ESPECTROS DE DISEÑO PARA QUITO,CONSIDERANDO FACTORES DE CERCANÍA A FALLAS CIEGAS. JULIO-2014

ESPECTROS DE DISEÑO PARA QUITO,CONSIDERANDO FACTORES DE

CERCANÍA A FALLAS CIEGAS.

JULIO-2014

ELABORADO POR:

DIRIGIDO POR:

DR. ROBERTO AGUIAR FALCONIDIRECTOR

ING. MANUEL CANDOCODIRECTOR

ESPECTROS DE DISEÑO PARA QUITO,CONSIDERANDO FACTORES DE

CERCANÍA A FALLAS CIEGAS.

SR. CASTILLO TORRES DAVID ISRAEL

ANTECEDENTES

2.5.4.1 NECESIDAD DE ESTUDIOS DE MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA

Las municipalidades con poblaciones superiores a 100,000 habitantes serán las responsables de realizar estudios de microzonificación sísmica , evaluar localmente las demandas sísmicas que se presentaran en su jurisdicción.

Estos estudios servirán de partida para la elaboración de códigos de construcción locales.

NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN NEC-11

PROGRAMAS COMPUTACIONALES

MIZOSIQ VERSIÓN 1.0



ESPECTROS DE ACELERACIÓN PARA EL

D.M.Q.


ESPECTROS DE DESPLAZAMIENTO Y

REDUCIDOS PARA EL D.M.Q.

Espectros propuestos por diferentes códigos de la construcción

U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo

U.B.C.- 1997FACTORES ASOCIADOS A

LA FUENTE DEL SISMO

𝑇 0=0.25𝑇 𝑠 𝑇 𝑠=𝐶𝑣

2.5𝐶𝑎

𝑆𝑎 (𝑔)=𝐶𝑎+1.5𝐶𝑎𝑇𝑇 0

𝑇<𝑇0

𝑆𝑎 (𝑔)=2.5𝐶𝑎𝑇0<𝑇 <𝑇 𝑠

𝑆𝑎 (𝑔)=𝐶𝑣

𝑇𝑇>𝑇 𝑠

U.B.C.-1997


Tipo de lugar de origen

del sismo

Distancia más próxima a la fuente del sismo < 2 km 5 km 10 km > 15 km

Na Nv Na Nv Na Nv Na Nv

A 1,5 2,0 1,2 1,6 1,0 1,2 1,0 1,0 B 1,3 1,6 1,0 1,2 1,0 1,0 1,0 1,0 C 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

TIPO DE LUGAR

DE ORIGEN

DEL SISMO

DESCRIPCIÓN A LA FUENTE DEL SISMO

DEFINICIÓN A LA FUENTE DEL SISMO

Magnitud del Momento Máximo,M

Proporción de deslizamiento, SR (mm/año)

A

Fallas que pueden producir eventos de gran magnitud y que tienen una alta relación

de actividad sísmica.

M > 7.0 SR > 5

B Otras fallas además de los

Tipos A y C

M ≥7.0 M< 7.0 M ≥ 6.5

SR < 5 SR > 2 SR < 2

C

Fallas que no pueden producir eventos de gran

magnitud y que tienen una relación de actividad sísmica

relativamente baja.

M<6.5 SR ≤ 2

Perfil Del

Suelo

z=0.075 z = 0.15 z = 0.20 z = 0.30 z= 0.40

ca cv ca cv ca cv ca cv ca cv

Sa 0,06 0,06 0,12 0,12 0,16 0,16 0,24 0,24 0.32 Na

0.32 Nv

Sb 0,08 0,08 0,15 0,15 0,20 0,20 0,30 0,30 0.40 Na

0.40 Nv

Sc 0,09 0,13 0,18 0,25 0,24 0,32 0,33 0,45 0.40 Na

0.56 Nv

Sd 12,00 0,18 0,22 0,32 0,28 0,40 0,36 0,54 0.44 Na

0.64 Nv

Se 0,19 0,26 0,30 0,50 0,34 0,64 0,36 0,84 0.32 Na

0.32 Nv

NEHRP-2003


NEHRP-2003 TABLAS CON ISOVALORES INCORPORA EFECTOS DE

CERCANÍA A FALLAS

𝑆𝑎 = 0.6𝑆𝐷𝑆𝑇0 𝑇+ 0.4𝑆𝐷𝑆 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑇≤ 𝑇0 (3.6)

𝑆𝑎 = 𝑆𝐷𝑆 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑇0 ≤ 𝑇 ≤ 𝑇𝑠 (3.7) 𝑆𝑎 = 𝑆𝐷1𝑇 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑇𝑠 ≤ 𝑇 ≤ 𝑇𝐿 (3.8)

𝑆𝑎 = 𝑆𝐷1 𝑇𝐿𝑇2 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑇 > 𝑇𝐿 (3.9)

𝑇 0=0.2𝑆𝐷1

𝑆𝐷𝑆

𝑇 𝑠=𝑆𝐷1

𝑆𝐷𝑆

𝑆𝑀𝑆=𝐹𝑎∗𝑆𝑠𝑆𝑀 1=𝐹 𝑣∗𝑆1

NEHRP-2003


NEHRP-2003


Sitio Clase

Valor de aceleración espectral de referencia para periodos cortos ,Ssa

(T=0.2 s)

Ss< 0.25 Ss= 0.50 Ss= 0.75 Ss= 1.00 Ss ≥ 1.25

A 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 B 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 C 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0 D 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0 E 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9 F B b b b b

a Usar una interpolación lineal para valores intermedios Ss. b Requiere una investigación específica geotécnica y un análisis dinámico de respuesta de sitio.

Sitio clase

Valor de aceleración espectral de referencia para periodos largos ,S1

a(T= 1.00 s) S1 < 0.1 S1= 0.2 S1= 0.3 S1= 0.4 S1>0.5

A 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 B 1 1 1 1 1 C 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 D 2,4 2 1,8 1,6 1,5 E 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4 F B b b b b

a Usar una interpolación lineal para valores intermedios b Requiere una investigación especifica geotécnica y un análisis dinámico de respuesta de sitio.

Factor de sitio 𝐹 𝑎

Factor de sitio 𝐹 𝑣

NEC-2011


𝑆𝑎=𝑍 𝐹 𝑎𝑝𝑎𝑟𝑎0≤𝑇 ≤𝑇𝑜

𝑆𝑎=𝜂 𝑍 𝐹 𝑎𝑝𝑎𝑟𝑎0≤𝑇 ≤𝑇 𝑐

𝑆𝑎=𝜂 𝑍 𝐹 𝑎(𝑇𝑐

𝑇 )𝑟

𝑝𝑎𝑟𝑎𝑇>𝑇𝑐

𝑇 𝑐=0.55𝐹 𝑠

𝐹 𝑑

𝐹 𝑎

𝑇 𝑜=0.10𝐹 𝑠

𝐹 𝑑

𝐹 𝑎

NEC-2011


Zona

sísmica I II III IV V VI

Tipo de perfil del

subsuelo

valor Z (Aceleración esperada en

roca, 'g)

0,15

0,25

0,30

0,35

0,40

≥0.5

A 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 B 1 1 1 1 1 1 C 1,4 1,3 1,25 1,23 1,2 1,18 D 1,6 1,4 1,3 1,25 1,2 1,15 E 1,8 1,5 1,4 1,28 1,15 1,05

F ver nota

ver nota

ver nota

ver nota

ver nota

ver nota

Factor de sitio 𝐹 𝑎

Tipo de perfil del subsuelo

Zona sísmica

I II III IV V VI


roca, 'g)

0,15

0,25

0,30

0,35

0,40

≥0.5

A 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 B 1 1 1 1 1 1 C 1,6 1,5 1,4 1,35 1,3 1,25 D 1,9 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 E 2,1 1,75 1,7 1,65 1,6 1,5

F ver nota

ver nota

ver nota

ver nota

ver nota

ver nota

Factor de sitio 𝐹 𝑑

NEC-2011


Factor de sitio 𝐹 𝑠

Zona sísmica I II III IV V VI Tipo de

perfil del

subsuelo


roca, 'g)

0,15 0,25 0,30 0,35 0,40 ≥0.5

A 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 B 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 C 1 1,1 1,2 1,25 1,3 1,45 D 1,2 1,25 1,3 1,4 1,5 1,65 E 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2

F ver nota

ver nota

ver nota

ver nota

ver nota

ver nota

ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )


Lindero del Parque Metropolitano de Quito con la Av. Simón Bolívar



Resultado de Vp: Parque Metropolitano de Quito con la Av. Simón Bolívar



Resultado de Vs: Parque Metropolitano de Quito con la Av. Simón Bolívar

2.58132

+10.57517

+16.85692

=30𝑉 𝑠30

Vs30 = 466.273 m/s,

Suelo tipo C

(suelo muy denso o roca blanda).



Lindero Av. Troncal de La Sierra, con el sitio de estudio.



Resultado Vp: Av. Troncal de La Sierra, con el sitio de estudio.



Resultado Vs: Av. Troncal de La Sierra, con el sitio de estudio.

1157.3

+7.01453.4

+3.76650.5

+18.22946

=30𝑉 𝑠30

Vs30 = 640.23 m/s.

Suelo tipo C

(Suelo muy denso o roca blanda).

SISMOS IMPULSIVOS.

CARACTERÍSTICAS:

CORTA DURACIÓN

GRANDES PULSOS

ENORME PODER DESTRUCTIVO

ASOCIADOS A FALLAS CIEGAS

TIPOS DE FALLAS

A) FALLA INVERSA

B) FALLA NORMAL.

C) FALLA TRANSCURRENTE

SISMO DE NORTHRIDGE

EL 17 DE ENERO DE 1994, A LAS 04:31

DURACIÓN 15 SEGUNDOS.

MAGNITUD DE 6.7Mw

ACELERACIÓN DEL SUELO 1.8g.

PROFUNDIDAD FOCAL ENTRE 15 Y 20 KM

SISMO DE NORTHRIDGE

CERCANO A LA FALLA SAN ANDRES

SE PRODUJO EN FALLA NO IDENTIFICADA

LA RUPTURA TUVO UN MECANISMO FOCAL DE EMPUJE

FALLA CIEGA INVERSA.

SISMO DE NORTHRIDGE

DESPLAZAMIENTO DE 3M. A LO LARGO DE LA FALLA.

MONTAÑA SANTA SUSANA DE ELEVÓ 70CM. Y 21CM. SE MOVIÓ HACIA EL NORESTE.

SISMO DE NORTHRIDGE

PRESENCIA DE SEDIMENTOS SUAVE SOBRE UNA BASE DE ROCAS CRISTALINAS, DICHOS SEDIMENTOS CONTENÍAN AGUA.

AMPLIFICACIÓN DE LAS ONDAS SÍSMICAS

SISMO DE NORTHRIDGE

MÁS DE 7000 HERIDOS

PERDICAS ECONÓMICAS 20 BILLONES DE DÓLARES.

Northridge, CA 1994: Los pilares de la autopista no consiguen soportar las fuerzas generadas durante el terremoto.

SISMO DE NORTHRIDGE

FALLAS GEOLÓGICAS DEL ECUADOR

Mapa de fallas activas (Instituto Geofísico,EPN).

SISTEMA DE FALLAS ACTIVO PALLATANGA-CHINGUAL

FALLAS GEOLÓGICAS DEL ECUADOR

Mapa de fallas activas (Instituto Geofísico,EPN).

SISTEMA DE FALLAS ACTIVO PALLATANGA-CHINGUAL

FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO

Mapa de fallas activas (Base topográfica IGM-EMAAP-Q).

COLINAS ALINEADAS DE BAJA ALTURA

INICIAN EN EL SECTOR DE TAMBILLO (SUR QUITO)

AL NORTE CON LAS LOMAS DE PUENGASÍ, ILUMBISÍ.

EL BATÁN, LA BOTA.BELLAVISTA Y CATEQUILLA,

EN EL SECTOR DE LA MITAD DEL MUNDO


EXPANSIÓN GEOGRÁFICA DE LA CIUDAD DE QUITO.

IV= volcán ilaló

P=lomas de Puengasí.

ILB=lomas de ilumbisí –la bota)

(Alvarado et al., 2014)


EXPANSIÓN GEOGRÁFICA DE LA CIUDAD DE QUITO.

Sistema de Fallas relacionadas con Lomas Batán la Bota


Fallas con cinemática transcúrrente sinestral en el Puente de Guápulo.

Falla normal dextral, con una inclinación de 44 grados


Falla normal sinestral, con una inclinación de 69 grados.

Falla normal dextral


Fallas inversas sinestral junto a fallas transurrentes dextrales.

Dique Vertical

GEOLÓGIA DE QUITO

(Alvarado et al., 2014)

“lahar”, depósito semi consolidados,se lo considera como un suelo blando

Flujo de lava, que un suelo duro compuesto mayormente por rocas

SISMICIDAD REGISTRADA ENTRE 1990 Y 2014 EN QUITO

69.7

0.00

5.2

5

15.5

12

10

4.2

0.00

15

3.67.6

4.7

12

37.7

23.7

8.8

0.009.8

7.6

12

CÁLCULO DE LOS FACTORES DE CERCANÍA

NECESIDAD DE CONOCER COMO LA DIRECTIVIDAD DE ONDAS SÍSMICAS MAYORA EL ESPECTRO DE DISEÑO.

PARA ENCONTRAR ESTOS FACTORES SE APLICÓ LA METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008) Y SE UTILIZÓ A LEY DE ATENUACIÓN DE BOORE Y ATKINSON.

METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)

CÁCULO DEL FACTOR DE DIRECTIVIDAD

a,b son coeficientes que han sido determinados por regresión lineal para diferentes modelos de atenuación del movimiento del suelo.

LAS FUNCIONES FACTORES EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA Y MAGNITUD

LEY DE ATENUACIÓNEl estudio encontró mayores factores de directividad con los coeficientes de la ley de atenuación de Boore & Atkinson.


ES LA MENOR DISTANCIA DESDE EL SITIO DE INTERÉS AL ÁREA DE RUPTURA, EXPRESADA EN KM.

M ES LA MAGINUD DEL SISMO.

FINALMENTE CALCULAMOS EL FACTOR IDP.


ES LA VELOCIDAD DE LAS ONDAS DE CORTE

, ES LA VELOCIDAD DE RUPTURA DEL ÁREA DE FALLA

ES LA DISTANCIA AL FOCO DESDE EL SITIO DE INTERÉS.

=0.2: ,, SON FACTORES POR PATRONES DE RADIACIÓN DESDE EL HIPOCENTRO AL SITIO DE INTERÉS, ESTOS SE OBTIENEN AL MEDIR EN DIRECCIÓN PARALELA () Y NORMAL () A LA TRAZA DE LA FALLA


Xs: POSICIÓN DEL SITIO DE INTERÉS (us,ts).

Xh: POSICIÓN DEL FOCO (uh, th).

Xc: PUNTO MAS CERCANO DESDE EL ÁREA DE RUPTURA AL SITIO DE INTERÉS.

D= DISTANCIA ENTRE EL PUNTO XC Y XH.

α= 40 ° - 45°(INCLINACIÓN DEL PLANO DE FALLA HACIA EL OCCIDENTE).


Ztop: Distancia desde la superficie al inicio del plano de falla.

s: valor absoluto (uh-us)


UNA VEZ QUE SE DETERMINA EL FACTOR DE DIRECTIVIDAD, SE ENCUENTRA EL FACTOR ESPECTRAL, MEDIANTE LA SIGUIENTE ECUACIÓN.

FINALMENTE, EL ESPECTRO DE DISEÑO QUE SE HA OBTENIDO PARA UN DETERMINADO SITIO, EN EL ESTUDIO DE PELIGROSIDAD SÍSMICA, SE DEBE MULTIPLICAR POR EL FACTOR, PARA CONSIDERAR EL EFECTO DE LA DIRECTIVIDAD.

FACTORES DE CERCANÍA PARA ZONA NORTE DE QUITO.

Instituto geofísico EPN

HIPÓTESIS DE FALLAS


PARÁMETROS A CONSIDERAR PARA CADA FALLA

.

FALLASCoord. de

inicioCoor. de fin

Coor. del hipocentro

Angulo respecto de

norte

Longitud km

Ancho kmBuzamien

to [º]

1 EA=0;NA=0

EB=0.61;NB=4.91;

EH=0.31;NH=2.46;ZH=10;

-7.108 4.97 5 40

2 EA=0;NA=0;

EB=9.77;NB=2.

51

EH=4.89;NH=1.26;

ZH=1075.586; 9.99 10 40

3 EA=0;NA=0;

EB=7.76;NB=20.11

EH=3.88;NH=10.06;

ZH=10-21.20; 21.56 10 45

4 EA=0;NA=0;

EB=0.86;NB=6.9

EH=0.43;NH=3.45;

ZH=10-7.111 6.95 5 40

5 EA=0;NA=0;

EB=3.2;NB=13.67;

EH=1.6;NH=6.84;ZH=10;

-13.16 14.04 10 45


LA MAGNITUD ESTIMADA ESTA EN FUNCIÓN DE LA LONGITUD DE CADA FALLA SE LA CALCULÓ LA FORMULA PREPUESTA POR WELL & COPPERSMITH (1994)

M=5.08+1.16*LOG(L)

DATOS FALLA 4 FALLA5

MAGNITUD 6.06 Mw 6.41 Mw

ANCHO FALLA 5 Km 10 Km

HYPOCENTRO 10 Km 10Km

LONGITUD 6.95 Km 13.92 Km


FACTORES DE AMPLIFICACIÓN MÁXIMOS NORTE

Sector 0.75 seg 1 seg 1.5 seg 2 seg 3 seg 4 seg40 1.04 1.07 1.11 1.15 1.19 1.2342 1.05 1.08 1.14 1.18 1.23 1.2844 1.05 1.09 1.14 1.19 1.25 1.2946 1.05 1.08 1.14 1.18 1.23 1.2748 1.05 1.09 1.14 1.19 1.25 1.2950 1.04 1.07 1.11 1.14 1.19 1.2252 1.04 1.07 1.11 1.14 1.18 1.2154 1.04 1.07 1.12 1.15 1.20 1.2456 1.05 1.09 1.14 1.19 1.25 1.2958 1.04 1.08 1.12 1.16 1.21 1.2560 1.04 1.06 1.10 1.13 1.17 1.2062 1.04 1.07 1.11 1.14 1.19 1.2264 1.04 1.07 1.11 1.14 1.19 1.2266 1.04 1.07 1.11 1.14 1.18 1.2268 1.04 1.06 1.10 1.13 1.17 1.2070 1.04 1.07 1.11 1.14 1.19 1.2272 1.03 1.06 1.10 1.12 1.16 1.19


FACTORES DE CERCANÍA

PARA ZONA NORTE DE

QUITO.

ESPECTRO DE DISEÑO CON FACTORES DE CERCANÍA.

ECUACIÓN QUE RIGE EL COMPORTAMIENTO DEL ESPECTRO DESPUÉS DEL TIEMPO ,SE LE MULTIPLICA POR LOS FACTORES DE CERCANÍA ( EN LOS TIEMPOS DETERMINADOS


RESULTADOS OBTENIDOS.



CONCLUSIONES

Pueden existir fallas que no presenten un afloramiento superficial y

causar un gran sismo como ocurrió con el sismo de Northridge (1994).

Hay un agravante crecimiento de estructuras en Quito y muchas de ellas

se encuentran construidas sobre rellenos, un mal suelo amplifica más las

ondas sísmicas lo que podría ser muy devastador para Quito con la

ocurrencia de un sismo.

CONCLUSIONES

Los factores encontrados amplifican el espectro de diseño elástico y con

ellos se tiene una mayor seguridad sísmica, evitando de esta manera

probable pérdidas de vidas humanas y económicas que pueden darse en

un sismo asociado al sistema de fallas de Quito.

Por los estudios de Vs, se concluye que la roca que se observa en los

taludes de las vías, es una roca blanca, no hay roca potente.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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