribución de probabilidades de Poisson que obedece a las siguientes premisas:
El número de ocurrencias de eventos sísmicos en un intervalo de tiempo es
independiente del número que ocurre en cualquier otro intervalo de tiempo, es decir,
los eventos son independientes entre sí.
La probabilidad de ocurrencia durante un intervalo de tiempo muy corto es
proporcional a la longitud del intervalo de tiempo.
La probabilidad de que ocurra más de un evento sísmico durante un intervalo de
tiempo muy corto es insignificante.
Aplicando esta teoría se puede demostrar que si la ocurrencia de un evento A depende
de la ocurrencia de otros eventos: E1, E2,…. En, mutuamente excluyentes y
colectivamente exhaustivos; entonces, de acuerdo al teorema de la “probabilidad
total” se tiene para la probabilidad de ocurrencia A:
Donde P(A/Ei) es la probabilidad condicional que A ocurra, dado que Ei ocurra.
La intensidad generalizada (I) de un sismo en el lugar fijado puede considerarse dependiente
del tamaño del sismo (la magnitud o intensidad epicentral) y de la distancia al lugar de interés.
Si el tamaño del sismo (S) y su localización (R) son considerados como variables aleatorias
continuas y definidas por sus funciones de densidad de probabilidad, fs (S) y fR (r)
respectivamente; entonces el peligro sísmico definido por la probabilidad que la intensidad I
sea igual o mayor que una intensidad dada, será: P(I ≥ i) y está dada por:
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20
Esta es la expresión que resume la teoría desarrollada por Cornell en 1968, para analizar el
peligro sísmico.
B) Definición y Caracterización de las Fuentes Sismogénicas
Para fines de un estudio de Peligro Sísmico se define como fuente sismogénica a aquella línea,
zona o volumen geográfico que tenga similitudes geológicas, geofísicas y sísmicas, de tal modo
que se pueda considerar que posee un potencial sísmico homogéneo en toda la fuente, es
decir, en las que el proceso de generación y recurrencia de sismos es espacial y
temporalmente homogéneo.
Las fuentes sismogénicas cumplen un papel fundamental en la evaluación del peligro sísmico
de una región determinada, de modo que los resultados finales evidentemente dependen de
una adecuada delimitación.
En el presente estudio se han considerado las fuentes sismogénicas definidas por Gamarra y
Aguilar (2009) que analizaron las características de la sismicidad asociadas al proceso de
subducción y a la deformación continental. De esta forma, en base a la Tectónica, la
distribución espacial de los sismos y datos disponibles de mecanismos focales, Gamarra y
Aguilar (2009) identificaron zonas en las que se modifica el comportamiento de la sismicidad
entre una y otra región.
Gamarra (2009) determinó 20 fuentes sismogénicas: 14 fuentes de subducción y 6 fuentes
continentales. Dentro de las fuentes sismogénicas de subducción se determinan 2 grupos: 5
fuentes de subducción de interfase y 9 fuentes de subducción de intraplaca.
El estudio desarrollado por Gamarra toma parte de las fuentes identificadas por Castillo y Alva
(1993).
Las fuentes sismogénicas definidas por Gamarra y Aguilar (2009) se presentan en el Mapa
Anexo D Planos PS‐01‐002 y las coordenadas geográficas y profundidades de las fuentes
consideradas para la zona de estudio se muestran en el Cuadro 2.
La caracterización de las fuentes sismogénicas se realiza a través de sus parámetros
sismológicos en base a la actividad sísmica que presentan en el tiempo. Es decir, la
determinación de los parámetros sismológicos de una fuente, implica la evaluación de la
recurrencia sísmica de ésta. Se empleó la caracterización elaborada por Aguilar (2012).
La recurrencia sísmica se determina de acuerdo a la expresión de Gutenberg y Richter (1944):
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21
Log (N) = a‐b.M
Donde:
N = Número de sismos de magnitud M ó mayor por unidad de tiempo.
a, b = Parámetros que dependen de la región.
La expresión anterior también se puede escribir como:
N e0
M
Donde:
0= 10a es el número de sismos por unidad de tiempo con M > 0
β = b x ln 10
Fuente Sismogénica
Mecanismo de rotura
Nº de vértices
Coordenadas Geográficas Profundidad
(km) Longitud (Wº)
Latitud (Sº)
F3 Subducción
Interfase 4
-81.050 -8.931 30
-77.028 -14.811 30
-75.998 -13.999 75
-79.156 -7.834 75
F4 Subducción
Interfase 5
-77.028 -14.811 30
-75.998 -13.999 75
-72.914 -16.397 75
-74.063 -17.768 30
-75.684 -15.501 30
F5 Subducción
Interfase 7
-74.063 -17.768 30
-71.617 -19.68 30
-71.586 -22 30
-69.627 -22 70
-69.641 -18.721 70
-71.427 -17.553 60
-72.914 -16.397 60
F8 Intraplaca Superficial
4
-79.156 -7.834 80
-75.998 -13.999 80
-74.996 -13.218 115
-78.427 -7.363 100
F9 Intraplaca 4
-75.998 -13.999 80
-74.996 -13.218 100
-72.160 -15.453 115
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22
Fuente Sismogénica
Mecanismo de rotura
Nº de vértices
Coordenadas Geográficas Profundidad
(km) Longitud (Wº)
Latitud (Sº)
-72.914 -16.397 80
F10 Subducción Intraplaca
8
-72.914 -16.397 95
-71.427 -17.553 110
-69.641 -18.721 100
-69.627 -22 100
-67.868 -22 165
-68.013 -19.959 200
-69.055 -15.365 275
-70.892 -13.863 245
F12 Intraplaca intermedia
4
-78.427 -7.363 100
-74.996 -13.218 115
-73.973 -12.421 135
-77.177 -6.557 140
F13 Intraplaca 4
-74.996 -13.218 110
-73.577 -12.112 110
-70.892 -13.863 130
-72.160 -15.453 130
F14
Intraplaca
7
-77.177 -6.557 145
-75.600 -5.539 145
-74.400 -6.567 155
-73.589 -8.086 195
-73.914 -9.347 170
-72.963 -11.633 145
-73.973 -12.421 140
F15 Continental 5
-79.156 -7.834 25
-78.084 -7.231 40
-76.340 -10.670 40
-74.760 -13.130 40
-75.998 -13.999 25
F16 Continental 7
-75.998 -13.999 25
-74.760 -13.130 50
-70.176 -15.201 50
-70.434 -15.947 50
-69.134 -17.789 50
-69.641 -18.721 25
-71.427 -17.553 25
F19 Continental 6
-77.143 -9.079 35
-74.422 -7.976 35
-74.170 -9.330 35
-72.480 -11.400 40
Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la
Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento
y Región de Arequipa
23
Fuente Sismogénica
Mecanismo de rotura
Nº de vértices
Coordenadas Geográficas Profundidad
(km) Longitud (Wº)
Latitud (Sº)
-74.760 -13.130 40
-76.340 -10.670 35
F20 Continental 4
-74.760 -13.130 40
-72.480 -11.400 40
-69.400 -12.966 40
-70.176 -15.201 40
Tabla Nº 2 Coordenadas y Profundidades de las Fuentes Sismogénicas
El valor de λ0 es la tasa media anual de ocurrencia de eventos mayores o iguales que la
magnitud mínima de homogeneidad. Para determinar la tasa se utiliza una variación del
diagrama de Gutenberg y Richter, que consiste en dibujar un número acumulativo de eventos
mayores a una determinada magnitud versus el tiempo. A partir de estos gráficos se puede
determinar la magnitud mínima de homogeneidad (Mmín) y la tasa (λ0). La magnitud mínima
de homogeneidad corresponderá al gráfico cuyo diagrama acumulativo versus magnitud
muestre un comportamiento lineal monotónicamente creciente y el valor de b es la pendiente
de dicha recta. Mmáx es la magnitud máxima probable que puede ser liberada como energía
sísmica (McGuire, 1974).
Los parámetros sismológicos de las fuentes sismogénicas determinados por Aguilar (2012)
mediante la evaluación de la recurrencia sísmica se muestran en el Cuadro 3 y han sido
calculados en base a magnitud Mw (Magnitud Momento).
Fuente Sismogénica
Mw
Mmín Mmáx β Tasa
F3 4.6 8.6 1.555 10.776
F4 4.4 8.4 1.680 10.170
F5 4,4 8,8 1,487 8,620
F8 4.3 7.7 1.350 2.909
F9 4.6 7.8 1.990 2.872
F10 5,0 8,0 2,488 12,90
F12 4.5 7.1 2.083 2.063
F13 4.7 7.5 1.907 1.533
F14 4.7 7.8 2.177 5.090
F15 4.5 6.7 1.410 0.695
F16 4.8 6.9 2.529 1.260
F19 4.8 7.1 2.160 1.563
F20 4.5 6.9 1.000 1.020
Tabla Nº 3 Parámetros Sismológicos de las Fuentes Sismogénicas
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Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento
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24
C) Leyes de Atenuación utilizadas para el Análisis de Peligro Sísmico Probabilístico
Para determinar los efectos que produciría la actividad sísmica en un lugar determinado, es
necesario relacionar la magnitud, la distancia del sitio de interés a una fuente dada y la
intensidad sísmica que se presentaría si ocurriera un sismo en dicha fuente. A las expresiones
que permiten establecer este tipo de relaciones se las conoce como leyes de atenuación.
Para los sismos de subducción se han utilizado las leyes de atenuación para aceleraciones
espectrales propuestas por Youngs, Chiou, Silva y Humphrey (1997) y para los sismos
continentales las leyes de atenuación para aceleraciones espectrales propuestas por Sadigh,
Chang, Egan, Makdisi y Youngs (1997). A continuación se muestran las expresiones de las leyes
de atenuación utilizadas en el presente estudio.
Youngs et al. (1997):
Ley de atenuación para roca:
Ln(Sa) = 0.2418 + 1.414M + C1 + C2 (10‐M)3 + C3 Ln(rrup + 1.7818e0.554M) + 0.00607H +
0.3846ZT
Ley de atenuación para suelo:
Ln(Sa) = ‐0.6687 + 1.438M + C1 + C2 (10‐M)3 + C3 Ln(R + 1.097e0.617M) + 0.00648H +
0.3643ZT
Donde:
Sa = aceleración espectral en g
M = magnitud momento (Mw)
rrup = distancia más cercana al área de rotura (km)
H = profundidad (km)
ZT = tipo de fuente, 0 para interfase, 1 para intraplaca
Sadigh et al. (1997):
Ley de atenuación para roca:
Ln(Sa)=C1+C2M+C3(8.5‐M)2.5+C4Ln(rrup+exp(C5+C6M))+C7Ln(rrup+2)
En el caso de tener la presencia de suelo tipo C, se empleará la ley de atenuación propuesta
Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la
Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento
y Región de Arequipa
25
por Chavez J. (2006) – CISMID (2006):
D) Clasificación del Sitio para Diseños Sísmicos
El International Building Code (IBC 2009) clasifica los suelos en 6 tipos (del A al F) en función
de la velocidad promedio de las ondas de corte de un estrato de 30 m de profundidad. Esta
velocidad está determinada por la siguiente expresión:
∑
∑
Donde:
di: Espesor de cada capa entre 0.0 m y 30 m
vsi: Velocidad de ondas de corte de cada capa (m/s)
Las leyes de atenuación utilizadas en el análisis han sido determinadas por Youngs et al.
(1997), Sadigh et al. (1997) y CISMID (2006) para las siguientes clasificaciones de sitio:
Ley de Atenuación Tipo de SitioNombre del
Perfil del Suelo
Velocidad de las Ondas de Corte Vs
(m/s)
Roca Young et al. (1997)
B Roca 760 < Vs ≤ 1500 Sadigh et al. (1997)
Suelo CISMID 2006 C Suelo muy denso
o roca blanda 360 < Vs ≤ 760
Suelo Young et al. (1997)
D Suelo rígido 180 < Vs ≤ 360 Sadigh et al. (1997)
Tabla Nº 4 Clasificaciones de Sitio según el IBC 2009 para las leyes de atenuación
Ley de Atenuación Tipo de Sitio Nombre del Perfil del Suelo Velocidad de las Ondas de
Corte Vs (m/s)
Para clasificar al suelo en el emplazamiento de las estructuras proyectadas, siguiendo las
recomendaciones del International Building Code, se ha considerado realizar los cálculos para
los tipos de suelo B y D, según el IBC.
En el presente estudio se desarrollará un análisis de peligro sísmico probabilístico a nivel de
roca y suelo firme, obteniéndose espectros de peligro uniforme para diferentes períodos de
retorno, posteriormente se propondrán espectros de diseño, según el tipo de suelo
identificado, siguiendo la metodología propuesta en IBC 2009.
Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la
Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento
y Región de Arequipa
26
E) Evaluación del Peligro Sísmico Probabilístico
Conocidas la sismicidad de las fuentes y las leyes de atenuación de las ondas sísmicas
generadas en cada una de éstas, el peligro sísmico puede ser calculado considerando la suma
de los efectos de la totalidad de las fuentes sismogénicas analizadas, la distancia entre cada
fuente y el sitio de interés o la zona de estudio que se requiere evaluar.
La evaluación del peligro sísmico en el presente estudio ha sido realizada utilizando el
programa de cómputo CRISIS 2007 v7.6, desarrollado por Ordaz et al. (2007), considerando
las leyes de atenuación de aceleraciones espectrales anteriormente indicadas.
La Figura N° 4 y N°5, muestra la curva de peligro sísmico (aceleración vs frecuencia anual de
excedencia) para Suelo Tipo B (roca) y Tipo D (Suelo) y el Cuadro 5 y Cuadro 6, muestra los
resultados obtenidos del programa de cómputo CRISIS 2007 correspondientes a las máximas
aceleraciones horizontales esperadas en la zona de estudio. La selección del movimiento
sísmico de diseño depende el tipo de obra para la cual se está realizando el estudio. Para el
tipo de obra a desarrollarse en el proyecto se ha considerado una frecuencia anual de
excedencia de 2.11 x 10‐3, es decir un período de retorno de 475 años que corresponde a una
probabilidad de excedencia de 5% y un período de exposición de 50 años.
Tabla Nº 5 Aceleraciones máximas horizontales esperadas
Aceleraciones máximas horizontales esperadas para roca (Tipo B) Coordenadas Geográficas Período de Retorno (Tr) / Aceleración (g)
Longitud Latitud 100 200 475 1000 2475 -73.37° -15.77° 0.23 0.29 0.37 0.46 0.59
Tabla Nº 6 Aceleraciones máximas horizontales esperadas
Aceleraciones máximas horizontales esperadas para roca (Tipo D) Coordenadas Geográficas Período de Retorno (Tr) / Aceleración (g)
Longitud Latitud 100 200 475 1000 2475 -73.37° -15.77° 0.37 0.46 0.60 0.74 0.93
F) Estimación de Espectros de Peligro Uniforme
En el presente estudio se han empleado leyes de atenuación correspondientes a diferentes
tipos de sismo y tipo de suelo, esto ha dado paso a la estimación de espectros de peligro
uniforme ponderados para un nivel de exposición dado.
Luego de la caracterización de las fuentes sismogénicas según la distribución espacial de los
sismos y su distribución temporal, y usando las leyes de atenuación se determinan las curvas
Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la
Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento
y Región de Arequipa
27
de probabilidad de excedencia anual de aceleraciones espectrales para diferentes períodos
estructurales que incluyen los efectos de las fuentes sismogénicas influyentes al área de
estudio y las incertidumbres mediante funciones de distribución de probabilidades.
Para determinar un espectro correspondiente a una tasa de excedencia o un período de
retorno dado se toma de cada una de las curvas de peligro generadas la ordenada
(aceleración) espectral correspondiente, con los valores extraídos se construye finalmente los
espectros de peligro uniforme.
El las Tablas 5 y 6 se muestra los valores calculados para los espectros de peligro uniforme con
diferentes períodos de retorno para Suelo Tipo B (Roca) y Suelo Tipo D (Suelo Firme).
Roca (Tipo B)
T (s) Período de Retorno / a(g)
475 975 2475
0 0.37 0.45 0.59
0.075 0.60 0.74 0.93
0.1 0.69 0.83 1.06
0.2 0.79 0.96 1.24
0.3 0.71 0.86 1.10
0.4 0.65 0.79 1.00
0.5 0.59 0.73 0.93
0.75 0.40 0.50 0.66
1 0.30 0.36 0.46
1.5 0.17 0.22 0.28
Tabla Nº 7 Espectros de peligro uniforme – Roca (Tipo B)
Suelo Firme (Tipo D)
T (s) a (g)
475 1000 2475
0 0.60 0.74 0.93
0.075 0.89 1.09 1.42
0.1 1.00 1.23 1.53
0.2 1.30 1.53 1.59
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Suelo Firme (Tipo D)
T (s) a (g)
475 1000 2475
0.3 1.25 1.53 1.60
0.4 1.09 1.35 1.57
0.5 0.94 1.16 1.51
0.75 0.73 0.88 1.13
1 0.54 0.68 0.86
1.5 0.32 0.39 0.56
2 0.22 0.27 0.35
3 0.12 0.15 0.19
Tabla Nº 8 Espectros de peligro uniforme – Suelo Firme (Tipo D)
G) Estimación Probabilística del Sismo Base de Operación (Operating Basis Earthquake)
De acuerdo a la Norma IBC, 2009, aplicada a edificaciones, el movimiento del suelo debido a
un sismo está definido por los espectros de aceleración correspondientes a los siguientes
escenarios sísmicos:
OBE: Sismo Base de Operación. Corresponde al evento que produce el mayor nivel de
movimiento del suelo durante el tiempo de vida útil de la estructura proyectada.
MCE: Sismo Máximo Considerado. Es aquel evento que debería generar el movimiento más
crítico del suelo al considerar la evaluación de desempeño de una estructura ante las cargas a
las que estará expuesta.
Las aceleraciones de respuesta espectral del OBE por el método probabilístico pueden ser
representadas en un espectro de respuesta con 5% de amortiguamiento crítico determinado
para un 10% de probabilidad de excedencia en 50 años de período de exposición o vida útil,
es decir, para un período de retorno de 475 años. De esta forma, la estimación de la
aceleración horizontal máxima en el terreno (PGA) para el OBE correspondería al valor de la
ordenada espectral con período T = 0.00 seg. El espectro de respuesta para el OBE se muestra
en el Anexo B Espectros de Peligro Uniforme considerando la presencia de suelo Tipo B y D.
Visto lo anterior y de acuerdo con los resultados obtenidos, que se muestran en el Cuadro 5
la aceleración horizontal máxima (PGA) en roca (tipo B) es de 0.37g y suelo (tipo D) es de 0,60
g. En tal sentido, se propone utilizar este valor como aceleración horizontal máxima de diseño
según el tipo de terreno del área de estudio para edificaciones.
Para el diseño de muros y taludes por métodos pseudoestáticos, se recomienda utilizar un
coeficiente pseudoestático igual al 50% de la aceleración horizontal máxima de diseño (PGA)
según la recomendación del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos. (U.S.
Army Corps of Engineers, Hynes y FranKlin, 1984). En el caso de suelo tipo B (Roca) y para un
10% de probabilida de excedencia en 50 años de exposición, se propone un coeficiente
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29
pseudoestático igual a 0.185 y de igual manera para un suelo tipo D (Suelo firme) un
coeficiente de 0,30.
H) Estimación Probabilística del Sismo Máximo Considerado MCE (Maximun Considered
Earthquake)
De manera similar a la definición del OBE, el international Building Code ‐ IBC 2009, las
aceleraciones de respuesta espectral del MCE por el método probabilístico pueden ser
representadas en un espectro de respuesta con 5% de amortiguamiento crítico determinado
para un 2% de probabilidad de excedencia en 50 años de período de exposición o vida útil, es
decir, para un período de retorno de 2475 años. De esta forma, la estimación de la aceleración
horizontal máxima en el terreno (PGA) para el MCE correspondería al valor de la ordenada
espectral con período T = 0.00 seg.
De acuerdo con los resultados obtenidos mostrados en la Tabla N° 5; la aceleración horizontal
máxima correspondientes al MCE en roca (Tipo B) es de 0.59g y suelo firme (Tipo D) es de
0,93, para el área de estudio.
I) Estimación del Espectro de Diseño según el International Building Code (IBC 2009)
En el presente estudio se han estimado espectros genéricos de diseño para la zona de estudio
siguiendo la metodología recomendada por el International Building Code – IBC 2009. Los
espectros de diseño determinados consideran la clasificación de sitio: suelo tipo B y D, y están
basados en los resultados de las ordenadas espectrales para 0.2 y 1.0 seg, de los espectros de
peligro uniforme determinados para un período de retorno de 2475 años correspondiente a
un 2% de probabilidad de excedencia en 50 años de período de exposición o vida útil que
representa al MCE (Máximo Sismo Considerado) probabilístico.
La estimación del espectro de diseño sísmico implica la determinación de coeficientes de
ajustes del MCE para períodos cortos (SMS) y largos de 1.0 seg. (SM1) a través de las siguientes
expresiones:
SMS = Fa SS
SM1 = Fv S1
Dónde:
SS : Valor de la ordenada espectral para 0.4 seg. del UHS (g).
S1 : Valor de la ordenada espectral para 1.0 seg. del UHS (g).
Los coeficientes Fa y Fv se obtienen de tablas publicadas en el ASCE/SEI 7‐05, Cap. 11, 2010.
Con los valores de SMS y SM1 determinados se calculan los parámetros para el diseño del
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30
espectro de respuesta de aceleraciones de la zona de estudio utilizando las expresiones que
se muestran a continuación:
SDS = 2/3 SMS
SD1 = 2/3 SM1
T0 = 0.2 SD1/SDS
TS = SD1/SDS
Determinados estos parámetros, las ordenadas del espectro de respuesta de diseño (Sa) se
determinan teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:
Sa = SDS (0.4 + 0.6 T/T0) ; T ≤ T0
Sa = SDS ; T0 ≤ T ≤ TS
Sa = SD1/T ; TS ≤ T ≤ TL
Sa = SD1 TL/T2 ; T ≥ TL
Dónde:
SDS : Ordenada del espectro de respuesta de aceleraciones para períodos cortos (g).
SD1 : Ordenada del espectro de respuesta de aceleraciones para T = 1.0 seg. (g).
T : Período fundamental de la estructura (seg.).
T0 : Período de inicio de la plataforma de períodos cortos (seg.).
TS : Período final de la plataforma de períodos cortos (seg.).
TL : Período de transición de período largo (seg.).
De esta forma, cuando se requiera estimar el espectro de respuesta de aceleraciones para el
MCE, se multiplicará los valores de las ordenadas del espectro de respuesta de diseño (Sa) por
1.5 (IBC 2009).
El Tabla Nº6 muestra los coeficientes de ajuste del MCE y los parámetros para el diseño del
espectro de respuesta de aceleraciones de la zona de estudio según el procedimiento de
diseño del IBC 2009.
Parámetros IBC
Chuquibamba
Clasificación de Sitio
Clasificación de Sitio
B D
SS 1.24 1.59
S1 0.46 0.86
Fa 1.00 1.00
Fv 1.00 1.40
SMS 1.24 1.59
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31
Parámetros IBC
Chuquibamba
Clasificación de Sitio
Clasificación de Sitio
B D
SM1 0.46 1.20
SDS 0.83 1.06
SD1 0.31 0.80
T0 0.08 0.15
TS 0.38 0.75
TL 3.00 3.00
Tabla Nº 9 Coeficientes y Parámetros para el Diseño de Espectros de Respuesta de Aceleraciones siguiendo la
metodología del IBC 2009
1.4.2 Análisis del Peligro Sísmico Determinístico
La evaluación del peligro sísmico por el método determinístico se desarrolla considerando un
escenario sísmico específico para el área de estudio. Dicho escenario debe representar la
generación de un evento sísmico característico en una fuente identificada y localizada a la
menor distancia de la zona de estudio. De este modo, el análisis del peligro sísmico por el
método determinístico permite estimar el movimiento sísmico más desfavorable para el área
de estudio, sin embargo, se debe señalar que este método no proporciona información
referente a la probabilidad de ocurrencia del evento sísmico dominante seleccionado para el
análisis ni de la probabilidad de que éste ocurra en la ubicación asumida. Tampoco provee
información sobre los niveles del movimiento sísmico que pueden ser esperados en un
determinado período de tiempo, es decir los valores de aceleraciones espectrales
determinísticos no están asociados a una probabilidad de excedencia determinada ni a un
período de exposición específico. Además, no cuantifica los efectos de las incertidumbres de
los parámetros asumidos en el proceso de estimar las características del movimiento sísmico.
En el análisis del peligro sísmico determinístico se suele utilizar diferentes términos para
definir el movimiento sísmico capaz de ser generado en la zona de estudio. Estos términos se
mencionan y definen a continuación:
a) Sismo Máximo Creíble (MCE): Se define como el sismo más grande que una fuente
determinada pueda producir bajo condiciones sismotectónicas conocidas.
b) Sismo Máximo Probable (MPE): Se define como el máximo sismo histórico registrado
en la zona de estudio.
c) Sismo Base de Operación (OBE): Se define como el máximo evento que podría ocurrir
en un período de retorno de 200 años.
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Finalmente se debe indicar que para cada fuente sismogénica considerada en el análisis, el
Sismo Máximo Creíble se determina en base a la información del catálogo sísmico y la
información tectónica de la región. En ese sentido, toda obra civil debe ser diseñada para la
ocurrencia del MCE de tal forma que se puedan admitir daños considerables en la estructura
más no el colapso de la misma.
A) Fundamentos de Análisis
Un análisis típico de peligro sísmico por el método determinístico puede ser descrito
básicamente como un proceso de cuatro pasos que se describen a continuación:
Identificación y caracterización de todas las fuentes sismogénicas capaces de producir
movimientos sísmicos significativos en el sitio de interés. La caracterización de la fuente
incluye la definición de la geometría de cada fuente y su potencial sísmico.
Selección del parámetro de distancia fuente – sitio para cada fuente. En la mayoría de los
análisis de peligro sísmico determinísticos, se selecciona la menor distancia entre la fuente y
el sitio de interés. La distancia puede estar expresada en distancias epicentrales o
hipocentrales dependiendo de los valores usados en las relaciones de predicción.Selección del
sismo dominante (es decir, el sismo que se espera que produzca los mayores niveles de
movimiento), generalmente expresado en términos de algún parámetro del movimiento
sísmico en el sitio. La selección se hace comparando el nivel de sacudimiento producido por
los terremotos identificados en el paso (a), asumiendo que éstos ocurren a las distancias
determinadas en el paso (b). El terremoto dominante se describe en términos de su tamaño
(usualmente expresado por su magnitud) y la distancia del sitio de interés.
El peligro en el sitio es formalmente definido, usualmente en términos del movimiento sísmico
producido en el sitio por el sismo dominante. Sus características son descritas por valores
picos de aceleración, velocidades y ordenadas del espectro de respuesta, parámetros que son
obtenidos mediante relaciones de predicción, basadas fundamentalmente en ecuaciones de
atenuación de ondas.
Como se observa en este procedimiento, el análisis de peligro sísmico determinístico es
bastante sencillo. Este método proporciona directamente la evaluación del movimiento
sísmico para las condiciones más severas y generalmente se aplica para el diseño de
estructuras cuyas fallas podrían tener consecuencias catastróficas, como es el caso de plantas
nucleares o grandes presas.
Cabe resaltar que el análisis de peligro sísmico determinístico involucra decisiones subjetivas,
particularmente en el primer paso, para determinar el potencial sísmico, que puede requerir
la opinión y experiencia de sismólogos, geólogos, ingenieros, analistas de riesgo, economistas,
sociólogos y miembros del gobierno. El amplio rango de especialidades de estos profesionales,
muchos de ellos con metas divergentes, puede causar dificultades para alcanzar un consenso
sobre este tópico.
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B) Leyes de Atenuación utilizadas para el Análisis de Peligro Sísmico
Determinístico
Además de la ley de atenuación de aceleraciones espectrales propuesta por Youngs, Chiou,
Silva y Humphrey (1997) para eventos producidos por la actividad sísmica de subducción de
interfase e intraplaca, se utilizó la ley de atenuación propuesta por Patwardhan et al. (1978)
que estima las aceleraciones máximas en la zona de estudio producto de la actividad sísmica
de corteza superficial por fallas de tipo transcursivo. Dicha expresión está dada por:
Dónde:
Ms : Magnitud de ondas superficiales.
R : Distancia hipocentral en km.
C : 0.864 e0.46Ms
La estimación de la magnitud de los sismos continentales producidos por la rotura de fallas
superficiales se puede realizar utilizando la expresión de Slemmons (1982), para fallas
normales, la cual está expresada como:
Ms = 0.809 + 1.341 Log (L)
Dónde:
Ms : Magnitud de ondas superficiales.
L : Longitud de rotura en metros.
2 PLAN DE GESTIÓN DE RIESGOS
El Plan de Gestión de Riesgos es un programa de actividades, estrategias, conceptos,
metodologías que se deberán poner en práctica para prevenir, reducir y responder a posibles
desastres que se produzcan durante la construcción del Proyecto “AMPLIACIÓN Y
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLLADO SANITARIO EN LA
LOCALIDAD DE CHUQUIBAMBA, DISTRITO DE CHUQUIBAMBA, PROVINCIA DE CONDESUYOS,
DEPARTAMENTO Y REGIÓN DE AREQUIPA”.
Para evaluar el riesgo de mejoramiento durante el desarrollo del proyecto, es necesario seguir
un procedimiento que cumpla con los siguientes parámetros:
• Establecer las características de la estructura y sus componentes.
• Determinar cuáles son los fenómenos naturales que representan amenazas
potenciales durante el periodo de construcción.
• Evaluar las amenazas más significativas dentro del área geográfica bajo estudio.
Estos parámetros definen un procedimiento analítico con los pasos generales siguientes:
• Identificación de los riesgos.
• Análisis cuantitativo y cualitativo de los riesgos.
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• Planificación de las respuestas ante los riesgos.
• Supervisión y control de riesgos.
-
-
-
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-
Ilustración Nº 7 Planificación de la Gestión de Riesgos
Plan de gestión del proyecto
Acciones correctivas recomendadas Acciones preventivas recomendadas Registro de Riesgos Cambios solicitados Registro de Riesgos
Factores de
Seguridad
Factores de
Ambientales
Definición del
Alcance
Procesos
Constructivos
Planificación de la
Gestión de Riesgos
Identificación de
Riesgos
Desarrollo del Plan de
Gestión de Proyecto
Acciones correctivas aprobadas Acciones preventivas aprobadas Solicitudes de cambio aprobadas
Solicitudes de cambio
Análisis Cualitativo
Análisis Cuantitativo
Análisis de riesgos
Análisis de riesgos actualizaciones
Desarrollo del
Plan de Gestión
Planificación de Respuesta a
los Riesgos
Análisis de riesgos actualizaciones
Gestión de la
ejecución del
Proyecto
Seguimiento y Control de
Riesgos
Cierre del
Proyecto
Control de
Cambios
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35
3 IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS
La identificación de los riesgos, que se producirá durante la fase de Proyecto consiste en
observar, identificar, analizar los peligros o factores de riesgo relacionados con los aspectos
del trabajo, ambiente de trabajo, estructura e instalaciones, equipos de trabajo como la
maquinaria y herramientas, así como los riesgos químicos, físicos, biológico presentes durante
la ejecución del Proyecto a desarrollar.
La evaluación deberá realizarse considerando la información del proyecto, las características
y complejidad del trabajo, los materiales utilizados, los equipos existentes, valorando los
riesgos existentes en función de los objetivos.
La identificación de riesgos es un proceso iterativo, porque se pueden descubrir nuevos
riesgos en todas las fases de construcción.
Los documentos del proyecto y en particular de los trabajos, proporcionaran un excelente
marco de referencia para llevar a cabo la identificación de los riesgos proporcionando una
manera de asegurar que los riesgos potenciales de cada fase de la construcción son tratados
y dirigidos de manera que esto permita evaluarlos tanto cualitativamente como
cuantitativamente.
El proceso de identificación de riesgos deberá ser simple, plasmados en una lista. La amplia
variedad de riesgos puede generar a menudo problemas de sobrecarga de información,
provocando que ciertos riesgos sean pasados por alto o duplicados, de esta forma se evitará
generar grandes listados de riesgos al introducir riesgos insignificantes. Las amenazas y
oportunidades que tengan una baja probabilidad de ocurrencia o que tengan un bajo impacto
no deberían ser tenidas en cuenta, ya que se consolidarán varios riesgos en un único riesgo
que sea mayor. Antes de ser analizados, los riesgos identificados deben ser registrados.
La siguiente información es necesaria para el registro de riesgos:
• Nombre del riesgo.
• Código único de identificación del riesgo.
• Breve descripción del riesgo y por qué ocurriría.
• Estimación de la probabilidad y potencial impacto.
• Persona encargada de monitorear el riesgo y sus efectos.
• Detalles de las estrategias de reducción de riesgos.
• Fecha de registro y de última modificación.
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Ficha para identificar el riesgo:
Evaluación del Riesgo
Riesgo: Código: Evaluación
Inicial Periódica
Localización del Riesgo Fecha: Fecha actualización:
Personal encargado
Causas del riesgo
Probabilidad Alta Media Baja
Impacto Técnico: Operacional: Funcional:
Respuesta
Ilustración Nº 8 Ficha de Evaluación de Riesgos
3.1 Riesgos Asociados al Proyecto
Entre el 19 y 20 de febrero del presente, se registraron 31 movimientos sísmicos entre 2.5 y
5.2 ML; destacando el sismo del viernes 19 de febrero a las 21:05, de magnitud 5.2 ML (escala
de Richter), con epicentro a 8 km al sur de Maca y profundidad de 5 Km (Fuente: IGP). Estos
sismos están asociados a la reactivación de la falla geológica activa Pungo – Hornillo,
identificada y estudiada por geólogos del INGEMMET.
Los movimientos sísmicos causaron daños importantes en la localidad de Maca y valle del
Colca, dando lugar a viviendas colapsadas, muros agrietados y caídos, entre otros. Este sismo
confirma que estas fallas son activas y que pueden generar mayor destrucción en diversos
poblados, obras civiles e infraestructura vial.
El INGEMMET como Servicio Geológico del Perú, viene realizando estudios y monitoreo de las
fallas activas en la región de Arequipa, que permitirá generar mapas de amenaza sísmica, los
cuales brindan información necesaria a los gobiernos locales, provinciales e instituciones
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inmersas en el tema de desastres y prevención.
Ilustración Nº 9 Estudio de la Sismicidad del Volcán Misti
Finalmente, los estudios realizados en la región de Arequipa permitieron identificar fallas
geológicas adyacentes a centros urbanos y a obras importantes, como por ejemplo la ciudad
de Arequipa, la represa Aguada Blanca, el canal principal del proyecto Majes‐Sihuas, el
proyecto de la represa Angostura, entre otros. En tal sentido, el Mapa Neotectónico de la
región Arequipa debe ser una herramienta básica para tareas de prevención y planificación de
futuras obras.
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38
Ilustración Nº 10 Tipos de Fenómenos en la ciudad de Arequipa‐Chuquibamba
Enumeración de Peligros que pueden afectar al Proyecto ámbito de estudio.
• Peligros Naturales:
- Aluviòn
- Crecida de Río
- Deslizamientos
- Granizadas
- Heladas
- Huaycos
- Incendio Urbano
- Inundación
- Lluvia intensa
- Marejada
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- Nevada
- Sequía
- Sismos
- Vientos Fuertes
• Peligros Socionaturales: peligros generados por la relación hombre naturaleza. Los
cambios surgidos en el medio por ejemplo a causa de:
‐ Movimiento de tierras.
‐ Construcción de infraestructuras
• Peligros Antrópicos:
‐ Incendios forestales
Fenómeno que se presenta cuando uno o varios materiales combustibles en bosques, selvas
y otro tipo de zonas con vegetación son consumidos en forma incontrolada por el fuego, el
mismo que puede salirse de control y expandirse muy fácilmente sobre extensas áreas.
‐ Cambio de uso de los suelos.
Uso irracional de la vegetación debido a diversos factores económicos y sociales de la
población, entre ellos el sobrepastoreo, la deforestación y cultivos de secano en laderas,
incrementando la vulnerabilidad a la ocurrencia de deslizamientos y huaycos.
4 VULNERABILIDAD
Los riesgos naturales son acontecimientos físicos y/o fenómenos potencialmente perjudiciales
que puede causar la muerte o lesiones, daños materiales, interrupción de la actividad social y
económica; o la degradación ambiental. Puede tener un origen geológico, hidrometeorológico
o biológico. Todo riesgo natural se caracteriza por su localización, alcance, magnitud o
intensidad y frecuencia o probabilidad.
Los procesos geodinámicos externos que afectan la parte superior o externa de la corteza
terrestre eventualmente pueden incidir en algún aspecto sobre el área del proyecto en el trazo
de la línea de conducción.
Los riesgos naturales más frecuentes se dan en los diferentes pasivos ambientales
superficiales y subterráneos de la ex unidad minera, por la acción de diferentes fenómenos de
geodinámica externa, principalmente debido a flujos hídricos superficiales y subterráneos,
inestabilidad de taludes, desprendimientos de rocas, inundación, etc. Estas inestabilidades se
ocasionan a consecuencia de factores combinados de morfología, litología, influencia de la
geología estructural, hidrogeología, modificaciones antrópicas, altitud y condiciones
climáticas.
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40
En el área de las obras proyectadas la acción de los fenómenos de la geodinámica externa y el
riesgo geológico es mayormente de bajo a moderado. Sobre esta base se deberá considerar
la acción de los siguientes fenómenos geodinámicas.
Los cambios bruscos de temperatura entre el día y la noche. Dichos procesos generan
fracturamiento y meteorización de diferente grado en los afloramientos de roca.
El efecto de los sismos y/o flujos superficiales que ocasionan activación o generación
de derrumbes, produciendo el desplazamiento de material suelto e inestable en
pendientes mayores a 45°, por efecto de la gravedad en las laderas, desestabilizando
los taludes naturales y de los desmontes de mina.
Las precipitaciones, típicas de zonas de alta montaña, que afectan a las fracturas
abiertas de las rocas, ocasionando fragmentos de roca y en sectores suelo residual.
Caída de rocas desde las laderas superiores y medias, en zonas escarpadas de valles,
alta montaña y los flancos de los valles glaciares, hacia las partes bajas.
Deslizamiento de material suelto y remoción de masas por huaycos
Socavamiento, erosión e inundación de algunos cursos de aguas, de quebradas que
drenan en las áreas de estudio.
La actividad sísmica del área, que se describirá en el informe de Peligro Sísmico.
En el trazo de la línea de conducción y las estructuras proyectadas se han identificado una
serie de fenómenos geodinámicos como deslizamientos de masas de suelos, erosión en
sectores puntuales y caídas de rocas que imponen un riesgo a la estabilidad de las obras
proyectadas.
5 ANÁLISIS CUALITATIVO Y CUANTITATIVO DE RIESGO
5.1 Método Cualitativo
El análisis cualitativo que se empleara incluye los métodos para priorizar los riesgos
identificados y poder realizar el análisis cuantitativo y la planificación de respuesta al riesgo.
La mejor práctica para llevar a cabo el análisis cualitativo de riesgos es la de utilizar un
conjunto de valores fijos que representen la probabilidad y el impacto de cada riesgo desde
un punto de vista cualitativo. Estos valores servirán para categorizar y agrupar los riesgos y
proporcionar una guía sobre dónde invertir el mayor esfuerzo.
La evaluación de la probabilidad de los riesgos investiga la probabilidad de ocurrencia de cada
riesgo específico. La evaluación del impacto de los riesgos investiga el posible efecto sobre un
objetivo, como tiempo, coste, alcance o calidad, incluidos tanto los efectos negativos por las
amenazas que implican, como los efectos positivos por las oportunidades que generan. Para
cada riesgo identificado se evalúan la probabilidad y el impacto, es decir, se asocia riesgo a un
valor cualitativo de probabilidad de impacto.
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41
La técnica empleada en el análisis cualitativo de los riesgos que se producirán en el proyecto,
constará del uso de tablas de probabilidad e impacto de los riesgos, que consiste en investigar
la probabilidad de ocurrencia de cada riesgo y los efectos del impacto si es que ocurriesen.
Aunque es importante identificar el mayor número posible de riesgos del proyecto como se
ha mencionado anteriormente, en muchos casos el número de riesgos identificados puede ser
abrumador, para lo cual se pueden agrupar los riesgos en función de sus prioridades de tal
forma que se haga enfoque en los más críticos.
Se establece la clasificación de los riesgos de manera cualitativa según: matriz de probabilidad
e impacto, severidad, nivel de riesgo y prioridad.
La matriz de probabilidad e impacto asigna categorías a los riesgos basándose en la
combinación de dichos factores que llevan a la calificación de los riesgos como de prioridad
baja, moderada o alta.
Tabla Nº 10 Matriz de prioridades. Amenazas y oportunidades
Probabilidad Impacto
Nada probable 0.1 Muy bajo 0.05
Poco probable 0.3 Bajo 0.1
Medianamente probable 0.5 Moderado 0.2
Bastante probable 0.7 Alto 0.4
Muy probable 0.9 Muy alto 0.8
Tabla Nº 11 Matriz de probabilidad e impacto
Es la consecuencia de que se produzca un riesgo específico y representa el costo del daño,
pérdidas o lesiones en el personal de la obra.
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42
Severidad de las Consecuencias
Definición
Ligeramente Dañino Daños superficiales sin pérdida de jornada laboral, golpes y cortes pequeños, molestias e irritación leves, dolor de cabeza. Pérdidas menores hasta doscientos sesenta soles (s/.260).
Dañino Daños leves con baja temporal, sin secuelas ni compromiso para la vida del trabajador, clientes o de terceros, tales como laceraciones, conmociones, quemaduras, fracturas menores, dermatitis, etc. Pérdida de doscientos sesenta soles (s/.260) hasta doscientos sesenta mil soles (s/.260000). Paralización corto periodo de tiempo el trabajo.
Extremadamente Dañino Daños graves que ocasionan incapacidad laboral permanente e incluso la muerte del trabajador, clientes o terceros, tales como amputaciones, fracturas mayores, intoxicaciones, enfermedades profesionales irreversibles, cáncer, etc. Pérdida de más de doscientos sesenta mil soles (s/.260000). Pérdida de clientes. Quebranto de actividad productiva. Afecta el medio ambiente.
Tabla Nº 12 Clasificación de la severidad de las consecuencias
- Nivel de Riesgo
Una vez estimado el riesgo, se procede a valorarlo. El método brinda una matriz que permite
cualificar el nivel de riesgo, a partir de la conjugación de la severidad de las consecuencias y
de la probabilidad de ocurrencia que el daño propuesto se materialice.
Probabilidad
Severidad de las consecuencias
Ligeramente Dañino
Dañino Extremadamente Dañino
Baja Riesgo Trivial Riesgo Tolerable Riesgo Moderado
Media Riesgo Tolerable Riesgo Moderado Riesgo Importante
Alta Riesgo Moderado Riesgo Importante
Riesgo Intolerable
Tabla Nº 13 Niveles de Riesgo
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A partir de la conjugación de severidad y probabilidad en una matriz, se determina el nivel de
riesgo. Así mismo cuando se analiza la severidad, y ésta es clasificada como “extremadamente
dañino”, al determinar el nivel del riesgo, se procederá a asumir como resultado, el nivel
inmediato superior del que se obtenga del cruzamiento en la matriz.
- Prioridad según el Nivel de riesgo
Al organizar la ejecución del plan de medidas de control, se deberá comenzar por aquellas
cuyos factores de riesgos generaron riesgos de prioridad I, II, III, IV y por último la prioridad V,
de esta forma se prioriza el control de los riesgos de mayor impacto, maximizando la
prevención a partir del principio de la seguridad integral, científica y participativa.
Riesgo Acción y temporización Prioridad del
Riesgo
Trivial No se requiere acción específica. V
Tolerable No se necesita mejorar la acción preventiva. Sin embargo se deben considerar soluciones rentables o mejoras que no supongan una carga económica importante
IV
Moderado Se debe reducir el riesgo, determinando las inversiones precisas. Las medidas para reducir el riesgo deben implantarse en un periodo determinado.
III
Importante No debe comenzarse el trabajo hasta que se haya reducido el riesgo. Incluso puede que se precisen recursos considerables para controlar el riesgo.
II
Intolerable No debe comenzar ni continuar el trabajo hasta que se reduzca el riesgo, incluso con recursos ilimitados, debe prohibirse el trabajo (riesgo grave e inminente).
I
Tabla Nº 14 Nivel de Prioridad según el Nivel de Riesgo
A continuación se detalla la tabla de riesgos cualitativos asociados al proyecto en cuestión:
Riesgo Probabildiad Impacto Severidad Nivel de Riesgo
Prioridad
Aluvión Baja Moderado Dañino Moderado III
Crecida de Río Media/Alta Moderado Dañino Importante III
Deslizamientos Baja Moderado Ligeramente dañino Moderado III
Granizadas Media/Alta Alto Dañino Importante II
Heladas Media/Alta Bajo Ligeramente Dañino Moderado III
Huaycos Media/Alta Moderado Dañino Importante Ii
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Incendio Urbano Media/Alta Bajo Ligeramente Dañino Trivial V
Inundación Media/Alta Moderado Ligeramente Dañino Trivial V
Lluvia Intensa Media/Alta Moderado Dañino Moderada III
Marejada Baja Bajo Ligeramente Dañino Trivial V
Nevada Baja Bajo Ligeramente Dañino Trivial V
Sequía Baja Bajo Ligeramente Dañino Trivial V
Sismos Media/Alta Bajo Ligeramente Dañino Trivial V
Vientos Fuertes Media/Alta Bajo Ligeramente Dañino Trivial V
Tabla Nº 15 Análisis Cualitativo de los Riesgos del proyecto
5.2 Método Cuantitativo
- El análisis cuantitativo empleado determinara la medición del impacto y probabilidad
de los principales riesgos que pueden afectar al proyecto. Además, tiene la ventaja de
permitir entender mejor el proyecto ante una gran cantidad de variables y riesgos, y
se puede obtener probabilidades de ocurrencia de potenciales riesgos en
circunstancias específicas del proyecto.
- El análisis de riesgo cuantitativo utiliza técnicas para:
Determinar la probabilidad de conseguir los objetivos específicos del proyecto.
Cuantificar el valor esperado y sus probabilidades, y determinar el costo y la
programación para reservas.
Identificar objetivos de costo, cronograma o alcance realistas y viables.
Determinar la mejor decisión de dirección de proyectos cuando algunas
condiciones o resultados son inciertos.
- El análisis cuantitativo de riesgos se repetirá después de la planificación de la respuesta
a los riesgos, también como parte del seguimiento y control de riesgos, para
determinar si el riesgo general ha sido reducido satisfactoriamente una vez tomadas
las medidas oportunas.
- Valoración del Riesgo
- Para la valoración del riesgo se empleará la metodología de Richard y Pickers; donde
se obtiene una valoración de cada riesgo, resultado de multiplicar las tres variables en
relación a la Probabilidad, Frecuencia y Consecuencia.
Probabilidad del Suceso Valores
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Ocurre frecuentemente 10
Muy posible 6
Poco usual, pero posible (ha ocurrido) 3
Ocurrencia rara 1
Muy poco usual (no ha ocurrido, pero imaginable)
0.5
Ocurrencia virtualmente imposible 0.1
Tabla Nº 16 Probabilidades del suceso.
Frecuencia de Exposición a situación de riesgo
Valores
Continua 10
Frecuente (diaria) 6
Ocasional 3
Poco usual (mensual) 2
Raro 1
Muy raro (anual)0.5
Ninguna 0.1
Tabla Nº 17 Frecuencia de Exposición a situaciones de Riesgo
Tabla Nº 18 Valorización de Posibles Consecuencias
Posibles Consecuencias Valores
Catástrofe (muchos muertos y/o daños por más de S/.3500000)
100
Desastre (algunos muertos o/y daños de hasta S/.3500000)
40
Muy seria (muchos heridos, algún muerto o/y daños > S/.350000)
20
Seria (daños > S/.35000) 7
Importante (daños > S/.3500) 3
Notable (daños > S/.350) 1
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Valor de Riesgo Riesgo Implicación
400 Muy alto Paralización de la actividad
De 200 a < 400 Alto Corrección inmediata
De 70 a < 200 Importante Precisa Corrección
< 70 Posible Mantener alerta
Tabla Nº 19 Valor del riesgo e implicación
A continuación se detalla la tabla de riesgos cuantitativos asociados al proyecto en cuestión:
Riesgo Probabilidad Frecuencia ConsecuenciaValor del Riesgo
Nivel de riesgo
Implicación
Aluvión 1 0.5 1 0.5 Posible Mantener alerta
Crecida de Río 6 6 3 108 Importante Precisa Corrección
Deslizamientos 1 3 20 60 Importante Mantener alerta
Granizadas 1 1.5 20 30 Posible Mantener alerta
Heladas 6 6 15 540 Importante Paralización de la actividad
Huaycos 3 3 60 540 Importante Paralización de la actividad
Incendio Urbano
4 0.5 5 10 Posible Mantener alerta
Inundación 4 0.5 20 40 Posible Mantener alerta
Lluvia Intensa 10 3 7 210 Importante Corrección Inmediata
Marejada 1 0.1 1 0.1 Posible Mantener alerta
Nevada 8 0.5 1 4 Posible Mantener alerta
Sequía 1 0.5 1 0.5 Posible Mantener alerta
Sismos 1 1 3 3 Posible Mantener alerta
Vientos Fuertes
2 1 1 2 Posible Mantener alerta
Tabla Nº 20 Análisis Cuantitativo de los Riesgos del Proyecto
5.3 Planificación de Respuesta a los Riesgos
La planificación de respuesta a los riesgos consiste en la implantación de una serie de medidas
para mejorar las oportunidades y reducir las amenazas que se produzcan durante la fase de
construcción.
Estas medidas se agrupan en cuatro estrategias:
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Evitar: implica cambiar el plan de gestión del proyecto para eliminar la amenaza que
representa un riesgo, aislar el riesgo. Normalmente se elimina la causa del mismo, de
tal forma que el riesgo no pueda afectar al proyecto.
Transferencia: Implica trasladar las consecuencias de un riesgo a una tercera parte
junto con la responsabilidad de la respuesta, como pueden ser seguros.
Mitigar: Significa reducir la probabilidad y/o el impacto de un del riesgo. Adoptar
acciones tempranas para reducir esta probabilidad de ocurrencia es más efectivo que
tratar de reparar el daño después de que ha ocurrido el riesgo. La mitigación de riesgos
puede implicar lo siguiente:
Reducir la probabilidad de ocurrencia de los riesgos apuntando objetivamente
al control de los factores que lo originan.
En caso que la mitigación no reduzca la probabilidad de ocurrencia, se trata de
controlar el impacto del riesgo.
Implementar planes de contingencia y especificarlos en el Plan de Gestión de
Riesgos, incluyendo costos y procedimientos.
Aceptación esta estrategia se utiliza cuando se decide no actuar contra el riesgo
antes de su activación.
Para cada riesgo se deberá nombrar a un responsable de implementar la
estrategia elegida según un plan predefinido una vez se posea toda la
documentación necesaria para elaborarlo. Como consecuencia de esta
implantación pueden aparecer riesgos residuales y riesgos secundarios. Los
riesgos residuales son aquellos que permanecen después de implementar las
respuestas al riesgo.
Los riesgos secundarios son los riesgos que pueden aparecer como
consecuencia de la implementación de la respuesta a un riesgo. Deben ser
gestionados de igual manera a los riesgos primarios, planificando sus
respuestas.
5.4 Supervisión y Control de Riesgos
Este proceso se ocupa del seguimiento de los riesgos identificados durante la fase de
construcción de manera que los planes de riesgo serán ejecutados por los responsables
asignados, de la supervisión de los riesgos residuales, de la aparición de indicadores que
muestran que algún riesgo está a punto de producirse, de la revisión de la priorización de
riesgos realizada, y de la identificación de nuevos riesgos que pudieran presentarse.
El instrumento más potente de control de riesgos son las revisiones de los riesgos. En toda
reunión y revisión del proyecto de “Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable
y alcantarillado Sanitario en la Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia
de Condesuyos, Departamento y Región de Arequipa”.
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6 DISEÑO DE LA INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y
ALCANTARILLADO EN BASE AL ÁNALISIS DE RIESGO
Para el Diseño de Infraestructura del Sistema de Abastecimiento y Alcantarillado desde el
punto de vista del análisis de riesgos y desastres observamos que la construcción de la Planta
de Tratamiento de Agua Potable y la Planta de tratamiento de Agua Residual aumentan los
niveles de exposición y vulnerabilidad generando una elevación en el nivel de riesgo. Por ello
es importante que los Contratistas, y representantes de la Localidad de Chuquibamba tengan
un conocimiento en los siguientes aspectos:
- Técnicas de Diseño y construcción de la planta.
- Amenazas y riesgos que conllevan la ejecución y la operación de la PTAR y PTAP.
A nivel Regional, Arequipa es una zona donde está expuesto a sismos, inundaciones y
erupciones volcánicas, huaycos, granizadas, vientos fuertes, sequías, heladas etc. Estos
fenómenos atacan la PTAR Y PTAP de forma repetitiva a lo largo de las diferentes estaciones
anuales y generan grietas, fisuras y en general destrucción del concreto del proyecto.
Cabe mencionar que en el ámbito de estudio se encuentra con escasas zonas de derrumbe ya
que las estructuras proyectadas y en la zona de estudio existente se desarrollan depósitos de
material aluvial, morrenico de pendiente moderada, resaltando que estas acumulaciones son
de potencia media.
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El análisis de cada peligro se efectúa de manera cuantitativa y cualitativa como se ha
demostrado en el apartado 5 de este mismo texto
6.1 DESCRIPCIÓN GEOMORFOLÓGICA DE LA ZONA DE ESTUDIO
La configuración geomorfológica de la zona de trabajo presenta 20° grados de pendiente,
corresponde a una ladera de pendiente baja a moderada, esta ladera se presenta uniforme
ganando altura a medida que nos dirigimos altitudes más altas.
El área descrita geomorfológicamente presenta las características apropiadas para realizar los
estudios geotécnicos con pendientes moderadas.
Vista de las pendientes a ambos lados de la carretera
Pendientes Suaves
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El material de fundación presenta una capa superior de relleno de material de cultivo (suelo
de cobertura), compuesto por limo arcilloso, plasticidad baja, ligeramente denso, seco, beige,
bajo la cual subyace un suelo homogéneo, compuesto por una limo arcilloso.
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Vista panorámica de Inspección en la cámara de captación cabracancha donde existe un riesgo
menor de deslizamiento de masas de suelo y roca que debe ser evaluado.
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Vista menor de deslizamiento de masas de suelo y roca que debe ser evaluado.
Cabe mencionar que a los largo de la trayectoria de la línea de aducción y conducción
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Se han identificado también otros fenómenos menos recurrentes pero no menos importantes
como son hundimientos o subsidencias.
7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Como se ha analizado en este informe los riesgos sísmicos y geológicos de la zona de
Chuquibamba principalmente analizados por los peligros que se han dado en esta misma zona
a lo largo de los años y las características de la zona de estudio. Éstas vienen dadas por la
distribución tanto de placas como de fallas que influye en el nivel de vulnerabilidad y
peligrosidad a la hora de realizar las obras de construcción. Por este motivo se dan unas pautas
como conclusión y recomendación en este sentido
Desde el punto de vista del análisis de riesgos y desastres observamos que la
construcción de PTAR Y PTAP aumentan los niveles de exposición y vulnerabilidad
generando una elevación en el nivel de riesgo.
Al tener estos problemas en estos puntos el diseño estructural de los elementos que
componen ambas plantas deben de ser estudiados para estudios de carga
desfavorables en este apartado. Además se detalla la importancia de estas
simulaciones de carga a la hora del diseño estructural.
Los niveles de vulnerabilidad a los riesgos geológicos de las obras proyectadas son
considerados bajos debido a la ubicación del trazo y las condiciones topográficas
propias que no imponen mayores riesgos.
De acuerdo a la sismicidad histórica y los mapas de isosistas recopilados, el área de
estudio ha experimentado intensidades de VIII grados en la escala de Mercalli
Modificada.
La distribución espacial de la sismicidad indica que la actividad sísmica predominante
se concentra en la zona de subducción de interfase e intraplaca, con predominancia
de eventos sísmicos de intraplaca.
Para una valoración con mayor grado de certidumbre acerca de la influencia de las
fallas, se recomienda hacer un estudio específico de las fallas locales alrededor de la
zona de estudio.
Para la evaluación del peligro sísmico probabilístico se utilizaron las fuentes
sismogénicas definidas por Gamarra y Aguilar (2009) clasificadas de acuerdo a los
mecanismos de rotura: subducción de interfase, subducción de intraplaca y corteza
superficial.
En el caso de considerar la influencia de la componente vertical del movimiento
sísmico, de acuerdo a la norma de diseño Sismorresistente E.030 (2006), ésta deberá
ser estimada como los 2/3 del valor de la aceleración horizontal máxima de diseño.
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En el caso de utilizar métodos pseudo estáticos para el diseño de muros y taludes se
sugiere el uso de un coeficiente sísmico igual a ½ de la aceleración pico del suelo (PGA),
en base a la recomendación del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos
(U.S. Army Corps of Engineers, Hynes y Franklin, 1984).
Los principales riesgos geológicos encontrados en el trazo de la línea de conducción y
las obras de agua potable y alcantarillado comprenden problemas de geodinámica
externa como caídas de rocas, deslizamiento de masa de suelo, erosión de ribera,
huaycos que imponen riesgos moderados sobre las obras proyectadas.
Los valores recomendados en el presente informe serán utilizados exclusivamente
para el área evaluada.
Los principales riesgos a nivel local existentes en la zona de estudio que conforman el
proyecto son: caída de rocas, deslizamientos, pendientes poco pronunciadas, suelos
corredizos, arcillas expansivas, torrencialidad, etc.
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ANEXO I
PLANO DE VULNERABILIDAD Y PELIGRO SISMICO