Antioco

5/9/2018 Antioco - slidepdf.com

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Zenón AGUILAR1, Antioco QUIÑONES2

1 Dr. Ing., Sub Director Académico del CISMID, Profesor Asociado, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad

Nacional de Ingeniería, Lima, Perú. [email protected]

2 Ing., Profesor Asistente, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú[email protected]

1.0 INTRODUCCIÓN

En la actualidad sólo unos pocos registros de

tiempo historia de aceleraciones están

disponibles en el Perú, la mayoría de ellos

obtenidos en la ciudad de Lima. Además, elestado de instrumentación sísmica en este país

es realmente pobre. El Centro Peruano Japonés

de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de

Desastres de la Universidad Nacional de

Ingeniería (CISMID), posee una red de 14acelerógrafos instalados en las principales

ciudades del país, y el Instituto Geofísico del

Perú tiene un número similar de ellos

conjuntamente con su red sismológica. Así, el

interés de entender las principalescaracterísticas de los movimientos sísmicos

generados por los grandes sismos, nos hizo

analizar la posibilidad de estimar los

acelerogramas de grandes terremotos que

podrían ocurrir en el futuro, usando el conocidoprocedimiento de simulación de las Funciones

de Green Empíricas. Para tal efecto, en unaprimera etapa, se han obtenido acelerogramas

sintéticos para el terremoto de Lima del 03 de

Octubre de 1974, (Ms = 7.5) usando los

registros de la réplica del 09 de Noviembre de

1974 (Ms = 6.2) como función de Función deGreen Empírica. El modelo de fuente para este

evento fue determinado de la información

recopilada, asumiendo que el movimiento

principal fue generado por la ruptura

consecutiva de dos planos de falla principales yun plano secundario, cuyos parámetros fueron

obtenidos de las referencias recopiladas

(Giesecke et al, 1975), así como de las

características y forma de las ondas registradas

durante en evento principal.

El Método de la Función de Green Empírica

(Irikura, K., 1986) es usado para sintetizar la

señal del sismo principal por la superposición

de los registros de la réplica. Este métodoasume que un evento principal se genera por la

RESUMENEn el Perú, la falta de registros sísmicos de eventos moderados y fuertes es evidente.

Hasta la fecha sólo se cuentan con unos pocos registros obtenidos en la ciudad de

Lima y la deficiente instrumentación sísmica que disponen las instituciones que se

dedican a esta actividad, hace prever que todavía en el futuro próximo estaremos

careciendo de esta valiosa información. En la presente investigación, mediante la

técnica de simulación de acelerogramas utilizando Funciones de Green Empíricas

(Irikura, K., 1986), se han obtenido acelerogramas sintéticos del terremoto de Lima,

del 03 de octubre de 1974 (Ms = 7.5). Los resultados muestran que las señalessintéticas tienen una buena correlación con la señal registrada durante dicho sismo,

tanto en la forma de la onda sísmica como en su contenido de frecuencias.

Posteriormente, se hizo un análisis de cuales podrían ser las mayores intensidades

sísmicas a registrarse en la ciudad de Lima, de presentarse un evento sísmico de

similares características que el terremoto de 1974, pero en las condiciones más

desfavorables para la ciudad. Los resultados muestran que un evento de esta

naturaleza podría generar aceleraciones máximas de hasta 0.8g.

SIMULACIÓN DE ACELEROGRAMAS PARA LA CIUDAD DE LIMACASO DEL TERREMOTO DEL 3 DE OCTUBRE DE 1974



-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tiempo (Segundos)

A c e l e r a c i ó n ( c m / s e g ² )

superposición de una serie de pequeños eventos

que se van generando conforme progresa la

ruptura del plano de falla; en consecuencia, para

poder reproducir adecuadamente este evento lo

ideal sería tener un gran número de pequeños

eventos cuyos focos estén distribuidos en toda

la superficie de la falla. Sin embargo, dada la

imposibilidad de obtener un número

representativo de pequeños eventos, se puedeusar un solo evento que haya sido generado en

el plano de falla. Existen varios estudios

realizados que prueban la efectividad de este

método a pesar de las simplificaciones que se

efectúan tanto en el mecanismo de la fuente

como en el modelo de ruptura (Aguilar, 1996).

2.0 EL TERREMOTO DEL 03 DEOCTUBRE DE 1974, LIMA - PERÚ

El terremoto del 03 de octubre de 1974, ocurrió

en la costa de Lima, en la zona de subducción, a90 Km al sur oeste de la ciudad de Lima. La

Figura 1 muestra la ubicación del epicentro del

evento principal y de la réplica del 09 de

Noviembre de 1974. La Figura 2 muestra el

registro sísmico en la dirección E-W obtenido

en la estación del Parque Central de la Reserva.

De acuerdo con el Catálogo Sísmico del Perú,

este evento tiene los siguientes parámetros:

Fecha : 03/10/1974;

Hora : 14:21:32.68;

Ubicación : Latitud: -12.39,Longitud: -77.66;

Profundidad Focal 27.0 Km.;

Magnitud : Mb: 6.6, Ms: 7.5.

2.1 Parámetros de la Fuente

Para el proceso de simulación de los

acelerogramas se usaron tres planos de falla,

cuyas dimensiones son las siguientes: Plano 1:

20 x 30 km², libera el 65% de la energía total

del sismo; Plano 2: 20 x 20 km², libera el 25%

de la energía total del sismo; Plano 3: 40 x 40

km², libera el 10% de la energía total del sismo.Todos estos planos están contenidos en un gran

plano de deslizamiento generado durante el

movimiento, cuyo buzamiento es de 21° y tiene

un rumbo de 294° respecto al norte geográfico.

Otros parámetros de interés pueden ser

consultados en la tesis que resume el presente

artículo (Quiñones, 2002).

FIG. 2: Acelerograma del terremoto de Lima

del 03/10/74, registrado en el Parque

de la Reserva. Componente E-W(registro rotado de su dirección

original N82°W).

3.0 FUNCIÓN DE GREEN EMPÍRICA

Debido a la poca disponibilidad de registros de

eventos pequeños ocurridos en la fuente

analizada, la réplica del evento principal,

ocurrida el 09 de Noviembre de 1974, fue usada

como única Función de Green Empírica para

los tres planos de falla propuestos como

mecanismo de fuente. Los parámetros sísmicoscorrespondientes a esta réplica fueron tomados

del Catálogo Sísmico del Perú y se describen a

continuación:

Fecha : 09/11/1974;

Hora G.T.M : 12:59:51.00;

Ubicación : Latitud : -12.438,

Longitud: -77.457,

Profundidad Focal: 6.0 Km.;

Magnitud : Mb: 6.0, Ms: 6.

FIG. 1

LIMA

JUNIN

ICA

-78° -77° -76°

-78° -77° -76°

-11°

-14°

-11°

-12°

-13°

-14°

UBICACION DEL SISMO DEL 03/10/1974

-12°

-13°

Sismo 03/10/74

Réplica 09/11/74

Y LA REPLICA DEL 09/11/1974(Según Catálogo Sísmico del Perú)

OCEANO PACIFICO



-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

TIEMPO (segundos)

A C E L E R A C I O N ( c m / s e g ² )

1

10

100

1000

0.01 0.1 1 10 100

PERIODO (segundos)

A C E L E R A C I O N ( c m / s e g ² )

Registrado

Simulado

1

10

100

1000

0.01 0.1 1 10 100

PERIODO (segundos)

A C E L E R A

C I O N ( c m / s e g ² )

Registrado

Simulado

4.0 ACELEROGRAMAS SINTÉTICOS

Un programa de cómputo desarrollado por

Aguilar (1996) y actualizado en versión

Windows por Quiñones (2002), fue usado para

obtener los acelerogramas sintéticos para este

evento. Para evaluar la influencia de la

velocidad de propagación de ondas ypropagación de la ruptura en la señal sintética,

se realizó un análisis de sensibilidad, variando

los valores de estos parámetros dentro del rango

de valores aceptables y considerando la

ubicación del foco en el lugar indicado en las

referencias (Giesecke, et al, 1975). El mejor

ajuste entre las señales sintética y observada se

obtuvo para una velocidad de propagación de

ondas S de 3.5 Km./seg, y una velocidad de

propagación de ruptura de 2.8 Km/seg. La

Figura 3 muestra la componente E-W de la

señal sintética para el evento principal del03/10/74.

FIG. 3: Acelerograma sintético del terremoto

de Lima del 03/10/74, para la estación

“Parque de la Reserva”. Componente

E-W.

4.1 Discusión de Resultados

Los resultados encontrados en este estudio

muestran que el tiempo historia de

aceleraciones de la señal sintética para elterremoto de Lima de 1974 tiene una buena

semejanza en la forma de onda, duración y

contenido de frecuencia con los registros

obtenidos en la Estación del “Parque de la

Reserva”. Del análisis de sensibilidad se

concluye que la señal sintética es sensible a las

variaciones de propagación de ruptura y la

velocidad de ondas, y la mejor aproximación

fue obtenida para una velocidad de propagación

de ondas S de 3.5 Km/s. Como se observa en

las Figuras 4 y 5, que muestran la comparación

de los espectros de respuesta para las

componentes horizontales de las señales

sintéticas y las registradas, hay una buena

correspondencia en la forma del espectro para

todo en el dominio de la frecuencia, a

excepción del pico que aparece en el rango de

periodos alrededor de 1 seg. en la componente

N-S.

FIG. 4: Espectro Respuesta de Aceleraciones

(h=5%) de las señales sintética y

observada del terremoto de Lima, del

03/10/74. Componente E-W.

FIG. 5: Espectro Respuesta de Aceleraciones

(h=5%) de las señales sintéticas y

observadas del terremoto de Lima, del

03/10/74. Componente N-S.

5.0 ESTIMACIÓN DEL MOVIMIENTOMÁXIMO ESPERADO EN LIMA

Posteriormente, con la finalidad de estimar cuál

sería el movimiento más severo que puede

ocasionar en la ciudad de Lima un sismo de

características similares a las del terremoto del

03/10/74, se realizó un análisis de sensibilidad

de la señal sintética con respecto al punto de

inicio de la ruptura. Los resultados confirman

que debido al efecto de directividad (ubicación



1

10

100

1000

10000

0.01 0.1 1 10 100

Periodo (segundos)

A c e l e r a c i ó n

( c m / s e g ² )

desfavorable de la ciudad con respecto a la

dirección de propagación de la energía) y para

sismos de poca profundidad, se pueden

presentar aceleraciones máximas de hasta 0.8

veces la aceleración de la gravedad, las cuales

pueden generar aceleraciones espectrales de

hasta tres veces la gravedad en el período 0.3 a

0.4 segundos. Esas mismas condiciones generan

un segundo rango de amplificación para valoresde periodos entre 1.1 a 1.3 seg. Si bien es cierto,

en la ciudad de Lima no existen evidencias de

este comportamiento, los resultados obtenidos

tienen un sustento en los registros de grandes

sismos obtenidos en suelo firme que también

muestran amplificaciones importantes en rangos

de periodos relativamente largos (Takeo, M. y

H. Kanamori, 1997). El tiempo historia de

aceleraciones de la señal sintética de mayor

amplitud se presenta en la Figura 6 y los

espectros de respuesta de éste y otros eventos

obtenidos en el análisis se presentan en laFigura7.

FIG. 6: Acelerograma sintético del evento de

mayor intensidad en la ciudad de

Lima. Componente E-W.

FIG. 7: Espectros de aceleraciones de eventos

sintéticos obtenidos para la ciudad de

Lima. Componente E-W.

6.0 CONCLUSIONES

Mediante el método de las Funciones de Green

Empíricas se ha logrado obtener acelerogramas

sintéticos del terremoto de Lima del 03 de

Octubre de 1974. Estos acelerogramas tienen

una buena similitud, tanto en la forma de onda,

duración y contenido de frecuencia, con los

registros instrumentales obtenidos en laestación del Parque de la Reserva. Los

resultados demuestran que, ante la falta de

registros instrumentales, esta técnica puede ser

una herramienta bastante útil para estimar

acelerogramas de futuros grandes sismos que

podrían ocurrir en las distintas regiones del

Perú.

Paralelamente, se ha estimado el movimiento

sísmico más severo que podría generar un

terremoto de similares características al del

03/10/74 en la ciudad de Lima. Los resultadosindican que, de acuerdo a la ubicación del punto

de inicio de la ruptura y por efectos de

directividad, en esta ciudad se puede esperar la

ocurrencia de aceleraciones máximas de hasta

0.8 veces la aceleración de la gravedad en

campo libre. Así mismo, se observa que los

espectros de respuesta elásticos para

amortiguamientos del 5% presentan amplitudes

de hasta 3 veces la gravedad. Por otro lado,

estos espectros presentan amplificaciones

importantes en periodos alrededor de 1 seg.,

aún para el suelo firme de la ciudad de Lima.Como se ha mencionado en la discusión de los

resultados, este comportamiento es lo que se

viene observando en los registros sísmicos de

grandes eventos sísmicos que se han ido

obteniendo últimamente; en consecuencia, es de

esperar que en futuros eventos se obtenga este

tipo de espectros.

Los resultados obtenidos en este trabajo para la

estimación del movimiento sísmico más severo

en la ciudad de Lima, corresponden únicamente

a un mecanismo de fuente similar al delterremoto del 03/10/74; por lo tanto éste no

representa el mayor movimiento esperado en

esta ciudad. Dado que en la zona de

subducción se pueden generar sismos hasta de

magnitud Ms = 8.2, los movimientos sísmicos

ocasionados por estos eventos pueden tener

mayor intensidad que el movimiento estimado

en este trabajo, especialmente en la duración de

la fase intensa del movimiento y el contenido

de frecuencias.

Tiempo (seg)

A c e l e r a c i ó n ( c m / s e g

2 )

-900

-700

-500

-300

-100

100

300

500

700

900

0 20 40 60 80



REFERENCIAS• Aguilar, Z. (1996), “Sinthetic Strong

Ground Motion Acceleration For the 1995

Kobe Earthquake at The Akashi Kaikyo

Bridge”, Thesis, Kyoto University, Japan.

• Aguirre, J., K. Irikura & K Kudo (1994),“ Estimation of Strong Ground Motions on

Hard Rock and Soft Sediment Sites in the Ashigara Valley”, Bull. DPRI, Vol. 44,

Kyoto University, Japan.

• Dorbath, L., A. Cisternas, & C. Dorbath(1990), “Assessment of The Size of Large

and Great Historical Earthquakes in Perú”,

Bulletin of the Seismological Society of

America. Vol 80, No. 3.

• Giesecke, A., L. Ocola y E. Silgado (1975),“Informe a UNESCO del Sismo del 03 de

Octubre de 1974, Lima - Perú”, CERESIS.• Irikura, K. (1986), “Prediction of Strong

Ground Motions using Empirical Green´s

Function”, Proc. of the 9th Japan

Earthquake Engineering Symposium, pp.

E049 – E054.

• Quiñones, A. (2002), “Simulación de

Acelerogramas para el Terremoto del

03/10/1974, Registrado en Lima, Perú”.

Tesis para obtener el Título de IngenieroCivil, Universidad Nacional de Ingeniería,

Lima.

• Takeo, M. & H. Kanamori (1997),“Simulation of Long-Period Ground

Motions Near a Large Earthquake”. Bulletinof the Seismological Society of America.

Vol 87, pp. 140-156.

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