MATERIALS AND METHODS Constructs generation

8.1. CONCEPTOS GENERALES

La sacudida experimentada debida a un sismo en un sitio determinado, corresponde a la combinación de tres factores: la fuente sísmica, el trayecto por el que viajaron las ondas y los efectos locales o de sitio. Para estudiar la influencia de estos factores es necesario aislarlos. Por ello, un punto medular en la medición de los efectos de sitio ha sido la propuesta de metodologías que ayuden a aislarlos. Las modificaciones que sufren las ondas sísmicas por la presencia de depósitos de suelos no consolidados (como en arcillas) o no compactados (como en arenas) son calculadas, además de tomar en cuenta las modificaciones por la topografía del sitio (montañas, cañones, pendientes) y por deslizamiento de tierra. Los efectos de sitio se calculan a partir de información proveniente de registro de vibración ambiental, de registros (sismogramas ó acelerogramas) de sismos en redes locales y nacionales durante un intervalo de aproximadamente 25 años, de modelos del terreno generados de información geológica, geotécnica y geofísica y a través de mapas topográficos.

El objetivo principal de este capítulo es comprender la causa de la amplificación sísmica del valle de Chilpancingo, aspecto importante para evaluar el peligro sísmico y la vulnerabilidad de las construcciones. Las causas que provocan amplificación del movimiento del suelo en el valle de Chilpancingo son la cercanía con las fuentes sísmicas (zona de ruptura y epicentro), el mecanismo focal del sismo y su azimut, la direccionalidad de las ondas sísmicas en el sitio y las características del movimiento de entrada, las condiciones geológicas del subsuelo, la topografía del terreno y la geometría del valle. El estado del arte de la estimación de los efectos de sitio está basado en evidencias históricas, instrumentales y teóricas que consisten fundamentalmente en la observación de daños, en métodos de análisis de registros de microtremores (vibración ambiental), en la determinación de cocientes espectrales, efectos topográficos de superficie y geometría del valle, en el análisis de ondas de cuerpo, y finalmente, en el análisis de ondas superficiales.

Generalmente los sedimentos blandos amplifican el movimiento del suelo causado por sismo más que los suelos firmes (rigidez intermedia) o que el suelo rocoso, uno de los logros de la ingeniería sísmica geotécnica es la valoración de dichas amplificaciones en áreas metropolitanas de regiones expuestas a fuerte actividad sísmica. Estas valoraciones son de gran ayuda para detectar y ubicar las zonas de mayor peligro sísmico. En las últimas tres décadas se han realizado una gran cantidad de investigaciones sobre la respuesta de depósitos de suelos, éstas han permitido observar cómo se concentran los daños en áreas especificas que, en la mayoría de los casos, están sobre sedimentos. En los efectos de sitio la amplitud ha sido más estudiada que la fase.

Los movimientos del suelo en un valle no solo consisten de ondas de cuerpo y de superficie provenientes de la fuente sísmica, sino también de ondas superficiales inducidas por las heterogeneidades locales, las cuales producen alargamiento de la duración del movimiento del terreno. Una de las formas de daño en estructuras flexibles está asociada a la larga duración del movimiento del suelo provocado por sismo, cuando las estructuras se ubican en valles con grandes capas de sedimentos blandos. Se le llama efecto de sitio a la amplificación e incremento en la duración del movimiento

sísmico del suelo provocada por los sedimentos, también el efecto de la licuación de la arena es considerada como un efecto de sitio.

Si se quieren estimar con precisión los efectos de amplificación en regiones donde la geología local es compleja, no es suficiente para definir el problema con la escasa información sobre instrumentación sísmica de eventos que han causan daño en esa área, principalmente porque los efectos de sitio complejos tienden a ocurrir a profundidades mayores de los valles sedimentarios, precisamente donde

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están asentadas las zonas urbanas. Además, en el caso de la ciudad de Chilpancingo, el crecimiento urbano se está extendiendo a las partes altas o lomeríos del valle, haciendo que el problema sea aún más complejo. Desde el punto de vista de la zonificación sísmica del terreno, las fallas (deslizamiento) de los taludes con pendiente fuerte, constituyen un peligro inducido que debe ser analizado en el caso de Chilpancingo.

Para zonas metropolitanas, como lo es la ciudad de Chilpancingo Guerrero, en un estudio de riesgo sísmico, la variabilidad típica del movimiento del terreno y la extensión del área afectada deben tomarse en cuenta en la evaluación del fenómeno de amplificación generado por diferentes fuentes o irregularidades. Así, los efectos de amplificación topográficos son debidos a irregularidades del terreno (lomeríos, pendientes, etc.), las que generan un efecto muy localizado de la amplitud del movimiento. Por otro lado, la amplificación del suelo, es ocasionada por una formación irregular típica del subsuelo, donde los contrastes de impedancia dentro de los estratos del depósito pueden afectar a un área mucho mayor.

En el caso de la amplificación del suelo, la forma en que se lleva a cabo ésta, depende de la forma de la geología local. Se sabe muy bien, que en los estratos de suelo que se extienden horizontalmente con impedancias mecánicas marcadamente menores que el material sobre los que descansan, ocurre un movimiento resonante sísmico respecto a roca o suelo firme, que se manifiesta por picos concentrados en periodos o frecuencias bien tipificados. Sin embargo, en estratos de suelo profundos con notables y complejas interfaces sedimento/base rígida (es decir geometrías 2D o 3D), se ha observado que la amplificación sísmica es mucho mayor que la indicada por modelos 1D.

Los daños históricos provocados por los sismos en Chilpancingo, han sido cuantiosos en los dos últimos siglos. Solo se cuenta con información acelerométrica de poco menos de 30 años, en suelo sedimentario y firme. Esta información, aunque escasa, es muy importante para inferir algún patrón de la propagación de las ondas sísmicas que inciden al valle. Se puede estudiar si existen tendencias en la manera en que se amplifican las ondas sísmicas en el sitio, es decir, si es predominante cierta dirección en particular y sí es independiente del azimut del epicentro; y si este efecto es debido a las condiciones locales o a la topografía. En este trabajo, se realiza un análisis de las direcciones principales de Intensidad de los acelerogramas, utilizando el criterio de Arias (1970). Los efectos de sitio se calculan con las funciones de transferencia empíricas y con las relaciones horizontales-verticales (H/V), en diferentes direcciones, con la finalidad de estudiar el efecto de las direcciones sobre los efectos locales.

Figura 8.1. Condiciones del relieve topográfico y crecimiento urbano que prevalecen en la ciudad de Chilpancingo.

En la figura 8.1 se presenta una vista

acelerado crecimiento urbano hacia las partes con pendientes fuertes, además se aprecia que el relieve topográfico está formado por una secuencia de lomeríos o colinas con pendiente accidentada. Desde el sismo de julio de 1957, la ciudad de Chilpancingo no ha experimentado un sismo de gran magnitud a una distancia relativamente cercana (menos de 100

crecimiento urbano hacia las partes más altas del valle, ha au peligro sísmico ante un escenario de un sismo con magnitud mayor a 8 Guerrero. En este trabajo también

fuentes mencionadas antes (geología y topografía) que generan la gran amplificación observada en el valle de Chilpancingo, Guerrero.

8.2. ESPECTROS OBSERVADOS EN EL VALLE DE

En la figura 8.2 se presentan los acelerogramas componente NS del si septiembre de 1995, producido

CHIL (suelo firme), en RICA (suelo) y en RICC (suelo sedimentario), donde se observa que la aceleración máxima absoluta en CHIL resultó de 29.09

89.59 cm/s2. De manera general

cada sitio, siendo mayor para el sitio de suelo sedimentario

Figura 8.2. Comparativa de los acelero

firme), en RICA (suelo) y en RICC (suelo sedimentario

Figura 8.3. Espectros de respuesta elástica (NS) del sismo del 14/09/1995 registrados en los sitios CH

En la figura 8.3 se presentan los espectros de respuesta elástica componente NS. Se observa que

sedimentario (RICC), donde se tiene el mayor efecto

firme (CHIL). En efecto, se presenta una seudoaceleración máxima de 61.79 cm/s

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En la figura 8.1 se presenta una vista panorámica de la ciudad de Chilpancingo, donde se observa el acelerado crecimiento urbano hacia las partes con pendientes fuertes, además se aprecia que el relieve topográfico está formado por una secuencia de lomeríos o colinas con pendiente accidentada. Desde el ismo de julio de 1957, la ciudad de Chilpancingo no ha experimentado un sismo de gran magnitud a una distancia relativamente cercana (menos de 100 km); esta situación combinada con el acelerado crecimiento urbano hacia las partes más altas del valle, ha aumentado de manera considerable el peligro sísmico ante un escenario de un sismo con magnitud mayor a 8.0 que pueda ocurrir en el

también se pretende establecer cuál es la participación de cada una de las dos adas antes (geología y topografía) que generan la gran amplificación observada en el

Guerrero.