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(1)

MICRORREGIONALIZACION

SISMICA

DE LA

CIUDAD DE

_VALDIVIA,

CHILE*

Eugenio

RETAMAL·

Pedro ORTIGOSA·'"

Carmen

NORAMBUENA"'·'"

Jose

VEIGA···

RESUMEN

Se

_presenta

una mi

crorreqionoli

zocion sismica

de

la

ciudad

de

_Valdivia,

hecha

basandose

en

toda

la

informacion

dis

_po·

nible

sobre

el

_subsue/o,

_{complementada}

_por

_perfiles

SIS·

micos,

medidas

en

laboratorio de

10

ve/ocidad de ondas

de

corte,

registros

de

microtrepidaciones

y

sondajes.

Se

usaron tres

metodos:

amplificacion

de ondas

_{slsmicas, registros}

de

microtrepidaciones

y

metodo

s oviet ico.

las

_principales

conclusiones

son:

1)

la ciudad

de Val·

divia

se

dividio

en cuatro zonas s ismicos_;

2)

el

per/odo

equivalente

calculado

_por

el

metodo

de 10

_{amplificacian}

de

ondas

slsmicas _parece

_{representativo del}

_perlodo

fundamen·

tal

del

_subsue/o;

₃₎

las

zonas s ismica s se

pueden

definir

en

forma

_practica

_y con un

buen

grado

de

aproximacian

_por el

metodo

sovi erico; y

4)

hace falta

la instoioc io« de

ace/era·

grafos

para

verificar

los

resultados

obtenidos.

INTRODUCCION

La

_experiencia

mundial

_recogida

en los ult imos

_tiempos

evidencia _que un

mismo terremoto

_produce

efectos _muy diferentes en las estructuras se_gun sea

*ESle

traba_jo fue pre s e n rado aI 1 er _Congreso _de _Sismologia _e _l_n

genieria Antisisrnic a de Peru, s_eptie mbre de 1969.

'Profesor de Mecanica de Sue los en la Escuela de lnge nieria, Universidad de Chile. Jeff de

la Secci6n de Mecanica de Suelos de IDIEM.

"Profesor de Mecanica de Sue los en la Escuela de Ingenieria, Universidad de Chile. Profe·

sor de Mecanica de Sue los en la Facultad de lngenieria Civil de la Univ ersi dad Tec nica

Federico Santa _{Maria, Ingeniero investigador} en IDIEM.

(2)

146 _REVISTA _DEL _IDIEM vol. 8, DR _3, diciembre 1969

el

_tipo

de suelo de fundacion, Dos grupos de fenomenos

explican

e ste compor

ramienro:

a)

_{La amp}lificacicn selectiva del movimiento debido a diferencias de

rigidez

de los estratos _y a la reflex

idn

multiple

de las ondas en las fronteras de

dichos e srratos,

b)

Los efectos _que

_produc

e n los sismos sobre sue los

blandos,

sensibles 0

sueltos,

sobre _{todo cuando la napa fre}atica se encuentra cerca de la super

ficie

_{(asentamientos,}

Iicuac

ion, etc.).

Con los conocimientos actuales resulta

_{imposible predecir}

con exactitud

los terremotos, pero se

_pueden

atenuar sus efectos circunscribiendo los daiios

producidos

por ellos. Un medio prac rico _para

lograr

este fin es la z onificacion

sismica,

cuyo

objetivo

es la division de un territorio en

areas

con diferente

riesgo

s

is

mico _y, _{por 10 tanto,} con diferentes

requerimientos

en el diseiio de e struc turas

antisismicas.

La z onificacicn misma se

logra

en dos e_tapas: El

primer

paso consiste en

compilar

_mapas _que _prevean la sismicidad del terri

torio,

es

_decir,

identificar zonas

_{pertenecientes}

aclases d iferentes de

energia

o

magnitud

en base a datos sismome tricos _y _geol ogicos, El

segundo

paso con

siste en

_compilar

_mapas de zonif icacion

sismica

en los cuales se _prevea la

intensidad en las diferentes zonas.

El termino microrre_giona l izac ion involucra este _concepto de z onif icacion,

pero

aplicado

en

areas

_pequeiias

_{y cuyo}

objetivo

final es la

division

de un de

terminado territor io en mrcroz onas de caracteristicas

sismicas

diferentes una

de otra _y

_semejantes

u homo

loga

s dentro de cada una de ellas,

En mayo de

1960,

dos fuertes terremotos afectaron la zona sur de

Chile,

siendo Valdivia una de las ciudades mas afectadas. Los antecedentes _{ge ol}o

gicos

y de mecanica de suelos de esta ciudad establecen la existencia de

diferentes

_tipos

de

_suelos;

esta variabilidad en la calidad del suelo de fun

dac ion morivc la conveniencia de realizar una microrre _giona l izac ion

sismica.

Los

metodos

de microrre_{g iona Ii}aacicn utilizados

_corresponden

a

tecnicas

desarrolladas en diferentes _{pa is}e s

respondiendo

a la ne c e sid ad ineludible de

contar con normas locales de diseiio y consrruccion _para _prore_ger las obras

del

_riesgo

sIs mico,

En

_Japon,

_{Kanai propuso} una teoria de _{amp Iif ic}acion que fue

adoptada

_y

complementada

posteriormente

por Duke y Matthiesen en Estados _Unidos . Esta

teoria _representa al suelo se_{gun el} modelo de

Voigt,

_que _supone un sistema

formado _por _capas horizontales de materiales hom_ogeneos e isotr_opos _y _que se _comportan como sol idos viscoelasricos , Al ser e xcirada la capa inferior 0

basamento rocoso _por vibraciones

sismicas,

el _movimiento se tra s mite a la

(3)

MICRORREGIONALIZACION SISMICA DE VALDIVIA ₁₄₇

vibraciones y de las

propiedades

de las d iversa s _capas intermedias _que acnian

como

fHtro.

Este

_efecto,

_{que cambia} se_gun el

periodo

de las ondas incidenres _, se _representa en una curva

_ampl

ificacion

-peri odo, denominada espectro de

am

plific

ac

ion. Ide

almenre , la microrregional izacion

requiere

la confec cion de

modelos

dinamicos

del suelo en diferenres

areas

_para definir los _correspon

dientes espectros de amplificacion y de

estos

los e s_pecrros de re s_puesra _y los

coeficientes _que se u s aran en el disefio, Sin

embargo,

esta ldeal izac ion pre

senra dificultades _practica s en la determinacion de los parametros _que definen

el modelo d inam ico de un

_suelo,

_{por 10 cual} se han desarrollado _ptoc edimien

tos

mas

_simples.

Dentro de los

_{procedimientos}

_pracricos de

microrregionalizac

ion estan los

de

_Kanai,

Tanaka _y Osada en

Japon

_y el de Medvedev en URSS. EI

_primera

mente mencionado se basa en la medic ion de las

amplitudes

_{y pe}r

iod

os de los

microte

_mblores,

10 _que

_permite

ub icar al sue 10 dentro de una clasificacion

preestab lecida, El

metodo

de Medvedev permrre comparar las intensidades

MSK que un mismo sismo

produce

en dos suelos

adyacentes,

a trav e s de una

relac ion

semiemplrica

obtenida como resultado del estud io de 34 terremotos

destructivos eo

_URSS,

en la _que c onsidera la

rigidez

sismica

de las _capas

superfic

ia les _y la

posicion

del nivel freatico con re s_pecro a la s

_uperf

ic ie.

MICRORREGIONALIZACION

BASADA EN EL

METODO

DE

AMPLIFICACION

DE

ONDAS SISMICAS

La _experiencia mundial en terremotos

_{destructivos,}

resumida en un informe de

Duke',

ha demostrado _que las condiciones del suelo _{y la}

geologia

local

gobier

nan en marcado

_grade

el dana _que una estructura

_experimenta

durante un

sismo.

De sde

1930

ha habido contribuciones a la

,

teor ra de _{amp lif ic}ac ion de

ondas

slsmicas

debida a estrat os

_{superficiales.}

Notables entre

estas

han sido

las de los sismo

_log

os

_japoneses

Sezawa,

Kanai _y

Takahasi2•

EI c aso

mas

_general

de a_mplificac ion de ondas sis mica s _por suelos e s

tratificados

considera _que un tren de ondas

_planas

de

_tipo

sinusoidal pasa

verticalmente desde el basamento rocoso a un sistema de suelo estratificado.

Este sistema consiste en una suce s ion de e stratos horizontales semi - infini

tos, de espesor,

densidad,

velocidad de pr opa gac ion de ondas _y viscosidad

definidos. Resolviendo las ecuaciones de este movimiento se

puede

obtener

la raz on en Iunc ion de frecuencias entre el movimiento en la

superficie

del

(4)

148 _REVISTA _DEL _IDIEM vol, 8, ng _3, diciembre 1969

no estratificado constituido por roca

(e

_spectro de

_amplificac

ion).

El

_conjunto

_{formado por} el sistema de estratos _y el basamento roc os o_, con

las

caracteristicas

_promedios

_{que 10}

_{definen, constituye}

el modelo d inamico de

un

lugar,

EI

grafico

de Ia _amplificac

idn

del movimiento de ondas

sis

micas a

traves

de un sistema de s ueIo

_{estratificado,}

en func ion de la frecuencia 0

periodo

de la onda sinusoidal

_incidente,

e s el e s_pec rr o de _amplificac ion de

una e stacicn

_representada

_por su modelo d inamico,

EI

_{espectro de}

_amplitudes

de Fourier de un

_registro

de

_{desplazamiento,}

velocidad 0 ac eleracicn obtenido en un afloramiento de roc a _para un determi

nado

_sismo,

_puede

ser

_multiplicado

_{por los} e s_pectr os de _{amp l if ic}acion de d i

versas esraciones _para obtener los espectros de Fourier en Ia

_superficie

co rre s

pond

ientes a las estaciones y al sismo considerados.

En

_general,

el modelo dindmico _representa una s

_impl

ificacion de la sirua

cion

durante la transmis ion de ondas

sismicas

a traves del

_suelo;

en

_efecto,

puede esperarse que durante un

sismo,

desviaciones no lineales de las c arac

-teristicas

_supuestas del subsuelo _{y Ia} naturaleza transiente de la e xcitac ion

produzcan

una considerable mod ificacion de la s oluc ion, Sin

_embargo,

si el

modelo dinamico se utiliza en el sentido de _comparar el

comportamiento

del

suelo de d iferentes e s raciones, los errores introducidos por e sras desviaciones

tendr ian una

_importancia

_menor;

este

ha sido el

objetivo perseguido

al

_aplicar

la teoria de amnllficacion a los suelos de Ia ciudad de Valdivia.

El

_acelerograma

re_{g is rrad}o en la roca durante un

_sismo,

_previa

su d

_ig

ira

Iizacion _y a

_jus

te_, se analiza _por medio de su _espectro de

amplitudes

de

Fourier,

tecnica

_que

_permite

conocer sus c om_ponentes de frecuencia _y _que

tiene Ia

_ventaja

de ser de

facil

a_{p l ic}acion, Obtenidos los _espectros de

ampli

tud de Fourier de las aceleraciones en Ia

superficie,

des_pues de

multiplicar

el _{espectro de}

amplitudes

de Fourier del

acelerograma

en roca _por los re s_pec

tivos _espectros de _{amp lif ic}acion de las

estaciones,

_{pue de} esrab lecerse su

c_omparacicn Ile vandolos a una forma adimensional. La reduceion de los e s_pec tros de

_amplitudes

de Fourier del movimiento en la

superficie

a la forma ad i

mensional,

se

logra

utilizando los _{conceptos de} intensidad _y frecuencia e_{qu i}

valenre ,

Arias, Lange

y

Arnold3

establecieron una nueva medida de intensidad de

un sismo de Iiniendola como el

area

contenida

bajo

el _espectro de

energia

d isi

pada,

por unidad de peso, por una

pob

lac ion de osciladores lineales con amor

tiguamiento

viscoso,

cuyas

frecuencias

esran distribuidas uniformemente entre

Oe 00. Mediante relac iones mate maticas demostraron que esta definicion e_qui

vale a Ia Inte_gracion del cuadrado del espectro de

_amplitudes

de Fourier de un

(5)

MICRORREGIONALIZACION SISMICA DE VALDIVIA ₁₄₉

Por otra _parte,

Lin4

dio una definicion _para la fre c uencia

_equivalente

_de

un _{proceso aleatorio}

gaussiano

de banda estrecha en func ion del _{espectro de}

Fourier. _{EI proceso aleatorio} es en este caso el sismo y la frecuencia e_{qu iva}

lente

_corresponde

a la frecuencia

_propia

de

vibracion

del sue lo,

Si en el e s_pec tr o de

amplitudes

de Fourier de las aceleraciones en la

superficie

se divide

respectivamente

la ordenada _y la abs cisa _por la inte n

sidad _y la frecuencia e_{qu iv}alenre as!

definidas,

se obtiene el e s _pectro en la

forma adimensional

_requerida

_para efectuar las

_{correspondientes}

c_omparacio

nes con otros e s _pecero s

".

Aplicacion

a

/0 ciudad de Valdivia

Todos los conceptos a_{qu i} establecidos fueron

aplicados

a 12 e stac ione s den

tto de la ciudad de

_Valdivia,

con el fin de estudiar el

_{comportamiento}

de s u

subsuelo frente a un s rsm o, Al no conrar con un

registro

de aceleraciones de

algiin

sismo en la eiudad de

Valdivia,

se util izo en el estudio el

_registro

obte

-nido en un afloramiento roeoso durante el terremoto de

_Helena,

Moncana el 31

de Octubre de

_{1935, Fig.}

1.

Cl 0.16

c3

w

> «

0.12

£r o

W

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0

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0.04

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Fig.

1.

_Acelerogromo

del lerremolo _Helena,

Montano, octubre 31. 1935.

_Companenle

E. W.

0.16

o 2 4 6 8 10

TIEMPO

12

(6)

l�O; R£VISTA DEL IDIEI\( 901. tI. all _3, diciembre 1969

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E ESTACtON DE ESTUOIO: CRITERIO DE MEDVEDEV. MICROTEMBLORES oPERFIL SlSMICO

ESTACION DE ESTUDIO MEDIANTE:

E9'ECTROS.MICROTEMSlORE6 Y

CRITERIO DE MEOVEDEV PERFil ESTRATIGRAFICO PERFil SlSMICO

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(7)

MICRORREGIONALI7 ""CION SISMICA DE VALDIVIA 151

Obtencion

de los

mode/os dinamicos.

Se seleccionaron 12 e staciones de estu

dio _cuya ublcacion en

planta

se muestra en

_Fig.

2. Los valores usados _para la

elaboracion de los modelos d inam icos se obtuvieron de la informacion existen

te del subsuelo de la

ciudad,

la _que fue

complementada

con

_{prospecciones}

sis

micas,

determinacion de velocidades de _propagacicn de ondas de cort. en labo

ratorio _y

_sondajes.

Profundidad

del basamento

rocoso. La

_profundidad

del basamento rocoso usa

da,

se obtuvo del

trabajo

realizado _{por Mena y} Re_ng

ifo",

_quienes

determinaron

la

_profundidad

de la roca en base a una _prospecc ion _{grav imerr ic}a

, para liferen

tes

areas

de la ciudad. Esta determinacion fue verificada _y

_{complementada}

con

;lS

_{prospecciones}

sismicas.

Espesor

de los

estratos. La informacion ex isrente _para el subsuelo le la CIU

dad,

constituida _{por informes} de

_sondajes

realizados _por

_IDIEM,

_Empresa

Na

cional de

_Aguas

Subterr ane a s

(ENDAS)

e Instituto de

_{Investigaciones}

Ge

_olog

i

cas

(I1G)

_y la _pros_peccIon _gravimetr ic

a",

fue

complementada

con

_{prospecciones}

sismicas en diversos

_lugares

de la ciudad y con

_sondajes

_poco

_profundos

en

las estaciones

_7,

10 _{Y 12.} Con ella se elaboraron tres

_perfiles

esrrat

_igr

aficos

que pasa'n por las estaciones de

_estudio,

_fijando

el _espesor de los estratos en

cada una de e Ilas , Estos

perfiles

se indican en la

Fig.

3

y su ubicacion en

planta

se muestra en la

Fig.

2.

Densidades.

Las densidades _para los _pnmeros 10 a 20 metros se obruvieron

de informes de

_sondajes

realizados _por

_IDIEM·,

_{para estudios de fundaciones} de estructuras en la ciudad. Para

profundidades

_mayores, las densidades se

determinaron fundamentalmente sobre la base de un

sondaje

ubicado en la e sta

cion

2

₍₆₀

m de

profundidad),

realizado _por IDIEM con fines de invest

_igac

ion",

En los

_lugare

s donde no fue

_posible

obtener valores de densidad ex actos,

estos

se estimaron _por mediciones en mater iales similares a

profundidades

comparables.

've/ocidades

de ondas de

corte. Hasta la fecha los autores no c onoc en un me

toda practico_, e conomico_, _{y de} resultados f ide d

_ignos

, que

permita

medir las ve

.ocidades de propagacion de las ondas de corte en el terreno, En conse c ue n cia

, fue necesario efectuar una e stimac ion de las velocidades de propagac icn

de estas ondas _para los diferentes estratos de suelo. Esta esrimac ion se reali

.!o utilizando como base las ve loc idades de ondas

_longitud

ina les medidas en

terreno _y determinaciones de la velocidad de ondas de corte en labora

torio"

9.10•

11. Visco;idad.

_{Debido al poco} conocimiento

_general

ace rca de la viscos idad de

·No lue posible utilizar inlormes de sondajes de ENDAS e _IlG. _debido 8 _que no _{p'op":cj\,nall}

(8)

152 REVISTA DEL IDIEM vol. 8, nQ _3, diciembre 1969

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PERFIL C

-C

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MICASITA

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-ARENA FINA AlIENA 1I1oC) CON

A GRUESA UMOSA POCA ARENA

ESC VlItTlCAL

• .. .., .. ZOO

DC HORIZONTAl.

• ... "" '"

-CJ

r:::J

..

ARENA LIMO LIMO

CEMENTAar. AACIllOSO

Fig.

3. Perfiles

_{estrotigrafic:os.}

un s ue

Io,

la

determinacion

de este _paramerro _para los diferentes e srr a ros se

efectuo ba sandose en valores _propuestos _por orr o s

investigadores

_para

_algu

nos

_ripos

de s uelo, Para realizar una

_mejor

estimac ion de la viscosidad _para

los diferentes

_ripos

de suelo de la ciudad se confec ciono un

_graf

ico _que _repre

senta una variacion lineal de la viscosidad con la

_rigidez

sismica

del

suelo;

dicho

_gra{ico

fue obre nido considerando _para el basamento _rocoso, de alta

(9)

MICRORREGIONALIZACION SISMICA DE VALDIVIA

153

Con los _parametros as i determinados _para _rodos los estra tos de _las _{d ife}

rentes

estaciones,

se elaboraron los modelos _{d inam ic}os, En la

Fig.

4 _se

pre sentan los modelos

mas

_{representativos.}

ESTACION N° 1 UBIC.: LAS ANIMAS

ESTACION N° 2 UBIC : PICARTE

-1. VALDES

,��"'��"�,,

H=IC "l'=1 49 Vs = _180. _{C =0.57}

H=4C "(= 1." Vs = ₁₉₀ _C=O.56

H= 32 "l'= 144 V. =210 C =0.53

H= 39 "l'= 1 48 V. = 230. _{C =0..51}

H=61 "(=1.80 V5 = 350 C=0.20

BASAMEN TO ROCOSO _H=31 _"l'= I 49 _Vs =₂₅₀ _C=0. 47

�,'&.�'&..w

"( =2.30 Vs = 2340

H=71 "l'= 1 80. _Vs _,)50. _C =_0._20.

BASAMENTO ROCOSQ

��

l'=2..30. _Vs =2340.

ESTACION N° 4

UBIC. : HUACHOCOPIHUE

�,,«�""�"'��

H=17"(=I.44 Vs=15o. C=C615

ESTACION N° 9

UBIC POB. LOS JAZMINES

,��'&'&��'00\\

H=16 'Y=149 Vs=22D C=C.51

H= 12 "l'= I _80. _Vs = 280 C, 0. 34

H=73 "(=1.80 Vs =250. C=o..368

H=63 ),,198 Vs =40.0. (=0.10.

BASAMENTO ROCOSO

BASAMENTO ROCOSO 'Y=2 30 _Vs =₂₃₄₀

'Y ,2 30 _VS'2340

ESTACION N° 3

UBIC.: U.T. E

H,X)() 'Y=180 _Vs =350. C =0.20

BASAMENTO ROCOSO

��"'"'��

r=_{2 30} _{vs' 2340.}

ESTACION N° 10

UBIC ISLA TEJA

H, 15 ),,149 Vs= 210. _C,_0.53

H,55 'Y,18O Vs=3SD (,0.20

BASAMENTO ROCOSO

..,=230 _Vs =_231.0

Fig.

4. Modelos dinomicos. H =

espesor de estrotos, m. _Vs = velocidad _de

propagocion

de ondas de _corte,

_m/seg.

_y =

peso unitario,

11m3•

c =

(10)

154 REVISTA DEL IDIEM vol. _8, nD 3, dlclembre 1969

Resultados.

En las

_Figs.

5 y

6

se _entregan, _para las estaciones c orre s_pon

d ientes a los modelos d inam icos

presentados,

los _{gr af ic}os del _{espectro de}

ampl

ificacion_, el _{espectro de}

amplitudes

de Fourier _para las aceleraciones del

movimiento en la

_superfic

ie _y e ste es_pectro de Fourier en Ia forma ad imen

sional. En la Tabla I esran

_tabulados,

_para todas _las estaciones _y _para el

basamento _rocoso, la frecuencia

_equivalente,

la intensidad se_gun

_Lange,

_{y los}

incrementos de intensidad en

_grad

os

_MercaHi,

con _respecto a la roca basal

(micas

ita).

TABLA I

RESULTADOS DE LA APLICACION DEL METODO

DE AMPLIFICACION DE ONDAS SISMICAS

Esracicn UbicacIen Periodo Intens idad Intensida d· Increme nro"•

equivalente I I intensidad

ND seg m/seg m/seg I.M.M.

1 Las Animas 0.412 0.064 1.39 0.92

2 P_Icarte-}, Valdes 0.334 0.042 0.91 0.74

3 Terrenos U. T .E. 0.270 0.053 1.13 0.84

4 Huachocopihue 0.415 0.055 1.19 0.86

5 G. La_goa-Dcmeyko 0.324 0.061 1.33 0.93

6 C. Escobar 0.364 0.088 1.91 1.04

7 _Reg. Ca_upofican 0.311 0.087 1.89 1.04

8 Estanque P Icarre 0.314 6.056 1.23 0.87

9 Pob. Los _Jazmines 0.334 0.107 2.34 1.12

10 Isla _Teja 0.358 0.067 1�46 0.94

11 Picane·P. Monu 0.327 0.059 1.28 0.88

12 Pob. G. de Castro 0.395 0.059 1.30 0.89

Basamento rocoso 0.199 0.006 0.13 0.00

·Intensidades corre_{g ida}s a _partir del valor calculado por Lange por integracfcrn d Irecra del acelerograma. I = _{Intens idaa sismica} _{s e}

gun Arias, Lange _y Arnold.

··Incremento de 18 Intensidad Mercalli Modificada con _respecto a la roca basal (micasIta),

I.M.M. '" 7_,25 ₊ 0.89 _log _I.

MICRORREGIONALIZACION SISMICA

BASADA EN LA

MEDICION

DE

MICROTEMBLORES

El suelo esta sre_mpre vibrando con

amplitudes

del orden del

micron

_{y pe}riodos

que alcanzan a los 2

segundos.

Tales vibraciones se Haman

_{microtrepidacio·}

nes _y son causadas _por

perturbaciones

tales como el viento 0 excitaciones

propias

de una ciudad.

Los

_{investigadores japoneses}

K.

_Kanai,

T. Tanaka _{y K.}

Osada12·13,14

rea

lizaron un _gran

mime

ro de medidas sistematicas de microremb lore s en diversos

tipos

de suelos , De estas

investigaciones

se encontro

(11)

MICRORREGIO\lALIZACION SISMI( A llF V,\L[)IVIA

ESTACION N° 1 UBIC LAS ANIMAS 15

ESPECTRO OE AMPLIF ICAC ION

.

) U

J\

f'\.

� U 10. .. !:l !!: i 5 :t: ..

2 4 6 8 10 12

FRECUENCIA CPS

Il

�

_r

0..9

�e

° � 0: 0..6

� ..

:::;i

.. " :I: 0 0.3 ....

ESPECTRO DE AMPLITUDES DE

FOURIER DE LAS ACELERACIONES

EN LA SUPERFICIE PARA EL TE·

RREMOTO HELENA MONTANA

�

r

- �

I

A

)

V

�\

J\

,

2 4 6 8 10 12

FRECUENCIA CPS 0 15 .. .,0 0-oil "'z 10. ..'" 0'" �� -' ₅ -'0: a. .. :1:-.. 0: � 0 ..

ESPECTRO DE FOURIER

ADIMENSIONAL

I 3

FRECUENCIA I FRECUENCIA EQUIVALENTE

ESTACION N° 3 UBIC. UTE

IS�--�r---r---��---'

ESPECTRO OE AMPLlFICACION

�

U

Io.r---�r---��,-��-,�--�

ii:

:; ₅_{Ht--+tI'--fl----,It----II}

.. :t: .. r 10 FRECUENCIA CPS 12 12r---r---r---�----,

ESPECTRO DE AMPLI TUDES DE

� I"

0.9 FOURIER DE LAS ACELERACIONES

• r---r-�---t

EN LA SUPERFICIE PARA EL

TE-�

E

RREMOTO HELENA, MONTANA

g0: 0..6r----t---t---,---____,�-____,�--__i

�'"

-'-.. _�

�

� 0.3t-+-t---t--l't--ij\---#r-t--...-,__-...-,r----i

10

FRECUENCIA CPS

12

2 3

fRECUENCIA I fRECUENCIA EQUIVALENTE

1«

ESTACION NO 2 UBIC PICARTE/I VALDES

IS

z

8

10

§

ESPECTRO DE AMPLlFICACION

.,

8 I() '2

FRECUENCIA CPS

12�----r---r---�---,

ESPECTRO DE AMPLiTUDES DE

EN LA SUPERFICIE PARA EL TE

RREMOTO HELENA,MONTANA

�

_�

09

� E

o ::> a: 06 >-.,

�iX

a. _"

z 0 OJ

... u,

6 8 10 12

FRECUENCIA CPS

2 4

o ISr---__----r---,

...

., 0 o

;;;

III Z 10 ., ., o >-" �

�.... 5rt--t-.ft �a: a. ., :t: -... a: 5

₀₀

u,

ESPECTRO DE FOURIER

ADIMENSIONAL

2 3

FRECUENCIA I FRECUENCIA EQuhALENTE

ESTACION NO 4 UBIC HUACHOCOPIHUE

15

ESPECTRO DE AMPLlFICACION

-_.,.-10 12

2 4 6 8

FRECUENCIA :P 5

12�----__---�----,

FOURIER DE LAS ACElERACIONES

EN LA SUPERFICIE PARA EL TE

RREMOTO HELENA. MONTANA

t

8 10 !2

6

FRECUENCIA CPS

o

.,C§ 0;;;

� � 10

r--f+-o >-" �

>--

-15r-__r-__----__

�--__�--��---,

: _ESPECTRO _DE _FOuRIER

ADI MENSIONAl � a: 5 a. _., :t: 1< ... " o u, ₃

FRECUENCIA I FRECUENCIA EOUI'ALENTE

(12)

156 REVISTA DEL IDIEM vol. 8, nO 3, diciembre 1969

ESTACION N°9 UBIC POB. LOS JAZMINES

'5

ESTACION N° 10 UBIC. ISLA TEJA

'5

ESPECTRO DE AMPLlF'CACION

8 '0 '2

FRECUENCIA C P. S

ESPECTRO DE AMPLIFIC...CION

8 '0 '2

FRECUENCI... C.PS. u

EN LA SUPERFICIE PARA EL

TE-RREIoIOTO HELEN_.... MONTANA

1\

JV

-r: lu ...r ... - - �

u

ESPECTRO DE "'MPL IT UDES DE

EN LA 5UPERFICIE PARA EL

TE-RREIoIOTO HELENA.MONTANA

II.

)

\../

",,\

� I\.

-2 4 6 8 10 12

FRECUENCIA C.P.5.

�

_r

0.9

::i

g a: 0.6 ...

::;�

i 0 0.3 e ...

.. ... o _II 0.9

:

e

o :l _a: 0.6

... ::;

... s :I 0 0.3 e ...

o

o 2 6 8 10 12

FRECUENCIA C.P.5.

0 15 ₀ 15

e _E5PECTRO _DE _FOURIER _e

!!:2 .. 0

"' ADIMENSIONAL oiji

"'z '0 _'" z 10

.... _.. ..

0'"

gi

:l�

...

5 ... ₅

- ,

-'a: -'a:

... ... _...

:1- _:I

-e� e _�

0

3 _e

...

FRECUENCIA I FRECUENCIA EQUIVAlENTE

ESPECTRO DE 'FOURIER

ADIMENSIONAL

3 FRECUENCIA I FRECUENCIA EQUIVALENTE

Fig.

6.

_Espectros

de

_{omplificacion}

_y de Fourier del sismo

_Helena,

Montano.

los _periodos de

microtrepidaciones

en un

_diagrama

de frecuencias 0

histograma

muestra formas definidas _para los

_{respectivos tipos}

de sue Io, y que la forma

de dichos

_histogramas

es similar a la _{que representan los}

histogramas

de fre

cuencia de sismos

{macrovibraciones}

_registrados

en el mismo

lugar.

De

aqui

que la medic ion de

macrotrepidaciones

se

haya

constituido en una

tc�cnica

con

dos

_aplicaciones

fundamentales:

_permite

clasificar el suelo de fundacion sobre

la base de la d istribucion de _periodos _y

permite

elabor ar _espectros de acele

racrones utilizables directamente en el diseiio de estructuras.

Los re_{g is}tros de

_{microtrepidaciones}

(re

_{g is}rros de

desplazamientos}

se

analizan c omunmente con el

metodo

de la d istribuc ion de intervalos _que cruzan

la

linea

c

ero!",

Otros anal is is de microrr

_epidac

iones se

logran

a trav es de I

es_pectro de

amplitudes

de Fourier _y el _{espectro de}

potencia,

_para 10 cual se utiliza el re

gi

stro de

microtrepidaciones

como

_equivalente

a un re_gistro de

desplazamiento

de un sismo en la

superficie

del sueIo,

Resultados.

_{Los par}ame tros obtenidos de los

_registros

de

microtrepidaciones

para entrar a los

diagramas

de clasificacion de _Kanai se _exponen en la Ta

bla II. En la Tabla III se _presentan los resultados obtenidos al intr oduc ir los

(13)

157

TABLA II

PARAMETROS PARA CLASIFICAR EL SUELO DE LA _CIUDAD _DE

VALDIVIA SEGUN EL METODO DESARROLLADO POR _KANAI

Escaci6n Periodo Pe riodo Periodo Periodo _Mayor

equivalente predominante medio mayor a_rnpl itud

NO seg seg seg seg micr one s

1 _0.283 _0.364 _0.297 _0.823 0.162

2 0.232 0.364 0.284 0.643 2.978

3 0.206 0.298 0.213 0.478 0.336

4 0.200 0.298 0.254 0.867 1.572

5 0.097 0.090 0.125 0.599 7.700

6 0.284 0.364 0.379 0.725 0.458

7 0.082 0.090 0.095 0.385 16.081

8 0.172 0.109 0.178 0.667 5.590

9 0.162 0.200 0.186 0.730 0.817

10 0.135 0.298 0.175 0.998 0.236

11 0.109 0.109 0.126 0.489 2.186

12 0.095 0.090 0.097 0.435 1.316

14 0.189 0.244 0.197 0.628 0.132

25 0.246 0.298 0.311 0.744 0.919

TAB L A III

CLASIFICACION DEL SUELO DE LA CIUDAD DE VALDIVIA

SEGUN EL METODO DESARROLLADO POR KANAI

Estaci6n Primera _Segunda Clasificaci6n

clasificaci6n clasificaci6n propuesta

1 II II III

2 II IV III • IV

3 I • II II • III II

4 II III· IV II • III

5 I • II IV II • III

6 II • III II • III II • III

7 I IV II • III

8 I • II IV II . III

9 II III II

10 II •

III II II • III

11 I III • IV III· IV

12 I III II • III

14 I • II 1·11 II • III

25 II III III • IV

MICRORREGIONALIZACION

SISMICA POR

EL

METODO

SOVIETICO

La

esrimacion del efe_cro

_producido

_{por las} car a creristica s del

subsuelo

en la

(14)

1 �8 REVISTA DEL IDIEM vol. 8. nQ _3. diciembre 1969

esrud io sistematico de esre

_problema,

_que oc_upo a los

_{investigadores}

sovie ri cos desde fines del

_siglo

_pasado,

demuestra que suelos con

_propiedades

fisi cas diferentes Bevan asociados cambios e se ncia Ies de intensidad duranre la

ocurrencia de un sismo. Estos cambios 0 increm e nros de intensidad sismica

dependen

de las caracteristicas del suelo _y son controlados

_princ

_ipalmente

por la

profundidad

del esrraro _y sus

propiedades

fisico m e ca nica s,

La relacion entre la velocidad de _propagacion de las ondas sismicas _{y las}

propiedades

elasrlcas del

_medio,

_permite obtener una

_dependencia

analitica entre los cambios de intensidad sismica ocurridos durante un sismo _y las pro

piedades

fisicas del sueIo, Esta de

_pendenc

ia_, _que fue

_sugerida

_por S.V. Med vedev

"

sobre la base del analisis de los resultados de

34

terremotos destruc

tivos ocurridos en la

U.R.S.S.,

relaciona e l incremento de intensidad sismica

con la

impedancia

(re

Iacion entre la

_rigidez

sismica de dos estraros de sue lo

)

,

y Ia

posicion

del nivel freatico, La ex_presion para el incremento de inrensidad

sismica,

considerando las.

_propiedades

fisicas del suelo y la

posicion

del nivel

frea

eico,

es:

�n

-

1.67 (log

vpo •

Po

-log

_vpn

•

Pn)

+

�nb

En que

�n

Incremento total de inrensidad sismica MSK.

vpo

Velocidad de propagacion de ondas

longitudinales

en basamento rocoso.

vpo

=

₃₈₀₀

a

4200

m/seg

en la micasita,

vpn

Velocidad de propagacion de ondas

_{longitudinales}

en un suelo.

Po

Densidad de Ia roca. _Po

=' 2,30 t/m3

_{para la} mica sita,

Pn Densidad del sueIo,

�nb

Incremento de inrensidad sismica MSK debido a Ia

posicion

del nive l

freatico.

MSK Intensidad sismica de la escala

_Medvedev,

_Sponheuer

_{y Karnik}

EI termino

_l\nb

_corresponde

a una corre c cion introducida por el efec to del

agua en las caracteristicas del suelo _y riene los valores _que se dan en la

Tabla IV.

TA B LA IV

CORRECCION DE LA INTENSIDAD _SISMICA, EN FUNCION DE LA

PROFUNDIDAD DEL NIVEL FREATICO, h

o - ₁

4

10

1.0

0.5

0.0

h, (m)

�nb

(15)

MICRORREGIONALIZACION SISMICA DE VALDIVIA I ₅₉

La

_profundidad

de sue10 total _que Medvedev considera _que t ie ne influen

cia en la determinacion de los incrementos de intensidades

sismicas,

e s de

10 _�etros.

Resultac/os.

los incrementos de Inrens idad sismica con _respecto a la r oc a

basal

(mic

as

ita),

se determinaron sobre la base de la relac ion anrerior _y Se

indican

en 1a Tabla V.

TABLA V

INCREMENTOS DE INTENSIDAD SISMICA CON RESPECTO A LA ROC A

BASAL. SEGUN LA EXPRESION SEMI EMPIRICA DE MEDVEDEV

Estacion h

P"

vp"

H I!l"Q

I!l

nb

I!ln

NO m ton/m3 _m/seg m MSK MSK �SK

1 1.0 1.44 1000 > 10 1.5 1.0 2.5

2 3.0 1.50 220 2.5 - -

-1. 5 5 850 7.5 2.5 0.5 3.0

3 10.0 1.44 900 > 10 1.5 0.0 1.5

4 0.0 1.44 ₁₃₅₀ > 10 1.2 1.0 2.2

5 3.0 1.40 500 > 10 2.0 0.5 2.5

6 2.0 1.40 1280 > 10 1.3 1.0 2.3

7 _3.0 1.40 ₁₁₅₀ > 10 1.4 0.5 1.9

8 4.0 1.49 1400 > 10 1.2 0.5 1.7

9 10.0 1.49 700 > 10 1.6 0.0 1.6

10 _3.0 1.48 1000 > 10 1.4 0.5 1.9

11 4.0 1.48 400 > 10 2.1 0.5 2.6

12 3.0 1.42 ₁₅₀₀ > 10 1.2 0.5 I."

20 4.0 1.56 1100 > 10 1.3 0.5 1.8

22 5.0 1.36 280 > 10 - -

-- 1. 70 1000 > 10 1.5 0.5 2.0

23 5.0 1.42 270 2.0 - . .

-1.31 1000 8.0 1.6 0.5 2.1

b. profundldad del nivel freatico;

_p".

dens_ldsd _del sue_lo:

Vp".

velocidad de ondas longitudi

Dale. en el suelo: H. e_apeaor de estrato;

_�"Q'

_{�"b' �"}

Incrementos de intensidad MSK.

CONCLUSIONES

I. Para la

determinacion

de un modelo d inamico debe te nerse en cue nra _que e l

numero

de estratos no

_influye

_{apreciablemente}

en e l es_pectro de

amplifica

cion

cuando

_hay

_pequefias

diferencias entre los _parame rr os _{que definen dos}

o

mas

estratos cont

_iguos

, y que la

profundidad

de l basamento rocoso y la

velocidad de _{pro pag}acion de las ondas de corte e s_pecialmente en los e st ra

tos

_{superficia1es}

_deben conocerse con la mayor exactitud _pos ib le. Con res

pecto a 1a

_viscosidad,

es necesario encontrar metodos _que _pos ibi lite n su

determinac ion.

(16)

160 REVISTA DEL IDIEM vol. _8, nD _3, diciembre 1969

grav imetr ica coinc id io con Ia determinada mediante las

prospecciones

sismicas.

2. El _per

iod

o e

_quiva

Ienre calculado _por e 1 metodo de

amplificac

ion

de ondas

sismicas

_parece re_pres e nrar_, en buena

medida,

e 1

periodo

fundamental de

vibrac ion del sistema de sueIo,

3.

La intens idad

sismica

definida _por Arias _y

_Lange,

calculada mediante el

metodo

de

_ampl

if icacion de ondas

sismicas,

no dio resultados acordes con

los otros

metodos

utilizados. Esta d isc re_{panc ia} se deberia fundamental"

mente al error involucrado en la estimac ion de la viscosidad del

_suelo,

a

que los parametros del modelo d inamico no son suficientes _para c onsiderar

las fallas locales de estratos

superficiales

_(por

ejemplo,

Licuac ion_, desli

zamientos,

e

tcv)

_y a Ia influencia de los

_posibles

errores inherentes al

metodo

de

_ampl

if icac icn de ondas

sismicas".

Por otra _parte, el sismo uti

lizado no

corresponde

a uno

registrado

en la ciudad de Valdivia.

4. EI merodo desarrollado _por Kanai da una c Iasificacion del suelo coincidenre

con la obrenida _por el merodc sovier ico,

'5. Para la ciudad de Valdivia los sue los de

topografia baja,

asociados a la

menor

profundidad

del nivel freatic o _y a los _mayores e s_pes ores de los reIle nos artificiales , tienen un

comportamiento

peor frente a los s ueIos de topo

grafia

alta.

6.

La ciudad de Valdivia se divide en cuatro microz onas _,

Fig.

7,

oara las

cuales se _entregan los _periodos fundamentales de vibrac ion de 1 sue

10,

los

incremenros de intensidad

sismica

con re s_pecro al t

_ipo

de roca local

(mica

s

ira)

_y la clas if icac ion de acuerdo a la norma

_japonesa.

Estas microzonas

concuerdan con los dafios ocasionados _{por los sismos de mayo de}

1960.

7. Con el fin de verificar la validez del

metodo

de _{amp l if icac ion} _de _ondas

sismicas e s esencialla instalacion de un ace Ier

ografo

en roca _y un

minimo

de dos en la s

uperf

icie del sistema de

suelo;

los ac e ler_ografos en la super

ficie

deberian

ubicar se en las vecindades de dos estaciones _que _tengan

modelos dinam icos con marcadas diferencias entre s

I,

La colocacion de dos

o

mas

acele

rografos

en la s

uperf

ic ie _permirir

ia

establecer e 1

_grado

de vaIi

dez del

metodo

usado;

en caso de desviacione_s

permitiria

determinar _una

nueva funcion de transferencia

(espectro

de

_ampl

ificac

ion)

entre e I movi

miento en el basamento rocoso _y el movirniento en la

_superficie

del sistema

(17)

MICRORREGIONALIZACION SISMICA DE VALDIVIA ₁₆₁

'\

'

�'"

. _--",

Nlcrozona P.,.todo Ina_,*, Cluif. ". .-. do sog6n

M9 intewidad Kana.

MSK

I

_111111111

O.327-Q334 3.0 m-tv DE

_�

11412 Z.S m

ml

I

11311-0.415 ZD D m IV

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I

ll2'IO-ll334 1.5 D

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UNIVERSI!».D AUSTRAL

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/

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-

-- - .

(18)

162 REVISTA DEL IDIEM vol. _8, nO _3, diciembre 1969

REFERENCIAS

I. DUKE, C.M. Effects of ground on destrueriveness of lar_ge earrhquakes, Proceedings

A.S.C.E. _Palle, 1730. 1958.

2. _DUKE, C.M. _Bibliography of effects of soil conditions on earthquake _damage. E.E.R.I••

California, E.U.A., 1958.

3. ARIAS, A., LANGE, G., y ARNOLD, P. Una medida de intens;dad sIsmica. Primer

Congre-ao Peruano de _{(ngenieria Antilli.mica,}

'Lima,

Peru, .eptiembre, 1969.

4. LIN, Y.K. Probabilistic theo,y 01 structura! dynamics. McGraw Hill, (nc., 1967.

5. ARIAS, A. Curso de diserio antis ismu:», EscueIa de _Ingenieria, Universidad de Chile.

6. _MENA, _I., _y _RENGIFO, I. Estudio de una _lIosible con sol idacion _110' uibracion en el sub·

sueto de Valdivia du,ante el terremo to de 1960. Memoria _para optar aI titulo de ingeniero

civil, U. de _Chile, _Santiago, 1967.

7. _ACEVEDO, P. _{Algunas IIrolliedades} [isico» quimicas del _sub_{s u e}Io de Valdivia. _Memoria

para optar al titulo de ingeniero civil, U. de Chile, Santiago, 1967.

8. _CESPEDES. B. Metodo de _{laborat orio lIa,a} medir oeloci da des de ondas de corte en suelos,

Memoria para optar al titulo de _ingeniero _civil, Universidad de _Chile, _Santiago, 1968.

9. HARDIN, B.O. y RICHARDT. F.E. Elastic wave velocities in granular soils. Proce edin_gs

A.S.C.E•• vol. 89, SM ·1. 1963.

10. LAWRENCE. F. Uluasonic shear wave velocities in sand and _clay. Re_port 23. M.I.T. 1965. 11. _{NORAMBUENA, C.,} _y _{VEIGA, J.} _{Mic'o"egionalizac.ion} sismica de la ciud ad de Valdivia.

Memoria para optar al titulo de ingeniero civil, Universidad de _{Chile, Santiago,} 1969.

12. TANAKA, T. Period disrrlburlon _analyser for irregular motions. Bulletin E. R.I•• vol. 40.

1962.

13. KANAI, K., TANAKA, T., y OSADA, K. Measurements of the micro ·tremor. Bulletin 01 the

E.R.I.• vol. 32. Parr 2, 1954.

14. _KANAI., _TANAKA. T. On Microuemors VIII. Bulletin 01 (he E.R.I.. vol, 39, 1961.

15. MEDVEDEV. S.V. _Engineering _seismology. Israel _Program for Scientific _{Translations.}

Jerusalem, 1965.

16. BAROZZI. R•• y LEMKE, R. EI s uelo de lundacion de Valdivia. _{I.I.G., 1966.}

17. LASTRICO. R. Relacion entr« los darios en los terrem otos de 1960 y los suelo s de _lunda·

cion de Valdivia. Memoria _para _optBr al titulo de _{ingeniero civil,} Universidad de _Chile,

Santiago, 1967.

BIBLIOGRAFIA

18. _POBLETE, M. EI subsuelo del centro de _Concellcion en relacion con el diseiio anrisis mico,

Memoria para optar al titulo de ingeniero eiv i_{l, Universidad} de _Chile, Santiago, 1967.

19. OPPLIGER, G.M. Mic,o"egionalizacion sismica de la ciudad de _Concepcion. _{Memoria para}

optar al titulo de ingeniero civil, Universidad de _Chile, _Santiago, _1968.

20. _KANAI. K. Semi _-empirical formula for the seismic characteristics of the _ground. Bulletin

01 the E.R.I•• vol, 35. parr 2.1957.

21. _{MATTHIESEN, DUKE. LEEDS,} FRASER. Site characteristics of Southern California stron_g

motion _earthquake _stations. _Report nl 64-15. Deparrmene of _Engineering. U.C.L.A•• 1964.

(19)

23. PIPES, L. Mat�mcitiC'a:s aplicadas _para _{in g}enieros _)' _[isico s, McGraw _Hill, _Inc. _{2da. edi.}