UNIVERSIDAD NACIONAL
“PEDRO RUIZ GALLO”
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA.
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL.
TESIS
“VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LA
CIUDAD DE MOCHUMI Y LINEAS VITALES
APLICANDO ÍNDICES DE
VULNERABILIDAD BENEDETTI-PETRINI”.
TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL.
PRESENTADO POR:
BACH. JOSUÉ DIEGO MIGUEL GARCÍA FIGUEROA.
CÓDIGO 020090413-I
BACH. GUILLERMO DAVID RUMICHE OBLITAS.
CÓDIGO 020099060-A
ASESOR:
ING. CARLOS JORGE RAMOS CHIMPEN.
U
NIVERSIDAD NACIONAL
“PEDRO RUIZ GALLO”
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA.
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL.
TESIS
“VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LA
CIUDAD DE MOCHUMI Y LINEAS VITALES
APLICANDO ÍNDICES DE
VULNERABILIDAD BENEDETTI-PETRINI”.
MIEMBROS DEL JURADO:
_________________________________
M. SC. ING. SEGUNDO ARTURO RODRÍGUEZ SERQUÉNPRESIDENTE DE JURADO
________________________________ ING. OVIDIO SERRANO ZELADA
MIEMBRO DEL JURADO
__________________________________
ING. ROBERTO CACHAY SILVA
MIEMBRO DEL JURADO
___________________________________________
ING. CARLOS JORGE RAMOS CHIMPEN.
ASESOR
U
NIVERSIDAD NACIONAL
“PEDRO RUIZ GALLO”
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA.
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL.
TESIS
“VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LA
CIUDAD DE MOCHUMI Y LINEAS VITALES
APLICANDO ÍNDICES DE
VULNERABILIDAD BENEDETTI-PETRINI”.
RESPONSABLES:
______________________________
BACH. JOSUÉ DIEGO MIGUEL GARCÍA FIGUEROA.RESPONSABLE
____________________________
BACH. GUILLERMO DAVID RUMICHE OBLITAS.RESPONSABLE
DEDICATORIA Y AGRADECIMIENTO
El presente trabajo, se lo dedico primordialmente a Dios, sobre todo, por haberme regalado la dicha de vivir, y seguir regalándomela, cada día una vez más. Así mismo, por haberme permitido alcanzar y disfrutar de este trascendental momento en mi vida profesional.
Al mismo tiempo, a mi madre María Elena Figueroa Roque, quien desempeñó un papel fundamental en mis estudios desde cuando era pequeño. Aunque te fuiste de nuestro lado a la mitad de mi vida universitaria, siempre tuve muy presente tus enseñanzas y consejos, y logré terminar mi carrera profesional como te lo prometí. De hecho, a pesar de que no estás físicamente, siento que estás y estarás espiritualmente siempre a mi lado, y si bien, pude disfrutar de imborrables momentos a tu lado, me hubiera encantado ver tu rostro de felicidad en este día tan especial para mí. Sin embargo, sé que estarás con una sonrisa enorme al verme realizado, como siempre lo deseaste.
Igualmente, este trabajo se lo dedico a mi padre Benigno García Bulnes, más conocido como “Pachín”, quien estuvo presente ofreciéndome su apoyo incondicional hasta el término de este proyecto de investigación. Este logro te pertenece, y sé lo orgulloso que te sentiste al haber podido verme terminar esta importante etapa en mi vida. Siempre fuiste un padre responsable, y jugaste un papel fundamental, no sólo en la educación de tus hermanos menores, cuando tu padre se fue al cielo, dejándolos pequeños, si no, que también, en la educación de nosotros tus hijos desde que empezaste una familia al lado de mamá. Inesperadamente te fuiste al cielo, a estar al lado de mi madre, pero lo hiciste con esa satisfacción que tienen los padres al ver como todo el trabajo y esfuerzo para con nosotros dio finalmente sus frutos. Te fuiste con papá Dios cosechando un profesional más en tu vida.
De igual manera, se lo dedico a mi hermano Jesús Martín, quien siempre ha estado junto a mí cuidándome y ofreciéndome su apoyo total. Fuiste el primero en nuestra familia en convertirte en profesional, y escogiste la senda de la educación, siguiendo los pasos de mamá y siempre me enorgulleceré de eso. Y si bien, tenemos caracteres diferentes, estoy convencido de que siempre estaremos muy unidos apoyándonos el uno al otro, y eso se lo debemos a cómo nos educó mamá y papá. También, sé que este momento te llenará de orgullo y estoy contento de poder compartir contigo este logro.
A la vez, me gustaría dedicar este trabajo a muchas otras personas importantes en mi vida. A mi abuelita Bertha, allá en el cielo, quien se preocupó por nosotros y llenó de alguna manera el vacío que dejó mi madre en casa. A mi tía Nancy, hermana gemela de mi mamá quien con su figura y sus consejos hace que encuentre de algún modo la imagen de mi madre. A mi tía Maritza, muy querida hermana de mi madre y compañera de trabajo a la vez, quien se fue al cielo, y no tuve la oportunidad de darle el último adiós debido a mi viaje de estudios. A mi tías, Judith y Milagros, quienes siempre tendrán mi cariño por habernos cuidado a lo largo de los años y más aún cuando mi madre nos faltó. Finalmente, a mis padrinos Saúl y Marco Antonio, hermanos de mi padre, junto a mis tías Marlene y Dora respectivamente, por haberme enseñado con el ejemplo, que, a través del respeto, trabajo y esfuerzo, siempre se obtendrán grandiosos frutos en la vida.
El presente trabajo, se lo dedico primordialmente a Dios, quien siempre nos iluminó dándonos paciencia y sabiduría para poder terminar nuestro trabajo de investigación.
Así mismo, se lo dedico a mi padre Guillermo Rumiche Salazar quien desde muy chico me formó no solo a mí sino también a mis hermanas, siempre enseñándonos e inculcándonos muchos conocimientos y responsabilidades que me ayudaron para poder formarme tanto personalmente como profesionalmente.
A mi madre Dilcia Oblitas Fonseca, quien siempre me motivó e inculcó muchos valores desde pequeño, siempre apoyándome para poder culminar este proyecto de investigación.
A mis hermanas Tatiana y Alejandra, quienes siempre me apoyaron, a Tatiana quien ya es profesional en su campo y es un ejemplo a seguir y a Alejandra que está formándose aún en su carrera profesional.
RESUMEN
El presente estudio plasma el análisis de vulnerabilidad sísmica de las edificaciones de la ciudad de Mochumí, clasificándolas de acuerdo a los rangos de vulnerabilidad alta, media o baja. Esto se realizó tomando en cuenta la metodología impuesta por el método de índice de vulnerabilidad de Benedetti y Petrini, el cual, es un método subjetivo que permite identificar rápidamente la calidad estructural de las diferentes tipologías de construcción haciendo uso de 11 parámetros para su evaluación. También, se incluyó la evaluación de edificaciones vitales, de acuerdo a los lineamientos que establece la Norma Técnica Peruana E-030. De hecho, la evaluación realizada se hizo de acuerdo a los parámetros que indica dicha norma, lo cual permitió conocer y verificar si estas edificaciones cumplían con lo estipulado. El análisis de las líneas vitales se hizo mediante el software especializado en análisis y diseño estructural de edificaciones Extended Three Dimensional Analysis of Building Systems (ETABS), el cual, traducido al español significa Análisis Tridimensional Extendido de Edificaciones.
Además, cabe resaltar que el presente estudio se amplió hasta obtener posibles escenarios de daños ante eventuales movimientos sísmicos. Después de haber obtenido el índice de vulnerabilidad de la ciudad de Mochumí, se tomó en cuenta esta base de datos para continuar con el estudio. Si bien es cierto, este estudio está relacionado con el tema de peligro sísmico, se realizó esta investigación con el fin de tener una idea de un posible escenario de daños en la ciudad de Mochumí. Este estudio tomó como referencia un proyecto de investigación anterior donde se evaluó el riesgo sísmico del centro histórico de la ciudad de Chiclayo, debido a que las características de esta ciudad se asemejan a las de la ciudad de Mochumí.
“VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LA
CIUDAD DE MOCHUMI Y LINEAS VITALES
APLICANDO ÍNDICES DE
ÍNDICE
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN ... 13
1.1.Introducción ... 14
1.2.Situación Problemática ... 18
1.3.Identificación de Variables ... 18
1.4.Hipótesis ... 19
1.5.Objetivo ... 19
1.5.1. Objetivo General ... 19
1.5.2. Objetivos Específicos ... 20
1.6.Área de Estudio ... 20
1.7.Motivación de la Investigación... 20
1.8.Contenido del Proyecto ... 21
CAPÍTULO II: ASPECTOS GENERALES DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA ... 22
2.1.Introducción. ... 23
2.2.Clases de Vulnerabilidad Sísmica. ... 23
2.2.1. Vulnerabilidad Estructural ... 23
2.2.2. Vulnerabilidad No Estructural ... 25
2.2.3. Vulnerabilidad Funcional ... 26
2.3.Características Generales de la Ciudad de Mochumí... 26
2.3.1. Ubicación ... 26
2.3.2. Creación ... 27
2.3.3. Superficie ... 27
2.3.4. Relieve ... 28
2.3.5. Clima ... 28
2.3.6. Recursos Naturales ... 28
2.3.7. Población ... 29
2.4.Fundamentos de Sismología. ... 30
2.4.1. Introducción ... 30
2.4.2. Estructura Interna de la Tierra. ... 30
2.4.5. Placas Tectónicas ... 40
2.4.6. Cinturón de Fuego del Pacifico ... 44
2.5.Distribución de los Sismos sobre la Tierra. ... 45
2.6.Sismicidad en el Perú. ... 45
2.7.Sismicidad Regional ... 48
2.8.Comportamiento Sísmico de Edificaciones... 53
2.8.1. Edificaciones de Adobe ... 53
2.8.2. Edificaciones con Muros de Albañilería confinada ... 57
2.8.3. Edificaciones de Concreto Armado... 60
2.8.4. Defectos que Inciden en el Comportamiento Inadecuado de las Construcciones. ... 62
CAPÍTULO III: METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA ... 67
3.1.Introducción ... 68
3.1.1. Aspectos que afectan la vulnerabilidad sísmica ... 69
3.2.Metodologías para la Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica ... 71
3.2.1. Métodos Cuantitativos ... 72
3.2.2. Métodos Cualitativos ... 73
3.3.Metodología Desarrollada para la Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica en Edificaciones de la Ciudad de Mochumí y sus Modificaciones. ... 74
3.3.1. Método del Índice de Vulnerabilidad (Benedetti – Petrini) ... 74
3.3.2. Índice de Vulnerabilidad para Estructuras de albañilería y adobe. ... 75
3.3.3. Funciones de Vulnerabilidad para estructuras de Mampostería ... 76
3.3.4. Índice de Vulnerabilidad para Estructuras de Concreto Armado ... 77
3.3.5. Funciones de Vulnerabilidad para Estructuras de Concreto Armado ... 77
3.4.Adaptación del Índice de Vulnerabilidad ... 78
3.5.Descripción y Clases de los Parámetros del Método del Índice de Vulnerabilidad ... 80
4.2.Definición de SIG ... 101
4.3.Objetivos del SIG ... 102
4.4.Importancia del SIG ... 103
4.5.Componentes de SIG ... 103
4.6.Cómo Trabaja un SIG ... 104
4.7.Conceptos Generales de los Datos Geográficos ... 105
4.7.1. Coordenadas Geográficas ... 105
4.7.2. Coordenadas UTM ... 106
4.7.3. Proyección de mapas ... 107
4.8.Aplicaciones en el Análisis de Vulnerabilidad. ... 108
4.9.Organización de la Información en un SIG ... 109
4.10. Formas de Almacenamiento. ... 110
4.11. Elementos Geométricos ... 112
4.12. ArcGIS ... 112
4.12.1.ArcMap ... 113
4.12.2.ArcCatalog: ... 114
4.12.3.ArcToolbox ... 115
4.12.4.Trabajando con las tres Partes: ... 116
CAPÍTULO V: EVALUACIÓN DE ESCENARIO DE DAÑOS EN LA CIUDAD DE MOCHUMÍ. ... 117
5.1.Introducción. ... 118
5.2.Cálculo del Índice de Vulnerabilidad. ... 118
5.3.Resultados de los 11 Parámetros por Clase y Tipología Estructural. ... 121
5.4.Resultados del Índice de Vulnerabilidad ... 152
5.5.Resumen de los Resultados del Índice de Vulnerabilidad. ... 153
5.6.Análisis de los Resultados del Índice de Vulnerabilidad. ... 155
CAPÍTULO VI: EVALUACIÓN DE PROTOTIPOS DE EDIFICACIONES PERTENECIENTES A LÍNEAS VITALES ... 157
6.1.Tipos de edificaciones esenciales en la ciudad de Mochumí ... 158
6.1.1. Institución Educativa 10132 Divino Niño Maestro ... 159
6.1.4. Posta de Mochumí ... 184
CAPÍTULO VII: CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN ... 192
7.1.Conclusiones a la metodología empleada para evaluar la vulnerabilidad sísmica. ... 193
7.3.1. Recomendaciones a los estudios realizados. ... 195
7.3.2. Recomendaciones de la metodología ... 196
7.3.3. Recomendaciones referentes a los resultados obtenidos. ... 196
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 198
ANEXOS ... 203
ANEXO A: CÁLCULO DEL INDICE DE DAÑO DE LA CIUDAD DE MOCHUMÍ. ... 204
ANEXO B: FICHAS DE EVALUACIÓN SÍSMICA ... 217
ANEXO C: RESULTADOS DEL ESTUDIO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA ... 236
ANEXO D: PLANOS ... 289
13
CAPÍTULO I:
14
1.
INTRODUCCIÓN
1.1. Introducción
Físicamente el planeta Tierra sostiene una constante transformación y eso se ha visto reflejado en su superficie a lo largo del tiempo. Ésta está formada por 15 placas, las cuales se separan, y se rozan una al costado de la otra o impactan de manera frontal. Por ejemplo, en la costa occidental de América del Sur, la placa oceánica de Nazca, se introduce debajo de la placa continental Sudamericana, esto provoca un hundimiento de la placa continental cerca a la costa, y un levantamiento en el continente. Vencida la resistencia de la placa a la deformación, el continente termina “saltando” sobre la placa oceánica. De hecho, este proceso se repite frecuentemente y forma parte de toda la geodinámica del planeta.
En efecto, en diversas regiones del planeta se presentan sismos destructivos. Estos tienen el potencial de colapsar estructuras, paralizar actividades económicas, cortar líneas de comunicación y servicios públicos. En su gran mayoría, estos sismos desencadenan sucesos significativamente lamentables, tales como, incendios, avalanchas, inundaciones, maremotos, etcétera. Para ilustrar esto, el sismo de San Francisco en Estados Unidos, acontecido el 18 de abril de 1906 en horas de la mañana, produjo un incendio devastador que duró tres días y significó cerca del 90% de las pérdidas. tal sismo junto con el incendio, se considera la catástrofe más importante de los Estados Unidos.
15 Valparaíso, Metropolitana de Santiago, O'Higgins, Maule, Biobío y La Araucanía, que acumulan más de 13 millones de habitantes, cerca del 80 % de la población del país. Las víctimas fatales llegaron a un total de 525 fallecidos. Cerca de 500 mil viviendas quedaron con daño severo y se estimaron un total de 2 millones de damnificados, en la peor tragedia natural vivida en Chile desde 1960. Debido a esto, la presidenta en turno, Michelle Bachelet declaró el “estado de excepción constitucional de catástrofe” en las regiones del Maule y del Biobío.
Con referencia a lo anterior, existen muchas causas por las cuales un gran sismo podría desencadenar una catástrofe. Entre éstas, podemos citar a la severidad del sismo, la cercanía de la fuente sísmica, el nivel económico, y el grado de preparación de las poblaciones afectadas ante estos fenómenos naturales. Por ejemplo, en la ciudad de Puerto Príncipe, capital Haitiana, el martes 12 de enero de 2010 (16: 53: 09 hora local), ocurrió un sismo con epicentro a 15 km de Puerto Príncipe. Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos de América, el sismo tuvo una magnitud de 7, 0 MW (en la escala sismológica de magnitud de momento) y se generó a una 10 kilómetros de profundidad. Este sismo provocó mucha más destrucción que la ocasionada en Santiago de Chile, ciudad afectada por un terremoto 500 veces mayor (27/02/10, párrafo anterior). Este sismo causó devastación en el país más pobre de América, en su momento. Es así que, la cifra de los cuerpos recuperados al 25 de enero superaban los 150, 000, se calculó que el número de muertos excedería los 200, 000. Después de un año, las cifra definitiva de afectados fue comunicada por el primer ministro Jean-Max Bellerive, conociéndose que en el sismo perecieron 316, 000 personas, 350, 000 más resultaron heridas, y más de 1, 5 millones de personas terminaron sin hogar. Dicho sismo se considera una de las catástrofes humanas más graves de la historia.
16 alrededor de 2, 291 heridos, 76.000 viviendas totalmente arruinadas e inhabitables y 431 mil personas resultaron damnificadas. Las zonas más golpeadas fueron las provincias de Pisco, Ica, Chincha, Cañete, Yauyos, Huaytará y Castrovirreyna, también afectando a la capital de Perú, Lima. Asimismo, la magnitud destructiva del terremoto causó grandes daños a las instalaciones de los servicios básicos a la población, tales como agua y saneamiento, educación, salud y comunicaciones.
También, cabe mencionar el movimiento sísmico ocurrido en Ecuador a las 18: 58 hora local del 16 de abril de 2016, con epicentro entre Pedernales y Cojimíes, en la provincia de Manabí. Tal sismo tuvo una magnitud de 7.8 en la escala sismológica de Magnitud de Momento, y se considera el sismo más fuerte sentido en el país desde el terremoto de Colombia de 1979, y el más destructivo desde los terremotos de Ecuador en 1987. De hecho, las ondas sísmicas llegaron al suroeste de Colombia, pudiendo sentirse en ciudades colombianas como Cali, Pasto, Popayán y Neiva; y en la frontera norte de Perú, en Tumbes, Piura y Cajamarca. El saldo de víctimas fue de 602 personas, tal cifra de muertos supera la del sismo de Perú en 2007 y convierte al sismo de Ecuador 2016 en el más mortal de Sudamérica.
Por otro lado, el terremoto del 16 de septiembre del 2015, en Chile, registrado a las 19: 54 hora local, tuvo su epicentro 36 kilómetros al oeste de Canela Baja, en la región de Coquimbo, y 170 kilómetros al noroeste de la ciudad de Valparaíso. Este movimiento telúrico ha sido el más fuerte que se ha producido hasta el 2015. Doce muertos, cinco desparecidos, 610 damnificados y un millón de evacuados fue el balance provisorio del fuerte terremoto que sacudió la zona central y norte de Chile, con una intensidad de 8.4 en la escala sismológica de magnitud de momento, según el Servicio Sismológico de la Universidad de Chile registrando más de 200 viviendas afectadas en las regiones donde se sintió el terremoto. A pesar de las víctimas mortales y los daños causados, este terremoto ha sido menos dañino de lo que en un comienzo se preveía, dado su gran intensidad. Puesto que Chile sufre de constantes peligros sísmicos, el país ha ido mejorando su infraestructura y la logística para enfrentarse a terremotos de alta magnitud en los últimos años.
17 Con referencia a lo anterior, al grado de daños que pueden sufrir las edificaciones durante un evento sísmico se le conoce como Vulnerabilidad Sísmica y se encuentra sujeta a las características del diseño de los edificios, la calidad de los materiales empleados y las técnicas constructivas. En efecto, ésta es una propiedad intrínseca de la estructura, lo cual quiere decir, que un edificio vulnerable puede no estar en riesgo, si no se encuentra en un sitio con cierta peligrosidad sísmica.
En la actualidad, el fin de la evaluación de la vulnerabilidad sísmica en zonas urbanos es establecer posibles escenarios de daño, utilizando metodologías simplificadas que aminoran costos, así como también permitir resultados adecuados y justificados. Es aquí donde aparecen herramientas para estos tipos de estudios como lo son los Sistemas de Información Geográfica (SIG), los cuales facilitan el manejo de grandes cantidades de datos sencilla y rápidamente.
A la vez, es conveniente resaltar que el Perú se encuentra en la zona sísmicamente más activa del planeta, conocida como el Cinturón del Fuello. Como se indicó anteriormente, a lo largo de toda la costa peruana convergen la placa de Nazca y la Sudamericana, formándose el fenómeno de subducción, el cual se desarrolla cíclicamente. Es decir que, los sismos acontecidos en el pasado tienen que volver a ocurrir. De tal modo, se puede señalar el terremoto ocurrido el 23 de marzo de 1606, el cual estremeció fuertemente la localidad de Zaña, Lambayeque, regresaría en el futuro.
18
1.2. Situación Problemática
La región de Lambayeque se encuentra en una zona del continente en la cual no se ha estado liberando energía a lo largo de los años. A esto se le conoce como silencio sísmico. En efecto, no se cuenta con un registro preciso del último gran terremoto acontecido en el litoral Lambayecano. No obstante, se sostiene que no ocurrió después siglo XVI. Esto indica que la energía acumulada en esta zona sería muy considerable.
También, a una región cercada de otras donde ya sucedieron sismos significativos, se le conoce como Laguna Sísmica. Dicho esto, según los catálogos sísmicos y los mapas de isosistas, se tiene conocimiento de que en las ciudades aledañas a Lambayeque ya se han ocurrido sismos notables, como el sismo de Trujillo que alcanzó una intensidad máxima de IX MM, y el de Huancabamba en Piura, con una intensidad de X MM. La evidencia sugiere entonces que la región de Lambayeque se encuentra en una laguna sísmica, y es muy probable el acontecimiento de un gran terremoto.
Con referencia a lo anterior, la ciudad de Mochumí se encuentra en la región de Lambayeque, y se tiene el problema de que las edificaciones han sido construidas en base a adobe, y ladrillo con procesos constructivos deficientes, es decir fueron autoconstruidas sin asesoría técnica y obviando un buen proceso constructivo y tal como se ha podido apreciar, no existen viviendas con sistema aporticado de concreto armado. Si bien es cierto que existen instituciones educativas construidas por el gobierno que sí han empleado el sistema aporticado de concreto armado recientemente; la gran mayoría de las viviendas no fueron construidas en base a criterios antisísmicos. Esto es porque hubo una inexistencia de Normas o Códigos Sísmicos en el año en que estas edificaciones fueron construidas.
1.3. Identificación de Variables
19
VARIABLES INDICADORES
Independientes
Método del índice de vulnerabilidad
Benedetti-Petrinni.
Parámetro 1: Tipo y organización del sistema resistente.
Parámetro 2: Calidad del sistema resistente. Parámetro 3: Resistencia convencional.
Parámetro 4: Posición del edificio y cimentación. Parámetro 5: Diafragmas horizontales.
Parámetro 6: Configuración en planta. Parámetro 7: Configuración en elevación. Parámetro 8: Distancia máxima entre muros o columnas.
Parámetro 9: Tipo de cubierta.
Parámetro 10: Elementos no estructurales. Parámetro 11: Estado de conservación.
Método para el análisis de líneas vitales.
Análisis estático.
Verificación de parámetros de regularidad. Análisis Dinámico.
Verificación de máximos desplazamientos permisibles.
Tabla 1.1 Identificación de variables dependientes e independientes.
1.4. Hipótesis
¿Las edificaciones de la ciudad de Mochumí se encuentran construidas para soportar fuerzas sísmicas de acuerdo a los lineamientos que establece las normas técnicas peruanas?
1.5. Objetivo
1.5.1. Objetivo General
20
1.5.2. Objetivos Específicos
Evaluar las condiciones físico-estructural de las edificaciones ubicadas en la ciudad de Mochumí y Líneas Vitales, de acuerdo a su tipología estructural, materiales de las que están construidas, estado de conservación, irregularidades en planta o altura y número de pisos, para poder ubicar en un mapa, posibles zonas más vulnerables ante movimientos sísmicos esperados para la ciudad.
Elaborar una base de datos de las edificaciones de la ciudad de Mochumí detallando sus características estructurales y constructivas.
Aplicar software especializado para la evaluación de prototipos de edificaciones pertenecientes a líneas vitales, de acuerdo a la Norma E-030-2016.
1.6. Área de Estudio
El área a investigar corresponde a las edificaciones construidas en la Ciudad de Mochumí, considerando también edificaciones esenciales pertenecientes a las líneas vitales tales como instituciones educativas, servicios de salud, y comisaría.
1.7. Motivación de la Investigación
Actualmente, las tendencias en Ingeniería Sísmica dan la razón a la necesidad de evaluar la vulnerabilidad sísmica en las zonas urbanas como punto de partida imprescindible para los estudios de riesgos sísmicos y la toma de decisiones concernientes a la mitigación de desastres por sismos.
Por su parte, la ciudad de Mochumí ha sido desarrollada en su gran mayoría con edificaciones con deficiencias en los procesos constructivos, ya sea por autoconstrucción, empleo de materiales de mala calidad, o ausencia de asesoría profesional en dichos procesos. En efecto, esta es una característica no solo de la presente zona de estudio sino también en gran parte del Perú, que se caracteriza principalmente por presentar construcciones informales de mampostería (albañilería y adobe).
21
1.8. Contenido del Proyecto
El presente estudio consta de siete capítulos, en los cuales se puntualiza lo siguiente: La problemática planteada para la ejecución del proyecto, los trabajos de campo y de gabinete, así como la metodología que se escogió para la evaluación del problema, la creación de una base de datos de los elementos de estudio y finalmente la estimación de los escenarios de daño. Dicho esto, los capítulos de estudio presentan los siguientes aspectos:
En el Capítulo I, se mencionan algunas generalidades, asimismo, se trazan los objetivos, se detalla la motivación del estudio y se sintetiza el contenido del proyecto.
En el Capítulo II, se presentan los aspectos generales de la evaluación de la vulnerabilidad sísmica teniendo en cuenta los fallos más frecuentes en las edificaciones. En el Capítulo III, se expone la metodología adoptada para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica.
En el Capítulo IV, se hace un reconocimiento del Sistema de Información Geográfica (SIG), exponiendo las herramientas que se utilizarán para implementar la metodología del Índice de Vulnerabilidad Sísmica.
En el Capítulo V, se presenta el cálculo de los índices de vulnerabilidad (Iv), y después, de manera referencial, la evaluación de escenarios de daño, aplicando funciones de vulnerabilidad usadas en una investigación anterior.
En el Capítulo VI, se aplicará software especializado para evaluar los diferentes prototipos de edificaciones pertenecientes a líneas vitales de acuerdo a la Norma E-030-2016.
En el Capítulo VII, se presentan conclusiones, recomendaciones y líneas futuras de investigación para complementar la evaluación de la vulnerabilidad sísmica.
22
CAPÍTULO II: ASPECTOS
GENERALES DE LA
23
2.
CAPÍTULO II: ASPECTOS GENERALES DE LA
VULNERABILIDAD SÍSMICA
2.1. Introducción.
Se denomina vulnerabilidad al nivel o grado de daño que la edificación está expuesta a sufrir, cuando se encuentra sometida a la acción de un sismo, es inversamente proporcional a la capacidad sísmica con la que se encuentra construida, y es variable con el transcurrir del tiempo.
Una estructura puede ser vulnerable, pero no estar en riesgo sísmico si no se encuentra en una zona con un determinado peligro sísmico.
El peligro sísmico (P) depende de la intensidad sísmica a que será sometida la vivienda, el cual depende de la magnitud o tamaño del terremoto, la distancia a la que ocurre el sismo, pero fundamentalmente de las características del suelo, la topografía y geología del lugar
El riesgo (R) en su expresión más simple es R (riesgo) = Vulnerabilidad de edificación (V) x peligro sísmico (P).
El estudio de vulnerabilidad sísmica forma parte fundamental para la determinación del riesgo sísmico, pero también busca ser una pieza clave para crear planes de prevención, planificación y mitigación ante futuros eventos sísmicos.
2.2. Clases de Vulnerabilidad Sísmica.
2.2.1. Vulnerabilidad Estructural
El término estructural, o componentes estructurales, se refiere a aquellas partes de una edificación que la mantienen en equilibrio estable. Esto incluye cimentación, vigas, columnas, muros portantes, diafragmas (entendidos estos como los pisos y techos diseñados para transmitir fuerzas horizontales, como las de sismos, a través de las vigas y columnas hacia la cimentación).
24 Esto significa que el aspecto estructural debe ser considerado durante la etapa de diseño y construcción, cuando se trata de un nuevo edificio, o durante una etapa de reparación, remodelación o mantenimiento, cuando se trata de un edificio ya construido.
Por otra parte, en la planificación de un edificio nuevo, es necesario tener en cuenta que una de las mayores causas de daños en edificaciones han sido los esquemas arquitectónico-estructurales nocivos. Puede decirse de manera general que el alejamiento de formas y esquemas estructurales simples es castigado fuertemente por los sismos
Imagen 2.1 Falla por efecto de Columna Corta en colegios de Porto viejo (Terremoto Ecuador 2016).
Se produce columna corta cuando un muro está confinado hasta cierta altura para que se coloquen ventanas). La solución sería separar el muro de la columna a través de una junta para que la columna trabaje en toda su longitud.
25 Se produce formación de rótulas plásticas cuando existe una descompensación de rigidez de dos elementos, los elementos de corte columnas y los elementos de flexión vigas.
Se puede apreciar la Viga muy rígida y la columna muy débil, Se recomienda que la rigidez de la columna sea mayor al de la viga y lo mejor es una proporción de 1:2.
2.2.2. Vulnerabilidad No Estructural
El término no estructural se refiere a aquellos componentes de la edificación que están unidas a las partes estructurales (tabiques, ventanas, techos, puertas, cerramientos, cielos rasos, etc.), que cumplen funciones esenciales en el edificio (gasfitería, calefacción, aire acondicionado, conexiones eléctricas, etc.), o que simplemente están dentro de las edificaciones (equipos, mecánicos, muebles, etc.); pudiendo así agruparlas en tres categorías: arquitectónicas, instalaciones y equipos
Un edificio puede quedar en pie luego de un desastre y quedar inhabilitado debido a daños no estructurales. Un estudio de vulnerabilidad no estructural busca determinar la susceptibilidad a daños que presentan estos elementos, los cuales pueden verse afectados por sismos moderados y por tanto más frecuentes durante la vida útil de la edificación.
26
2.2.3. Vulnerabilidad Funcional
Este concepto se refiere, por un lado, a la distribución y relación entre los espacios arquitectónicos y los servicios de las edificaciones indispensables (por ejemplo, hospitales) y por otro a los procesos administrativos (contrataciones, adquisiciones, rutinas de mantenimiento, etc.) y a las relaciones de dependencia física y funcional. Una adecuada zonificación y relación entre las áreas que componen el establecimiento puede garantizar, no solamente un adecuado funcionamiento en condiciones de normalidad, sino también en caso de emergencia y desastres.
2.3. Características Generales de la Ciudad de Mochumí.
2.3.1. Ubicación
La Ciudad de Mochumí, se encuentra ubicado en el distrito de Mochumí, en la provincia de Lambayeque, de la región homónima. Se halla en la parte media del valle del río Chancay, separada del mar y en el centro de la región Chala, en la costa norte del país, a 28 km al norte de la ciudad de Chiclayo y a 17 km de la ciudad de Lambayeque a través de la Ruta nacional PE-1N.
De acuerdo a la Carta Nacional el Distrito de Mochumí se encuentra a 6°32'39" Latitud Sur y 79°51'51" Longitud Oeste y de acuerdo a las coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator), en el sistema de coordenadas WGS84 (World Geodetic System 84), está situado entre 9’275, 384 UTM y 9’276, 781 UTM Sur y entre 625, 168 UTM y 626, 070 UTM Oeste, con una altura promedio de 36 m. s. n. m.
El Distrito de Mochumí, presenta los siguientes límites: Por el Norte : Distrito de Túcume.
Por el Sur : Distrito de Lambayeque y Distrito de Pueblo Nuevo (Ferreñafe). Por el Este : Distrito de Pítipo y Ferreñafe.
27 Imagen 2.4 Ubicación Geográfica de la Región Lambayeque y del Distrito y Ciudad de
Mochumí (Elaboración propia).
2.3.2. Creación
Fue creado en la época de la Independencia; según se cree, por Simón Bolívar el 26 de octubre de 1824.
Es uno de los distritos que ha dado origen a otros (Túcume e Íllimo).
2.3.3. Superficie
28
2.3.4. Relieve
Su suelo en la mayoría es llano, cuenta con huacas y algunos han sido declarado zonas arqueológicas intangibles nacionales su nivel freático se eleva hacia la superficie en tiempos de campaña agrícolas, el suelo contiene un alto índice de salitre o sulfatos que ataca a los cimientos y muros de las viviendas permaneciendo una humedad blanquecina en el perímetro de la vivienda.
2.3.5. Clima
Su clima es cálido y seco, así como en los demás distritos, propio de la Región Costa o Chala. En la estación de verano la temperatura alcanza en promedio de 28º a 30 °C, mientras que en la temporada de invierno ésta llega a descender hasta 16 °C.
2.3.6. Recursos Naturales
Suelos: El Distrito de Mochumí, tiene más de 550 suelos agrícolas de los cuales casi la totalidad está bajo riego, pues las lluvias son muy escasas, salvo cuando el fenómeno de El Niño causa inundaciones en toda la región. Su suelo en la mayoría es llano, se cuenta con huacas y algunas han sido declaradas Zonas Arqueológicas Intangibles Nacionales.
Agua: El agua principalmente procede del rio Chancay, conducido por el Canal Taymi, que fue construido en el periodo prehispánico.
Flora natural: Existe una vegetación variada integrada a su Región geográfica, así tenemos en la Región Costa y Chala lo siguiente:
Montes ribereños: Carrizo, caña brava, pájaro bobo, molle, hierba santa, junco, sauce, etc. Entre Los cultivables tenemos arroz, camote, frejol, etc.
Vegetación de zonas áridas: Algarrobos.
Vegetación en zonas húmedas: Se presenta en las zonas donde fluyen aguas subterráneas que favorecen el crecimiento de totora, cola de caballo, campanilla, llantén, etc.
29 pequeños y escasos bosques secos de algarrobo y otras especies. El algarrobo de esta área también se encuentra en peligro, pues es depredado para el empleo de carbón vegetal.
Fauna Natural: Es pobre sobre todo en mamíferos, los insectos constituyen los más numerosos, le siguen en número las aves.
2.3.7. Población
Se ha tomado como fuente de información al Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI), en base a la información estadística obtenida de los Censos Nacionales. Cabe resaltar que, el último Censo de Población y Vivienda data del año 2007 “XI de Población y VI de Vivienda”, en el cual INEI proporciona proyecciones y estimaciones anuales de población para los 24 departamentos, 195 provincias y 1838 distritos de nuestro país.
Dicho esto, la proyección de la población para el Distrito de Mochumí es de 20798 habitantes para el año 2018, habiendo sido calculada con una tasa promedio de crecimiento poblacional de 1.3%.
Tabla 2.1 Proyecciones y estimaciones anuales de población del distrito de Mochumí. Fuente: Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI).
30
2.4. Fundamentos de Sismología.
2.4.1. Introducción
En la erupción de un volcán tenemos indicios en lo que yace por debajo de la superficie de la tierra y al estudiar los rasgos de la superficie (cañones profundos, etc.) podemos encontrar otras claves de la estructura interior de la tierra, como no podemos ver realmente esa estructura se acopla diversas informaciones de distintas fuentes una de las herramientas principales es un sismógrafo que registra las ondas producidas por un terremoto, al estudiar e interpretar estos registros símicos los científicos han desarrollado un modelo de la estructura de la tierra.
La sismología o seismología (del griego seísmos = sismo y logos= estudio) es una rama de la geofísica que se encarga del estudio de terremotos y la propagación de las ondas mecánicas (sísmicas) que se generan en el interior y la superficie de la Tierra.
Actualmente se reconoce que el mecanismo principal que desencadena los terremotos está asociado a la deformación de la corteza rocosa que forma estrato externo de la Tierra.
La resistencia a la ruptura de la roca depende principalmente de su resistencia a la compresión y tracción, temperatura, presión de confinamiento, presencia de líquidos, velocidad y duración del proceso de deformación. Como resultado de las deformaciones de la corteza terrestre se originan fallas, es decir zonas de fractura a lo largo de las cuales se producen movimientos relativos. Estos desplazamientos representan el mecanismo desencadenante de los sismos denominados tectónicos. Es decir que el movimiento de la falla produce el terremoto y no viceversa.
La mayoría de los terremotos se producen debido a desplazamientos internos de la corteza (sismos tectónicos), pero también pueden originarse debido a la actividad volcánica que produce movimientos violentos de lava y roca, y por el derrumbe natural de cavernas subterráneas.
2.4.2. Estructura Interna de la Tierra.
31
Estructura Química
El estudio del interior del planeta se realiza por métodos indirectos debido a que es imposible acceder directamente a su interior, y consiste principalmente en medidas de las características físicas de la Tierra en su totalidad. La geofísica es la ciencia que trata este tipo de estudios. A continuación, se describen las capas terrestres en orden de afuera hacia dentro.
Corteza:
Es la capa más delgada y superficial, caracterizada por una baja densidad si se le compara con las demás capas. Tiene un espesor de 5 a 70 kilómetros y en realidad consta de 2 capas: la corteza continental y la corteza oceánica.
Manto:
La capa más gruesa representa cerca del 83-84 por ciento del volumen de toda la Tierra y aproximadamente el 6% de su masa. Ocupa toda la región entre la corteza y el núcleo superior, con unos 2, 900 kilómetros de espesor. Se compone de rocas de silicato ricas en hierro, magnesio, níquel y silicio.
El manto comprende 2 regiones: manto superior y manto inferior. El primero, sólido pero dúctil, se compone de rocas densas que ocasionalmente son expulsadas por los volcanes, mientras que el segundo, sólido por completo, tiene una composición similar a la del manto superior.
En el manto se producen corrientes de convección que son parte importante del movimiento de las placas tectónicas.
Núcleo:
Su composición consiste en una aleación de hierro y níquel y quizá existe una ínfima cantidad de azufre. Al igual que las anteriores capas, comprende dos zonas: el núcleo interno y el núcleo externo, que se diferencian por un cambio de estado.
El núcleo interno es sólido y sumamente caliente, pero debido a la presión no puede derretirse. Su temperatura es quizá semejante a la de la superficie solar, unos 5, 400 grados centígrados. Por el contrario, el núcleo externo es líquido y se localiza a unos 2, 890 kilómetros bajo la superficie terrestre.
Es posible que el núcleo, dada su composición metálica, origine el campo magnético de la Tierra.
32 Imagen 2.5 Capas de la Tierra de acuerdo a su composición Química.
Estructura Dinámica
Se trata de la división del interior del planeta en capas diferenciadas por su dinámica manifestada por el comportamiento térmico. Se diferencia del modelo geoquímico principalmente en sus capas más externas.
Litosfera:
Capa externa rígida y fría de la Tierra que comprende la corteza y parte del manto superior. Tiene un grosor medio de alrededor 100 km, pero puede alcanzar los 250 km de grosor en las porciones más antiguas de los continentes. Dentro de las cuencas oceánicas tiene un grosor de unos pocos kilómetros.
Astenosfera:
Capa blanda, comparativamente plástica, situada a una profundidad media de 660 km. La parte superior de la Astenosfera está sometida a unas condiciones de presión y temperatura que permiten la existencia de una capa de roca fundida que la separa de la Litosfera. En consecuencia, la Litosfera es capaz de moverse con independencia de la Astenosfera.
Mesosfera:
33 Endosfera:
Constituye el núcleo de la Tierra y está compuesta principalmente por una aleación de hierro y níquel.
Imagen 2.6 Capas de la Tierra de acuerdo a su estructura dinámica y química.
2.4.3. Ondas Sísmicas
34
Ondas Internas
Las ondas P: Hacen vibrar una partícula en el sentido de propagación de la onda, originando compresiones y dilataciones del medio en el cual se trasmiten. El movimiento de estas ondas es similar al del sonido y por ello también se las denomina ondas de compresión. Cuando las ondas P alcanza la superficie, parte de la misma se trasmite a la atmósfera como ondas sonoras, las que pueden ser percibidas por animales o personas.
Las ondas S: Hacen vibrar una partícula horizontalmente en sentido perpendicular a la dirección de propagación, produciendo esfuerzos de corte en el medio en el que se trasmiten. Dada sus características, este tipo de onda no puede propagarse en medios líquidos (como los océanos o el núcleo externo de la Tierra).
Imagen 2.7 Diagrama que simula el tránsito de ondas de cuerpo P y S a través de roca. Fuente: Modificado de Gates & Ritchie (2009).
Ondas Superficiales
Las ondas de Love: Su movimiento es similar al de las ondas S, haciendo que el terreno se desplace en sentido perpendicular a la dirección de propagación sin movimiento vertical.
35 Imagen 2.8 Diagrama que simula el tránsito de ondas superficiales Love y Rayleigh a través
de roca. Fuente: Modificado de Gates & Ritchie (2009).
Las ondas se propagan en el interior de la Tierra y en su superficie de acuerdo a las leyes generales de la física de ondas, de modo que al encontrar discontinuidades en su recorrido se reflejan y refractan como las ondas luminosas o sonoras. En un punto cualquiera sobre la superficie, el movimiento originado por un terremoto resulta de la compleja superposición de ondas de distinto tipo (de cuerpo o superficiales) y de distinto origen, dado que algunas provienen directamente del foco y otras son el resultado de ondas que se reflejan o refractan en las interfaces o discontinuidades existentes en la Tierra.
2.4.4. Sismos
Los sismos se pueden caracterizar como un proceso de ruptura y deformación elástica del material de la litósfera, y bajo esas condiciones todos los sismos son iguales, sin embargo, se ha visto que, dependiendo del tipo de falla o mecanismo causal, así como del medio de propagación, los sismos pueden tener consecuencias diferentes en la superficie. Es por eso que se pueden clasificar a los sismos según su zona de generación, y su profundidad.
Tipos de Sismos
36
Sismos de subducción profundos. Aquellos que ocurren debido a la interacción de subducción y en la zona de fricción (interplaca),
Sismos intraplaca de profundidad intermedia. Sismos que se presentan en la placa subducida, pero no ocasionados por la fricción entre las placas sino por fractura de la placa que ha penetrado, sus profundidades son mayores a los 80 km, los terremotos intraplaca de grandes magnitudes pueden generar graves daños, sobre todo porque esas zonas no están acostumbradas a los terremotos
Sismos de zonas de acreción. Sismos que se presentan en este tipo de fronteras, por lo general con profundidades que no exceden los 20 km.
Sismos de fallas de transcurrencia. Los que se presentan en este tipo de frontera, cuyas profundidades nos exceden los 30 km por lo común.
Sismos corticales intracontinentales. Sismos que se presentan en fallas no directamente relacionadas con los procesos de interacción entre las placas, sino al interior de una placa. Sus profundidades no exceden el grosor de la placa.
Medición de los Sismos
Existen dos medidas importantes para establecer el “tamaño” de un movimiento telúrico, las cuales son, la intensidad y la magnitud, ambas expresadas en grados. Sin embargo, éstas son confundidas frecuentemente, pero en realidad expresan propiedades muy diferentes.
A) Intensidad:
37 expandió la escala en 1923 para considerar 12 niveles de intensidad y en 1931 los sismólogos norteamericanos Wood y Newmann introdujeron significativos cambios que resultaron en la conocida escala Mercalli Modificada (MM).
Se presenta a continuación dicha escala de intensidad, en la versión escrita por Richter en 1956. Como ejemplo de otras escalas de intensidad puede mencionarse la escala MSK desarrollada en Rusia y la escala japonesa JMA de 8 grados. Los sismos con rango de intensidad MM I a VI no son relevantes, mientras que la mayoría del daño y de la pérdida de vidas son ocasionados por terremotos con intensidad grado VII a IX.
Escala Modificada Mercalli de Intensidades de Sismos.
I. No es sentido por las personas. Registrados por instrumentos sismográficos.
II. Sentido sólo por personas en reposo, especialmente en los pisos superiores. Objetos suspendidos pueden oscilar.
III. Sentido en el interior de las edificaciones. Objetos suspendidos oscilan. Vibración similar a la producida por camiones livianos. Puede ser no reconocido como un sismo.
IV. Objetos suspendidos oscilan visiblemente. Vibración similar a la producida por camiones pesados. Vehículos estacionados se bambolean. Vidrios y cristalería suenan. Puertas y paredes crujen.
V. Sentido en el exterior de los edificios. Se puede estimar la dirección de las ondas. Personas dormidas se despiertan. El contenido de tanques y recipientes es perturbado y se puede derramar. Objetos inestables son desplazados. Las puertas giran y se mueven. Los relojes de péndulo se paran
VI. Sentido por todos. Muchos sufren pánico y corren al exterior. Dificultad para caminar. Vidrios y vajilla se rompen. Libros y objetos en las estanterías son despedidos. Los muebles son volcados o desplazados. El revoque de mortero de baja calidad y mampostería tipo D se quiebran. Campanas pequeñas tañen.
38
VIII. La conducción de vehículos se dificulta. Daños y colapso parcial de mampostería C. Algún daño en mampostería B. Ningún daño en mampostería A. Caídas de chimeneas de fábricas, monumentos y tanques elevados. Algunas ramas de árboles se quiebran. Cambio en el flujo o temperatura de los pozos de agua. Grietas en terrenos húmedos y taludes inclinados.
IX. Pánico general. Construcciones de mampostería D totalmente destruidas. Daño severo y colapso parcial de mampostería C. Daños de consideración en mampostería B. Daño a fundaciones. Daños y colapso de estructuras aporticadas. Daños de embalses y depósitos de agua. Daño de tuberías enterradas. Grietas visibles en el terreno.
X. La mayoría de las construcciones de mampostería y aporticadas son destruidas. Algunas construcciones de madera de buena calidad son dañadas. Daño severo a represas, diques y terraplenes. Grandes deslizamientos de tierras. El agua se rebalsa en los ríos y lagos. Rieles de ferrocarril deformados ligeramente.
XI. Rieles del ferrocarril deformados severamente. Ruptura de tuberías enterradas que quedan fuera de servicios.
XII. Destrucción total. Grandes masas de rocas desplazadas. Las líneas de visón óptica distorsionadas. Objetos lanzados al aire.
B) Magnitud:
La magnitud es una medida cuantitativa e instrumental del tamaño o importancia de un evento sísmico, estando relacionada con la energía liberada durante el proceso de ruptura de la falla. A diferencia de la intensidad, la magnitud es independiente del sitio de observación y de factores subjetivos. La escala de magnitud original fue desarrollada por Charles Richter en 1935 en base a su trabajo de investigación en el Instituto Tecnológico de California. La magnitud Richter se define como:
ML= log (Amax) - log Ao (D)
Donde A es la máxima amplitud (expresada en mm) registrada por un sismógrafo Wood-Anderson ubicado a 100 km del epicentro y Ao es la máxima amplitud de un sismo de referencia (Ao = 0. 001).
39 de la estación sismológica (por esta razón la magnitud de Richter también se denomina magnitud local, ML).
Debido a estos inconvenientes, Richter y Gutenberg desarrollaron posteriormente otras dos escalas de magnitud, conceptualmente similares a la anterior, que están asociadas a las amplitudes del trazo producido por ondas de cuerpo y de superficie, incorporando además factores de corrección para tener en cuenta distintos tipos de instrumentos
Magnitud de Ondas de Cuerpo (Mb): es más adecuada para medir sismos profundos (debido a que las ondas de cuerpo son predominantes).
Magnitud de Ondas de Superficie (MS): es usada para medir sismos superficiales con distancias epicentrales mayores de 1000 km.
Magnitud Momento (Mw): puede considerarse como una continuación de la escala Ms para grandes terremotos, Según esta escala el terremoto más grande de este siglo fue el ocurrido en el sur de Chile en 1960 con magnitudes Ms = 8. 3 y Mw = 9. 5 con una dislocación a lo largo de la zona de subducción de la placa de Nazca de aproximadamente 800 x 200 km.
ESCALA DE MERCALLI ESCALA DE RICHTER
I. Casi nadie lo ha sentido.
2,5
En general no sentido, pero registrado en los sismógrafos.
II. Muy pocas personas lo han sentido.
III. Temblor notado por mucha gente, sin embargo, no suele darse cuenta de que es un terremoto.
3,5 Sentido por mucha gente. IV. Se ha notado en el interior de los edificios por mucha
gente. Parece un camión que ha golpeado el edificio.
V. Sentido por casi todos; mucha gente se despierta. Pueden verse árboles y postes oscilando.
VI.
Sentido por todos; mucha gente corre fuera de los edificios. Los muebles se mueven, pueden producirse pequeños daños.
4,5 Pueden producirse algunos daños locales pequeños. VII.
Todo el mundo corre fuera de los edificios. Las estructuras mal construidas quedan muy dañadas; pequeños daños en el resto.
VIII. Las construcciones especialmente diseñadas dañadas ligeramente, las otras se derrumban.
6,0 Terremoto destructivo. IX. Todos los edificios muy dañados, desplazamiento de
muchos cimientos. Grietas apreciables en el suelo.
X. Muchas construcciones destruidas. Suelo muy
agrietado. 7,0 Terremoto importante.
XI. Derrumbe de casi todas las construcciones. Puentes
destruidos. Grietas muy amplias en el suelo. 8,0 o
más. Grandes terremotos. XII. Destrucción total. Se ven ondulaciones sobre la
superficie del suelo, los objetos se mueven y voltean.
40
2.4.5. Placas Tectónicas
La teoría de tectónica de placas o nueva tectónica global, ampliamente aceptada en la actualidad, considera que la litosfera está dividida como gran mosaico de 15 placas principales que se desplazan lateralmente una con relación a las otras impulsadas por corrientes de convección del manto terrestre. Por lo tanto, el término "tectónica" se refiere al estudio a gran escala de la estructura y características de deformación de la Tierra, sus orígenes, relaciones y movimientos. Existe en la actualidad evidencia de que las placas se mueven, se mueven a diferentes velocidades y la velocidad de movimiento varía de acuerdo a la dirección. Además, la misma placa puede moverse con velocidades distintas in diferentes direcciones y rotar alrededor de distintos polos. Las placas más importantes son la placa del Pacífico, la Australiana, la Antártica, las de América del Norte y del Sur, la de Nazca, la Euroasiática y la Africana.
La dinámica de la corteza terrestre muestra que unas placas tienden a separarse entre sí como resultado del aporte de nuevo material cortical mediante la inyección de magma; este es el caso de la placa Sur Americana y la Africana. En otros casos las placas colisionan en forma frontal, produciendo el plegamiento de la corteza y por lo tanto el levantamiento de cadenas montañosas como el Himalaya. Otras veces la colisión frontal produce el hundimiento de una placa debajo de otra. Un caso típico de esta situación es la placa de Nazca que se sumerge debajo de la placa de Sur América en la costa chilena.
41
Tipos de placas
Las placas litosféricas se clasifican fundamentalmente en dos tipos de acuerdo a la clase de corteza que forma la superficie. Existen dos clases de corteza, las cuales son la corteza oceánica y la corteza continental.
A) Placas oceánicas:
Se presentan cubiertas completamente por corteza oceánica, son delgadas, y compuestas básicamente de hierro y magnesio. Se encuentran sumergidas totalmente, salvo por existencia de edificios volcánicos intraplaca, de los cuales los notorios por altos aparecen emergidos, o por arcos insulares en alguno de sus márgenes. Los ejemplos más importantes se ubican en el Pacífico: la placa del Pacífico, la placa de Nazca, la placa de Cocos y la placa Filipina.
B) Placas Mixtas:
Son placas en parte cubiertas por corteza continental y también por corteza oceánica. Este es el tipo más común de las placas por sus características. En efecto, para que una placa sea completamente continental tendría que estar carente de bordes de tipo divergente (dorsales) en su alrededor. Esto es, en teoría, posible en fases de convergencia y de colisión de fragmentos continentales. Es de esta manera que pueden interpretarse algunas subplacas que componen los continentes, como lo son la placa Sudamericana y la placa Euroasiática.
Límites de Placas Tectónicas.
Las velocidades y, en ciertos casos, las direcciones de movimiento entre placas son diferentes lo que da lugar a interacciones en las fronteras de dichas placas. Existen tres tipos principales de frontera entre placas.
A) Límites divergentes:
42 Imagen 2.10 Zona de divergencia.
B) Límites Convergentes:
En este tipo las placas han tenido una “colisión” y, por lo general, ocurre que una de ellas (la de mayor densidad) penetra por debajo de la otra.
Imagen 2.11 Zona de convergencia con Subducción .
C) Límites transformantes
43 Imagen 2.12 Falla de San Andrés claramente visible en zonas desérticas.
44
2.4.6. Cinturón de Fuego del Pacifico
También conocido como Anillo de Fuego del Pacífico, se encuentra localizado en las costas del océano Pacífico y se distingue por poseer unas de las zonas más importantes de subducción del mundo, es por ello que existe una actividad sísmica y volcánica significativa en las regiones que ésta comprende.
Esta zona abarca Argentina, Chile, Bolivia, Perú, Ecuador, Colombia, Panamá, Costa Rica, Nicaragua, El Salvador, Honduras, Guatemala, México, Estados Unidos, Canadá, posteriormente quiebra a la altura de las islas Aleutianas y desciende por las costas e islas de Rusia, Japón, Taiwán, Filipinas, Indonesia, Papúa Nueva Guinea y Nueva Zelanda.
La tensión que se libera después de la constante fricción de las placas tectónicas, originan sismos en los países que conforman el cinturón. De hecho, en la zona del cinturón las placas se hunden varios centímetros por año y al mismo tiempo se van almacenando enormes tensiones las cuales deben liberarse provocando grandes terremotos.
Esta zona tiene aproximadamente una extensión de 40 000 km y posee forma de herradura. Presenta 452 volcanes y reúne más del 75% de los volcanes activos e inactivos del planeta Tierra. Además, el 80% de los terremotos más notables del planeta se originaron en la zona comprendida por el Anillo de Fuego.
La región este del Anillo de Fuego se ha originado por la subducción de la placa de Nazca y la placa de Cocos debajo de la placa continental de América del Sur, la cual se desplaza hacia el occidente. Asimismo, la placa de Cocos se introduce debajo de la placa del Caribe en América Central. También, la pequeña placa de Juan de Fuca junto con una sección de la placa del Pacífico se introducen por debajo de la placa de América del Norte. Del mismo modo, la placa del Pacífico en la zona norte del Anillo de Fuego, se mueve hacia el noroeste siendo subducida por debajo del arco de las islas Aleutianas.
45 colisionando con la placa del Pacífico, empezando desde las Islas Marianas, Filipinas, Bougainville, Tonga hasta Nueva Zelanda. Por su parte, Indonesia se localiza entre el Anillo de Fuego a lo largo de las islas aledañas del noreste, incluyendo Nueva Guinea, y el cinturón Alpide a lo largo del sur y occidente de Sumatra, Java, Bali, Flores y Timor.
Imagen 2.14 Cinturón o Anillo de Fuego del Pacifico.
2.5. Distribución de los Sismos sobre la Tierra.
Los sismos se producen en distintas franjas ya sea en zonas divergentes, transformantes o convergentes en donde la mayor actividad sísmica se produce en el denominado cinturón del fuego del pacifico, tres cuartas partes de los volcanes se ubican aquí y el 90% de los terremotos ocurren a lo largo del cinturón del fuego que se extiende por 40000 km desde américa del sur, se prolonga por la costa noroeste de estados unidos hasta Alaska pasa por Rusia, Japón hasta llegar al sur de Nueva Zelanda.
2.6. Sismicidad en el Perú.
46 La actividad sísmica en el país es el resultado de la interacción de las placas tectónicas de Nazca y Sudamericana (subducción) y de los reajustes que se producen en la corteza terrestre como consecuencia de la interacción y la morfología de los andes.
El mapa sísmico del Perú presenta la distribución espacial de los eventos con magnitudes igual o mayores a 4. 0 en la escala “Mw” ocurridos durante el periodo 1960-2016. los sismos fueron clasificados en función de la profundidad de) sus focos superficiales, intermedios y profundos. en el mapa el tamaño de los símbolos indica la magnitud del sismo y representa la cantidad de y recientemente a partir del momento sísmico (Mw). Otra manera de cuantificar al sismo es por la fuerza del sacudimiento del suelo y por los daños que causan en las zonas urbanas, siendo medido con grados de intensidad en la escala de Mercalli modificada (MM). Debe entenderse que el poder destructivo de un sismo y/o terremoto depende de factores como su magnitud, profundidad del foco, duración del movimiento, propiedades físicas de las rocas donde viajan las ondas sísmicas, los materiales y características constructivas de las viviendas, edificios y obras de ingeniería.
En el Perú los sismos tienen su origen en tres fuentes sismogénicas: (1) la superficie de contacto entre las placas de Nazca y Sudamericana, (2) la deformación de la corteza continental y (3) la deformación de la corteza oceánica con focos a profundidades superiores a 61 km en la primera fuente tuvo su origen el terremoto de Pisco del 15 de agosto de 2007 (8. 0 Mw) sentido en superficie con intensidades de VII - VIII (MM) produciendo la muerte de más de 500 personas y miles de damnificados; además de daños considerables en las viviendas, el sismo de Moyobamba de 5 de abril de 1991 (6. 0 Mw) tuvo su origen en la segunda fuente y produjo en superficie intensidades de VII (MM) con daños severos en viviendas. Para la tercera fuente se cita como ejemplo el sismo del 24 de agosto de 2011 (7. 0Mw), sensible en superficies de V (MM) y que produjo el desarrollo de procesos de licuación de suelos y deslizamientos de rocas en localidades cercanas al área epicentral.
47 Imagen 2.15 Mapa Sísmico del Perú (período 1960-2016).
48
2.7. Sismicidad Regional
Las complejas características geodinámicas (Interna y Externa) de nuestro territorio (tectónica de placas Sudamericana y Nazca; la Cordillera de Los andes, Volcanismo y Fallas Geológicas ubicadas en el área Sub-andina) originan constante actividad sísmica, principalmente a lo largo de la faja costera, haciendo de esta la más propensa a sufrir sismos de gran magnitud e intensidad.
En efecto, según el Mapa de Zonificación para el territorio peruano, la región Lambayeque se encuentra en una zona de nivel intermedio a alto en términos sísmicos. Esto es debido a que fue afectada por muchos movimientos telúricos a lo largo de su historia, ubicándose dentro de la Zona III, y presentando sismos de magnitud 7 en la escala de Richter, además de hipocentros de profundidad intermedia y de intensidad entre VIII y IX.
Asimismo, de acuerdo al Mapa de Intensidades Sísmicas para el territorio nacional, hecho con datos obtenidos del Centro Regional de Intensidades Sísmicas para América Latina (CERESIS), y teniendo en cuenta la escala Modificada de Mercalli, la zona de investigación se ve afectada por sismos de grado VIII. Estos tipos de sismos ocasionan daños leves en estructuras especiales diseñadas, daños considerables en edificios corrientes y sólidos con colapso parcial, daños grandes en estructuras de construcción pobre, paredes separadas de su estructura, caída de columnas, monumentos y paredes, etcétera, muebles pesados volcados, eyección de arena y barro en pequeñas cantidades, además de cambios de nivel en pozos de agua.
Cabe resaltar que la región Lambayeque se encuentra en silencio sísmico, debido a la ausencia de movimientos telúricos de gran intensidad. Esto hace que sea más probable la ocurrencia de estos y por tanto el peligro sea inminente. A continuación, se mencionará a los sismos más importantes ocurridos en la región norte del Perú, teniendo como fuente a INDECI, y así como también a los datos recopilados por el Dr. Enrique Silgado Ferro, publicados en su libro “Historia de los Sismos más notables ocurridos en el Perú (1513 – 1974)”.
SISMO DEL 23 DE MARZO DE 1606.
Hora local: 15:00 horas.
49
SISMO DEL 14 DE FEBRERO DE 1614.
Hora local: 11:30 horas, Magnitud: 7. 0, Intensidad: IX en el epicentro cerca de Trujillo.
Se pudo sentir en las ciudades de Zaña, Chiclayo, Chimbote y Santa con una intensidad de VIII. Presentó un radio de percepción de 400 Km. y sus réplicas se pudieron sentir durante 15 días. Destruyó totalmente la ciudad de Trujillo, y las villas de Zaña y Santa quedaron fuertemente afectadas, dejando un total de 350 fallecidos.
SISMO DEL 2 DE SETIEMBRE DE 1759.
Hora local: 23:15 horas, Magnitud: 6.5, Intensidad: VI entre Lambayeque y Huamachuco.
Presentó un radio de percepción de 250 Km., y se pudo sentir hasta Lambayeque por el Norte y Santa por el Sur. Además, produjo 5 víctimas mortales en Trujillo donde numerosas edificaciones quedaron dañadas.
SISMO DEL 20 DE AGOSTO DE 1857.
Hora local: 07:00 horas.
Se produjo un fuerte movimiento telúrico en la ciudad de Piura. Tuvo una duración de 45 segundos, lo cual produjo la destrucción de varios edificios. Además, se abrió la tierra, de la cual brotaron aguas negras.
SISMO DEL 28 DE SETIEMBRE DE 1906.
Hora local: 12:25 horas, Magnitud: 7.0, Intensidad: entre VI y VII en Lambayeque, con epicentro entre Trujillo y Cajamarca.
Sentido en Chachapoyas, Huancabamba, Ayabaca, Sullana, Piura, Morropón, Tumbes y Santa. Presentó un radio de percepción de 600 Km. Produjo una considerable destrucción en numerosas ciudades, y según comentarios de diversos investigadores, al parecer, este sismo ha sido el mayor acontecido en la zona de Zaña.
SISMO DEL 20 DE JUNIO DE 1907.
Hora local: 06:23 horas, Magnitud: 6.75, Intensidad: estimado en IV en Chiclayo y VIII en el epicentro ubicado en las coordenadas 7ºS - 81ºW.
50
SISMO DEL 20 DE MAYO DE 1917.
Hora local: 23:45 horas, Magnitud: 7.0, Intensidad: estimado en VI en Chiclayo, y VII-VIII en el epicentro, en la zona de Trujillo.
Percibido en Zaña, Chiclayo, Chimbote y Casma. Ocasionó muchos daños en la Ciudad de Trujillo, aparecieron agrietamientos en algunas casas y muchas edificaciones del estado, tales como, la Prefectura, Hospital, Beneficencia, Iglesias, Monasterios y numerosas viviendas.
SISMO DEL 21 DE JUNIO DE 1937.
Hora local: 10:45 horas, Magnitud: 6.75, Epicentro: 8.5ºS - 80ºW. Profundidad Focal: 60 Km. Intensidad: Estimado en VII en Chiclayo, y VII-VIII en el epicentro.
Percibido en Lambayeque, Puerto Salaverry, Chimbote, Casma, Cajamarca, Cutervo, Callejón de Huaylas, y en muchas otras ciudades. Tuvo un radio de percepción de alrededor de 600 Km. Se ocasionaron fuertes daños en Trujillo, tales como, caídas de cornisas y rajaduras de muros. Derrumbamiento parcial de las torres de las iglesias en Salaverry y Lambayeque, además de ligeros daños en Cajamarca.
SISMO DEL 8 DE MAYO DE 1951.
Hora local: 15:03 horas, Intensidad: Estimado en IV en Chiclayo.
Este movimiento telúrico fue percibido entre las paralelas 7º y 12º Latitud Sur.
SISMO DEL 7 DE FEBRERO DE 1959.
Hora local: 04: 38 horas, Intensidad: VI en Tumbes, Chiclayo.
En las ciudades de Tumbes, Paita, Piura, Talara, Sullana, Chulucanas y Chiclayo se suscitó gran zozobra debido al ruido y estremecimiento. Por este motivo, algunas familias salieron velozmente de sus viviendas sin importar la hora.
SISMO DEL 3 DE FEBRERO DE 1969.
Hora local: 23:11 horas, Magnitud: 6.0, Intensidad: Estimado en VII, Epicentro: 8ºS - 80ºW, Profundidad Focal: 43 Km.
Se creó una gran alarma en las zonas de Trujillo y Chiclayo.
SISMO DEL 31 DE MAYO DE 1970.
