tilización de los mapas de microzonificación sísmica en el análisis de la vulnerabilidad y la evaluación del riesgo sísmico de áreas urbanas en Cuba

BERTHA E. GONZÁLEZ RAYNAL

Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas, Departamento de Sismología de Ciudad de la Habana, Calle 212 No 2906 e/ 29 y 31, Reparto La Coronela, Lisa, La Habana. Telf. 272 0830 e-mail: bertha@chcenais.cu; berthaelenag@yahoo.com

RESUMEN

Se presentan los resultados de algunas investigaciones de microzonificación sísmica de asentamientos urbanos de Cuba, ubicados en zonas con diferentes niveles de amenaza pero sometidos todos a un elevado riesgo. Estos asentamientos son la ciudad de Santiago de Cuba con mas de 400.000 habitantes, ubicada en el oriente del País, y dos municipios totalmente urbanizados de la capital cubana, con una población total superior a los 80.000 habitantes y una densidad poblacional de mas de 20.000 hab./km2. Se describe brevemente la metodología utilizada para la confección de estos mapas, que se basa en el análisis comparativo de las características geotécnicas para la predicción de las variaciones (incrementos o decrementos) de la intensidad sísmica básica, y la identificación de zonas con alta susceptibilidad de ocurrencia de peligros geológicos inducidos. La realización de numerosas mediciones de microsismos de alta frecuencia de origen antrópico, permitió determinar la respuesta dinámica de los suelos de las áreas investigadas. Se muestra también la utilidad de los mapas de microzonificación en el análisis de la vulnerabilidad y el riesgo de los asentamientos urbanos.

Palabras claves: microzonificación sísmica, vulnerabilidad, riesgo, áreas urbanas.

Use of seismic microzonation maps in seismic vulnerability analysis and risk assessment for urban areas in Cuba

ABSTRACT

Results of research concerning seismic microzonation of several urban settlements in Cuba, placed in zones with different hazard levels, but all of them submitted to high risk, are presented in this paper. These settlements are the city of Santiago de Cuba, with more than 400,000 inhabitants located in the eastern part of the country and several densely urbanized municipalities of the

capital of Cuba, with a total population of more than 80,000 inhabitants and a population density of more than 20,000 inh/km2. The methodology for the compilation of these maps is briefly described. It consists in the comparative analysis of geotechnical features for the prediction of intensity variations and the identification of zones with high susceptibility for seismic induced geological hazards. The realization of high frequency microtremor measurements allow us to determine the dynamic response of soils in the areas studied. The helpfulness of seismic microzonation maps in the analysis of vulnerability and risk for urban settlements is also shown.

Keywords: seismic microzonation, vulnerability, risk, urban areas.

Recibido: febrero de 2006 Revisado: diciembre de 2006

INTRODUCCIÓN

La prevención y mitigación del riesgo sísmico se ha convertido en una necesidad imperiosa, no sólo para los países más propensos a los sismos, sino también, para los de baja y moderada sismicidad. Esto se debe a los impactos negativos de los terremotos en la economía y el medio ambiente de las grandes ciudades, debido a sus efectos directos y secundarios asociados. Los mapas de microzonificación sísmica son una importante herramienta para el planeamiento territorial y la reducción de la vulnerabilidad de los elementos sometidos a riesgo: personas, viviendas, instalaciones críticas y entorno natural. Estos posibilitan la ubicación de las futuras construcciones en los sitios más seguros, el perfeccionamiento de los códigos de construcción y el reforzamiento más conveniente de las edificaciones existentes, para que puedan soportar mejor los efectos de futuros terremotos.

En Cuba se le concede gran importancia estatal a este tema. A lo largo de dos décadas, se ha acumulado una rica experiencia que se centra, fundamentalmente, en la realización de la microzonificación sísmica de las áreas urbanas. Dada la alta sismicidad de la región oriental del país, las ciudades de esta zona han recibido un tratamiento preferencial.

Se añaden dos municipios densamente urbanizados de la ciudad de La Habana, en el occidente del país, que presentan una tendencia mantenida por décadas a un crecimiento caótico.

Características generales de la sismicidad y el peligro sísmico de Cuba

La posición del archipiélago cubano respecto a las placas tectónicas de Norteamérica y el Caribe, determina la presencia en su territorio de dos tipos de sismicidad. El primer tipo está asociado a la zona límite de placas de Cuba sur oriental y se caracteriza por una mayor frecuencia de ocurrencia de sismos de magnitudes grandes (M>7,0). Estos sismos están relacionados con los desplazamientos de la falla transcurrente Oriente, principal zona sismogénica de Cuba. El segundo se asocia a la zona de interior de placas que incluye al resto del territorio insular. Esta zona presenta Tabla 1. Terremotos más fuertes reportados en Cuba I > 7,0. una sismicidad relativamente baja, que se caracteriza por la manifestación de períodos de mayor actividad que alternan con otros de relativa calma. Los terremotos reportados en la zona de interior de placas no han sobrepasado la magnitud M=6,2. Los mismos están relacionados con la actividad de fallas regionales, principalmente en las zonas occidental y central de Cuba.

Tabla 1. Terremotos más fuertes reportados en Cuba I > 7,0.

En el territorio de la actual provincia de Santiago de Cuba, se ha reportado el mayor número de eventos sísmicos destructivos a lo largo de la historia (22). Las intensidades de estos eventos son iguales o mayores que 7 en la escala MSK de 12 grados (tabla 1). El terremoto destructivo más reciente, que afectó más del 70% de las edificaciones de la ciudad, ocurrió el del 3 de febrero de 1932. Su magnitud fue de 6,8, y produjo efectos de 8 grados de intensidad o mayores en la zona epicentral.

Los mayores daños se reportaron en las zonas que bordean la Bahía de Santiago de Cuba. En estas zonas afloran sedimentos friables arcillo-arenosos inundados del

Un recordatorio necesario

Acerca de la historia de la zonificación del peligro a escala regional en Cuba es necesario hacer algunas precisiones: el primer mapa de zonificación sísmica se confeccionó a finales de la década de los años 60. Como información básica, se utilizaron datos de terremotos perceptibles y fuertes ocurridos en el territorio nacional provenientes, en su mayoría, de fuentes históricas. Este mapa fue publicado en 1970 en el Atlas Nacional de Cuba con la denominación de «Mapa de Intensidades Sísmicas de Cuba».

Entre 1980 y 1983, se confeccionó un nuevo mapa en el que se incluyeron datos adicionales de terremotos perceptibles y fuertes ocurridos en el país, así como la información geológica y tectónica existente. Se debe señalar, que para la obtención de estos primeros mapas no fueron delimitadas zonas sismogénicas, ni se realizaron estimados cuantitativos del peligro sísmico. La

información geológica y tectónica se utilizó sólo como auxiliar para la delimitación de las fronteras de las zonas de diferentes intensidades que se corresponden con las máximas observadas.

Específicamente, el mapa preparado por Chuy et al., (1983) sirvió como documento básico para la norma cubana de construcción en zonas sísmicas publicada en 1985. Esta norma fue preparada en función de la intensidad macrosísmica expresada en la escala de intensidades M.S.K. (1964).

Una segunda generación de mapas de peligro sísmico del territorio nacional, comenzó a ser elaborada a finales de la década de los ochenta. Para el cálculo de los estimados del peligro se utilizaron diferentes algoritmos basados en el enfoque probabilístico zonificado. Como resultado, se obtuvieron mapas de intensidades para períodos de recurrencia de 100 y 1000 años, y de probabilidades de no excedencia de ciertos valores de intensidad de los movimientos del terreno para tiempos de exposición de 20 y 50 años. Estos mapas se publicaron en 1989, en el Nuevo Atlas Nacional de Cuba.

En 1995 se confeccionó una nueva versión del mapa de zonificación sísmica del territorio nacional, expresado en términos de la aceleración pico horizontal del movimiento del terreno (Chuy y Álvarez, 1995). Este mapa sirvió de base al Nuevo Documento Normativo para la Construcción en Zonas Sísmicas publicado en 1996, y actualmente vigente en Cuba. Como puede apreciarse, es a partir de 1995 que se introduce la aceleración como parámetro para la medición de efecto sísmico.

En el 2002 se iniciaron nuevas investigaciones para la obtención de una tercera generación de estimados probabilísticos del peligro sísmico, con el error asociado (García et al., 2003). Para ello se utilizaron métodos probabilísticos zonificados y no zonificados y el procedimiento del árbol lógico de decisión. Actualmente se cuenta con diferentes variantes de mapas de peligro para el territorio nacional, donde el parámetro que mide la severidad del movimiento del terreno es la aceleración. Como puede apreciarse, todo lo expuesto guarda una total coherencia con la política mantenida por Cuba para las investigaciones sismológicas que ha sido altamente influenciada en un principio por la escuela sismológica de la Unión Soviética. Por ello, a un lector influido por la literatura occidental, la metodología expuesta puede aparecer no acorde con los procedimientos empleados en muchos países de nuestro hemisferio.

Por el interés que reviste para Cuba el riesgo sísmico para la segunda ciudad en importancia, en paralelo a los estudios regionales, se realizaron estudios específicos, con el objetivo de precisar el peligro sísmico a que está sometida Santiago de Cuba (Álvarez, 1983; González y Kogan, 1987). Como resultado de dichos estudios, se obtuvo un nivel básico de intensidad (o grado base) de 8 grados. Este valor de intensidad fué adoptado para los estudios de microzonificación sísmica de este territorio urbano. Una detallada descripción de los suelos, que en algunas partes de este

trabajo aparece de forma muy general, y que ha constituido parte esencial de este trabajo, aparece en varias referencias (González et al., 1984, 1989; González 1991; Zapata, 1996).

Finalmente, es necesario destacar el hecho que para los trabajos de microzonificación sísmica en Santiago de Cuba fue utilizado un equipo analógico selector por frecuencias. Hoy día esta tecnología de carácter analógico ha sido superada por una de carácter digital, pero sin dudas contribuyó en su momento a darle un nivel de detalle muy alto al trabajo de microzonificación.

METODOLOGÍA Y RESULTADOS DE LOS TRABAJOS DE MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA

En Santiago de Cuba

Los estudios para la confección de un mapa de microzonificación sísmica de Santiago de Cuba comenzaron a realizarse, de forma sistemática, a comienzos de la década de los años 80 (González et al., 1984, 1989). Para ello se utilizó el método conocido como «Analogías Ingeniero- Geológicas» (Medvedev, 1962, 1973, 1977; Everden y Thompson, 1985), adaptado a las características geológicas específicas de la zona investigada. Este método se basa en la comparación de la intensidad de los efectos de los terremotos en zonas con diferentes condiciones geológicas, geomorfológicas, hidrogeológicas y geotécnicas. Dicha comparación permite establecer una correlación, de carácter empírico, entre la geología superficial y las variaciones de la intensidad sísmica observadas durante la ocurrencia de terremotos reales. Esta es la idea elemental en que se basa el procedimiento empleado.

En este caso, el parámetro utilizado para la microzonificación es ΔI, que se define como el incremento (o decremento) de la intensidad macrosímica esperada, con relación a la correspondiente a un suelo de referencia en el que se registra la intensidad que resulta de las evaluaciones del peligro sísmico detallado (grado base). En el caso de Santiago de Cuba, la misma fue de 8 grados en la escala M.S.K.

Para la aplicación del método de las analogías ingenierogeológicas se realizó el análisis detallado de las condiciones geológicas, geomorfológicas, ingeniero-geológicas e hidrogeológicas del territorio urbano, utilizando como información básica las columnas lito-estratigráficas de más de 1000 perforaciones con profundidades comprendidas entre 10 y 60m. De forma adicional, se realizó la interpretación de fotos aéreas a diferentes escalas (Barceló et al., 1984) con el propósito de cartografiar las fallas y fracturas presentes en el territorio y las zonas con una mayor densidad de agrietamiento. Obviamente, estas zonas representan un peligro potencial para las construcciones. La fotointerpretación permitió también cartografiar la distribución de los sedimentos no consolidados del Cuaternario, que cubren una parte importante de la ciudad. Estos

sedimentos fueron clasificados, de acuerdo con su génesis y características en: aluviales, deluvio-proluviales, marino-palustres, antropogénicos y mezclas heterogéneas de suelo.

Sobre la base de la información anterior se confeccionaron dos mapas temáticos: el mapa de las tipologías básicas de suelo (figura 1), donde se muestran también las isolíneas de las potencias de los sedimentos friables y el mapa de la profundidad de yacencia de las aguas subterráneas (figura 2), que permite analizar la influencia negativa de este factor en el efecto sísmico, e identificar zonas susceptibles a procesos de licuación. Es posible obtener una información más detallada sobre la metodología empleada en las Recomendaciones para la microzonificación sísmica de la Unión Soviética (Medvedev, 1973).

Figura 1. Esquema de las categorías de suelo.

1- rocas vulcanógeno-sedimentarias, 2- calizas (F. Maya), 3- calizas (F. Jaimanitas), 4- margas, calizas, calcarenitas, 5-6 suelos friables: arcillas arenosas y arenas arcillosas, 7- fallas seguras, 8- fallas supuestas, 9- frontera de los sedimentos friables.

Figura 2. Esquema de la profundidad del manto freático 1. 0-1m; 2. 1-4m; 3- 4-10m; 4. e» 10m.

Mediante la superposición y el análisis conjunto de los mapas anteriores, se identificaron y delimitaron en el territorio zonas de cuatro categorías sobre la base del criterio de cuan favorable es cada una para la ubicación de construcciones de diferente envergadura. En dichas zonas, se pronostican variaciones (incrementos o decrementos) de la intensidad sísmica básica ΔI, relativas a un suelo de referencia o patrón. Está claro que para este suelo patrón ΔI =0.

Las variaciones de la intensidad sísmica que fueron estimadas para las diferentes zonas, se adicionan entonces algébricamente, al nivel básico de intensidad (I=8 grados MSK). Como resultado de este estudio se obtuvo el mapa de microzonificación sísmica (figura 3). Aquí se identifican suelos de cuatro categorías: 1- no aptos para la construcción I > 9; 2 - poco favorables I=9; 3- medios I=8 y 4 – favorables I=7. Obviamente, se han reportado las intensidades sobre la base de incrementar o decrementar el valor 8.

Figura 3. Mapa de microzonificación sísmica de la ciudad de Santiago de Cuba. 1- Zonas no favorables para la construcción I >9, 2- Zonas poco favorables I=9, 3- Zonas con suelo medio I=8, 4- Zonas favorables I=7.

Es importante señalar que el mapa de la figura 3 constituye un mapa pronóstico, por lo que resultaba necesaria su validación. Esta fue realizada mediante el análisis de la distribución espacial de las intensidades producidas en el territorio urbano por más de 10 terremotos moderados o fuertes, con epicentros localizados al Sur de la ciudad (Chuy, 1988; Zapata y Chuy, 1992). El análisis realizado mostró muy pocas discrepancias entre la distribución real de las intensidades y la pronosticada. Resultó sorprendente la casi total correspondencia entre los valores pronosticados y lo que realmente ocurrió en un periodo de casi 500 años. Sin dudas esto constituyó una buena comprobación de la eficacia del modelo utilizado.

La selección del método de analogías ingenieros-geológicas para realizar los primeros trabajos de microzonificación sísmica en Santiago de Cuba resultaba aconsejable debido a que se contaba con una Norma Sísmica donde el parámetro utilizado para medir el efecto sísmico era la intensidad macrosísmica. Además en Cuba se carecía, y se carece aún, de una red de acelerógrafos que permitiera utilizar técnicas experimentales directas en estos trabajos.

Sin embargo, se contaba con un catálogo muy completo de terremotos perceptibles y fuertes de casi 500 años de antigüedad. La información de los efectos de un significativo número de terremotos históricos permitió confeccionar mapas de isosistas muy detallados y validar, como se mencionó anteriormente, la zonificación basada en información geológica.

Para evaluar la respuesta dinámica de los suelos, se realizó una primera campaña de mediciones instrumentales de microsismos de periodo corto con equipos analógicos selectores por frecuencias, en 120 puntos geológicamente representativos del territorio (González, 1991). Sobre la base del procesamiento de los registros, se construyó un conjunto de mapas de interés para la ingeniería como los de los factores de amplificación experimentales del suelo para las diferentes bandas de frecuencias del equipo.

Durante la participación de Cuba en el Proyecto Internacional «Joint Studies on Seismic Microzonation in Earthaquake Countries» (1998-2000), con financiamiento del Ministerio de Educación, Ciencia y Cultura de Japón, se realizaron nuevas mediciones instrumentales de microsismos en la zona más densamente urbanizada de la ciudad. Su objetivo fue evaluar, con mayor precisión, la respuesta dinámica de los suelos para futuras investigaciones de la vulnerabilidad y el riesgo sísmico de la ciudad.

Se realizó un total de 155 observaciones utilizando equipamiento portátil con registro digital, en los puntos de una red cuasi regular de 100 x 100 m. Se realizaron también mediciones en un perfil experimental a lo largo de la ciudad que interceptaba zonas con diferentes condiciones geológicas.

Mediante el procesamiento de los registros obtenidos en diferentes puntos de observación se obtuvieron los espectros de Fourier y los cocientes espectrales relativos a puntos patrones. Estos puntos fueron previamente seleccionados en suelos compactos y friables. También se calcularon los cocientes espectrales H/V, utilizando la técnica propuesta por Nakamura (1989), con el objetivo de determinar, con una mayor precisión, los periodos fundamentales de los suelos.

Se confeccionaron mapas de distribución de los periodos y amplitudes máximas para las tres componentes del registro (NS, EW y Z). El mapa de distribución de los periodos predominantes en la componente NS del registro se muestra en la figura 4.

Figura 4. Distribución de los periodos predominantes de los suelos en la ciudad de Santiago de Cuba

Paralelamente, como apoyo a los estudios de microzonificación sísmica, se realizaron mediciones instrumentales de microsismos en las azoteas y pisos intermedios de más de 70 edificios de vivienda, tanto tradicionales como de nuevas tipologías constructivas. La muestra seleccionada estaba conformada por edificios de mampostería de piedra y ladrillos, hormigón no reforzado y reforzado, estructuras de acero y edificios con elementos prefabricados de los sistemas: IMS de 5, 8, 12 y 18 plantas; E14 de 3, 4 y 5 plantas y Gran Panel de 4 y 5 plantas.

El objetivo de estas mediciones fue la determinación de los periodos naturales de oscilación de las edificaciones, de forma que se pudiera predecir su comportamiento ante posibles sismos. Las mediciones realizadas permitieron también obtener una relación de correlación, que resultó ser lineal, entre el periodo natural de oscilación de la edificación y el número de plantas. La pendiente de la recta resultó igual a 0,054.

Por otra parte, las determinaciones de los periodos naturales de las edificaciones constituyeron un elemento esencial en las evaluaciones de la vulnerabilidad física del fondo habitacional de la ciudad y en el modelado de los futuros escenarios de daños por terremotos locales y cercanos. Lógicamente, estos eventos pueden producir oscilaciones con diferente contenido espectral y duración. Por esta razón, estos terremotos son susceptibles de afectar las estructuras, de forma diferente, en dependencia del periodo natural de oscilación de las mismas.

Los resultados de la microzonificacion sísmica de la ciudad de Santiago de Cuba han sido de gran utilidad en los estudios de vulnerabilidad sísmica del fondo habitacional. En el primero de estos estudios realizado por Oliva et al., (1991), se calculó, para todas las manzanas correspondientes a la zona más densamente poblada de la ciudad la vulnerabilidad (V), a partir de la sumatoria de varios índices. Para la determinación de estos índices se consideró la siguiente información:

población residente, tipología constructiva, estado técnico y altura de las edificaciones, intensidad sísmica esperable, categoría del suelo, condiciones ingeniero-geológicas e hidrogeológicas, cotas y pendiente del terreno. Mediante una ponderación de estos factores se clasificó el territorio estudiado en varios niveles de vulnerabilidad (baja, media y alta).

Como resultado de este trabajo se obtuvo que del total de las 1267 manzanas evaluadas, el 61,7% se encuentra en la zona donde se esperan efectos sísmicos de 9 grados de intensidad, es decir, donde se pronostican incrementos de un grado con respecto al suelo patrón para el cual I=8. También la mayor parte de las edificaciones se encuentra en la zona de I=9, y en las mismas, habita el 64% de la población total de la ciudad.

El segundo estudio realizado (García et al., 2002) con el fin de evaluar el riesgo sísmico de la ciudad, tomó en consideración parámetros como el peligro sísmico puntual, las condiciones ingeniero-geológicas del sitio de emplazamiento de las estructuras y su influencia en la variación de los movimientos sísmicos, la tipología constructiva y su estado técnico y otros factores de carácter antrópico. Algunos de estos parámetros fueron obtenidos directamente de los estudios de microzonificación sísmica, en particular los relativos a la respuesta dinámica de los suelos y las edificaciones.

En la Habana

La evaluación del riesgo sísmico a que están sometidas las grandes ciudades situadas en las zonas de baja y moderada sismicidad constituye hoy día una necesidad imperiosa por el elevado costo de los elementos sometidos a riesgo y los impactos ambientales que pueden provocar los efectos indirectos de estos fenómenos naturales.

La ciudad de La Habana, capital de la República de Cuba, fue fundada en 1519. El territorio posee una superficie de 739,9 km2 y la población residente asciende a 2,5 millones de habitantes. La edad promedio de las edificaciones es de 70 años aproximadamente, pero en el centro histórico, algunas sobrepasan los 150 años de construidas y poseen alto valor patrimonial (histórico, cultural y arquitectónico).

A lo anterior se añade el deficiente estado técnicoconstructivo de un gran número de edificaciones, debido al envejecimiento y la falta de mantenimiento. Lógicamente, esto incrementa considerablemente su vulnerabilidad a los efectos de un sismo local de moderada intensidad.

Contrariamente a lo que pudiera pensarse, el riesgo sísmico en la parte occidental de Cuba, en modo alguno puede ser obviado. Por ejemplo, el fuerte terremoto del 23 de Enero de 1880 (M=6,0; Io=VIII), con epicentro macrosísmico en la localidad de San Cristóbal, a 80 km. de distancia al oeste suroeste de la capital, fue perceptible con VI grados de intensidad en algunos de sus antiguos barrios.

De acuerdo con los estimados del peligro sísmico regional obtenidos por García, et al., 2005, la ciudad de La Habana se encuentra dentro de la zona de 6 grados de intensidad MSK, para una probabilidad de no excedencia del 90% en 50 años.Conviene aclarar que este valor de intensidad es el correspondiente a la roca (suelo de categoría I).

Los municipios seleccionados para la realización de los primeros trabajos de microzonificación sísmica de la capital fueron Habana Vieja y Centro Habana. Los factores que se tuvieron en cuenta para esta selección fueron:

• la alta densidad poblacional.

• el grado total de urbanización.

• la presencia de industrias contaminantes.

• la existencia de edificaciones con alto valor patrimonial.

• el alto grado de deterioro del fondo habitacional.

En el territorio de los municipios estudiados se encuentran representadas formaciones geológicas del Cretácico Superior, Paleógeno y Cuaternario. Las formaciones del Cretácico superior están compuestas por argilitas, areniscas, calcarenitas, conglomerados con matriz areno-arcillosa, margas, calizas, arcillas y tufitas. Una descripción detallada de las características geológicas de la zona aparece en Albear e Iturralde-Vinent (1985). Se añade que las formaciones del Paleógeno se componen de argilitas, areniscas, gravelitas, calcarenitas, margas, calizas y conglomerados.

Las Formaciones de edad Cuaternaria (Pleistoceno) están constituidas mayormente por calizas intemperizadas con macroporosidad y significativamente afectadas por el carso superficial. Las

formaciones antes mencionadas se encuentran frecuentemente cubiertas por materiales relleno de composición arcillosa con fragmentos de caliza y materiales de construcción

Tomando en consideración las particularidades de la ciudad de La Habana (extensión, complejidad) y, teniendo en cuenta la disponibilidad de información geotécnica, se propuso para la microzonificación sísmica de sus municipios urbanos un procedimiento general que consta de las siguientes etapas:

Precisamiento del peligro sísmico del territorio considerando, sobre todo, las zonas sismogénicas que representan la mayor amenaza.

Clasificación de los suelos en categorías de diferente grado de favorabilidad constructiva (I, II, III y IV), sobre la base del análisis de algunos parámetros físicomecánicos y sísmicos.

Cálculo de los incrementos de la intensidad ÄI por el Método de la Rigidez Sísmica (Medvedev, 1977), considerando como patrón único la roca granítica. A esto se añade la confección del mapa correspondiente.

Transformación del mapa de incrementos de intensidad sísmica en un mapa de factor de amplificación del suelo AHS) respecto a la roca, todo esto mediante el empleo de la relación propuesta por Borcherdt y Gibbs (1976).

Determinación de los periodos predominantes de los suelos con ayuda de mediciones de microsismos de origen antrópico.

La información primaria para la confección de los mapas de microzonificación sísmica se obtuvo de numerosos y diversos ensayos geotécnicos realizados en más de 400 perforaciones con profundidades comprendidas entre 15,0 y 100,0 m. También se contaba, para cada municipio, con un mapa de los complejos ingeniero-geológica a escala 1:10 000. El análisis de la información anterior permitió realizar la clasificación de los suelos en las categorías II y III (medios y desfavorables). Para esta clasificación, se tuvieron en cuenta los valores de los parámetros físico-mecánicos de los suelos y rocas: índice de consistencia, coeficiente de poros, densidad natural, resistencia a la compresión axial y velocidad de propagación de las ondas sísmicas transversales Vs, determinadas a partir de trabajos de sísmica somera (González et al., 2000).

Posteriormente, se calcularon los incrementos de la intensidad sísmica mediante la comparación de los valores de la rigidez sísmica (ãi.vi) de los suelos del área, con la rigidez sísmica de la roca granítica (ão.vo), considerada como patrón. Dichos cálculos se realizaron utilizando la fórmula propuesta por Medvedev (1977).

Donde: vo y vi son las velocidades de propagación de las ondas sísmicas transversales de las rocas graníticas y del suelo investigado respectivamente, y ão y ãi las densidades correspondientes.

Al mismo tiempo, se realizaron mediciones de microsismos de período corto (T<1seg.), en puntos previamente seleccionados del territorio, de acuerdo con su significación geológica, con el objetivo de evaluar la respuesta dinámica de los suelos.

En la figura 5, se presentan ejemplos de los registros obtenidos en algunos sitios de la ciudad. Estos fueron previamente seleccionados como los más representativos de las distintas formaciones geológicas y tipologías de suelo presentes en el territorio.

Figura 5. Registros instrumentales de microsismos antrópicos en puntos de La Habana.

Los mapas de incrementos de la intensidad sísmica con relación a las rocas graníticas para los municipios Habana Vieja y Centro Habana, se presentan en las figuras 6 y 7. En ellos se aprecia que los mayores incrementos de la intensidad sísmica corresponden al Norte y Noreste de la Habana Vieja, donde están representados los materiales de relleno y los sedimentos multigenéticos; estos se caracterizan por sus pésimas condiciones geotécnicas. Los incrementos de la intensidad sísmica relativos a la roca granítica fueron transformados en factores de amplificación (Borcherdt y Gibbs, 1976). Se obtuvieron valores de este parámetro que oscilan entre 4 y 12, para periodos que median entre 0,1 y 0,6 seg.

Figura 6. Mapa de incrementos de la intensidad sísmica del municipio Centro Habana.

Figura 7. Mapa de incrementos de la intensidad sísmica del municipio Habana Vieja.

Los mapas de microzonificación sísmica sirvieron de base para la realización de evaluaciones de la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones existentes a nivel de Consejos Populares. En Cuba, estos constituyen microdivisiones político-administrativas de los municipios. Estos Consejos Populares son los encargados de ejecutar las acciones de intervención para mejorar las condiciones de las edificaciones existentes reduciendo su vulnerabilidad a las amenazas naturales. Para ello toman

decisiones estratégicas sobre la inversión de recursos, prioridades y medidas profilácticas destinadas a la prevención de desastres.

En el análisis realizado, se pudo constatar que más del 70% de las edificaciones cuyo estado técnico ha sido evaluado de regular o malo, presentan el agravante de estar ubicadas en zonas con condiciones de suelo desfavorables en las que pueden ocurrir incrementos de un grado de intensidad o más con relación a la roca. Resulta obvia la gravedad de este hecho, dada la posibilidad de ocurrencia de una catástrofe de gran envergadura en el caso de ocurrencia de un evento sísmico de la intensidad adecuada.

El mapa de microzonificación sísmica del municipio de Centro Habana, muy característico por presentar la mayor densidad poblacional de país, fue utilizado directamente en la estimación preliminar de la vulnerabilidad de dicho territorio (González, 1998). Para ello se consideraron: la población total y su composición, las tipologías constructivas predominantes, la edad, estado técnico y uso de las edificaciones, número de plantas, condiciones ingenierogeológicas del sitio de emplazamiento y distribución y estado de las redes técnicas. Las edificaciones predominantes son las de mampostería de piedra y ladrillo de 1-4 plantas y las de hormigón no reforzado y de 2-5 plantas, con periodos naturales de oscilación comprendidos entre 0,2 y 0,7 segundos.

De acuerdo con las características espectrales de los sismos susceptibles de afectar al municipio y de los periodos fundamentales de los suelos y edificios, obtenidos de los estudios de microzonificación sísmica, la vulnerabilidad del territorio a los efectos de un sismo de moderada intensidad se clasifica como alta. Se identificaron aquellos Consejos Populares más vulnerables y se realizaron propuestas de intervención en los mismos. Conviene destacar que este alto grado de detalle de los resultados obtenidos, añade información valiosa con relación a la existente anteriormente.

CONCLUSIONES

Relativas a Santiago de Cuba

Las condiciones ingeniero-geológicas e hidrogeológicas son desfavorables en una parte importante del territorio (figura 3), donde están incluidos la zona industrial y el casco histórico. Los incrementos relativos de la intensidad sísmica pueden alcanzar los 2 grados en la zona de los sedimentos saturados que bordean la Bahía de Santiago de Cuba.

Existen cuatro categorías de suelos, a saber: no aptos para la construcción, no favorables, medios y favorables.

Existen en el territorio zonas tectonizadas y con una alta densidad de agrietamiento que representan un peligro potencial para las construcciones existentes, además de incrementar localmente el efecto sísmico.

La distribución espacial de los períodos predominantes determinados a partir del procesamiento de las mediciones de microsismos muestra una buena correspondencia con las condiciones geológicas locales del territorio. Los períodos predominantes de oscilación están entre 0,1-1,5 segundos, asociándose los valores mayores a los sedimentos aluviales de la cuenca del río San Juan y a los rellenos artificiales de consistencia muy blanda, que bordean la Bahía de Santiago de Cuba.

Relativas a los Municipios Habana Vieja y Centro Habana de la Capital

Los suelos se clasifican en las categorías II y III. En estos suelos pueden ocurrir incrementos potenciales de la intensidad sísmica de hasta 2 grados respecto al suelo medio (de referencia) y de 2-3 grados respecto al granito, específicamente al norte del municipio Habana Vieja. En esta zona están representados los sedimentos multigenéticos, el cieno y los rellenos artificiales que presentan condiciones geotécnicas sumamente desfavorables.

Las condiciones hidrogeológicas son desfavorables en estos territorios, debido a la cercanía de los niveles de las aguas subterráneas a la superficie del terreno. Este factor contribuye de forma adicional al incremento del efecto sísmico.

Los periodos predominantes de los suelos, determinados a partir de los cocientes H/V de los microsismos oscilan entre 0,1 y 0,32 seg. para los suelos de las formaciones del Cretácico de categoría II; entre 0,2 y 0,4 para la formación correspondiente al Paleógeno de categoría II; entre 0,1 y 0,3,segundos, para las calizas de la Formación Jaimanitas del Pleistoceno de categoría II, y entre 0,5-0,6 seg. para los sedimentos del Holoceno y rellenos artificiales de categoría III.

Los factores de amplificación del suelo determinados mediante la fórmula de Borcherdt y Gibbs, oscilan entre 4 y 12, para periodos comprendidos entre 0,1 y 0,6 segundos.

La introducción de los resultados de los estudios de microzonificación sísmica en la práctica constructiva ha permitido considerar el uso del suelo como una función del peligro sísmico, donde se incluyen los efectos locales. Obviamente, esto ha redundado en una gestión más eficiente del riesgo, lo que sin dudas contribuirá a la reducción de las consecuencias de potenciales desastres sísmicos.

En general, la utilidad de los mapas de microzonificación de las áreas urbanas puede ser desglosada en tres aspectos fundamentales:

1. En el planeamiento urbano que está destinado a que integralmente en la región el riesgo sea mínimo. En lo adelante, las nuevas edificaciones podrán ser ubicadas en los sitios más seguros.

2. También, el cálculo y diseño de las futuras edificaciones podrá ser realizado disponiendo de la información de las características dinámicas del suelo en las diferentes partes del territorio, lo que las hará menos vulnerables en el caso de ocurrencia de eventos sísmicos.

3. Se podrá emprender la modificación de las edificaciones existentes con el fin de hacerlas menos vulnerables a la ocurrencia de un evento sísmico. Por primera vez, se podrá tomar en consideración el tipo de suelo donde están emplazadas las mismas.

REFERENCIAS

1. ALBEAR, J. E ITURRALDE-VINENT, M., (1985): Zonación estructuro-facial de las provincias de La Habana y Ciudad de La Habana, Editorial Científico-Técnica, p. 68-76. [ Links ]

2. ÁLVAREZ, L., (1983): Estimación de la peligrosidad sísmica para la ciudad de Santiago de Cuba. Investigaciones Sismológicas en Cuba, No. 4, pp. 87-123. [ Links ]

3. BARCELÓ, G., B. E. GONZÁLEZ, M. COTILLA Y T. CHUY, (1984): Análisis de la fracturación de la Cuenca de Santiago de Cuba, Revista Ciencias de la Tierra y el Espacio, No 8, pp. 15, Editorial Academia. [ Links ]

4. BORCHERDT, R.D. & J.F. GIBBS, (1976): Effects of local geological conditions in the San Francisco Bay region on ground motions and the intensities of the 1906 earthquake, Bull. Seis. Soc. Am., Vol. 66, pp.467-500. [ Links ]

5. CHUY, T., B.E. GONZÁLEZ & L. ALVAREZ, (1983): Sobre la peligrosidad sísmica de Cuba. Investigaciones Sismológicas en Cuba, No 4, pp. 20-45. [ Links ]

6. CHUY, T., (1988): Influencia de las condiciones geológicas en la intensidad sísmica en la Ciudad de Santiago de Cuba. Revista Movimientos Tectónicos Recientes en Cuba No 2. Ed. Centro de Investigaciones de Geodesia, Cartografía y Teledetección, La Habana, pp.17. [ Links ]

7. CHUY, T. Y L. ÁLVAREZ, (1995): Mapa de peligro sísmico de Cuba para la Nueva Norma Sísmica de la República de Cuba, Ministerio de la Construcción, La Habana, Cuba. [ Links ]

8. EVERDEN, J.F. Y J.M, THOMPSON, (1985): Predicting seismic intensities, U.S. Geological Survey Prof. Paper 1360, pp. 151-202. [ Links ]

9. GARCÍA, J., E. ARANGO, J. ZAPATA, R. OLIVA, B.E. GONZÁLEZ, B. FERNÁNDEZ, T. CHUY, C. REYES Y O. MONNAR, (2002): Mapa de riesgo Sísmico de la ciudad de Santiago de Cuba. Informe Final de Proyecto. Archivo Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas. [ Links ]

10. GARCÍA, J., D. SLEJKO, L. ÁLVAREZ, L. PERUZZA Y A. REBEZ, (2003): Seismic Hazard Maps for Cuba and Surrounding Areas. Bull. Seism. Soc. Am. 93, pp. 2563-2590. [ Links ]

11. GARCÍA, J., D. SLEJKO, L. ÁLVAREZ, L. PERUZZA, A. REBEZ Y A. SANTULIN, (2005): Nueva generación de estimados de peligrosidad sísmica con el error asociado para Cuba. Resultados a partir del enfoque zonificado. Informe Final de Proyecto. Archivo Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas. [ Links ]

12. GONZÁLEZ, B. E., MIRZOEV, K., CHUY, T. , GOLUBIATNIKOV, V., LYSKOV, L., ZAPATA, J. A., ÁLVAREZ, H., (1984): Informe Final del tema 31002 «Estudio del Riesgo Sísmico y de la Variación de la Intensidad Sísmica de los Terremotos en el Territorio de la ciudad de Santiago de Cuba. Archivos del CENAIS, 150 pp. [ Links ]

13. GONZÁLEZ, B.E. Y L. KOGAN, (1987): Seismic intensity estimation for the reference soil of the city of Santiago de Cuba. Results of Research of International Geophysical Projects. Seismological Research No. 10, Moscow. [ Links ]

14. GONZÁLEZ B, K MIRZOEV, T CHUY, V GOLUBIATNIKOV, L LYSKOV, J. ZAPATA Y H. ALVAREZ, (1989): Microzonificación sísmica de la ciudad de Santiago de Cuba. Comunicaciones Científicas sobre Geofísica y Astronomía No 15, Instituto de Geofísica y Astronomía, Academia de Ciencias de Cuba, La Habana, p.15. [ Links ]

15. GONZÁLEZ, B., (1991): Estimación del efecto Sísmico en la Ciudad de Santiago de Cuba. Tesis Doctoral en Ciencias Físico Matemáticas, Instituto de Geofísica y Astronomía, La Habana. [ Links ]

16. GONZÁLEZ, B. E., ARANGO, E., OLIVA, R., CHUY, T. J., ZAPATA, J. A., GARCÍA, J., RODRÍGUEZ, V., SERRANO, M., ORTEGA, L., PÉREZ, L. D., LLANES, C., DE LA ROSA, A. L. Y BALLAGAS, B., (1998): Seismic Hazard Maps for Cuba and Surrounding Areas. Bull. Seism. Soc. Am. 93, pp. 2563- 2590. [ Links ]

17. GONZÁLEZ, B., R. OLIVA, I. FERNÁNDEZ, E. ARANGO, J. GARCÍA, M. SERRANO, L. PÉREZ Y R. DÍAZ, (2000): Microtremor measurements for site response analysis and quick vulnerability assessment of building structures. Proceedings of the Workshop to Exchange Research Information on the Project: Joint Study on Seismic Microzonation in Earthquake Countries, Hakone Gora, Kanagawa, Japan. [ Links ]

18. MEDVEDEV, S. V., (1962): Engineering Seismology, Academia Nauk Press, Moscow, p. 260. [ Links ]

19. MEDVEDEV S.V., (1973): Recomendaciones para la microzonificación sismica RMS-73, Serie Problemas de Ingeniería Sismológica, Vol. 15, Moscú. [ Links ]

20. MEDVEDEV, S. V., (1977): Microzonificación Sísmica. Ed. Nauka, Moscú. [ Links ]

21. NAKAMURA, Y., (1989): A method for dynamic characteristics evaluation of subsurface motions using microtremors on the ground surface. QR of R.T.R., pp. 30-1. [ Links ]

22. OLIVA, R., M. RUBIO Y J. MARISSY, (1991): Vulnerabilidad sísmica de Cuba. Revista Geofísica, 34, Instituto Panamericano de Geografía e Historia, pp. 177-184. [ Links ]

23. ZAPATA J. A. Y T. CHUY, (1992): Validación de la microzonificación sísmica de la Ciudad de Santiago de Cuba por las observaciones macrosísmicas de los terremotos. Reporte de Investigación del Instituto de Geofísica y Astronomía, Editorial Academia, la Habana, 24. pp.27. [ Links ]

24. ZAPATA J. A. (1996): Utilización de variantes metodológicas de microzonificación sísmica en la ciudad de Santiago de Cuba. Tesis en Opción al grado de Doctor en Ciencias Geofísicas, Instituto de Geofísica y Astronomía, La Habana, Cuba. [ Links ]

Proyecto de Microzonificación en Caracas y Barquisimeto

El objetivo fundamental del proyecto fue la identificación de zonas de similar respuesta ante los movimientos sísmicos, de manera de poder ajustar el diseño de las edificaciones a la diversidad de escenarios en la ciudad y de esta manera contribuir a la mitigación del riesgo sísmico en la capital venezolana. La definición de las microzonas requiere de la incorporación de la información de carácter geológico, sismológico, geofísico y geotécnico, adecuadamente procesada e integrada (Hernández et al., 2006). Su desarrollo conllevó un conjunto de actividades que requirió la participación de diferentes disciplinas científicas y técnicas de forma integrada, así como el manejo coordinado de la información en un Sistema de Información Geográfico (SIG), que permite la utilización y actualización futura de la información elaborada.

METODOLOGÍA Y PRINCIPALES RESULTADOS

La estimación del movimiento del suelo en diferentes áreas de una ciudad constituye una herramienta eficiente para la mitigación del riesgo sísmico, siendo las amplificaciones de sitio un factor preponderante para el comportamiento local (Bard, 1999). A continuación se presenta un resumen de la metodología utilizada en el estudio y los principales resultados obtenidos, los cuales serán detallados en las respectivas secciones de este manuscrito. El objetivo de la microzonificación sísmica es definir los niveles de amenaza sísmica y los efectos locales probables. El estudio se basa en un conjunto de investigaciones previas (e.g. Briceño et al., 1978; Kantak et al., 2005; Yamazaki et al., 2005; Rocabado et al., 2006). Con base en los resultados del estudio, deben emprenderse acciones concretas que permitan traducir los conocimientos adquiridos en reducción del riesgo sísmico, mediante su implementación en ordenanzas y planes activos

municipales (Martínez, 2006), que permitan la planificación del uso de los terrenos, la adecuación de construcciones existentes y el diseño de las nuevas según la respuesta sísmica esperada en cada microzona.

En el proyecto de microzonificación sísmica se evaluaron un conjunto de factores para determinar los movimientos que se esperan en un sitio para un escenario específico, y se utilizaron los siguientes análisis:

1. Caracterización de la fuente: sismicidad histórica, análisis neotectónico, paleosismológico, sismológico y sismogénico diferenciado. En la Figura 1 se muestra el modelo sismogénico producto de este análisis y su cobertura dentro del estudio de la amenaza probabilística en afloramientos rocosos, en donde resalta como uno de los principales insumos.

Cobertura de fuentes sismogénicas utilizadas en el Estudio

Figura 1. Cobertura de fuentes sismogénicas utilizadas en el Estudio.

Los principales sistemas de fallas que resaltan en el modelo son: El Sistema de Fallas de San Sebastián, Sistemas de Fallas de la Victoria (Principalmente las Fallas Guacamaya, Cabrera, El Horno, Pichao y Tacatá), Falla Tacagua – El Ávila, Falla Río Guarico, Falla El Limón, Falla Santa Rosa y algunos otros accidentes estructurales menores y corrimientos.

2. Evaluación probabilística de la amenaza sísmica en afloramiento rocoso; variación de la amenaza dentro de la zona de estudio (de sur a norte en el Área Metropolitana de Caracas). Esta variación de la amenaza se consideró en la amplitud de los espectros de respuesta tipificados (Figura 2).

Amplitud de los espectros de respuesta tipificados

La amenaza sísmica en el área de Caracas corresponde a una aceleración pico en roca de 0,3 g, para un período de retorno de 475 años según la Norma de Edificaciones Sismorresistentes (COVENIN, 2001). En este estudio, se detalló la amenaza para el AMC mediante un estudio probabilístico, utilizando un modelo sismogénico revisado y leyes de atenuación mundiales válidas en nuestro ambiente tectónico (Azuaje y Hernández, 2005; Hernández, 2007; 2009), con las cuales se obtuvieron espectros de amenaza uniforme, en lugar de sólo aceleración pico como en la norma sísmica. Los espectros se caracterizaron mediante la aceleración pico en roca (A0), variable

entre 0,265 g y 0,30 g en el AMC, y la respuesta espectral a periodo de 1 s (A1) probables, variable entre 0,28 g y 0,21 g en el AMC, ambas para periodo medio de retorno (T) de 475 años.

Las diferentes tendencias de variación de A0 y A1 indican que la relación fija entre ambas, presente en la norma sísmica, es una simplificación y se toma en cuenta su contraste para el proyecto de microzonificación sísmica de Caracas. Otro resultado de interés fue la variación con el periodo de respuesta del factor de importancia para edificaciones esenciales, en lugar del factor fijo normativo α, a partir de las relaciones entre los espectros del estudio de amenaza sísmica para T = 975 años (5% de excedencia en 50 años) y T = 475 años. Se eligieron 4 macrozonas básicas: N (norte), CN (centro-norte), CS (centro-sur) y S (sur), para las que se refieren valores de {A0; A1}, y se definen espectros básicos en afloramiento rocoso (Hernández y Schmitz, 2009a; Figura 8).

3. Estudio paramétrico de respuesta dinámica 1D usando análisis equivalente lineal con el programa SHAKE (Schnabel et al., 1972), variando el espesor de sedimentos (entre 10 y 350 m) y la velocidad promedio de ondas de corte de los primeros 30 m (Vs30 entre 150 y 650 m/s), los cuales se agruparon dentro de 12 clases (Tabla 1) de acuerdo con su comportamiento típico. Los resultados dinámicos de cada grupo (Figura 3) están calibrados y corregidos mediante su comparación con espectros de terremotos reales (PEER, 2005) y con funciones de transferencia experimentales.

Tabla 1. Grupos de perfiles de la selección final.

H, depósito (m) VS,30 (m/s)

≤ 185 185 a 325 > 325

< 60 GP-01 GP-02 GP-03

60 a 120 GP-04 GP-05 GP-06

120 a 220 GP-07 GP-08 GP-09

> 220 GP-10 GP-11 GP-12

Espectros de respuesta en superficie promedio por clase de sitio

Figura 3. Espectros de respuesta en superficie promedio por clase de sitio.

4. Efectos generales de sitio: inclusión de efectos 2D- 3D de cuenca. Los efectos 2D y 3D de la cuenca, han sido un factor determinante en la distribución de los daños del terremoto de Caracas de 1967. Utilizando los espectros obtenidos por Papageorgiou y Kim (1991) para la zona de Los Palos Grandes, y rehaciendo los análisis 1D con los parámetros geotécnicos/geofísicos utilizados por ellos, se obtuvieron amplificaciones 2D respecto a 1D hasta un período de 2 s, para cada microzona de distinto espesor de sedimentos, más consideraciones de la calidad del suelo superficial según Bard y Bouchon (1985), ampliando este rango hasta 4 s mediante un estudio 3D de la respuesta de pulsos cuasi-mono-frecuenciales (Figura 4) en suelos homogéneos y roca sin atenuación (Delavaud, 2007). Las amplificaciones obtenidas se aplican a los previos espectros 1D, lo que resulta en espectros con efecto de cuenca 2D y 3D.

Amplificaciones por efectos 2D y 3D de la cuenca

Figura 4. Amplificaciones por efectos 2D y 3D de la cuenca según la profundidad de sedimentos y el promedio de la velocidad de onda de corte en los primeros 30 m de profundidad (Vs30).

5. Definición de microzonas de respuesta sísmica similar. Para la delimitación y ajuste de las microzonas sísmicas del Área Metropolitana de Caracas y Barquisimeto, se añadieron varias fuentes de información, como el análisis geomorfológico, geológico y geofísico de los sedimentos en el valle, el análisis de las rocas expuestas en laderas, la evaluación de la topografía y el análisis de los daños reportados durante el terremoto de Caracas de 1967 (Figuras de la 5 a la 12).

Mapa de las principales unidades cuaternarias del Valle de Caracas

Figura 5. Mapa de las principales unidades cuaternarias del Valle de Caracas.

Mapa de las principales unidades cuaternarias de Barquisimeto y Cabudare

Figura 6. Mapa de las principales unidades cuaternarias de Barquisimeto y Cabudare.

Mapa del espesor de sedimentos del Valle sedimentario de Caracas

Figura 7. Mapa del espesor de sedimentos del Valle sedimentario de Caracas.

Mapa del espesor de sedimentos tanto en Barquisimeto como en Cabudare

Figura 8. Mapa del espesor de sedimentos tanto en Barquisimeto como en Cabudare.

Mapa de distribución de velocidades de ondas de corte en los primeros 30 m de profundidad (Vs30)

Figura 9. Mapa de distribución de velocidades de ondas de corte en los primeros 30 m de profundidad (Vs30), tanto en el Valle sedimentario de Caracas como en las zonas de cerros y laderas.

Mapa de distribución de velocidades de ondas de corte en los primeros 30 m de profundidad (Vs30)

Figura 10. Mapa de distribución de velocidades de ondas de corte en los primeros 30 m de profundidad (Vs30), en Barquisimeto y Cabudare, tanto en sedimentos como en cerros y laderas.

Mapa de microzonas sísmicas del Área metropolitana de Caracas

Figura 11. Mapa de microzonas sísmicas del Área metropolitana de Caracas.

Mapa de microzonas sísmicas de Barquisimeto y Cabudare

Figura 12. Mapa de microzonas sísmicas de Barquisimeto y Cabudare.

6. Fuera de las áreas sedimentarias, el peligro de movimientos en masa activados por terremotos ha sido evaluado usando información geológica, geotécnica, geomorfológica, de pendientes y modificaciones antrópicas, mediante índices cuantitativos. Los resultados permiten identificar las áreas de mayor prioridad para intervención (Figura 13).

Mapa del peligro de deslizamientos en laderas activados por sismos

Figura 13. Mapa del peligro de deslizamientos en laderas activados por sismos.

7. El estudio incluye la evaluación de edificaciones existentes respecto a su comportamiento estructural típico, orientada a establecer prioridades para su reforzamiento según su localización en las diferentes microzonas. Toda la información generada dentro del proyecto ha sido incorporada en un Sistema de Información Geográfico (SIG), el cual permitirá la interacción con las instituciones locales y planificadores urbanos para la rápida implementación de las recomendaciones.

Asimismo, la interacción con las comunidades locales está organizada por el “Aula Sísmica Madeleilis Guzmán” de FUNVISIS, cuyo esfuerzo se enfoca en la educación de prevención de desastres.

La microzonificación sísmica para la reducción del riesgo sísmico

La microzonificación sísmica es considerada como la metodología de trabajo adecuada para utilizarse en la reducción del riesgo sísmico en ciudades. El objetivo de un proyecto de microzonificación sísmica consiste en evaluar los niveles de amenaza sísmica y los efectos locales probables, lo que permite la implementación de estrategias que tomen en cuenta estas condiciones regionales y locales del suelo, responsables para la modificación de la respuesta sísmica en una ciudad. Para ello se analizan con un enfoque multidisciplinario tanto los datos disponibles del subsuelo, como los nuevos estudios realizados.

Partiendo de los daños registrados en el terremoto de Caracas de 1967 (ciudad que ha sufrido varios eventos destructivos durante su historia, de los cuales, el más reciente, en 1967 con una magnitud de 6,6 causó el colapso de 4 edificios en una zona específica de la ciudad), se identificó la importancia de los efectos de sitio en la respuesta sísmica y la distribución de daños que pueda generar un terremoto en una localidad. En proyectos de cooperación internacional con investigadores de Francia y Japón se desarrollaron los primeros estudios de microzonificación sísmica en Venezuela durante las décadas de los 80 y 90 del siglo pasado. Sus avances se discutieron en los coloquios internacionales, de manera que en el año 2009 se celebró en Caracas

el “V Coloquio sobre Microzonificación Sísmica”, en el cual destacaba el lema de la “Microzonificación Sísmica como aporte para la gestión del riesgo”.

Una selección de los trabajos presentados en este coloquio, se muestra en este volumen de la Revista de la Facultad de Ingeniería-UCV. De esta manera, se ratifica el compromiso de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Central de Venezuela con el desarrollo sustentable del país, porque la reducción del riesgo sísmico es un factor fundamental en el progreso de una nación, que se ubica en una zona de un moderado riesgo sísmico, hecho que recuerda los sismos destructores históricamente acaecidos en Venezuela.

Entre los trabajos contenidos en este volumen, destacan los relacionados con el proyecto de Microzonificación Sísmica de Caracas. Este proyecto, en el cual se realizaron amplias investigaciones geológicas, geomorfológicas, geotécnicas y geofísicas para determinar la distribución de las diferentes unidades geológicas dentro del valle, incluyendo la perforación de pozos profundos y posteriores desarrollos de ingeniería sísmica, fue desarrollado por FUNVISIS entre los años 2005 y 2009 con el fin de brindar una base homogénea de información que debe ser implementada en el Área Metropolitana de Caracas. Los trabajos de evaluación del subsuelo presentados en este volumen, comprenden “Velocidades promedios de ondas de corte en los primeros 30 m (Vs30), inferidas a partir del relieve”, las “Velocidades de ondas de corte inferidas de la inversión de velocidades de fase y elipticidades de las ondas de Rayleigh (Shear-wave velocities in Caracas inferred from inversión of phase velocities and ellipticities of Rayleigh waves)” y la “Relación entre período del suelo y profundidad de los sedimentos”.

La información del subsuelo, junto con un análisis actualizado de la amenaza sísmica en roca, fue utilizada como un insumo para la determinación de los espectros de respuesta en los diferentes tipos de sitios en función del espesor de los sedimentos y la calidad del suelo superficial (Vs30), exhibidos en el trabajo “Espectros de respuesta sísmica en microzonas de Caracas incluyendo efectos de sitio 1D, 2D y 3D”. La información en torno al proyecto, se resume en el artículo “Principales resultados y recomendaciones del proyecto de microzonificación sísmica de Caracas”, en el cual se determinó además para las zonas de laderas el peligro de deslizamientos en caso de terremoto. La disposición de la información del proyecto en un Sistema de Información Geográfico (SIG) permite la implementación de las recomendaciones y actualización de la información por parte de las instituciones locales, lo cual fue estudiado en el texto “La microzonificación sísmica en el proceso de planificación urbana; caso de estudio: Municipio Chacao”. Aspectos geológicos fueron discutidos en la “Propuesta geológica de microzonas sísmicas en Caracas”.

En todas las evaluaciones de la amenaza sísmica, que forman parte de los estudios de microzonificación sísmica, la caracterización de la sismicidad juega un rol fundamental. En torno a Caracas se presentan las “Implicaciones de la localización de los centros de intensidad del subevento de Caracas del terremoto de 1812 y del sismo de Caracas de 1967”. Para otros eventos

más recientes en la región oriental, se estudió el “Modelo de ruptura sísmica para el terremoto de Cariaco, julio de 1997” y se generó un “Análisis de la actividad sísmica ocurrida entre el 11 y el 18 de agosto de 2008 en Cumaná”. Base importante para estos análisis sismológicos descansa en el conocimiento de las estructuras litosféricas, los cuales se muestran para dos casos en la misma región: “Profundidad del Moho y velocidades de las ondas corpóreas en el manto superior” y “Comparación cortical basada en las propiedades dinámicas medias de las ciudades de Cumaná y Cumanacoa”.

A diferente escala, pero de igual importancia para la caracterización de sitio, consiste en determinar la información de espesores de sedimentos en cuencas urbanas, aspecto que se presenta en el estudio de “Espesores de sedimentos a partir de la integración de datos geofísicos en Barquisimeto y Cabudare”, lo cual será referencia para la definición de las microzonas en estas ciudades. De igual forma, los espesores de sedimentos fueron, aparte de la configuración de las edificaciones y la geología local, un elemento importante para el “Diagnóstico situacional con fines de gestión de riesgo en las ciudades de Guarenas y Guatire”. En todos estos trabajos, el uso de los Sistemas de información Geográfico (SIG) es una herramienta indispensable que garantiza la accesibilidad de la información en el tiempo. Un ejemplo se presenta en la “Aplicación de los SIG para la generación de rutas de evacuación en caso de desastres, como ayuda para la planificación urbana: caso Costa Oriental del Lago de Maracaibo”.