estudio de microzonificaciÓn sÍsmica y vulnerabilidad … · zonificación sismica este plano es...

CISMID-FIC-UNI Proyecto MVCS-BID

ESTUDIO DE MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA Y VULNERABILIDAD EN LA

CIUDAD DE LIMA

Dr. Carlos ZavalaDr. Miguel EstradaDr. Zenón Aguilar

Msc. Fernando LázaresIng. Francisco RíosMsc. Patricia Gibu

Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres – CISMIDFacultad de Ingeniería Civil – Universidad Nacional de Ingeniería


Antecedentes

• Localización de la Ciudad de Lima en zona Sísmica.

• Grandes concentraciones de personas y valores determinan altos índices de riesgo.

• Se necesita identificar y zonificar la Ciudad de Lima.

• Tener conocimiento de las fuentes sísmicas, las condiciones del suelo y de las edificaciones, evaluar el probable daño.

• Determinación de las acciones para prevenir y mitigar los efectos.

Colegio Reina de los ÁngelesLa Molina- Sismo de Lima 3/10/1974.


Ámbito de Estudio

• La Molina

• Chorrillos

• Villa el Salvador

• San Juan de Lurigancho

• Comas

• Puente Piedra

Distrito Área(km2) Población aproximada en milesChorrillos 38.9 262.6Villa el Salvador 35.5 381.8San Juan de Lurigancho 131.3 898.4La Molina 65.8 132.5Puente Piedra 71.2 233.6Comas 48.8 487

Aproximadamente: 2.4 millones de personas

Carabayllo

Ate

Lurin

Lurigancho

Ancón

Pachacamac

Cieneguilla

Ventanilla

Callao

Comas

San Juan de Lurigancho

La Molina

Lima

Chorrillos

Puente Piedra

Villa MarÍa del Triunfo

Villa el Salvador

Rimac

Santa Rosa

San Martín de PorresEl Agustino

Independencia

San Borja

Miraflores

Santa Anita

San MiguelLa Victoria

San Isidro

Chaclacayo

Breña

Lince

Santiago de Surco

Los Olivos

San Juan de Miraflores

Surquillo

Bellavista

San LuisPueblo LibreJesús María

La Perla

Barranco

Magdalena del Mar

Punta Hermosa

La Punta

Carmen de la Legua Reynoso

76°50'0"W

76°50'0"W

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76°55'0"W

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12°10'0"S 12°10'0"S

12°15'0"S 12°15'0"S

Distritos

ProyectoMV

MVCyS-BID

Ü

0 5 10 15 202.5Kilómetros


Problemática

• Alta sismicidad

• Diferentes tipos de suelos

• Auto-construcción

– Materiales

– Técnicas

• Informalidad

– Licencias

– Cambios


Objetivos

• Estudios de microzonificación sísmica

• Vulnerabilidad sísmica de las edificaciones

• Vulnerabilidad del sistema de agua

• Propuestas de reforzamiento estructural

• Analizar el riesgo por tsunami y propuestas de mitigación


Amenaza, Vulnerabilidad y Riesgo

RIESGO = AMENAZA x VULNERABILIDADProbabilidad de ocurrencia de un fenómeno de cierta intensidad en un determinado lugar.

Grado de daño de un elemento producto de ser afectado por un fenómeno de cierta intensidad.

Pérdida económica o personas afectadas producto de un fenómeno que afecta a un lugar.


Sismicidad: Fuentes Sismogénicas de Subducción


Excavación de Calicatas

EXPLORACIÓN DE SUELOS


RECOPILADOS APESEG (2002)

RECOPILADOS 2010

CALICATAS EJECUTADAS 2010

POZOS RECOPILADOS SEDAPAL 2010

POZOS RECOPILADOS (1997)

MAPA UBICACIÓN DE SONDAJESCALICATAS Y POZOS


Ensayos de Medición de Ondas de Corte – MASW(Análisis Multiespectral de Ondas Superficiales)

EXPLORACIÓ� GEOFÍSICA


PU�TOS DE MEDICIÓ� DE O�DAS DE CORTE MASW

MASW EJECUTADOS 2010


Perfiles Sísmicos - MASW

EXPLORACIÓ� GEOFÍSICA E� LA CIUDAD DE PISCO


(Vibración Ambiental)

MEDICIÓ� DE MICROTREPIDACIO�ES


PU�TOS DE MEDICIÓ� DE MICROTREPIDACIO�ES

RECOPILADOS MARTINEZ (1997)

RECOPILADOS APESEG (2002)

EJECUTADOS CISMID (2010)


REGISTRO DE MICROTREPIDACIONES


MAPA DE CURVAS ISOPERIODOS


MAPA DE MICROZO�IFICACIÓ� GEOTÉC�ICA


MAPA DE MICROZO�IFICACIÓ� GEOTÉC�ICA - SÍSMICA



Zona I: Conformada por las laderas de los cerros donde existen afloramientos rocosos o estratos gravosos de origen coluvial y pequeño espesor, los cuales presentan una buena capacidad portante. Esta zona constituye una delgada franja que circunda todo el distrito de La Molina. La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m de ancho cimentada a una profundidad de 0.80 m a 1.20 m varía de 2.0 kg/cm2 a 4.0 kg/cm2. El comportamiento dinámico del terreno en esta zona es adecuado, por lo que se espera que no incremente el nivel de peligro sísmico. Los periodos dominantes del suelo se ubican alrededor de 0.10 s. Zona II: Abarca la zona relativamente plana, que se extiende desde el pie de las laderas hacia la zona del valle, conformada predominantemente por suelos gravosos coluviales y estratos de arena mal graduada de moderado espesor, este sector conforma una transición con los depósitos de suelos arenosos y finos profundos localizados en la parte central del distrito. La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m de ancho varía de 1.2 kg/cm2 a 2.0 kg/cm2. En esta zona se espera un moderado incremento del nivel de peligro sísmico por efecto del comportamiento dinámico del terreno. Los periodos dominantes del suelo varían de 0.10 s a 0.20 s.



Zona III: Esta zona cubre la parte central del valle, conformado por suelos finos y arenosos potentes. La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m varía de 0.80 Kg/cm2 a 1.0 Kg/cm2. El comportamiento dinámico del terreno en esta zona es desfavorable por lo que se espera un fuerte incremento del nivel de peligro sísmico. Los periodos dominantes del suelo varían de 0.30s a 0.40 s. Zona IV: Esta zona abarca la parte central y más profunda de valle, conformado mayormente por suelos finos y arenosos de gran potencia. La capacidad portante del terreno en esta zona es baja, varía de 0.60 Kg/cm2 a 0.8Kg/cm2, especialmente en las áreas cubiertas por arenas finas de baja compacidad. En esta zona se incluyen también las áreas de laderas clasificadas como de alto peligro por problemas de estabilidad de taludes. Elcomportamiento dinámico del terreno es el más desfavorable, es el área del distrito de La Molina que está expuesta a los más altos niveles de peligro sísmico y donde se han registrado los mayores daños en sismos pasados. Los periodos dominantes del suelo toman valores igual o mayores a 0.40 s.


Zonificación SismicaE

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PROYECTO:

PAÍS: DEPARTAMENTO:

PROVINCIA:

DISTRITO:

REV. �º REVISIÓ� APROBACIÓ�

P-04APENDICE B

PERÚ

LIMA

LIMA

LA MOLINA

FECHA DESCRIPCIÓ� DIBUJO PLANO Nº

CIE�EGUILLA

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MIRAFLORES

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U�IVERSIDAD �ACIO�AL DE I�GE�IERÍA

FACULTAD DE I�GE�IERÍA CIVIL

CE�TRO PERUA�O JAPO�ÉS DE I�VESTIGACIO�ES SÍSMICAS Y MITIGACIÓ� DE DESASTRES

MICROZO�IFICACIÓ� GEOTEC�ICA

ESTUDIO DE MICROZO�IFICACIÓ� YVUL�ERABILIDAD SÍSMICA E�

LA CIUDAD DE LIMAA Jul. 2010 EMITIDO PARA REVISIÓN Ing. Lilian Veneros Dr. Zenón Aguilar B.Ing. Fernando Lázares

®

LEYE�DA

ZONA I: ESTRATOS DE GRAVA DE ORIGEN COLUVIAL Y/O ALUVIAL

ZONA II: SUELOS FINOS Y ARENOSOS CON ESPESOR MENOR A 10 m.

ZONA III: SUELOS FINOS Y ARENOSOS DE 10 m A 20 m. DE ESPESOR

ZONA IV: SUELOS FINOS Y ARENOSOS DE GRAN POTENCIA Y TALUDES INESTABLES

0 1 20.5 Kilometros


Inventarios Urbanos


Sectorización del Distrito

SECTOR 1 SECTOR 2SECTOR 3

SECTOR 4

SECTOR 5

SECTOR 6

SECTOR 7

SECTOR 8 SECTOR 9

SECTOR 10SECTOR 11

SECTOR 12

SECTOR 13

SECTOR 14

SECTOR 15

SECTOR 16

SECTOR 17

SECTOR 18

SECTOR 19

SECTOR 21 SECTOR 22

SECTOR 23

SECTOR 24

SECTOR 20


Evaluación Estructural


Base de Datos Geoespacial


Mapas TemáticosE

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PROYECTO:


PROVINCIA:

DISTRITO:


E-02PELIGRO SÍSMICO

PERÚ

LIMA

LIMA

LA MOLINA

FECHA DESCRIPCIÓ� DIBUJO MAPA Nº




Manzanas Evaluadas


LA CIUDAD DE LIMA1 Jul. 2010 Levantamiento de datos Dr. Carlos ZavalaDr. Miguel Estrada

LA MOLINA

PACHACAMAC

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SANTIAGO DE SURCO

CIENEGUILLA

VILLA MARIA DEL TRIUNFO

EL AGUSTINO

SANTA ANITA

SAN BORJA

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Manzanas Evaluadas

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PROVINCIA:

DISTRITO:



PERÚ

LIMA

LIMA

LA MOLINA





Material



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Material

Mampostería

Concreto

Acero

No Evaluado

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0 500 1,000 1,500 2,000Metros

Jenny Taira


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PERÚ

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LA MOLINA





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EL AGUSTINO

SANTA ANITA

SAN BORJA


285000

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Número de Pisos

1

2

3

4

5

6

No evaluado

®

0 500 1,000 1,500 2,000Meters

Jenny Taira


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PROVINCIA:

DISTRITO:



PERÚ

LIMA

LIMA

LA MOLINA





Uso de Suelo



LA MOLINA

PACHACAMAC

ATE VITARTE

SANTIAGO DE SURCO

CIENEGUILLA


EL AGUSTINO

SAN BORJA


SANTA ANITA

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Uso de Suelo

Vivienda

Multifamiliar

Comercio

Vivienda y Comercio

Educación

Salud

Industrial

Otros

No Evaluado

®

0 1,000 2,000 3,000 4,000500Meters

Jenny Taira


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PROVINCIA:

DISTRITO:



PERÚ

LIMA

LIMA

LA MOLINA





Sistema Estructural



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Sistema Estructural

Mamp.Conf-Diaf.Rígido

Pórtico de Concreto

Port.Conc. y Mampostería

Conc.Armado con Placas

Mamp.Conf-Diaf.Flexible

Albañilería Informal

Port.Acero Arriostrado

Industrial/Comercial

Perfiles Livianos

No Evaluado ®0 500 1,000 1,500 2,000

Metros

Jenny Taira


Mapas TemáticosE

ste

pla

no

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emiti

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ISM

ID y

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PROYECTO:


PROVINCIA:

DISTRITO:



PERÚ

LIMA

LIMA

LA MOLINA





Estado de Conservación



LA MOLINA

PACHACAMAC

ATE VITARTE

SANTIAGO DE SURCO

CIENEGUILLA


EL AGUSTINO

SAN BORJA


SANTA ANITA

285000

285000

286000

286000

287000

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Estado de Conservación

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Jenny Taira


Escenario SísmicoE

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Costo de ReparaciónManzanas Evaluadas

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Escenarios Sísmicos 286000

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Escenario de Sismo Severo


Escenario Sísmico – Interpolado a todo el distrito de La Molina

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Costo Reparación en La Molina



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SANTIAGO DE SURCO

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EL AGUSTINO

SAN BORJA


SANTA ANITA

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Costo de Reparación

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Jenny Taira


Escenario Sísmico – Lotes a Intervenir

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PROYECTO:


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Ubicación de Lotes a Intervenir


LA CIUDAD DE LIMA1 Jul. 2010 Análisis de Escenario Sísmico Dr. Carlos ZavalaDr. Miguel Estrada

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Lotes a Intervenir

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Jenny Taira


Vulnerabilidad de Líneas Vitales

Descripción de la base de datos del sistema de distribución de agua para el distrito de La Molina

Número de roturas por kilómetro de tubería según Isoyama

(2000)Rot_km_Pro

Número de roturas por kilómetro de tubería según Yamazaki

(2009)Rot_km_Yam

Velocidad máxima en el sueloVelocidad

Zonificación del sueloTipo_Suelo

Longitud de la tubería en metrosLongitud

Diámetro de tubería en milímetrosDiametro

Material de tuberíaTipo

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Modelamiento 3D


ConclusionesSe desarrollo el estudio geotécnico sísmico que ha producido un mapa de microzonificación donde se establecen las diferentes zonas del distrito con características uniformes de respuesta ante un sismo. Se encontraron las siguientes zonas:

• Zona I: Conformada por las laderas de los cerros donde existen afloramientos rocosos o estratos gravosos de origen coluvial y pequeño espesor, los cuales presentan una buena capacidad portante. Esta zona constituye una delgada franja que circunda todo el distrito de La Molina. La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m de ancho cimentada a una profundidad de 0.80 m a 1.20 m varía de 2.0 kg/cm2 a 4.0 kg/cm2. El comportamiento dinámico del terreno en esta zona es adecuado, por lo que se espera que no incremente el nivel de peligro sísmico. Los periodos dominantes del suelo se ubican alrededor de 0.10 s.

• Zona II: Abarca la zona relativamente plana, que se extiende desde el pie de las laderas hacia la zona del valle, conformada predominantemente por suelos gravosos coluviales y estratos de arena mal graduada de moderado espesor, este sector conforma una transición con los depósitos de suelos arenosos y finos profundos localizados en la parte central del distrito. La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m de ancho varía de 1.2 kg/cm2 a 2.0 kg/cm2. En esta zona se espera un moderado incremento del nivel de peligro sísmico por efecto del comportamiento dinámico del terreno. Los periodos dominantes del suelo varían de 0.10 s a 0.20 s.


ConclusionesZona III: Esta zona cubre la parte central del valle, conformado por suelos finos y arenosos potentes. La capacidad de carga admisible para una cimentación corrida de 0.60 m varía de 0.80 Kg/cm2 a 1.0 Kg/cm2. El comportamiento dinámico del terreno en esta zona es desfavorable por lo que se espera un fuerte incremento del nivel de peligro sísmico. Los periodos dominantes del suelo varían de 0.30s a 0.40 s.

Zona IV: Esta zona abarca la parte central y más profunda de valle, conformado mayormente por suelos finos y arenosos de gran potencia. La capacidad portante del terreno en esta zona es baja, varía de 0.60 Kg/cm2 a 0.8Kg/cm2, especialmente en las áreas cubiertas por arenas finas de baja compacidad. En esta zona se incluyen también las áreas de laderas clasificadas como de alto peligro por problemas de estabilidad de taludes. El comportamiento dinámico del terreno es el más desfavorable, es el área del distrito de La Molina que está expuesta a los más altos niveles de peligro sísmico y donde se han registrado los mayores daños en sismos pasados. Los periodos dominantes del suelo toman valores igual o mayores a 0.40 s.


Conclusiones• Se encontró que básicamente el distrito de la Molina puede calificarse como un distrito residencial, donde las viviendas de albañilería representan 90% de las edificaciones del distrito. La vulnerabilidad de estas edificaciones se ven altamente influenciadas por las condiciones del suelo sobre las cuales se encuentran construidas y por el número de pisos de las mismas. Los resultados de la simulación sísmica nos indican que el 58% de las edificaciones del distrito poseen un grado de vulnerabilidad de media alta a alta, mientras que el 42 % restante posee una vulnerabilidad baja a media baja.

• Para la determinación del riesgo sísmico del distrito de la Molina, se ha utilizado el método de aproximación al valor de reparación de una vivienda expresado como porcentaje del costo de la edificación. Conocida la respuesta sísmica de las edificaciones, se estimó el nivel de distorsión máxima considerando el escenario sísmico propuesto en el estudio de peligro sísmico, que induce una aceleración máxima en el suelo de 447 cm/seg2. Conocido el nivel de distorsión es posible estimar el nivel de daño por tipo de sistema estructural, para el lote representativo de la manzana en estudiada. Se encontróque el 39% de las edificaciones tendrían daño leve o permanecerían sin daño en el evento severo. El 31 % de las edificaciones poseerían un daño moderado, mientras que el 23% de las edificaciones tendrían un daño severo, mientras que el 7% de las edificaciones colapsarían.


Conclusiones• En el caso especial de las edificaciones esenciales (Colegios, Establecimientos de Salud, Cuartel de Bomberos, Comisarías) que en caso de un evento sísmico severo deben de seguir funcionando luego del evento, se estima que el 36% no tendrían daño o daño muy leve, mientras que 9% tendrían daño moderado. El 36% de las edificaciones esenciales tendrían daño severo y 18% experimentaría colapso.

• Considerando los resultados del estudio de vulnerabilidad sísmica, se encontró que el 90% de las edificaciones del distrito de La Molina son de mampostería (albañilería) de ladrillo, seguido por un 9% de edificaciones de concreto. La representatividad de la muestra nos orienta a mostrar aquellas técnicas apropiadas para el reforzamiento de viviendas de mampostería y asimismo de edificaciones de concreto.

• Los resultados del estudio de riesgo sísmico de los sectores estudiados y considerando los lotes representativos de la muestra, identifican que los niveles de daño I y II (con costo de reparación inferior al 30%) demandan inversiones menores en la reparación. Los Niveles de daño III, IV y V, que serían aquellos que demanden intervención para su refuerzo. Así por ejemplo de las 438 manzanas estudiadas para edificaciones de mampostería, 229 manzanas necesitarían algún tipo de intervención. En el caso de las edificaciones de concreto 29 manzanas requerirían de una intervención de reforzamiento.


Conclusiones• Considerando las manzanas que poseen nivel de daño IV y V, que son aquellas que tendrían que ser intervenidas de forma inmediata, se ha cuantificado que 7762 edificaciones requieren ser intervenidas para evitar un daño severo o el colapso. Estas edificaciones son aquellas cuyo costo de reparación es superior al 60% de su valor. La intervención de estas viviendas debe realizarse luego de una evaluación al detalle de la edificación por parte de un especialista en diseño de estructuras antisísmicas.

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