DETERMINACION DE LOS EFECTOS DE SITIO A NIVEL PRELIMINAR PARA LA CIUDAD DE TUNJA UTILIZANDO LA RELACION H/V

Oscar Ramirez1

Orlando Rincn Arango2 Andrs Paez Campos3

Italo Reyes Chitaro4 1Profesor Asociado Universidad Pedaggica y Tecnolgica de Colombia 2Profesor Asistente Universidad Pedaggica y Tecnolgica de Colombia

3Investigador Universidad Pedaggica y Tecnolgica de Colombia 4 Profesor Asociado Universidad Pedaggica y Tecnolgica de Colombia

e-mail: casufi@tunja.uptc.edu.co

RESUMEN: En el estudio fueron evaluados los periodos de los depsitos de suelo mediante la relacin H/V tcnica de Nakamura aplicado a registros de Microtemblores, Los registros fueron realizados en 161 puntos del rea urbana, incluyendo el anlisis de estabilidad horaria en suelo y roca para los sitios de instalacin de estaciones acelerogrficas, elaborndose un mapa de isoperiodos y establecindose zonas de respuesta dinmica similar comparando los resultados con la zonificacin realizadas y los accidentes topogrficos. Adems se analizo la variabilidad de los registros ante la presencia de tubificacin subsuperficial, fenmeno habitual en la ciudad debido a los avanzados procesos de erosin de los depsitos, fenmeno difcil de detectar lo que ha desestabilizado diversas construcciones. Los resultados obtenidos se usaron para determinar los Sitios donde seria necesario instrumentar y se trazaron pautas para el proceso de zonificacin definitivo de la ciudad dentro de la siguiente etapa del proyecto de microzonificacin . Palabras claves: Microtemblor, Microtrepidacin, Nakamura, Isoperiodos, Microzonificacin. 1.GENERALIDADES El presente estudio se realizo dentro la fase inicial del proyecto de Microzonificacin Ssmica del corredor industrial de Boyac, el cual viene Desarrollando la Universidad Pedaggica y tecnolgica de Colombia desde 1999 como una herramienta para completar el ordenamiento territorial de las principales ciudades del departamento. El cual surgi como necesidad ante la escasa informacin existente en el departamento y la poca conciencia ssmica de sus gobernantes. El objetivo primordial del proyecto es el de cuantificar el riego ssmico en el corredor industrial de Boyac zona geogrfica donde se encuentran ubicadas las cuatro principales ciudades del departamento y donde estn ubicadas las industrias e infraestructura ms importantes para la regin. En esta etapa del proyecto y en este estudio en particular se pretendi determinar los efectos de sitio a nivel preliminar para la zona urbana de la ciudad de Tunja mediante la utilizacin de metodologas alternativas, lo que unido al conocimiento de las condiciones geolgicas, topogrficas y a la asignacin de parmetros estticos determinados en el desarrollo del proyecto nos generara resultados bastante confiables. Ante la necesidad de Conocer los efectos de sitio y la respuesta dinmica de los diversos depsitos de suelo presentes en el rea urbana y ante los costos que dicho proceso implicaba, debido a los escasos recursos

financieros disponibles, se opto como fase preliminar usar tcnicas alternativas que implicaran bajo costo, que fueran de fcil Implementacin, y que proporcionaran informacin sobre la respuesta de los depsitos identificados en etapas anteriores, para orientar el proceso de Microzonificacin de una forma acertada y optima. Se analizaron diversas alternativas, teniendo como limitante la escasa informacin instrumental histrica en el departamento y los pocos equipos se decidi encaminar la investigacin hacia estudios de vibracin ambiental utilizando microtrepidaciones o microtemblores, por su facilidad, por acomodarse a las necesidades y por ofrecer resultados con el mismo nivel de eficiencia que los mtodos pasivos para realizar estimativos de la respuesta local. La metodologa escogida fue la propuesta por Nakamura en 1989, en la que se realiza el calculo de las relaciones espectrales entre las componentes horizontales del movimiento con respecto a las componentes verticales de un mismo lugar empleando Microtrepidaciones (Ruido ssmico ambiental de bajo periodo) o Microsismos (Periodos mayores de 2 segundos), lo que hace a esta tcnica ms econmica y de mayor rendimiento; presenta adems la ventaja que se puede utilizar en zonas sin registros previos y requiere de un solo equipo a diferencia de las otras metodologas. Las microtrepidaciones empezaron a ser estudiadas a principios del siglo XX en el Japn, por Omori en 1908 que observo que la vibracin natural del suelo no era una vibracin producida por un sismo, ni alguna oscilacin pulsatoria causada por una fuente local establecida., con experimentacin concluyo que la vibracin natural era producto de la accin de fenmenos naturales como el viento, olas del mar y vibraciones antropognicas como el trafico vehicular y vibracin producida por maquinarias. Hacia los aos 50 se realizaron en Japn numerosas publicaciones sobre medidas de microtemblores, adems se trabajaron proyectos de microzonificacin ssmica en los cuales se compararon las distribuciones de frecuencia obtenidas en movimientos fuertes y microtrepidaciones obtenidas en un mismo sitio, hallndose una buena similitud. A partir del registro sistemtico de microtemblores en miles de sitios Kanai y Tanaka encontraron que los microtemblores eran tiles para inferir propiedades del suelo y contribuir a las normas de diseo sismoresistente Alfaro, et al.(2000). Hacia los aos 60, se realizaron diversos estudios como el de Aki, quien consider las microtrepidaciones como ondas estocsticas y dispersas de superficie; y Kanai en 1966 quien concluy que las microtrepidaciones se generaban por las mltiples reflexiones de las ondas de cortante en los estratos de subsuelo y que los espectros de las fuentes de microtemblores o de las ondas incidentes a las capas del subsuelo son blancos en trminos del desplazamiento; adems Allam realizo un anlisis de las microtrepidaciones tratndolas como ondas de corte en un estado estable de los modos fundamentales de ondas Love y Rayleigh sugiriendo que esta interpretacin se puede realizar si las caractersticas entre subsuelo y basamento estn muy diferenciadas Ojeda (1996), Alfaro et al.(2000). En 1989 Nakamura propuso que mediante las microtrepidaciones se podan evaluar los efectos de sitio, cuantificando la relacin o cociente espectral entre las componentes horizontal y vertical registradas en el mismo lugar, asumiendo que consisten de ondas Rayleigh propagndose en un estrato que esta sobre una capa de semiespacio infinito. Lermo y Chvez-Garca en 1994 revisaron la aplicabilidad de los registros de microtemblores en suelos blandos, comparando tres tcnicas como son la de amplitudes espectrales, estacin de referencia y relaciones espectrales entre las componentes horizontal y vertical de un mismo lugar aplicndolos en

diferentes ciudades de Mxico. Los mejores resultados se obtuvieron con la tcnica de Nakamura y demostrando su correlacin con los resultados de sismos, concluyendo que la tcnica de Nakamura compensa los efectos de la fuente; adems modelaron las microtrepidaciones como ondas Rayleigh propagndose en un semi-espacio infinito, comprobando que las suposiciones de Nakamura eran consistentes con la modelacin existente para la propagacin de ondas Rayleigh. Dravinski, G. Ding y K. L. W en 1996 estudiaron la relacin espectral H/V para valles profundos, considerando valles semicirculares y semiesfricos, demostrando que para los modelos bidimensionales y tridimensionales la tcnica de Nakamura predice bien la frecuencia fundamental y que el error de la estimacin se puede presentar para las estaciones del centro del valle. En el mismo ao Yamanaka encontr que el espectro obtenido por la tcnica de Nakamura es estable en el tiempo y que esta tcnica puede ser usada para determinar la estructura de subsuperficie o perfil estratigrfico. D. Bindi (et. al) en 1997 aplico la tcnica de los radios o relacin espectral H/V a registros de microtrepidaciones y de sismos, analizndolos desde dos puntos de vista, usando la ventana de Hanning y el algoritmo de Landweber con el objeto de determinar las inestabilidades numricas que afectan la relacin espectral H/V, concluyendo en primer lugar que el nivel de amplificacin obtenido por el mtodo de Nakamura es generalmente mas bajo que los obtenidos por datos de sismos, adems no observaron diferencias relevantes entre los factores de amplificacin de las componentes NS y EW; en segundo lugar determinaron que para los anlisis de microtrepidaciones la ventana de Hanning provee una mejor forma del pico cercano a la frecuencia predominante. Alfaro, Navarro, Snchez y Pujades en 1997 determinaron mediante mediciones realizadas para la microzonificacin ssmica de Barcelona que la fiabilidad del resultado no depende de la hora en que se realice la medicin y que las fuentes puntuales identificadas como el paso de un peatn o un coche en las cercanas no afectan el resultado final. Hacia el ao 2000 Nakamura ante las expectativas que se generaron alrededor de la tcnica introducida por el en 1989 y ante las constantes criticas por no haber una explicacin terica de esta, presenta una explicacin de la tcnica y hace su demostracin, adems hace referencia a sus trabajos realizados en la dcada anterior como son el de estimacin de ndices de vulnerabilidad de la estructura del suelo con microtrepidaciones introduciendo el ndice K. En Colombia las microtrepidaciones han sido utilizadas en ciudades como, Santa Fe de Bogot por Ojeda y Yamn (1995), evaluaron los periodos dominantes de vibracin en suelo blando, encontrando que las microtrepidaciones alcanzaban a excitar el tercer modo de vibracin de los suelos, mientras los sismos alcanzaban al segundo modo, aunque no determinaron con exactitud los periodos dominantes de vibracin si mostraron distintos tipos de comportamiento dinmico de los suelos; integrando las microtrepidaciones con otros estudios lograron determinar la profundidad de los estratos blandos. En Pereira, Dos Quebradas y Santa Rosa de Cabal el INGEOMINAS realizo el estudio de evaluacin de efectos de sitio, en el que las microtrepidaciones mostraron resultados claros cuando se utilizo la tcnica de Nakamura para la evaluacin de periodo dominante; los periodos obtenidos con microtrepidaciones demostraron ser semejantes a los calculados con movimientos fuertes y dbiles.

En Armenia(1999) el INGEOMINAS realizo el estudio de microzonificacin ssmica de la ciudad, valindose de microtrepidaciones con el fin de determinar los periodos predominantes del suelo, encontrando resultados acordes a los obtenidos en registros de ssmicos en la ciudad. 2.CARACTERISTICAS GEOLOGICAS REGIONALES Y LOCALES 2.1 Marco Geolgico Regional Las formaciones que afloran en el rea del corredor industrial de Boyac son de edad Paleozoico Superior hasta Holoceno y son todas de origen sedimentario, excepto algunos afloramientos de poca extensin de rocas volcnicas. Las formaciones paleozoicas constituidas de argilitas rojizas, limolitas y areniscas finas se observan solamente en el sector Nororiental entre las ciudades de Duitama y Sogamoso. Las rocas mesozoicas y terciarias tienen una distribucin caracterstica en la regin. Al occidente de la falla de Boyac la secuencia sedimentaria va del Trisico Superior al Cretceo Superior (Cenomaniano-Turoniano). Al occidente de dicha falla, en el rea correspondiente al corredor industrial, la edad de la secuencia oscila entre el Cretceo Inferior (Hauteriviano) y el Eoceno Inferior. Al oriente de la falla de Soapaga, la sucesin estratigrfica cretcico-terciaria termina con arcillolitas y areniscas del Oligoceno Superior. Estas tres zonas presentan una estratigrafa con claras diferencias faciales. El valle Tunja-Sogamoso y parte de las laderas bajas estn cubiertos por depsitos post-orognicos, separados unos de otros por discordancias erosivas que permiten ordenarlos cronolgicamente. Son materiales provenientes de la erosin de la cordillera y acumulados en las depresiones de la regin a partir del Terciario superior hasta nuestros das. La importancia del estudio de estos sedimentos radica en que reflejan la evolucin geomorfolgica regional, por lo cual pueden conservar la evidencia de la ocurrencia de eventos naturales pasados, muchos relacionados con la actividad de las fallas. Estructuralmente, la regin del corredor industrial de Boyac est limitada por dos fallas importantes, la de Boyac por el noroeste y la de Soapaga por el sureste, y presenta fallas menores como las de Combita, Tunja, Chivat, Siachoque y otras, todas paralelas y con buzamiento similar a las principales. En el sector correspondiente al valle de Sogamoso-Iza, ubicado al oriente de la falla de Soapaga, la estructura geolgica es algo diferente, con fallas inversas longitudinales paralelas a las principales, pero contrarias en buzamiento, indicando una gnesis distinta a las del sistema general.

2.2 Anlisis Tectnico. Dado que el corredor industrial se extiende entre dos fallas de cabalgamiento importantes, la de Boyac y la de Soapaga, para proceder a analizar la tectnica de la regin hay que asumir un modelo estructural de la cordillera, el cual corresponde al clsico modelo de frentes de cabalgamiento en avance. Por falla de cabalgamiento se entiende aqu una falla en el buzamiento de los estratos, que ha originado un importante acortamiento horizontal de la corteza en grandes distancias. Las rocas encima y debajo de la superficie de falla constituyen respectivamente el bloque colgante y el bloque yacente. La porcin del bloque colgante que

presenta un desplazamiento respecto al bloque de piso se denomina lmina o plataforma tectnica si sta abarca una amplia regin, o una escama tectnica si en cambio forma una faja estrecha en el mapa geolgico. Una zona imbricada es un conjunto de escamas tectnicas en abanico. Regionalmente, es clara la existencia de una lmina tectnica (la regin de mesas y cuestas entre las poblaciones de Villa de Leyva y Vlez), limitada al oriente por la falla de Boyac y por el sistema de escamas tectnicas con convergencia hacia los Llanos Orientales que se halla inmediatamente al oriente de la falla de Soapaga, indicando que estas dos grandes fallas forman parte del sistema imbricado oriental de la Cordillera Oriental. Sin embargo, la falla de Boyac como lmite oriental de la mencionada plataforma tectnica debera conectarse con una amplia zona de despegue en algn nivel plstico de la secuencia estratigrfica, sugiriendo un fuerte acortamiento de la corteza. Este ltimo hecho lo evidencian las rocas sedimentarias del bloque colgante, que pertenecen a la facies de Santander, mientras que las formaciones del bloque yacente corresponden a la facies del altiplano boyacense, es decir, se originaron en cuencas sedimentarias muy distantes entre s. En el sector de Sogamoso-Iza, localizado al oriente de la falla de Soapaga la estructura geolgica es diferente, dado que las fallas inversas longitudinales son paralelas a las principales pero contrarias en buzamiento, lo cual significa o que se trata de retrofallas del sistema general, o son fallas originadas con otro mecanismo como puede ser el deslizamiento tectnico gravitacional con vergencia hacia noroeste. Realizando un corte de la figura 1 muestra las fallas inversas de la cobertera neocretcico-terciaria como originadas en un despegue gravitacional. En definitiva, por las caractersticas morfo-estructurales de la regin, el corredor industrial Tunja-Sogamoso se ubica en una escama localizada inmediatamente al oriente de la gran lmina tectnica, de acuerdo al clsico modelo estructural de cordillera. El levantamiento detallado de la tectnica de la regin permiti definir el sistema de fallamiento presente en el altiplano Tunja-Sogamoso (Figura 1 ), donde estn clasificadas las fallas de acuerdo a su origen y a su significado dentro del modelo estructural: -Fallas de Boyac y Soapaga, lmites de la escama principal. -Fallas de Cmbita, Tunja, Chivat, Siachoque, propagaciones delanteras de la falla de Boyac y que forman un sistema imbricado menor en el rea del corredor industrial. -Fallas de Iza-Chmeza, Mongu, La Puerta, inversas contrarias relacionadas con procesos de deslizamiento gravitacional ocurridos en el sector al oriente de la falla de Soapaga. -Desprendimiento de Bijagual -Santo Ecce Homo, lnea principal de deslizamientos gravitacionales dentro del rea del corredor industrial. -Fallas direccionales, generalmente transversales al rumbo de las estructuras principales, desplazando las dems fallas.

-Fallas normales de Tibasosa, crestales relacionadas con el anticlinal de Floresta-Tibasosa. A excepcin de las fallas de los numerales 3, 4 y 6, los dems sistemas son el resultado del esfuerzo compresivo de la cordillera contra la regin de los Llanos Orientales y son los que hay que analizar del punto de vista de la sismotectnica

MICROZONIFICACION SISMICA DEL

CORREDOR INDUSTRIAL DE BOYACA

SISTEMAS DE FALLAMIENTO CORREDOR INDUTRIAL DE BOYACA

2.3 Marco Geolgico Local En ciudad de Tunja predominan rocas sedimentarias : Formacin Guaduas. (Ktg): R Scheibe llam formacin Guaduas a una serie de arcillas oscuras con mantos de carbn que se presentan en la parte baja del sinclinal de la poblacin que tiene ese nombre. T Van Der Hammen data la formacin como Maeshtrischtiano hasta la parte media y Paleoceno hasta la parte superior. Est constituida por una sucesin montona de arcillolitas pizarrosas de color gris oscuro intercaladas con areniscas arcillosas. La formacin se subdivide morfolgicamente y estratigrficamente en cinco unidades caractersticas. La formacin Guaduas inferior que comprende dos unidades con un espesor de 370 m; la parte media de 220 m y la parte superior con dos unidades y 330 m. Los mantos de carbn se localizan en la parte inferior y media de la formacin. La formacin Guaduas infrayace concordantemente a la formacin Cacho. En el rea de estudio se observa una amplia exposicin de esta formacin principalmente hacia el flanco occidental, tanto en el costado oeste de la loma de Cristo como del cerro de San Lzaro. Formacin Cacho (Tc): La formacin Cacho est compuesta por potentes bancos de arenisca, que determinan una morfologa peculiar reconocible en toda la ciudad, ubicada en la parte superior de los flancos del sinclinal. Esta formacin alcanza espesores entre 160 y 180 m. En el rea considerada se reconoce esta formacin en las partes ms altas de los flancos este y oeste del sinclinal de Tunja, bordeando la zona urbana en toda su extensin Noreste- Suroeste. La mejor exposicin de esta formacin se localiz al oeste del cerro de San Lzaro formando un escarpe muy fuerte en el talud superior de la va a Villa de Leyva, saliendo de Tunja, y en la loma de Cristo mostrando un espesor de 130 m; en la calle 5 sur al oeste de la carretera central del norte, donde se localiza una cantera amplia de material para construccin que muestra unos 30 m de espesor, y areniscas en bancos de grano fino a medio de color pardo oscuro, correspondiendo al techo de esta formacin. La formacin Cacho muestra hacia la base bancos de arenisca de grano grueso, el cual comienza a disminuir en tamao hacia el techo de la formacin hasta llegar a fino, haciendo ms resistentes los bancos, probablemente por el aumento de la cementacin. Las areniscas muestran estratificacin cruzada variando entre colores rosados, blancos y pardo oscuro. Los lmites estratigrficos de la formacin en el rea de estudio son: El techo est en contacto concordante con las arcillolitas de la formacin Bogot y su base est en contacto concordante con la formacin Guaduas. Formacin Bogot.(Tb) : Corresponde a niveles arcillosos con intercalaciones arenosas en una sucesin montona, datada como del Paleoceno Eoceno, segn T Van Der Hammen. En toda la ciudad se localiza en ambos flancos del sinclinal de Tunja en amplias fajas que se desarrollan en sentido noreste y este, cubiertas discordantemente por la formacin Tilat y la unidad de diatomitas en el sector del flanco oriental del sinclinal.

El carcavamiento tpico de esta formacin muestra niveles arcillosos plsticos de color rojizo, amarillo y blanco con intercalaciones arenoarcillosas amarillentas que en conjunto alcanzan espesores de ms de 100 m, con unos 30 a 40 m de areniscas pardas a gris claras y amarillentas de grano medio a fino, friables con estratificacin cruzada hacia la parte superior. Las arcillolitas de esa formacin estn bastante expuestas tanto por el carcavamiento amplio en la parte media de los flancos del sinclinal y el gran nmero de canteras que utilizan estas arcillas para las ladrilleras. La parte inferior de la formacin yace concordantemente sobre la formacin Cacho y su parte superior es discordante en sectores con los materiales cuaternarios y la formacin Tilat. Formacin Tilat (Tst). Esta formacin es de edad Plioceno Pleistoceno. En la depresin del ro Chicamocha entre Tunja y Duitama se extiende sobre una basta superficie un conjunto formado por capas de gravas, arcillas y arenas con espordicos lignitos. Localmente presenta fuertes buzamientos y yace discordante sobre todas las formaciones comprendidas entre la formacin Bogot y Une. En la zona estudiada se localiza sobre una faja larga en sentido noreste suroeste en la parte inferior del flanco oriental del sinclinal. Se caracteriza por presentar un carcavamiento severo y profundo en material arcilloso de color blanco y con niveles de cantos rodados de poco dimetro y arenas, presentando un espesor de unos 70 m en el rea. Esta formacin yace discordantemente sobre la formacin Bogot y la unidad arenisca superior del Cacho. Depsito lacustre (Qd): Estos depsitos tpicos con intercalaciones de diatomitas pueden ser contemporneos con capas similares existentes en la sabana de Bogot y datan del pleistoceno superior, esta unidad se encuentra en el sector suroriental, en ambos costados del flanco oriental de la estructura. Est constituida por una sucesin de arcillas plsticas, grisceos, y blancuzcas, con intercalaciones de diatomitas entre 0.1 m y 9.0 m de espesor, ligeramente inclinadas hacia el oriente, aparentemente estratificadas. Existe una transicin gradual entre arcillas y diatomitas, las capas inferiores son arcillolitas y las superiores diatomitas, con delgadas intercalaciones de arcilla. Esta unidad tiene un espesor aproximado de 50 m, yace discordantemente sobre la formacin Tilat y las formaciones Bogot, Cacho y Guaduas. Depsito aluvial (Qal). En el sector noroccidental de la ciudad se encuentra un cono aluvial formado por el ro la vega, cuyo curso ha transportado los detritos arrancados por este de diferentes unidades litolgicas, las cuales son en su mayora de edad cretcea, la direccin de aportes de sedimentos del curso de aguas es de occidente a oriente hasta su desembocadura en el ro Chulo, ya en el centro del valle o depsito lacustre. La composicin de este es esencialmente fragmentos tamao grava y grnulos de arensca blanca de grano fino y arenisca verdosa compacta en una matriz arcillosa, son de formas redondeadas a subredondeadas, chert, cuarzo hialino localmente oxidado, hacia la parte superior se encuentra una arena de grano fino a grueso, fragmentos de arenisca roja y amarilla y espordicos fragmentos de carbn, hacia la superficie se encuentran intercalaciones de limos, arcillas y arenas. Estos depsitos estn caracterizados por su ubicacin en los sectores ms bajos de la topografa, presentando tambin vegetacin de pastos y capa vegetal tpica de zonas pantanosas, indicando la impermeabilidad de los materiales. Dadas las caractersticas climtica, dentro de los depsitos cuaternarios

se pueden encontrar depsitos glaciares difcilmente identificables por la cubierta vegetal y el material resultante de fenmenos erosivos recientes provenientes de las partes altas. Depsitos fluviolacustres (Qac). Se encuentran formando los valles del ro Chulo y la quebrada la cascada, su morfologa de relieve es suave a plana, son depsitos no consolidados cuya composicin y granulometra varia lateralmente, reflejando la variacin de la intensidad de las corrientes hdricas que los depositaron. En el eje del sinclinal el espesor alcanza los 37 m, sus componentes son finos constituidos por alternancias de arenas y arcillas grises y cafs con oxidaciones rojizas, sugiriendo la alternancia de episodios lacustres y fluviales. Los depsitos fluviolacustres de la zona plana entre Tunja y Paipa, reposan discordantemente sobre la formacin Tilat ocupando las paleocuencas definidas por el relieve posterosivo, lo cual significa que estos depsitos corresponden al pleistoceno superior. Depsitos coluviales (Qc). Se localizan en la parte baja y media del flanco occidental de la estructura, cerca de los barrios Muiscas y Asis, cubriendo parte de las laderas, se forman a partir de los bloques de arenisca desprendidos de los niveles de roca competente (Cacho y Bogot) y el material removido de las formaciones no competentes (Guaduas y parte de la Bogot), tambin se observan cerca de la base de los escarpes de la formacin Cacho o aledaos al trazado de fallas que han debilitado los materiales, como sucede al Noroccidente del barrio La Mara y sur de la Hacienda San Ricardo.Esta clase de deposito presenta fragmentos heteromtricos de areniscas, de formas angulares a subangulares y distribucin errtica con espesores inferiores a los 20 m, en matriz arcillosa o limoarenosa. 2.4 Geologa Estructural. Esta seccin de la cordillera oriental presenta una tectnica compleja determinada por los esfuerzos regionales a que ha sido sometida,. La direccin preferencial de los pliegues es noreste - sudoeste y corresponde con la direccin tectnica normal de la cordillera oriental en el departamento de Boyac. Sinclinal de Tunja: Es la estructura ms amplia e importante en el rea de estudio; tiene una orientacin SE NE, .La zona periclinal se encuentra al sur de Tunja, cerrndose en los alrededores de la lnea del ferrocarril. La tectnica que afecta el sector est ligada al tipo de esfuerzos compresivos que afectaron la cordillera oriental; su ncleo se encuentra rellenado por depsitos inconsolidados de origen diverso, as como sedimentos del terciario superior correspondientes a la formacin Tilat.(Lpez Reyes 2001) La estructura sinclinal es de tipo asimtrico, especialmente hacia el norte de la zona periclinal; se encuentra afectado por un sistema de fallas transversales que han dislocado sus flancos, modificando los buzamientos y desplazando las rocas aflorantes en diferentes sectores del mismo(Lpez Reyes 2001) La parte central del sinclinal est afectada por una falla transversal (Falla de Tunja), la cual desplaza y divide la estructura en su parte central afectando por consiguiente los dos flancos, dicha falla tiene una direccin noroeste - sudeste originando a la vez una zona estructuralmente baja que permiti la comunicacin de dos posibles cuencas de depositacin, evidenciado por la presencia de diatomitas a ambos lados del flanco oriental del sinclinal. En su parte norte, el flanco occidental se encuentra fuertemente afectado por un sistema

de fallas transversales que lo dislocan; presenta probables deslizamientos gravitacionales e inversiones de buzamiento de estratos de formaciones mas recientes con un posible nivel de despegue restringido al techo de las areniscas de la formacin Cacho. Las formaciones suprayacentes a esta, por su naturaleza arcillosa, facilitan estos deslizamientos, causando acumulaciones en la parte baja del flanco occidental, como es probable que haya ocurrido en los alrededores del barrio Ass y al oeste del barrio Los Muiscas. (Lpez Reyes 2001) Sobre la ciudad se presentan dos tipos principales de fallas: inversas y de rumbo (longitudinales y transversales al sinclinal), las que afectan el sinclinal de Tunja en diferentes lugares; la mayora de ellas corresponden con la orientacin normal de la estructura. Falla Tras del Alto. Es una falla inversa, cuyo trazado pasa cerca del borde occidental de la zona, y es esencialmente paralela al rumbo de las formaciones litolgicas que afecta; su alineamiento corresponde exactamente con un contacto fallado entre la formacin Guaduas y la formacin Cacho, en una longitud aproximada de 9.5 km. El desplazamiento generado sobre las formaciones afectadas no es uniforme, ya que se observa un movimiento diferencial por la diferente litologa que pone en contacto en diferentes partes de su trazado. Falla del Asis. Es una falla de desplazamiento de rumbo con su trazado transversal a la direccin del sinclinal. Afecta rocas de la formacin Bogot y su extensin dentro de la zona de estudio es de solo 450 m en el extremo norte de la zona. A esta falla se le atribuye parte de la complejidad tectnica que presenta el flanco occidental del sinclinal en este sector, afectando al sector aledao al norte del barrio Asis y oeste del barrio Los Muiscas. Falla de Tunja o Central. Es una falla de rumbo y su alineamiento posee una direccin N13W, cortando ambos ejes del sinclinal de Tunja en forma transversal a la orientacin de ste. Su desplazamiento direccional corta y desplaza los flancos en una distancia aproximada de 200 m, aunque su efecto es menos notorio en el flanco oriental. Otras fallas. Son de carcter local observables en el mapa geolgico, preferencialmente de desplazamiento de rumbo, con trazados transversales a la direccin tectnica de la regin, que causan desplazamientos de los dos flancos. Entre estas sobresalen la falla de San Antonio, Salival, Telecom, Cooservicios y Ladrillera. 3. METODOLOGIA Y RESULTADOS En el desarrollo del registro de las microtrepidaciones en la ciudad de Tunja el equipo utilizado fue un acelergrafo alto rango dinmico, Para ubicar los lugares donde se realizaron los registros se realizo un recorrido por la ciudad, buscando preferiblemente sitios con suelo natural visible y que fueran de fcil acceso como lotes, parqueaderos y parques, adems se escogieron puntos alejados de bordes de laderas o taludes para evitar efectos de borde o topogrficos que distorsionaran la seal, de este modo se hizo una preseleccin de 150 puntos, los cuales se distribuyeron analizando planos de la malla urbana de la ciudad, el plano geolgico y de pendientes propuesto por (Cceres 1998) y los planos de zonificacin Geotcnica propuesto por (Ramrez 1990), dicha informacin se cruzo con una cuadricula (300x300 m) con el objeto de densificar los puntos y de cubrir reas no contempladas y por ultimo se realizo un cruce con el plano de estructuras de alcantarillado de la ciudad para evitar que en los puntos seleccionados se presentaran interferencias en el registro por la presencia de estas estructuras.

Se tomaron tres registros de 180 segundos en cada punto con el fin de determinar el periodo con una mayor exactitud, y analizar presencia de posibles interferencias comparando cada uno de los tres registros. Para la realizacin de las mediciones se realizo un control de temperatura para garantizar que no se alteraran los registros. La longitud de la subventana definida para el anlisis fue de 20 segundos El porcentaje de traslapo seleccionado entre las subventanas fue del 50%, teniendo como referencia lo propuesto por Lleras(1995),adicionalmente se procesaron registros variando el porcentaje de traslapo de (10,25 y 50) % en cada uno y analizando la variabilidad de los resultados, su desviacin estndar y el intervalo de confianza del 95% para la prueba estadstica, Se aplico la correccin de lnea base a cada subventana y se suavizo utilizando la ventana de Hanning, Se aplico la FFT y se realizo un suavizado por puntos , encontrando los promedios, su desviacin estndar y el intervalo de confianza del 95%.,Para el procesamiento de la informacin se desarrollo una aplicacin en Visual Basic para Aplicaciones. De acuerdo a la metodologa planteada se realizaron 552 registros en la ciudad, incluyndose en estos los registros del estudio de estabilidad en suelo y en roca vase figura(2)., adems pruebas de variabilidad de estos por la presencia de tubificacin. o de conductos enterrados para su deteccin (vase figura 3) se realizaron medidas en una tubificacin de carcter natural y comparndolo con registros del mismo material a diferentes distancias Al analizar los registros de los sitios dnde hay tubificacin se pudo observar que en estos se presenta un pico bien diferenciado a los 20 Hz, el cual se atena al aumentar la distancia de separacin con respecto al eje de la tubificacin es importante hacer nfasis que aunque lo observado es claro para realizar una formulacin mas exacta del fenmeno seria ideal realizar una experimentacin mas rigurosa del fenmeno.

Figura 2 estabilidad horaria de los registros a) suelo b) roca

Figura 3. Efecto de la Tubificacin sobre el

Para determinar los modos de vibracin fundamentales, se analizaron por separado y en conjunto los registros tomado en cada uno de los puntos, teniendo en cuenta los factores que pudieran afectar los resultados de cada sitio realizndose un mapa de valor de periodos puntal debido a la gran densidad de estos se facilita mas su utilizacin de esta forma, sin embargo y por efectos de comparacin y de analizar si el comportamiento gobernante del fenmeno coincide con las direcciones de continuidad de los depsitos, para realizar un anlisis de correlacin espacial de continuidad y los efectos que se presentan sobre la variable calculndose los semivariogramas para direcciones NS, N30E, N45E, N60E, EW vase figura 4, comparndose con los modelos tericos de estos y encontrando la mejor correlacin con el modelo esfrico del cual se obtuvo la ecuacin de semivariograma.

g (h) 0.009+0.01824esf h (1) 1454

Con lo anterior se elaboro una superficie de variograma vase figura(5) Observndose una anisotropa de la variable en la direccin N45S, de acuerdo a esto se procedi a realizar el mapa de isoperiodos utilizando el mtodo krigging vase figura(6), posteriormente se realizo un anlisis zonal por caractersticas similares para poder definir claramente los depsitos.

Figura 4. Semivariogramas para diferentes direcciones

Figura 5. Superficie de variograma

Figura 6. Mapa de Isoperiodos Ciudad de Tunja

4.ANALISIS DE RESULTADOS PARA LA DETERMINACION DE EFECTOS DE SITIO A NIVEL PRELIMINAR En dicho proceso se analizo informacin como los tipos de depsitos presentes en el rea urbana, la geologa, la topografa y los daos de sismos histricos en los datos de intensidades del sismo de Tauramena 1995 los cuales fueron recolectados por el grupo de investigacin de acuerdo a encuestas entrevistas y recoleccin de informacin respecto a daos. 4.1.Caracteristicas De Suelos En El Area Urbana Para la determinacin de zonas homogneas de suelo en el rea urbana en Tunja se usaron estudios como Zonificacin geotcnica de Tunja Ramrez 1990, Erosin por flujo superficial y subsuperficial en los alrededores de la ciudad de Tunja (Cceres)1999 los cuales fueron complementados durante el estudio de caracterizacin geomecnica suelos de Tunja sector (Lpez, Montes, Reyes, Villate)2001, mediante el cual se compilaron los estudios de suelos realizados en la ciudad de Tunja y se realizaron perforaciones complementarias estableciendo correlaciones entre los diferentes parmetros de los suelos componentes de la ciudad vease figura 7, ubicando los estudios de suelos existentes en la ciudad y combinndolos con la informacin bsica del plano de zonificacin geotcnica realizado por RAMREZ, clasificndolos en 6 grupos teniendo en cuenta su ubicacin geogrfica, la relacin con el plano de suelos y las descripciones encontradas en cada informe. Vase figura (8) Se realizaron sondeos elctricos verticales(S.E.V), y pruebas de refraccin ssmica en diferentes puntos de la ciudad y se utilizo la informacin de la perforacin de 10 pozos para el acueducto de la ciudad cuyas profundidades oscilan de 30 a 250 m

Figura 7. Relaciones (qu) diversos parmetros (Lpez y Reyes 2001)

Se elaboro una base de datos con todos los estudios registrando la informacin de las propiedades por muestras ,La base de datos se organiz y analizo agrupando elementos por rangos, obteniendo promedios, mximos, mnimos y desviaciones estndar, y creando grficos con base en estos resultados. Se crearon grficas de relacin entre propiedades para las muestras segn el tipo de suelo. Esta informacin se utilizo para definir las propiedades de cada zona o tipo de suelo caracterstico. Analizando la informacin de los estudios de suelos se clasificaron en grupos cuyos perfiles estratigrficos y localizacin encajaba dentro de los tipos de suelos definidos. Para la identificacin de las zonas se compar el tipo de suelo, color, espesor, plasticidad, consistencia, estado, descritos en los perfiles estratigrficos de cada estudio de suelos con las descripciones de las zonificacin hechas por Ramrez 1990 Y Mancilla1994, con base en esta informacin se definieron los grupos o tipos de suelo, realizando las modificaciones al plano de zonificacin geotcnica propuesto por Ramrez. Cada grupo, o tipo de suelo, se dividi en sectores con caractersticas geomecnicas similares, tales como: formacin geolgica, perfil estratigrfico, color, y propiedades ndice (plasticidad, consistencia, contenido de humedad, etc), procurando que se encontraran dentro de lugares adyacentes y continuos. Para identificar dichas zonas se compararon los perfiles estratigrficos entre estudios de suelos adyacentes y se busco una correspondencia entre ellos. Hecha esta subdivisin, se establecieron cuales estudios de suelos correspondan a cada sector, con el fin de facilitar el manejo de la informacin recopilada; y definir el perfil general de suelo para cada sector. Dicho perfil general corresponde a una forma aproximada de cmo se encuentran distribuidos los estratos dentro de cada una de las zonas definidas, y constituye una forma prctica para manipular la informacin recopilada en la base de datos descrita . Para cada una de las capas definidas en el perfil general se realizaron histogramas de frecuencia expresada en porcentaje para Humedad, Lmite lquido, Indice de plasticidad, Lmite plstico, Peso unitario total y seco, Pasante tamiz 200, Resistencia a la compresin inconfinada. Tambin se realizaron grficas de relacin de propiedades del suelo; grficos similares se hicieron para los grupos en general y sus respectivos sectores, basados en lo anterior en el presente estudio se analizo nuevamente toda la informacin depurndola de acuerdo a recorridos complementarios, anlisis de fotografas histrica determinado los grupos definitivos de la siguiente forma

Tabla 1 Clasificacin Suelos ciudad de Tunja

Tipo De Suelo *

Sector Descripcin Del Suelo Depsito Superficial.

G1-S1 Arcillas y limos con intercalaciones de arena, Turba de espesor considerable. Espesor del depsito hasta 25 m

G1-S2 Arcillas limos con intercalaciones de arena. Bolsas aisladas de turba, Espesor del depsito variable entre 6 y 13 m

G-1 VI

G1-S3 Arcillas, limos e intercalaciones de arena con espesor del depsito entre 5 a 15 m

G1-S4 Rellenos de material de prstamo sobre arcillas y limos. Espesor del relleno hasta 3 m Espesor del depsito sin establecer.

G2-S1 Arcillas habanas de la formacin Bogot. Espesor del depsito no definido.

G-2 II

G2-S2 Arcillas limosas con arena, formacin Tilat, Espesor del depsito no definido.

G-3 IV G3-S1 Arcillas arenosas color caf o habano con bloques errticos de arenisca.

G-4 V G4-S1 Arcillas habanas con bloques de arenisca. Formacin Tilat

G4-S2 Arcillas arenosas color habano a amarillo. Formacin Bogot

G4-S3 Depsitos aluviales, cantos redondeados y fragmentados, en la parte superior arcillas, limos y arenas.

G4-S4 Fragmentos heteromtricos de forma angular.

G-5 I G5-S1 Arcillas arenosas y bloques de arenisca. Formacin Bogot y Cacho.

G-6 I G6-S1 Areniscas Friable formacin bogota superior color blanco G-7 I G7-S1 Rellenos antrpicos

basados en el plano topogrficos de detalle de la ciudad fotografas reas histricas, recorridos de campo se establecieron sitios donde se presentaran efectos locales por topografa; y utilizando esta informacin , la geologa de detalle, los planos de caracterizacin ajustados par el presente, los resultados de los estudios de periodos predominantes y combinado dicha informacin con la informacin de intensidades de sismos pasados en especial el sismo de Tauramena 1995, evento ssmico importante que afecto a toda la ciudad ocasionando daos en diversa partes .se procedi a realizar un mapa de efectos de sitio para la ciudad dividienola en zonas de respuesta ssmica similar para orientar fases posteriores del estudio.

Figura 8. Mapa caracterizacin Geotcnica

Figura 9. Zonas de respuesta dinmica homognea preliminares

5.COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES

- Se observo que la disposicin de los depsitos ejerce un control sobre la variable periodo. - Se detectaron zonas potencialmente licuables en el costado oriental del ri chulo barrio santa

Ins y mesopotamia. En la misma se encontr que existe probabilidad de licuacin para profundidades de 13.5 m y 24.5 m, con sismos de intensidades desde 5.25 hasta 7.25

- Al analizar los valores obtenidos en el valle los periodos determinados se encuentran en el rango en el que pueden afectar las edificaciones tpicas del sector.

- Se detecto que ante la presencia de una tubificacin subsuperficial se presenta un contraste a los 20Hz el cual se desvanece con la distancia

- Con los estudios se orientan la fase final del estudio determinndose 5 zonas a instrumentar y complementar la caracterizacin, donde ya se instalaron 2 estaciones acelerogrficas.

- Se determino la eficacia de la tcnica para definir zonas de respuesta dinmica similar para la ciudad de Tunja.

- Se encontr una zona con efectos locales importantes en el barrio el jordn,. - Se detectaron zonas con efectos locales por topografa en el barrio san Ignacio, la fuente IV

etapa, la calleja, Altamira, el milagro, consuelo. Santa Brbara alto. - La presencia de rellenos de origen antrpicos se constituye en un factor de riesgo importante, ya

que en zonas como en el consuelo se han desarrollado construcciones sobre estos las cuales han colapsado sin eventos. Inicindose los estudios para evaluar respuesta dinmica de estos rellenos

- Se evidencio que para la realizacin de este tipo de estudios es importante el conocimiento de la zona a estudiar as como la realizacin de ensayos ya que se pueden incurrir en errores de apreciacin debido a la variabilidad espacial de los depsitos

- AGRADECIMIENTOS Al ingeniero Manuel Roberto Villarraga, A la Ingeniera Maria Luisa Bermdez, Al Gelogo Oscar Garca, Al ing. Sergio Castellanos Y a todo el que de otra forma a contribuido para el avance del proyecto. REFERENCIAS ALFARO, A., CANAS J., GIRALDO V., PUJADES L. Estimacion de Efectos Locales con Movimientos Sismicos y Microtemblores. Memorias Seminario Analisis de Registros Simicos PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA, Instituto Geofsico, Febrero 23 al 26 del 2000. Santafe de Bogota. 59 p. ALFARO, A J., PAVLENKO O. V., PUJADES L G., Anlisis Multiespectral a Microtemblores en Barcelona. X Jornadas Geotcnicas de la Ingeniera de Colombia, Santa Fe de Bogot, Colombia, 1999.

-ASOCIACIN COLOMBIANA DE INGENIERA SSMICA AIS. Normas Colombianas de Diseo y Construccin Sismo Resistente- NSR-98 (Ley 400 de 1997 y Decreto 33 de 1998), AIS, Santa Fe de Bogot, Colombia, Ttulos A y H, 1998. COLINDRES, Rafael. Dinmica de Suelos y Estructuras, 2 Edicin, LIMUSA Grupo Noriega Editores, Mxico, 1993.

DRAVINSKI, M. DING, G. and WEN, K. Analysis of Spectral Ratios for Estimating Ground Motion in Deep Basins. Bulletin of thr Seismological Society of America, vol 86, No. 3, June 1996. p 646-654. GARCIA, Luis Enrique. Dinmica Estructural Aplicada al Diseo Ssmico, Editorial Universidad de los Andes, Bogot, Colombia,1998. p 3 228. HAMMING, R. W. Digital Filters. Prentice Hall, Englewood Cliffs New Jersey, U.S.A. 1977. HWEI P, Hsu. Analisis de Fourier, Fondo Educativo Interamericano S.A. Colombia 1973. LERMO S. Javier, CUENCA S. J, CHAVEZ-GARCIA Francisco. Estudio de Prospeccin Sismologa y Vibracin Ambiental a lo Largo de las Lneas de Conduccin del Sistema Cutzamala. Informe del Instituto de Ingeniera UNAM para la Comisin Nacional del Agua CNA, proyecto 2562, Mxico, Junio de 1993 . 39 p. LERMO, Javier y CHAVEZ-GARCIA, Francisco. Site Efect Evaluation Using Spectral Ratios With Only One Station. Bulletin of the Seismological Society of America, vol 83, No. 5., October 1993. p 1574 -1594. LERMO, Javier y CHAVEZ-GARCIA, Francisco. Are Microtremors Useful in Site Response Evaluation?. Bulletin of the Seismological Society of America, vol 84, No. 5., October 1994. p 1350-1364. LLERAS VILLAVECES, Jos Nicols. Metodologa Simplificada para el Anlisis e Interpretacin de Vibraciones Ambientales. Tesis de Maestra en Ingeniera Civil Universidad de los Andes. Bogot, Colombia, 1995. 102 p. OJEDA CARRIAZO, Anbal Enrique. Periodos de Vibracin Dominantes en suelos de Santaf de Bogot a Partir de Microtrepidaciones. Tesis de Maestra en Ingeniera Civil Universidad de los Andes. Bogot Colombia, 1996. 39 p. NAKAMURA, Yutaka. A Method For Dynamic Characteritics Estimation of Subsurface Using Microtremors on The Ground Surface, Quartely Report of Railway Technical Research Institute. Vol 30 No. 1, February 1989, pags 25-33. ISNN 033-9008. NAKAMURA, Yutaka. Clear Identification of Fundamental Idea of Nakamura`s Technique and Its Applications. XII World Conference Engeneering Earthquake 2000.

SARRIA, Alberto. Ingeniera Ssmica, 2 Edicin, ECOE Ediciones y Ediciones Uniandes, Bogot, Colombia, 1995. 569 p. SARRIA, Alberto. Mtodos Geofsicos Aplicados a la Ingeniera Civil, ECOE Ediciones y Ediciones Uniandes, Bogot, Colombia, 1996. p 1 71. SCI Sociedad Colombiana de Ingenieros AIS Asociacin Colombiana de Ingeniera Ssmica. XII Jornadas Estructurales de la Ingeniera de Colombia, Santa Fe de Bogot, Colombia, Septiembre 10,11,12,13 1997. p 43-70, 116 185, 198- 219. SCI Sociedad Colombiana de Ingenieros ACIES Asociacin Colombiana de Ingenieros Estructurales, (1999), XIII Jornadas Estructurales de la Ingeniera de Colombia, Santa Fe de Bogot, Colombia, Septiembre 30 y Octubre 1 y 2 de 1999. p 125-137, 152-167, 333-365. . SCI Sociedad Colombiana de Ingenieros. IX Jornadas Geotecnicas de la Ingeniera de Colombia, Santa Fe de Bogot, Colombia, 1997. p 528-553.