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
MIZOSIQ VERSIÓN 2.0
MIZOSIQ VERSIÓN 1.0
ESPECTROS DE ACELERACIÓN PARA EL
D.M.Q.
MIZOSIQ VERSIÓN 2.0
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
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
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
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
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
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
NEHRP-2003
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
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
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
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
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
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
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 1,6 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
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
Factor de sitio 𝐹 𝑠
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 0,75 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 )
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
Lindero del Parque Metropolitano de Quito con la Av. Simón Bolívar
ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
Resultado de Vp: Parque Metropolitano de Quito con la Av. Simón Bolívar
ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
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).
ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
Lindero Av. Troncal de La Sierra, con el sitio de estudio.
ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
Resultado Vp: Av. Troncal de La Sierra, con el sitio de estudio.
ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )
U.B.C. – 1997Factores de cercanía a la fuente del sismo
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
FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO
EXPANSIÓN GEOGRÁFICA DE LA CIUDAD DE QUITO.
IV= volcán ilaló
P=lomas de Puengasí.
ILB=lomas de ilumbisí –la bota)
(Alvarado et al., 2014)
FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO
EXPANSIÓN GEOGRÁFICA DE LA CIUDAD DE QUITO.
Sistema de Fallas relacionadas con Lomas Batán la Bota
FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO
Fallas con cinemática transcúrrente sinestral en el Puente de Guápulo.
Falla normal dextral, con una inclinación de 44 grados
FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO
Falla normal sinestral, con una inclinación de 69 grados.
Falla normal dextral
FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO
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.
METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)
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.
METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)
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
METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)
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).
METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)
Ztop: Distancia desde la superficie al inicio del plano de falla.
s: valor absoluto (uh-us)
METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)
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
FACTORES DE CERCANÍA PARA ZONA NORTE DE QUITO.
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
FACTORES DE CERCANÍA PARA ZONA NORTE DE QUITO.
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 CERCANÍA PARA ZONA NORTE DE QUITO.
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.
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
MIZOSIQ VERSIÓN 3.0
RESULTADOS OBTENIDOS.
RESULTADOS OBTENIDOS.
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