zonificaciÓn sÍsmica zmg - grado7.mxgrado7.mx/pdfs/zonificación sísmica zmg- riesgo... ·...

Sociedad Mexicana de

Ingeniería Geotécnica, A.C.

23 y 26 de Noviembre de 2016; Mérida, Yucatán

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.

1 MODELOS DE PROFUNDIDAD A LA ROCA

1.1 Modelo de profundidad a la roca de Saborio

El Dr. Saborio-Ulloa (1995), estableció una “Zonificación tentativa de la ciudad” (capítulo IX), mediante dos maneras distintas de zonificar a la zona metropolitana de Guadalajara (ZMG): IX.3 Zonificación de acuerdo al nivel freático. IX.4 Zonificación de acuerdo a la profundidad a la

roca. El Dr. Saborio propuso tres zonas (Fig. 1) que

comprenden las profundidades siguientes: De 0 m a 20 m (Este). De 20 m a 50 m (Centro). Mayor de 50 m (Oeste).

Figura 1. Zonificación de la ZMG de acuerdo a la profundidad a la roca (Saborio-Ulloa 1995).

Por último, en el capítulo IX, se menciona: “Es necesario efectuar sondeos de exploración hasta encontrar la roca y efectuar una serie de estudios para lograr estas zonificaciones con más aproximación; ya que se considera que estos datos son fundamentales tanto para el diseño sísmico, como estático de las construcciones” (Saborio-Ulloa, 1995).

1.2 Nuevo modelo de profundidad de los depósitos de suelo en la ZMG

Para crear el modelo, se partió de los 78 sondeos de exploración profunda realizados por el Sistema Intermunicipal de Agua Potable y Alcantarillado (SIAPA, 1999), que se concentran en una base de datos agrupados por cuencas: San Juan de Dios Atemajac Del Ahogado Río Blanco Bajo La Arena Colimilla Manantiales

Esta información contiene varias columnas donde se cuenta con los datos siguientes: Número y nombre del pozo de la cuenca Localización Coordenadas UTM Profundidad del sondeo

Zonificación Sísmica de la Zona Metropolitana de Guadalajara, una propuesta de modificación de las NTC para diseño por sismo de 1997

Guadalajara metropolitan area seismic zoning, a proposal to amend NTC design earthquake 1997

Zamudio Zavala, P. E. Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Occidente Gómez Mora, I. Instituto de Información Estadística y Geográfica

RESUMEN: Se analizaron estudios realizados mediante la técnica de penetración estándar SPT, hasta la roca basal o hasta el estrato resistente (N>50 golpes), donde posteriormente se llevó a cabo una prueba de prospección geofísica sísmica del tipo “down-hole” hasta la presencia de un estrato resistente (Vs > 720 m/s). Se tomaron en cuenta además los periodos de retorno, así como la aceleración máxima del terreno (roca) del reglamento de la CFE (2008), para establecer la aceleración máxima probable en el sitio mediante el programa PRODISIS. Utilizando técnicas geoestadísticas y algebra de mapas se procedió a obtener mapas de zonificación sísmica y una propuesta de espectros de diseño en función a la profundidad del depósito.

ABSTRACT: Studies using the technique of standard penetration SPT were analyzed, to the bedrock or to the resistant layer (N> 50 strokes), where later conducted a test of seismic geophysical survey such as "down-hole" up to the presence analyzed a resilient layer (Vs> 720 m / s). In addition, the return periods and the maximum ground acceleration (rock) the regulation of the CFE (2008) were taken into account to establish the probable maximum acceleration at the site by PRODISIS program. Using geostatistical techniques and map algebra proceeded to get seismic zoning maps and a proposed design spectra according to the depth of the deposit.

Zonificación sísmica de la ZMG, una propuesta de modificación de las NTC de 1997


Caudal (L/s) Nivel estático y dinámico (m)

Adicionalmente en la información (SIAPA, 2003), se tiene el registro de cada sondeo realizado hasta las profundidades alcanzadas, donde se describe: Espesor de cada estrato de suelo o roca Descripción de cada estrato de suelo o roca

Lo primero que se hizo fue un mapa con la ubicación de cada uno de los sondeos y con sus propios atributos (Fig. 2), los cuales fueron tomados, tanto de la información de cada uno de los sondeos individuales, como de la base de datos concentrada por SIAPA.

Figura 2. Distribución de los pozos realizados por el SIAPA en 1999 y actualizados en 2003.

La metodología para la elaboración del modelo de profundidad del suelo de la ZMG (Fig. 3), se basan en la ubicación (X,Y) de los puntos de muestreo o sondeos, estos sondeos ubicados en distintas localidades de la ZMG garantizan el continuo espacial.

Figura 3. Modelo propuesto de profundidad a la roca ZMG. El modelo para determinar la profundidad de los

depósitos de suelo, se elaboró mediante una estimación de los valores obtenidos de los sondeos realizados, está estimación tiene la característica de reducir al mínimo la curvatura de la superficie total y por consiguiente garantizar una superficie lisa que pasa exactamente por los puntos de sondeos, siguiendo el principio de correlación geoespacial, este principio se basa en la interrelación de cada punto de la muestra que ejerce una influencia sobre la ubicación los sondeos y disminuye en función de la distancia, una vez generado el continuo de superficie y analizando la dinámica del suelo, se elaboran las isolíneas con los valores de profundidad de suelo o profundidad al estrato resistente y se identifican una gran variedad de zonas con características similares (Fig. 3).

2 ESPECTROS DE RESPUESTA PROPUESTOS EN LOS REGLAMENTOS

2.1 Comisión Federal de Electricidad 1993

Con base en el Manual de Diseño de Obras Civiles (MDOC), Diseño por Sismo de la Comisión Federal de Electricidad (CFE, 1993), se generaron los espectros para el diseño sísmico para Guadalajara, que se muestran en la figura 4, para un periodo de retorno Tr = 500 años.

Figura 4. Espectros de diseño para Guadalajara (CFE, 2003).

2.2 Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo para Guadalajara 1993

Con base en las Normas Técnicas Complementarias (NTC, 1997) al Reglamento de Construcción de Guadalajara para Diseño por Sismo, se generaron los espectros para el diseño sísmico para Guadalajara, que se muestran en la figura 5, para un periodo de retorno Tr = 500 años.

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Ace

lera

ción

(g´s

)

Periodo (s)

Espectros de respuesta(CFE 1993)

RocaMedioSuelto

Tr = 500 años

Zamudio Zavala, et al.


Figura 5. Espectros de diseño para Guadalajara (NTC, 1997).

2.3 International Building Code 2009

Con base en el Reglamento Internacional de Construcción (IBC, 2009) apartado de Diseño por Sismo, se generaron los espectros para el diseño sísmico para Guadalajara, que se muestran en la figura 6 (Tr = 2375 años).

Figura 6. Espectros de diseño para Guadalajara (IBC, 2009).

3 ESPECTROS DE RESPUESTA DE SITIO

3.1 Comisión Federal de Electricidad 2008

Con base en el Manual de Diseño de Obras Civiles (MDOC), Diseño por Sismo de la Comisión Federal de Electricidad (CFE, 2008), se generaron los espectros para el diseño sísmico para Guadalajara, que se muestran en la figura 7, para un periodo de retorno Tr = 500 años.

Para ello se crearon dos perfiles de suelo típicos de la ZMG uno para arenas de compacidad suelta (tabla 1), considerando Vs < 180 m/s (IBC = E), y otro, para arenas de compacidad media (tabla 2), considerando 180 < Vs < 370 m/s (IBC = D).

Tabla 1. Terreno Compacidad Suelta (Vs < 180 m/s) (IBC = E).

Tabla 2. Terreno Compacidad Media (180 < Vs < 370 m/s) (IBC = D).

Figura 7. Espectros de diseño de sitio Guadalajara (CFE, 2008).

3.2 Equivalent-linear Earthquake site Response Analyses (EERA)

Para la obtención de la respuesta del depósito y la generación de los espectros de respuesta de sitio (Fig. 8) se utilizó el complemento de Excel, Equivalent-linear

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Ace

lera

ción

(g´s

)

Periodo (s)

Espectros de respuesta(GDL 1997)

RocaMedioSuelto

Tr = 500 años

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Ace

lera

ción

(g´s

)

Periodo (s)

Espectros de respuesta(IBC 2009)

RocaMedioSuelto

Tr = 2375 años

No.

estrato

espesor

(m)

densidad,

(kg/m3)

Vs

(m/s)

peso esp.

(kN/m3)

1 1 1200 80 12.24

2 1 1220 100 12.45

3 1 1240 120 12.65

4 1 1260 140 12.86

5 1 1280 160 13.06

6 1 1300 180 13.27

7 1 1320 200 13.47

8 1 1340 220 13.67

9 1 1360 240 13.88

10 1 1380 260 14.08

1800 720 18.37Firme

No.

estrato

espesor

(m)

densidad,

(kg/m3)

Vs

(m/s)

peso esp.

(kN/m3)

1 1 1400 180 14.29

2 1 1420 200 14.49

3 1 1440 220 14.69

4 1 1460 240 14.90

5 1 1480 280 15.10

6 1 1500 300 15.31

7 1 1520 320 15.51

8 1 1540 340 15.71

9 1 1560 360 15.92

10 1 1580 380 16.12

1800 720 18.37Firme

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Ace

lera

ción

(g´s

)

Periodo (s)

Espectros de respuesta(CFE 2008)

RocaMedioSuelto

Tr = 500 años



Earthquake site Response Analyses (EERA, 1999) fundamentado totalmente en el programa (SHAKE, 1972), desarrollado por Schnabel, Lysmer y Seed en la Universidad de Berkeley en California.

Este programa está basado en la hipótesis de que la respuesta principal en un depósito de suelo es causada por la propagación vertical de las ondas cortantes desde el basamento de roca hasta la superficie. El análisis es unidimensional y está referido a la solución de la ecuación de onda. Además, se considera el comportamiento no lineal del suelo mediante una aproximación equivalente lineal iterativa. Para ello se emplearon dos perfiles de suelo típicos de la ZMG uno para arenas de compacidad suelta (tabla 1), considerando Vs < 180 m/s (IBC = E), y otro, para arenas de compacidad media (tabla 2), considerando 180 < Vs < 370 m/s (IBC = D).

Adicionalmente como parámetro de diseño en roca se utilizó el espectro de diseño propuesto por Ordaz (1999), para un periodo de retorno Tr = 500 años.

Figura 8. Espectros de diseño de sitio Guadalajara (EERA, 1999).

4 COMPARATIVA DE ESPECTROS DE RESPUESTA

4.1 Terreno Firme (Roca), Vs > 750 m/s (IBC = B)

Para analizar la respuesta en el estrato resistente tenemos la tabla 3 y la figura 9, donde podemos apreciar que los espectros varían de ordenada espectral máxima, para un Tr = 500 años, de 0.22 g’s a 0.36 g’s, sin considerar el espectro del IBC (Tr = 2375 años).

Debemos recordar que las NTC para diseño por sismo de Guadalajara (NTC, 1997), no mencionan si los espectros generados son elásticos o si está aplicado ya algún valor de sobrerresistencia, ya que no se incluye ningún parámetro a aplicar a este respecto, por lo cual, para este caso, interpretamos que el espectro generado es

elástico y de superficie libre, cuyas ordenadas se tomaron de forma íntegra (NTC, 1997). Tabla 3. Terreno firme (Roca), Vs > 750 m/s (IBC = B).

Fuente Tr

(años)

a0 (g's)

c (g's)

CFE 1993 500 0.36 0.36

NTC 1997 500 0.14 0.36

CFE 2008 500 0.11 0.26

IBC 2009 2375 0.33 0.82

ORDAZ 1999 500 0.08 0.22

Figura 9. Espectros de respuesta en roca, Vs > 750 m/s (IBC = B).

4.2 Terreno compacidad media, 180 < Vs < 370 m/s (IBC = D)

Para analizar la respuesta del terreno de compacidad media se establecieron los valores de velocidad de onda cortante entre 180 m/s y 370 m/s, es decir un suelo tipo D (IBC, 2009), los resultados se concentran en la tabla 4 y la figura 10, donde podemos apreciar que los espectros varían de ordenada espectral máxima, para un Tr = 500 años, de 0.54 g’s a 0.72 g’s, sin considerar el espectro del IBC (Tr = 2375 años).

Tabla 4. Terreno compacidad media, 180 < Vs < 370 m/s (IBC = D).

Fuente Tr

(años)

a0 (g's)

c (g's)

CFE 1993 500 0.64 0.64

NTC 1997 500 0.29 0.72

CFE 2008 500 0.13 0.54

IBC 2009 2375 0.41 1.03

EERA 2000

500 0.22 0.71

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Ace

lera

ción

(g´s

)

Periodo (s)

Espectros de respuesta(SHAKE-EERA)

Roca(Ordaz'99)Medio

Suelto

Tr = 500 años

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Aceleración (g

´s)

Periodo (s)

Espectros de respuestaroca (Vs > 750 m/s)

CFE 1993Tr = 500años

GDL 1997Tr = 500años

CFE 2008(PRODISIS)Tr = 500años

IBC 2009Tr = 2375años

ORDAZ 1999Tr = 500años



Para este caso, interpretamos que el espectro generado

es elástico y de superficie libre, cuyas ordenadas se tomaron multiplicando los valores contenidos en las NTC ((NTC, 1997) por un valor de 2, considerando de esta forma un valor de sobrerresistencia ya aplicado en las NTC.

Figura 10. Espectros de respuesta terreno compacidad media, 180 < Vs < 370 m/s (IBC = D).

4.3 Terreno compacidad suelta, Vs < 180 m/s (IBC = E)

Para analizar la respuesta del terreno de compacidad suelta se establecieron los valores de velocidad de onda cortante menores a 180 m/s, es decir un suelo tipo E (IBC, 2009), los resultados se concentran en la tabla 5 y la figura 11, donde podemos apreciar que los espectros varían de ordenada espectral máxima, para un Tr = 500 años, de 0.54 g’s a 0.72 g’s, sin considerar el espectro del IBC (Tr = 2375 años).

Tabla 4. Terreno compacidad suelta, Vs < 180 m/s (IBC = E).

Fuente Tr

(años)

a0 (g's)

c (g's)

CFE 1993 500 0.64 0.64

NTC 1997 500 0.29 0.72

CFE 2008 500 0.22 0.97

IBC 2009 2375 0.37 0.92

EERA 2000

500 0.34 1.36

Para este caso, interpretamos que el espectro generado

es elástico y de superficie libre, cuyas ordenadas se tomaron multiplicando los valores contenidos en las NTC

((NTC, 1997) por un valor de 2, considerando de esta forma un valor de sobrerresistencia ya aplicado en las NTC.

Figura 10. Espectros de respuesta terreno compacidad suelta, Vs < 180 m/s (IBC = E).

5 RESPUESTA ZONA PONIENTE DE LA ZMG

5.1 Estudios de mecánica de suelos

Se contó con una base de datos de 25 estudios de mecánica de suelos, donde se realizaron igual número de ensayos SPT y pruebas de prospección geofísica sísmica del tipo down-hole. El espesor de los depósitos de suelo aría desde los 15 m y hasta los 55 m.

Los sondeos puntuales, se encuentran distribuidos de forma coherente en lo que a algebra de mapas se refiere, es decir, con una buena distribución para la influencia de áreas en un análisis geoespacial, densidad (Fig. 11).

Figura 11. Ubicación de sondeos SPT y down-hole.

En los registros SPT se describe el tipo de suelo, así como su clasificación SUCS, el número de golpes, la profundidad a la que se tomaron cada una de las muestras de suelo, el contenido de agua, el porcentaje de grava, arena y finos de las mismas.

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Aceleración (g

´s)

Periodo (s)

Espectros de respuestasuelos compacidad media (180 < Vs < 370 m/s)

CFE 1993

GDL 1997

CFE 2008

IBC 2009

SHAKE (EERA)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Aceleración (g

´s)

Periodo (s)

Espectros de respuestasuelos compacidad suelta (Vs < 180 m/s)

CFE 1993

GDL 1997

CFE 2008

IBC 2009

SHAKE (EERA)



Además, se marcan las fronteras entre los diferentes estratos de suelo (transiciones), en función a las propiedades físicas y a la respuesta del suelo a la penetración estándar, que tiene relación con las propiedades mecánicas del mismo.

La estratigrafía, muestra que se trata de depósitos de suelos friccionantes, arenas limosas, (sedimentos piroclásticos), de compacidades suelta a muy compacta.

La masa específica de los suelos se encuentra incluida en los reportes y se registra una profundidad máxima de exploración de 55,0 m.

5.2 Estudios de prospección geofísica (down-hole)

Se llevó a cabo, la prueba de prospección geofísica sísmica del tipo “down-hole”, realizada en el barreno correspondiente al sondeo SPT.

El dispositivo de este ensayo utiliza un sondeo (barreno) y sitúa el receptor en el interior del sondeo (Down-Hole). El receptor se puede mover a distintas profundidades o bien colocar múltiples receptores a varias profundidades predeterminadas.

El objetivo del ensayo es registrar lecturas de los tiempos de viaje de las ondas sísmicas internas generadas a partir de la energía de la fuente emisora.

Se recurre a la representación en una curva de los tiempos de llegada contra la profundidad; el valor inverso de la pendiente de esta curva representa la velocidad de propagación de la onda sísmica.

Con una fuente de ondas “SH” el ensayo Down-Hole mide las velocidades de onda similares a aquellas que transportaron mayor energía sísmica hacia la superficie del suelo.

El conocimiento de las velocidades de las ondas de corte y de compresión, junto con la densidad del material, permite el cálculo de los módulos de Poisson (), de Rigidez (G0) y de Young (E0), todos parámetros que definen el comportamiento dinámico del subsuelo.

Los módulos de Young (Elasticidad al axial) y de Rigidez (Elasticidad al cortante) se derivan directamente de las velocidades Vp y Vs usando las ecuaciones de la teoría elástica conocidas.

El equipo de adquisición de datos sísmicos es marca PASI modelo 16S-U de 24 canales con una conexión a lap–top marca Samsung modelo RV411 (Fig. 12).

La sonda triaxial (3D) con tres geófonos en el rango de frecuencia de 10Hz - orientadas según el eje-xyz alojado dentro de una sonda cilíndrica para la determinación de los tiempos de llegada de las ondas sísmicas del tipo “S” y tipo “P” soportado por un cable guía con longitud de 60 metros (Fig. 12).

La fuente de energía para generación del pulso elástico consistió en impacto de marro de 14 libras, sobre placa

metálica con disparador de arranque integrado para inicio de registro. La fuente de poder es una batería de Litio-

Cadmio con voltaje de 12 volts (Fig. 12). Figura 12. Equipo down-hole.

5.3 Peligro sísmico

Para la selección de un sismo adecuado para inducir el movimiento en la roca basal, se utilizó el mapa de aceleraciones máximas del terreno (roca) del software PRODISIS, correspondientes a los periodos de retorno del MDOC, diseño por sismo (CFE, 2008).

Los parámetros del espectro de diseño en roca son: latitud, longitud, aceleración máxima en la roca (a0r), ordenada espectral máxima en roca (cr) y periodo de retorno (Tr).

Figura 13. Peligro sísmico (PRODISIS, 2008).

5.4 Respuesta del depósito de suelo

Para fines prácticos, se tomaron en cuenta las amplificaciones producidas en depósitos de suelo con estratificación horizontal. Para ello se recurrió a una aproximación que consiste en remplazar el perfil estratigráfico por un manto homogéneo equivalente de igual espesor caracterizado por su periodo dominante y su velocidad efectiva de propagación de ondas cortantes “S”. Está técnica para determinación de la respuesta en sitio está contenida y definida en el Manual de Diseño de



Obras Civiles (MDOC) – diseño por sismo, emitido por la Comisión Federal de Electricidad (CFE, 2008), a través del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE).

Se emplearon las propiedades dinámicas del terreno determinadas de forma directa mediante la prueba de prospección geofísica mencionada.

5.5 Espectros de sitio, estado límite de colapso

Los espectros de diseño generados en el presente estudio son para el estado límite de colapso y reflejan por ende la totalidad del peligro sísmico.

Se ha tomado en cuenta únicamente el tipo de estructuras “B” para reportarlos; el especialista en el diseño sísmico de la estructura deberá tomar en cuenta las reducciones por ductilidad, sobre resistencia y el factor de redundancia correspondientes que para el caso apliquen.

Para la construcción de los espectros (Fig. 14), además de tomar en cuenta los parámetros dinámicos del terreno reportados en la geofísica, se emplearon las ecuaciones sugeridas en el MDOC – diseño por sismo (CFE, 2008).

Figura 14. Espectros de respuesta de sitio, zona poniente ZMG.

6 RESPUESTA ZONA ORIENTE DE LA ZMG


Se contó con una base de datos de cerca de 20 estudios de mecánica de suelos, donde se realizaron un total de 45 ensayos SPT. El espesor de los depósitos de suelo varía desde los 5 m hasta los 21 m.

Los sondeos puntuales, se encuentran distribuidos de forma coherente en lo que a algebra de mapas se refiere, es decir, con una buena distribución para la influencia de áreas en un análisis geoespacial, densidad (Fig. 15).

En los registros SPT se describe el tipo de suelo, así como su clasificación SUCS, el número de golpes, la profundidad a la que se tomaron cada una de las muestras de suelo, el contenido de agua, el porcentaje de grava, arena y finos de las mismas.

Figura 15. Ubicación de sondeos SPT.

Además, se marcan las fronteras entre los diferentes estratos de suelo (transiciones), en función a las propiedades físicas y a la respuesta del suelo a la penetración estándar, que tiene relación con las propiedades mecánicas del mismo.

La estratigrafía, muestra que se trata de depósitos de suelos friccionantes, arenas limosas, (sedimentos piroclásticos), de compacidades suelta a muy compacta.

La masa específica de los suelos se encuentra incluida en los reportes y se registra una profundidad máxima de exploración de 21,0 m.

6.2 Propiedades dinámicas del terreno

Los parámetros dinámicos del sitio fueron obtenidos a través de una correlación generada a partir de 430 puntos de la zona poniente, donde se obtuvieron a cada metro de profundidad el número golpes de la prueba SPT, así como la velocidad de onda cortante Vs.

La curva inferior cercana al rango, representa el comportamiento aproximada que se presenta en la tabla 1.1 del MDOC, diseño por sismo (CFE, 2008).

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Ace

lera

ción

(g´s

)

Periodo (s)

Espectros de respuestaZona Poniente ZMG

0.387 a 0.491 g's



Figura 15. Correlación entre la velocidad de onda cortante Vs y el número de golpes de la prueba SPT (obtenida de la zona poniente de la ZMG).

6.3 Peligro sísmico

Para la selección de un sismo adecuado para inducir el movimiento en la roca basal, se utilizó el mapa de aceleraciones máximas del terreno (roca) del software PRODISIS, correspondientes a los periodos de retorno del MDOC, diseño por sismo (CFE, 2008).

Los parámetros del espectro de diseño en roca son: latitud, longitud, aceleración máxima en la roca (a0r), ordenada espectral máxima en roca (cr) y periodo de retorno (Tr).

6.4 Respuesta del depósito de suelo

Para fines prácticos, se tomaron en cuenta las amplificaciones producidas en depósitos de suelo con estratificación horizontal. Para ello se recurrió a una aproximación que consiste en remplazar el perfil estratigráfico por un manto homogéneo equivalente de igual espesor caracterizado por su periodo dominante y su velocidad efectiva de propagación de ondas cortantes “S”. Está técnica para determinación de la respuesta en sitio está contenida y definida en el MDOC, diseño por sismo (CFE, 2008).

Se emplearon las propiedades dinámicas del terreno

determinadas de forma indirecta mediante la correlación ya mencionada.

6.5 Espectros de sitio, estado límite de colapso

Los espectros de diseño generados en el presente estudio son para el estado límite de colapso y reflejan por ende la totalidad del peligro sísmico. Se ha tomado en cuenta únicamente el tipo de estructuras “B”.

Para la construcción de los espectros (Fig. 16), además de tomar en cuenta los parámetros dinámicos del terreno correlacionados, se emplearon las ecuaciones sugeridas en el MDOC – diseño por sismo (CFE, 2008). Figura 16. Espectros de respuesta de sitio, zona oriente ZMG.

7 ESTUDIOS DE SUELO ADICIONALES


Con la finalidad de mejorar la densidad de puntos y tener una mejor población por unidad de área, se llevaron a cabo exprofeso 8 sondeos de penetración estándar (SPT) y 8 sondeos geofísicos del tipo down-hole en el mismo barreno.

EL espesor de los depósitos de suelo en estos sondeos fue de entre los 10 m y hasta los 25 m. Se llevaron a cabo 2 en la zona poniente y 6 en la zona oriente. Distribuidos de forma tal que completen una densidad de puntos coherente en cuanto a algebra de mapas. El total de sondeos realizados tomados en cuenta para el presente trabajo fueron 78 (Fig 17).

Figura 17. Ubicación de sondeos SPT y down-hole (zona poniente) y ubicación de sondeos SPT (zona oriente).

y = 256.28e0.0143x

R² = 0.6427

y = 68.078e0.0231x

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Velocidad

de onda cortante, Vs (m

/s)

Número de golpes, N (SPT)

NSPT vs Vs430 puntos

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Ace

lera

ción

(g´s

)

Periodo (s)

Espectros de respuestaZona Oriente ZMG

0.378 a 0.499 g's

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Ace

lera

ción

(g´s

)

Periodo (s)

Espectros de respuestaDiferenciados

Zona R. Michel

Tonalá



8 ZONAS CON RESPUESTA DIFERENCIADA

Tanto en la zona poniente como en la zona oriente de la ZMG, las repuestas del terreno caen dentro de un rango muy claro. Los coeficientes sísmicos (meseta de los espectros de respuesta), están en el orden de entre 0.38 g’s a 0.50 g’s.

Figura 18. Zonas con respuesta diferenciada en la ZMG. Lo anterior no se cumple solo en dos zonas puntuales

dentro del área delimitada como ZMG (dentro del anillo periférico). La primera es el área este de Tonalá y la segunda es el área de la Av. R Michel esq. Salvador López Chávez (Fig. 18).

9 ZONIFICACIÓN SÍSMICA PROPUESTA

9.1 Mapa de aceleraciones máximas

El mapa de aceleraciones máximas en la ZMG se presenta en la figura 19. La metodología empleada para determinar el peligro sísmico (aceleraciones máximas) está en función de su distribución espacial de las intensidades en términos de aceleraciones del terreno asociado a los periodos de retornos, esta información se estandariza mediante procesos de estimación de los valores obtenidos de los muestreos en campo y calculados espaciales para generar el modelo de superficie lineal.

Figura 19. Aceleraciones máximas del terreno para la ZMG.

9.2 Mapa de isoperiodos

De igual manera se logró construir el mapa de isoperiodos para la ZMG (Fig. 20).

La elaboración del modelo para representar los valores de aceleración mostradas como líneas de contorno, son generadas a partir de la ubicación y análisis de la respuesta del terreno mediante un modelo lineal equivalente, propagado mediante su ubicación en X y Y de esta misma manera se obtienen las líneas de isoperiodo.

El modelo consiste en el ajuste local de ecuaciones polinómicas en las que las variables independientes son X y Y. La forma de la superficie final del modelo va a

depender de un parámetro de tensión que hace que el comportamiento de la superficie interpolada tienda a asemejarse a una membrana más o menos tensa o floja que pasa por los puntos de observación (muestreo en campo) para generar un continuo geoespacial y posteriormente generar las líneas de contorno como resultado de los periodos de vibración.

Figura 20. Mapa de isoperiodos para la ZMG.

9.3 Mapa de coeficiente sísmico

Siguiendo la misma metodología empleada para obtener el mapa de aceleraciones máximas, se generó el mapa de coeficientes sísmicos para la ZMG (Fig. 21).

Figura 21. Mapa de coeficientes sísmicos para la ZMG.

10 UTILIDAD

Actualizar las NTC para diseño por sismo de la ZMG. Establecer áreas de coeficientes sísmicos de sitio, que están en función de los parámetros dinámicos y no del espesor del depósito. Utilizar el mapa de isoperiodos para evitar que las construcciones futuras entren en una posible resonancia. Construir mapas de riesgo por resonancia de las edificaciones ya construidas. Emplear el mapa de aceleraciones máximas del terreno para el diseño sísmico.

AceleraciónMáxima

PeriodoFundamental

CoeficienteSísmico



Obtener velocidades y desplazamientos de diseño a partir de las aceleraciones del suelo.

11 CONTINUIDAD

Estudiar los parámetros dinámicos de la zona oriente de la ZMG Discutir cual es el método más adecuado para la obtención de la respuesta del terreno en la ZMG Obtener más datos (espectros de sitio) en la ZMG, que alimenten el modelo para detallar su sensibilidad Incluir los efectos del nivel freático en la respuesta del terreno Evaluar la posibilidad de mecanismos de falla del terreno ante un evento sísmico, como licuación.

12 AGRADECIMIENTOS

Grupo Sandstorm Gam (GSG) GAC Geotecnia Consultores Suelos y Control (SYC) Estudios, Ingeniería y Cimentaciones (EIC) Control e Ingeniería (COIN) Arquitectura Industrial de Occidente (AIO) ALBA Proyecto Estructural SUBTERRA

13 REFERENCIAS

CFE (2003), “Manual de Diseño de Obras Civiles (MDOC), Diseño por Sismo”, Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), Comisión Federal de Electricidad (CFE), México, D.F.

CFE (2008), “Manual de Diseño de Obras Civiles (MDOC), Diseño por Sismo”, Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), Comisión Federal de Electricidad (CFE), México, D.F.

EERA (2000), “A Computer Program for Equivalent-linear Earthquake site Response Analyses of layered soil deposits”, Department of Civil Engineering, University of Southern California, Bardet J.P., ICHII K. y Lin C.H., California, USA.

IBC (2009), “International Building Code”, International Code Council, Washington, D.C. USA.

NTC (1997), “Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo para Guadalajara”, Laboratorio de Investigación del Posgrado de Ingeniería Civil, Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías (CUCEI), Universidad de Guadalajara (U de G), H.

Ayuntamiento Constitucional de Guadalajara, Guadalajara, Jalisco.

Ordaz (1999), “Algunas consideraciones sobre los nuevos reglamentos mexicanos de construcción de diseño por sismo”, XII Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica, Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica (SMIS), Morelia, Michoacán.

PRODISIS (2008), “Programa de Diseño Sísmico”, Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), Comisión Federal de Electricidad (CFE), México, D.F.

Saborio-Ulloa J. (1995), “Algunas Características del subsuelo de la ciudad de Guadalajara, Jalisco, México”, División de Ingenierías, Universidad de Guadalajara (U de G), Guadalajara, Jalisco 1970-1995.

SHAKE (1972), “A computer program for earthquake response analysis of horizontal layered sites”, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, Schnabel B.P., Lysmer J. y Seed H.B., California, USA.

SIAPA (1999), “Sondeos de exploración profunda” Sistema Intermunicipal de Agua Potable y Alcantarillado (SIAPA), Guadalajara, Jalisco.

SIAPA (2003), “Sondeos de exploración profunda”, Actualización, Sistema Intermunicipal de Agua Potable y Alcantarillado (SIAPA), Guadalajara, Jalisco.

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