predicción de movimientos intensos y microzonificación...
Post on 23-Oct-2019
12 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Predicción de Movimientos Intensos y
Microzonificación Sísmica en las Principales
Ciudades de Perú
Plan de Investigación del Grupo G1 (Grupo Movimiento Sísmico y Geotécnico/MSGT)
Miembros Japoneses:
S. Nakai, T.Sekiguchi, D. Calderón (Universidad de Chiba), H. Yamanaka (Titech), H. Arai, S. Koyama (BRI), N. Pulido (NIED)
Miembros de Perú:
Z. Aguilar, F. Lazares, D. Luna, L. Chang, P. Peri, R. Piedra (CISMID), H. Tavera, I. Bernal, L. Ocola, J. Gómez (IGP)
15 de Marzo de 2010 1
Diagrama de Flujo General del Proyecto
Objetivos del Proyecto
2
Predicción de la Intensidad de Movimientos
Modelo de la Falla → Estructura del Subsuelo → Estructura de la Superficie del Suelo
3
Temas de Investigación del Grupo G1 (MSGT)
4
Registro de Intensidad de Movimientos e Histórico de Sismicidad
1960 01 13 Arequipa, Perú M7.5
1966 10 17 Barranca M8.1
1970 05 31 Chimbote, Perú M7.9
1974 10 03 Lima M8.1
2001 06 23 Atico M8.4
2007 08 15 Pisco M8.0
2010 02 27 Frente a la Costa de Maule, Chile M8.8
5
Indicaciones sobre la Intensidad de Movimientos
6
Modelo del Origen y Simulación de la Intensidad de Movimientos
Construcción Modelo del Origen
Simulación de la Intensidad de Movimientos por el Método de Diferencias Finitas en 3D
7
Sondeo de la Superficie del Suelo (1)
Se debe introducir un nuevo índice.
Lima, Perú Chiba, Japón
8
Surface Wave
excited by
r Artificial Vibration
ar Array
Sondeo de la Superficie del Suelo (2)
La perforación y técnica PS logging se llevarán a
cabo en varios sitios para examinar los perfiles
del suelo y las propiedades superficiales .
Perforación PS Logging
Método de Onda Superficial
A fin de estimar los perfiles superficiales del suelo, se efectuará el
método de onda superficial, el cual es adicional a las mediciones
de micro temblores en un(a) único punto/matriz.
S-Perfil de la Velocidad de Onda
Sensor
Lineal
Medición Matricial de Micro temblores
Las mediciones matriciales de
micro temblores son efectuadas
en varias ubicaciones a fin de
determinar el perfil del subsuelo
del lugar elegido en 1D, 2D o
3D.
Matriz de sensores
Predicción de la Intensidad de Movimientos
Modelo de la Falla → Estructura del Subsuelo → Estructura de la Superficie del Suelo → Análisis de la Predicción de la Intensidad de Movimientos basado en la Teoría de la Propagación de Ondas
12
Predicción de Desplazamientos de Tierra
13
Predicción de la Reacción de los Edificios
14
Predicción de la Altura de Penetración (Run-up) de un Tsunami
15
Riesgo Sísmico de Deslizamientos
En Lima, hay muchas laderas
escarpadas donde las casas están
densamente construidas.
El desplazamiento del suelo tiende a
convertirse en un gran desplazamiento
debido a su irregularidad (pendientes),
el cual puede causar una falla o
deslizamientos de tierra durante un
terremoto.
Viviendas densamente edificadas en Lima
Falla de deslizamiento durante un Terremoto
Microzonificación Sísmica
17
Resumen: Planes de Investigación del Grupo G1
Elaboración de modelos de fallas en el escenario de grandes
terremotos a lo largo de la placa de subducción.
Estudio histórico de las actividades sísmicas.
Comentarios sobre la Intensidad de Movimientos para la
instalación de sismógrafos.
Elaboración de los modelos del subsuelo y de la superficie.
Estudios geofísicos y geotécnicos incluyendo perforaciones y la
técnica PS loggings.
Onda Superficial y medición de micro temblores.
Análisis de los datos de un terremoto a partir de pequeños eventos.
Elaboración de mapas micro zonificados.
Simulación de la intensidad de movimientos basado en los modelos
de fallas y modelos de subsuelos/superficie de suelos.
Estimación del incremento (amplificación) debido a la superficie
del suelo.
Estimación de la falla por deslizamiento.
18
19
Simulación de un Movimiento Intenso
Simulación de un movimiento intenso de banda ancha sobre la base de una ingeniería del lecho de rocas desde diferentes escenarios en las zonas de Lima, Pisco y Arequipa utilizando un enfoque híbrido.
superficie
Capas superficiales
Ing. lecho rocas
VS0.4Km/s
FDM 3D registrado en un período largo y
el método estocástico utilizando el modelo
1D registrado en un período corto.
Cálculo del desplazamiento superficial
considerando la amplificación 1D en las
capas superficiales debido al movimiento
de entrada sobre la ingeniería del lecho de
rocas.
Lecho de roca sísmico
VS3.0km/s
Corto Largo
20
Observación Sísmica
La observación sísmica también es efectuada para
examinar el efecto de los suelos superficiales utilizando
la matriz de sensores en la Ciudad de Lima.
Montaña
Lima
Sismómetro
Punto de Observación
Océano Pacífico
10km
Utilización de la Onda
Conversa para perfiles Vs Ps
S
Se pueden apreciar muchas etapas posteriores entre las ondas iniciales P y S.
P Sp
___ onda P ___ onda S
Superficie
Interface d
PpPds PpSds Pp Ps
Estación
Vp=3.0(km/s) Vs=1.5(km/s) ρ=2.0(g/cm3) H =2.0(km)
Vp=4.6(km/s) Vs=3.0(km/s) ρ=2.5(g/cm3)
La onda P inicial genera las ondas P y S en cada interface. Las ondas P y S aparecen en la superficie con sus componentes verticales y radiales. Estos datos son utilizados para obtener el perfil del subsuelo Vs.
Planes de Investigación del Grupo MSGT
Modelos de fallas en el escenario de grandes terremotos a lo largo de la placa de subducción en cooperación con el grupo Tsunami.
Instalación de instrumentos para la intensidad de movimientos sobre el suelo o BF de las edificaciones (en primer lugar, 5 ubicaciones en Lima).
Estudios geofísicos y geotécnicos para la estructura de las ondas S superficial y del subsuelo incluyendo perforaciones y técnica PS loggings.
Análisis de los datos de un terremoto a partir de pequeños eventos para caracterizar el origen, trayectoria y amplificación en sitio.
Cálculo de la amplificación en sitio para el mapa de microzonificación.
Estimación de la falla por deslizamiento a partir de los estudios geotécnicos.
Simulación de un movimiento intenso basado en un enfoque híbrido de los métodos teóricos y empíricos.
23
Análisis de Datos de Terremotos Breves
Estimación de las características del origen de pequeños
eventos, el factor Q para la corteza y manto terrestre,
amplificación en sitio.
Estimación de la función envolvente para pequeños eventos, mediante el uso de la función estocástica de Green.
Sondeo de los perfiles de velocidad de las ondas S profundas a
partir de los datos del terremoto, tal como la función de
recepción, velocidad de fase y elipticidad de onda Rayleigh.
Validación de los modelos geológicos a partir de los estudios geofísicos y geotécnicos mediante la amplificación en sitio en 1D o la simulación en 3D de eventos moderados.
Revisión de la aplicabilidad de las actuales ecuaciones de atenuación
Am
plif
icació
n
Pro
fun
did
ad
(K
m)
Ve
loc
ida
d d
e f
as
e (
Km
/s)
Qs
NS
(km
)
1
Estimación Empírica de la Amplificación en Sitio a partir de los Datos del Terremoto
Caso de Tokio, zona
de Yamanaka (2009)
Amplificación en sitio 10
103
1
__ INV
_Regresión
0.1
TKYH13 TKYH12 TKY2080 TKYH11
1 10
102
Qs=101f0.67
1 10 Frecuencia (Hz)
Frecuencia (Hz) Valor Q para la propagación en la corteza y manto terrestre
Inversión de la Velocidad de Fase de la Onda Rayleigh para el Sondeo del Perfil Profundo Vs.
0 Parametrización 3
NGT
Buscar un modelo adecuado a lo observado! -2.5
OBS 1 INV
2
-2
-1.5
L7 L6
L5
L4
-1
2
-0.5
0
L3
L2
S3
S7
S2
S5 S6
S4
3 NGT S1(L1)
4 0 1 2 3 4
Vs (km/s)
NGT
0 0 1 2 3 4 5
Período (s)
0.5
2
1.5
1 0.5 0
EW (km)
-0.5 -1
Estimación de la
amplificación mediante
la simulación numérica
M d l lid ti ith
Pro
fun
did
ad
(km
)
Ab
s.
Am
p.
Ve
locid
ad d
e F
ase (
km
/s)
Transposición de
la Velocidad de Fase y
2
Obs. Inv.
la Función de Recepción 1
(Kurose y Yamanaka, 2006)
0
2
4
6
8 0 1 2 3 4
1
0.5
0
00 2 4 6 8 Período (s)
Obs. Inv.
Vs(km) -0.5
0 2 4 6 8 10 Tiempo (s)
Estudios Geofísico & Geotécnico
Laboratorio Investigación
para Pruebas de
Perforación de Suelos
Método de Onda Superficial
(Intervalo corto de Tiempo)
Mediciones de la Observación Sísmica de Micro temblores (Intervalo Largo de Tiempo)
Mapa Geológico
Modelo de la Estructura de Suelos 1D, 2D, 3D
Modelo de origen
Validación del modelo a
partir de los datos del
terremoto
Simulación de movimiento intenso
Microzonificación Sísmica Desplazamiento de Tierra, Huaico
28
) ) 2 200 Foot
2 200 Shoulder
(cm/s 0 (cm/s 0
Acc.-200
Acc.-200
20 30 40 50 60 70 (s) 20 30 40 50 60 70 (s)
Espectr
o d
e F
ourier
Microzonificación Sísmica
La Microzonificación Sísmica será mejorada en base a diversos estudios de subsuelos.
Se construirá el modelo estructural del suelo en 2 o 3 dimensiones.
Modelo en 2 Dimensiones de la Estructura del Suelo
Mapa de Riesgo Sísmico en Lima
(CISMID)
Riesgo Sísmico de Deslizamientos (2)
Se sabe que la reacción debido a un terremoto tiende a
incrementarse en la Loma de una pendiente.
100
10
1
0.1
Relación = Loma/Falda Loma Falda
0 2 4 6 8 10 12(Hz)
4.2Hz
R
0 3 6 9 12 15 0 3 6 9 12 15
Frecuencia [Hz] Frecuencia [Hz]
Hori
zonta
l-a-V
ert
ical
Índic
e d
e A
mplit
ud
Hori
zonta
l-a-V
ert
ical
Índic
e d
e A
mplit
ud
Riesgo Sísmico de Deslizamientos (3)
Se cree que una de las razones para que la superficie del suelo de una ladera esté “debilitada”, se deba a la erosión.
La existencia de este suelo debilitado, tiene una influencia negativa en cuanto al riesgo sísmico en diversos aspectos.
Relación Espectral H/V
Se presenta otro ejemplo del efecto de una pendiente. Los resultados de la medición de micro temblores también son afectados por la pendiente.
2 2
1 1
0 0
Plan de Investigación para la Evaluación del Riesgo de Laderas
El plan de investigación incluye:
Selección de unas pocas ubicaciones objetivo en Lima, donde las casas estén densamente construidas.
Recopilación de los datos de la investigación del suelo, si lo
hubiera.
Efectúe un examen del suelo, si fuera posible.
Proceda con la serie de mediciones de micro temblores.
Elabore los modelos del
suelo y realice el análisis de
los elementos determinados.
Evalúe los riesgos sísmicos
de la zona con pendientes
(laderas) en base a estos
datos junto con los
resultados de otros grupos
en este proyecto.
top related