Amenaza sísmica del área de Managua y sus

Transcripción

Parte II.4: Amenaza sísmica
Parte II.4
Guía técnica de la elaboración del mapa de
“Amenaza sísmica
del área de Managua y sus alrededores (Nicaragua)”
159
160
Índice
1 Resumen......................... ..............................................................................................162
2 Lista de figuras y tablas...............................................................................................163
3 Introducción........................................................ .........................................................164
3.1 Definición de amenaza sísmica........................................... ....................................164
3.2 Estudios de amenaza sísmica en Nicaragua................................ ............................165
3.3 Relación entre el reglamento de construcción y la amenaza sísmica.....................165
4 Objetivos......................................................................................................................167
5 Metodología.................................................................................................................168
5.1 Sismicidad...............................................................................................................168
5.2 Fallas geológicas.....................................................................................................168
5.2.1 Definiciones......................................................................................................168
5.2.2 Actualización del mapa de Fallas de Managua.................................................169
5.3 Amenaza sísmica - GSHAP....................................................................................169
5.4 Amplificación del suelo (Método de Nakamura)....................................................169
5.5 Morfología y mapa de pendientes...........................................................................171
5.5.1 Mapas topográficos.............. .............................................................................171
5.5.2 Curvas de nivel.................................................................................................172
5.5.3 Proceso para crear mapas de pendientes...........................................................173
6 Implementación en el SIG...........................................................................................175
6.1 Sismicidad de Nicaragua.........................................................................................175
6.2 Fallas de Managua y sus alrededores......................................................................175
6.3 Amenaza sísmica (PGA en roca)............................................................................176
6.4 Mapa de amenaza sísmica en superficie (combinación del PGA en roca con
amplificaciones del suelo)......................................................................................176
7 Composición y contenido del mapa.............................................................................177
7.1 Capas Vectoriales....................................................................................................177
7.1.1 Puntos............... ......................... ........................................................................177
7.1.2 Líneas........................................................... .....................................................177
7.1.3 Polígonos..........................................................................................................177
161
7.2 Elementos de amenaza sísmica...............................................................................177
7.2.1 Cualidades de los elementos.............................................................................178
7.2.2 Características del shape “epicentros”..............................................................178
7.2.3 Características del shape “fallamiento local”...................................................179
7.2.4 Características del shape “amplificaciones del suelo”............................ ..........179
7.2.5 Características del shape “mapa de pendientes”...............................................179
7.3 Elementos geográficos............................................................................................180
7.3.1 Características de shape “caminos”..................................................................180
7.3.2 Características del shape “ciudades”................................................................180
7.3.3 Características del shape “límites del país”......................................................180
8 Conclusiones................................................................................................................181
9 Referencias...................................................................................................................182
162
1 Resumen
El presente estudio fue realizado con el fin de implementar para el SIG-Georiesgos un
mapa de amenaza sísmica en superficie del área piloto Managua. Por lo cual fueron
consideradas una serie de capas temáticas implementadas al SIG con anterioridad, entre
las cuales estaban: sismicidad de Nicaragua y en particular del área de interés, fallas de
Managua y alrededores, amenaza sísmica en roca (PGA en roca calculado por el GSHAP
para Centroamérica), mapa de amplificaciones del suelo (calculado durante la microzonificación sísmica de Managua, 1997-2000 aplicando el método de Nakamura) y mapa
de pendientes.
Para la elaboración del mapa de amenaza sísmica en superficie, se combinaron las tres
capas temáticas siguientes:
1. Mapa de amenaza sísmica del GSHAP
2. Mapa de amplificaciones del suelo
3. Mapa de pendientes
El primer mapa fue interpolado a una rejilla de 80 x 80 m utilizando programa para PCSURFER 7.0 y luego se utilizó la herramienta “Spatial Analyst” de ArcGIS para crear el
mapa raster correspondiente. Lo mismo se hizo con la rejilla de puntos de
amplificaciones del suelo. Para el cálculo final se empleo la herramienta “Raster
Calculator” de ArcGIS y la función “CON (Condition, True, False)”. Las condiciones
utilizadas para el cálculo fueron: si la pendiente era menor o igual a 15 grados se
multiplicó al PGA por 1.5 de la amplificación del suelo (este 1.5 se refiere a la
amplificación promedio calculada para el área metropolitana de Managua), si no fue este
el caso el PGA era multiplicado por un factor de amplificación de 2. De estas condiciones
se obtiene el mapa combinado.
163
2 Lista de figuras y tablas
Figuras
Figura 1: Mapa de amenaza sísmica (iso-aceleraciones, PGA) Ciudad Sandino (PRRAC).
Figura 2: Sismicidad de Nicaragua, sismos en rangos de profundidades de 0-40 y
40-200 km.
Figura 3: Trazo del ruido cultural registrado en Ciudad Sandino durante proyecto
PRRAC 2003.
Figura 4: Mapa topográfico de la región del volcán Masaya.
Figura 5: Curvas de nivel del volcán Masaya digitalizadas a partir del mapa de la figura 4
Figura 6: Shape de Puntos, transformados utilizando script de Visual Basic Aplications.
Figura 7: Interpolación hecha al mapa de puntos con alturas mostrado en figura 5.
Figura 8: Mapas de pendientes del área piloto Managua y sus alrededores, mostrando las
mayores pendientes en color rojizo y amarillo.
Figura 9: Mapa de fallas geológicas de Managua actualizado hasta Mayo de 2002, es
posible acceder al mapa a través de esta dirección electrónica
http://www.ineter.gob.ni/geofisica/sis/f- mana.html.
Tablas
Tabla 1: Relación entre el reglamento de construcción y la amenaza sísmica
Tabla 2: Características del shape “epicentros”
Tabla 3: Características del shape “fallamiento local”
Tabla 4: Características del shape de “amplificaciones del suelo”
Tabla 5: Características del shape “mapa de pendientes”
Tabla 6: Características de shape “caminos”
Tabla 7: Características del shape “ciudades”
Tabla 8: Características del shape “límites del país”
164
3 Introducción
3.1 Definición de amenaza sísmica
La amenaza sísmica es una función de la magnitud del sismo y la distancia del punto
hasta la fuente sísmica. El movimiento sísmico se mide con la aceleración máxima del
terreno (PGA) y se evalúa la amenaza en términos probabilísticos: es una práctica común
definir la amenaza sísmica como la aceleración máxima del terreno con probabilidad del
90% de no ser excedida durante un período de 50 años, que corresponde a la vida útil de
una estructura normal. Estos valores fueron utilizados por primera vez para estudios en
los Estados Unidos (Algermissen Perkins, 1976) y han sido adoptados casi
universalmente. Este nive l de amenaza corresponde al movimiento sísmico que tiene un
período de retorno (un intervalo promedio entre eventos) de 475 años (Bommer, 1996).
Los mapas de amenaza (figura 1) son hechos a partir de rejillas de puntos con aceleración
máxima del suelo y se trazan curvas de igual nivel. Además de identificar áreas de mayor
peligro en los mapas, lo cual sirve para fines de planificación, se establecen niveles de
aceleración que se deben considerar en el diseño sísmico de estructuras.
La amenaza sísmica refleja características de la naturaleza que generalmente no pueden
ser modificados, como son la sismicidad y la geología de una región.
0.1993
0.1992
1346000
0.1991
0.199
1345500
0.1989
0.1988
0.1987
1345000
0.1986
0.1985
0.1984
1344500
0.1983
0.1982
1344000
0.1981
568500
569000
569500
570000
570500
571000
571500
572000
Figura 1: Mapa de amenaza sísmica (iso-aceleraciones, PGA) Ciudad Sandino (PRRAC).
0.198
165
3.2 Estudios de amenaza sísmica en Nicaragua
En Nicaragua se han llevado a cabo una serie de estudios de amenaza sísmica, entre los
cuales se pueden mencionar:
1) Shah H.C., et. Al., A study of Seismic Risk for Nicaragua, Part 1, Part 2 and
Summary, (1976), investigación que fue soportada parcialmente por el banco central
de Nicaragua y por la fundación de ciencias nacional GI-39122 en Marzo de 1976. En
este estudio se llevaron a cabo análisis para los diferentes tipos de estructuras dando
valores de PGA que podrían afectar a la misma y para diferentes regiones de
Nicaragua, este estudio sirvió como base para la elaboración del reglamento de
construcción de 1983.
2) Mattson, C. and Larsson, T., Seismic Hazard Analysis in Nicaragua, (1986), Master
Thesis in Stockholm, Sweden. En este estudio fue utilizado el Método de Cornell para
llevar a cabo el análisis: 1. Se uso un modelo simple de cuatro fuentes sismogeneradoras (0-40 km y de 40-200 km, utilizando todos los registros de sismos con
que se contaba hasta ese momento de la Red sismográfica de Nicaragua. El resultado
fueron mapas de iso-aceleraciones para Nicaragua.
3) Segura, F., y Rojas, W., (1996). Amenaza sísmica para el centro de la ciudad de
Managua. Este fue un estudio preliminar para el área metropolitana de Managua, en
el cual se usó un modelo de 12 fuentes sismo – generadoras, y se calcularon mapas de
iso-aceleraciones, las cuales pueden ser comparadas con estudios previos, hechos para
Managua.
4) Segura, F., Bungum, H., Lindholm, C. y Hernández, Zoila., “Estudio de Amenaza
sísmica de Managua, Nicaragua.”, Fase II 1996-2000. NORSAR, Oslo, Noruega. En
este estudio fue utilizado el modelo de 13 fuentes sismogeneradoras de Segura F. y
Rojas W. (1986), que considera 10 zonas someras y tres asociadas a la zona de
subducción caracterizadas por la actividad sísmica de cada una, las relaciones de
atenuación utilizadas para el análisis fueron las de Dahle et al. (1995) y Schmidt et al.
(1997). El resultado son mapas de PGA.
5) Movimondo, Octubre 2001, “Zonificación sísmica preliminar para Nicaragua, y
Microzonificación sísmica para Posoltega-Quezalcuaque”.
3.3 Relación entre el reglamento de construcción y la amenaza sísmica
El reglamento de la construcción en su artículo 1, menciona las normas reglamentarias
establecidas como requerimientos aplicables al diseño y construcción de nuevas
edificaciones, así como la reparación y reforzamiento de las ya existentes que lo requieran,
con el objeto de:
a) evitar la pérdida de vidas y disminuir la posibilidad de daños físicos a personas,
b) resistir sismos menores sin daños,
c) resistir sismos moderados con daños estructurales leves y daños no estructurales
moderados,
d) evitar el colapso por efecto de sismo de gran intensidad, disminuyendo los daños a
niveles económicamente admisibles,
e) resistir efectos de viento y otras acciones accidentales sin daño.
166
En este punto son aplicables los resultados obtenidos de análisis de amenaza sísmica que
determinan como se deben diseñar los determinados tipos de estructuras, como se
mencionaba anteriormente y se separan en grupos a saber considerando el uso que se les
dará:
Grupo A
Edificios cuya falla puede significar cuantiosas pérdidas humanas o económicas o cuyo
funcionamiento es vital cuando se presentan condiciones de emergencias. Este grupo
incluye entre otras estructuras.
a) hospitales y otros centros médicos que presenten servicios de cirugías y tratamientos
de emergencia,
b) estaciones de bomberos,
c) cárceles de máxima seguridad,
d) edificios que contengan objetos de valor excepcional, tales como museos, bibliotecas,
archivos,
e) centros importantes de transporte y comunicación, tales como: terminales de
aeropuerto, estaciones de ferrocarril, edificios de telecomunicaciones y correos,
f) centros de bombeo y depósitos de almacenamiento de aguas y combustibles líquidos,
g) instalaciones industriales con depósitos de materiales tóxicos explosivos. Centros que
utilicen materiales radiactivos,
h) edificios con máquinas y estructuras afines en plantas generadoras de electricidad
cuya operación sea esencial para satisfacer la demanda de carga del sistema nacional
interconectado.
Grupo B
a) edificios no clasificados en el Grupo A,
b) edificios para habitación privada o pública, como hoteles, apartamentos,
condominios, etc.,
c) centros de trabajo, como oficinas privadas ó públicas, gasolineras, restaurantes, etc.
d) centros de enseñanza,
e) edificios industriales no incluidos en el grupo A, bodegas o instalaciones de
almacenamiento,
f) otras instalaciones no incluidas en el Grupo A que almacenan bienes o equipos
costosos,
g) estructuras cuya falla pueda poner en peligro otros edificios de este grupo o del
Grupo A.
Grupo C
Construcciones aisladas o provisionales no destinadas a la habitación o el uso público, no
clasificables en los Grupos A o B cuya falla no ponga en peligro estructuras de los otros
grupos, tales como cobertizos, lecherías, construcciones rurales, obras de carácter no
permanente, etc..
167
De acuerdo con la anterior clasificación, se recomienda la vida económica útil, según la
importancia de la obra y las probabilidades de excedencia para edificios, obteniéndose los
siguientes períodos de retorno en años para los cuales debe ser diseñada la estructura,
calculados mediante la fórmula siguiente:
p = 1 - (1 – (1 / T)) ^ t
donde [p] es la probabilidad de excedencia, [T] es período de retorno y [t] es la vida útil
de la estructura a diseñar.
Tabla 1: Relación entre el reglamento de construcción y la amenaza sísmica
Grupo
Vida economica util (anos)
Probabilidad de excedencia
Período de retorno (años)
A
100
0.2
500
B
50
0.4
100
C
30
0.45
50
En casos debidamente justificados así como para la estructura durante el proceso
constructivo, podrá modificarse la vida económica útil y la probabilidad de excedencia
previamente recomendada.
4 Objetivos
•
•
•
•
•
Fortalecer la capacidad de los gobiernos locales (alcaldías) para tomar medidas de
emergencia de manera inmediata y efectiva con base a predicciones de daños muy
precisas.
Construir ciudades resistentes a desastres al considerar las mejoras que inducen este
tipo de estudios en el código de construcción. Por ejemplo mejorar la resistencia de
los diferentes tipos de estructuras constructivas con la ocurrencia de un sismo.
Ayudar a las alcaldías con el ordenamiento territorial.
Usar en la educación pública en escuelas y otras instituciones.
Evaluar la concientizacion sobre la prevención contra desastres suministrando
información al sector comercial y a la ciudadanía en general.
168
5 Metodología
En siguiente se presenta la base de datos usada para el mapa:
5.1 Sismicidad
La sismicidad es el nivel de actividad sísmica de una región y se define por la ocurrencia
de los terremotos en el espacio y el tiempo, es decir que se determina conociendo en
donde ocurren los sismos, que magnitud tienen y con que frecuencia ocurren. Para ello,
es necesario ordenar y recopilar datos sismológicos (provenientes de catálogos sísmicos
locales e internacionales), datos históricos (relatos de terremotos anteriores a este siglo) y
datos geológicos (estudios de la tectónica y la geología de la región). Una manera sencilla
de representar la sismicidad, es mediante mapas que muestren la ubicación de los
epicentros de los terremotos, para un período de tiempo determinado, un rango de
magnitud y profundidad focal (figura 2).
Figura 2: Sismicidad de Nicaragua, sismos en rangos de profundidades de 0-40 y 40-200 km.
5.2 Fallas geológicas
5.2.1 Definiciones
Con objeto de comprender mejor los mecanismos de subsidencia o hundimiento del
terreno, transcribimos enseguida las definiciones tomadas del diccionario de términos
geológicos y textos especializados en geología estructural.
Graben.- Fosa tectónica o fosa de hundimiento. Bloque hundido entre dos fallas paralelas.
Falla.- Rotura a lo largo de la cual se puede observar un desplazamiento, debido a algún
movimiento geológico.
169
Fractura.- En geología el término implica generalmente una rotura sin desplazamiento
apreciable a lo largo de una dirección o direcciones que no son de esquistosidad,
exfoliación o fisilidad. Se aplica tanto a rocas como a minerales.
Grieta.- Abertura lo ngitudinal de poca anchura y profundidad variable, se origina
naturalmente en la tierra o en las rocas por procesos mecánicos o térmicos.
5.2.2 Actualización del mapa de Fallas de Managua
Para el área piloto de Managua se han venido efectuando una serie de estudio y
actualización de las fallas después del terremoto de 1972. Entre los años 2001-2002 se
ejecutó la última actualización acerca de la ubicación de las fallas geológicas en
Managua, en este período de estudios fueron contratados geólogos y geofísicos para
recopilar información acerca de la ubicación de las fallas con mayor precisión de la que
se contaba. Un resultado del proyecto fue un Sistema de Información Geográfica (SIG)
que presenta las fallas junto con otra información en forma digital. De este sistema se
derivó la versión web interactiva del mapa de las fallas de Managua (INETER, 2002). Es
posible interactuar con el mapa de fallas actualizado para Managua en la dirección
http://www.ineter.gob.ni/geofisica/sis/f- mana.html.
5.3 Amenaza sísmica - GSHAP
El GSHAP es el programa para la estimación de la Amenaza Sísmica Global (Global
Seismic Hazard Assessment Program siglas en Inglés, GSHAP) fue iniciado en 1992 por
el Programa de la Litosfera Internacional (International Lithosphere Program siglas en
Inglés, ILP) con el soporte del consejo Internacional de Uniones Científicas
(Internacional Council Scientific Unions, ICSU), y endosado como un programa de
demostración en el marco de la Década Internacional de las Naciones Unidas para la
reducción de los desastres naturales (UN/IDNDR). El proyecto del GSHAP finalizó en
1999. Es posible acceder a toda la información que ofrece el GSHAP en la dirección del
web http://seismo.ethz.ch/GSHAP/.
El GSHAP calculó valores de amenaza sísmica para el mundo entero y en particular para
el área Centroamericana en una rejilla de 0.5 por 0.5 grados, luego se interpoló y remuestreó para una rejilla de 0.1 por 0.1 grados utilizando software GMT (Wessel and
Smith, 1995), los valores fueron aproximados utilizando el método paramétrico histórico
(Veneziano et al., 1984; McGuire, 1993) el cual fue aplicada por Tanner y Sheppard
(1997).
5.4 Amplificación del suelo (Método de Nakamura)
Nakamura (1989) hizo una publicación donde describe un nuevo método de
procesamiento que emplea observaciones de ruido cultural (figura 3) y que produce
estimaciones seguras de las características del movimiento del suelo (amplificaciones).
El método utiliza las componentes horizontal y vertical del movimiento para el cálculo de
razones espectrales (método de Fourier).
La publicación de Nakamura (1989) propone un nuevo método para estimar las
características dinámicas de capas en superficie con solamente la medición de ruido
170
cultural. De acuerdo ha este método, pueden hacerse estimaciones estables de la
frecuencia predominante y el factor de amplificación aún con la presencia de cierto grado
de ruido artificial y no existe la necesidad de restringir el tiempo en que se hagan las
mediciones del ruido.
Figura 3: Trazo del ruido cultural registrado en Ciudad Sandino durante proyecto PRRAC
2003.
171
5.5 Morfología y mapa de pendientes
Se ha demostrado a través de experimentos sísmicos que la morfología de un sitio en
estudio afecta el paso de las ondas sísmicas, esto significa que durante la ocurrencia de un
sismo en sitios con determinada pendiente del terreno genera determinada amplificación
del suelo. Por esta razón, en nuestro mapa de amenaza sísmica consideramos este tipo de
criterios para determinar como se afectarían determinadas áreas de interés.
5.5.1 Mapas topográficos
Para la elaboración de mapas topográficos se utilizan fotografías de radar. Para mayor
información seguir el enlace http://spaceplace.jpl.nasa.gov/espanol/srtm_action1.htm
o ver trabajos efectuados por proyecto PRRAC.
Figura 4: Mapa topográfico de la región del volcán Masaya.
Después de efectuar cálculos y correcciones a las fotografías aéreas, se obtienen mapas
como el de la figura 4.
172
5.5.2 Curvas de Nivel
Como se ve del mapa en figura 4 el volcán Masaya está representado por curvas de nivel
del suelo figura 5 y forma parte del área piloto. Del mismo mapa es posible sacar las
coordenadas de cada punto de estas curvas las cuales pueden ser digitalizadas después de
georeferenciar el mapa.
Figura 5: Curvas de Nivel del volcán Masaya digitalizadas a partir del mapa de la figura 4
Para el área piloto Managua y sus alrededores se usaron mapas de curvas de nivel que
fueron digitalizadas a partir de mapas topográficos a escala 1:50,000 como el que se ve
de la figura 4. Las curvas fueron digitalizadas cada 80 m y a partir de estos mapas es
posible crear diferentes tipos de mapas, tales como: mapas de sombras, mapas de
pendientes y otros.
173
5.5.3 Proceso para crear mapas de pendientes
1. Lo primero que debemos hacer es transformar el mapa de curvas de nivel (shape de
líneas) figura 5, a un nuevo archivo shape de puntos con valores de alturas figura 6.
Figura 6: Shape de Puntos, transformados utilizando script de Visual Basic Aplications.
2. Usando la herramienta “Spatial Analyst” de ArcGIS, se interpola el shape de puntos a
un mapa raster, usando el método de interpolación preferencial (en este caso usamos
Inverse Distance Weighted), el resultado puede observarse de la figura 7.
Figura 7: Interpolación hecha al mapa de puntos con alturas mostrado en figura 6.
174
3. Con la misma herramienta “Spatial Analyst” pero ahora usando “Surface Analysis” y
“Slope” se crea el mapa de pendientes para el área piloto y sus alrededores, que se
muestra en figura 8.
Figura 8: Mapas de pendientes del área piloto Managua y sus alrededores, mostrando las
mayores pendientes en color rojizo y amarillo.
175
6 Implementación en el SIG
Para la implementación del mapa de amenaza sísmica en el SIG, se consideraron una
serie de capas temáticas, entre las cuales están:
6.1 Sismicidad de Nicaragua
Esta capa está compuesta por sismos registrados por la red nacional de Nicaragua (vieja y
actual), la que nos indica como ha sido afectada Managua sísmicamente entre 1975 y
2002, de aquí es posible determinar las fuentes sismo-generadoras, que sirven como una
parte del modelo utilizado para el cálculo de la amenaza sísmica (figura 2).
6.2 Fallas de Managua y sus alrededores
Esta capa está compuesta por todas las fallas reconocibles las cuales se han venido
actualizando a través del tiempo por diferentes investigadores. Esta capa es de gran
utilidad pues nos define zonas que podrían ser afectadas por la activación de las mismas
con la ocurrencia de un terremoto con las características del sismo de 1972 o con una
magnitud mayor (figura 9), esta información es de gran valor para el cálculo de la
amenaza sísmica de un área determinada.
Figura 9: Mapa de fallas geológicas de Managua actualizado hasta Mayo de 2002, es posible
acceder al mapa a través de esta dirección electrónica http://www.ineter.gob.ni/geofisica/sis/fmana.html.
176
6.3 Amenaza sísmica (PGA en roca)
Para esta capa se tomaron datos que fueron generados de análisis hechos por
colaboradores del GSHAP los cuales usaron parámetros de sismicidad, fallamiento y
relaciones de atenuación para Centroamérica y aplicando un programa para computador
el cual calcula una rejilla de puntos en nuestro caso 0.1 por 0.1 grados. La distancia entre
puntos calculados es de 11 km, aproximadamente. Por lo que se requirió hacer una
interpolación entre puntos hasta tener una rejilla más densa.
El proceso de interpolación se trató de hacer con ayuda de las herramientas de ArcGIS “Spatial Analyst” pero los resultados fueron insatisfactorios, en el proceso de
interpolación la mayoría de veces no funcionó (el proceso se interrumpía después de
horas de tratar de llevar a cabo la tarea).
Se probó otro software para efectuar el proceso, en nuestro caso usamos el programa para
PC - SURFER 7.0, el cual posee una herramienta para efectuar interpolaciones de rejillas
de puntos, permitiendo cambiar las distancias entre éstos. La cantidad de puntos
calculados por GSHAP correspondientes al área piloto Managua y sus alrededores es 16
puntos, de los cuales solo 2 se encuentran en el área urbana, esto es debido a que la rejilla
calculada por GSHAP como se mencionó anteriormente fue de 0.1 por 0.1 grados, lo que
equivale aproximadame nte a 11 km por 11 km.
La rejilla de puntos calculada por GSHAP se dividió en cuatro pedazos, los que fueron
interpolados a una rejilla de 80 por 80 m.
Utilizando herramientas de ArcGIS - “Spatial Analyst” se transformó cada rejilla
interpolada a un mapa raster. Por último, se usó la herramienta “Raster Calculator”
también de “Spatial Analyst” para juntar los pedazos con el comando “merge raster1,
raster2”. Obteniendo así, un mapa completo del área piloto.
6.4 Mapa de amenaza sísmica en superficie (combinación del PGA en roca con
amplificaciones del suelo)
El mapa de amenaza sísmica en superficie es un mapa compuesto debido a que se obtiene
de combinar otros mapas en uno solo.
Los mapas utilizados en la generación del nuevo mapa son:
1) Mapa de amenaza sísmica (PGA en roca).
2) Mapa de amplificación del suelo.
3) Mapa de pendientes.
El criterio utilizado fue a través de la observación de valores promedios para la
amplificaciones en al área piloto, se tomó 1.5 para zonas que no sobrepasaran 15 grados
en la pendient e y para sitios con pendiente mayor a 15 grados se multiplicó por una
amplificación de 2.0 a los valores de PGA.
177
7 Composición y contenido del mapa
7.1 Capas Vectoriales
Aunque es posible tener puntos, líneas y polígonos en una sola capa, una capa típica
consiste de un solo tipo de elemento. Es posible tener una sola capa vectorial para ríos
(líneas) y otra capa para predios (polígonos). Una capa vectorial está definida como un
conjunto de elementos que tienen una localización (definida por coordenadas y por
apuntadores topológicos a otros elementos) y, posiblemente atributos (definidos como un
conjunto de ítems o variables) (ESRI, 1989). Las capas vectoriales contienen los
elementos vectoriales (puntos, líneas, polígonos) y la información de atributos.
7.1.1 Puntos
Un punto está representado por un par de coordenadas x, y. Los puntos pueden
representar la localización de un lugar geográfico o un punto sin área, tal como la
localización del epicentro de un sismo o terremoto, poblados, etc.
7.1.2 Líneas
Una línea (polilínea) es un conjunto de segmentos de línea y representa un elemento
geográfico lineal, tales como ríos, caminos, redes de servicio o también fallamientos. Las
líneas también pueden representar límites no geográficos, similares a zonas escolares,
curvas de nivel, etc.
7.1.3 Polígonos
Un polígono es una línea cerrada o un conjunto de líneas cerradas que definen un área
homogénea, tales como cuerpos de agua, caídas de cenizas, límites municipales. Los
polígonos pueden también ser usados para representar sitios no geográficos, como
hábitats de vida salvaje, límites estatales, distritos comerciales, etc..
7.2 Elementos de amenaza sísmica
Para la realización cartográfica de los elementos que intervienen en la amenaza sísmica,
que son básicamente:
1)
2)
3)
4)
epicentros de sismos,
fallamiento local,
amplificaciones del suelo,
relieve del terreno.
178
7.2.1 Cualidades de los elementos
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Forma (pueden ser shapes de puntos, multipuntos, polilíneas, polígonos).
Referencia Espacial (se refiere a la geometría de los elementos Coordenadas
Cartesianas X, Y).
Atributos (son campos relacionados a Magnitud, distancias, energía liberada, etc.).
Subtipos (los elementos se agrupan en subclases: ejemplo, los sismos pueden
clasificarse como locales, regionales o lejanos).
Relacione s (los elementos mantiene relación con algún otro elemento: los epicentros
tienen estrecha relación con las fallas o sistemas de fallamiento. Las amplificaciones
del suelo están relacionadas con el relieve del terreno).
Dominios (un atributo puede tomar un valor de un conjunto de valores predefinidos,
evita la introducción de errores).
Reglas (es posible utilizar reglas para restringir o asegurar cierto comportamiento:
Ejemplos, no construir cerca de fallas sin tomar en cuenta las restricciones planteadas
en códigos constructivos).
Topología (es un tipo específico de relación).
Comportamiento complejo (esto requiere de programación).
7.2.2 Características del shape “epicentros”
Esta capa muestra la sismicidad de toda Nicaragua entre los años 1975 a 2002. Datos de
atributos correspondientes a esta capa se observan en la tabla siguiente.
Tabla 2: Características del shape “epicentros”
Campo
Tipo de campo
OBJECTID
SHAPE
FECHA_HOR
LATITUD
LONGITUD
PROF
N_STA
RMS
MAG
TIPO_MAG
Object ID
Geometry
Text
Double
Double
Float
Long integer
Float
Float
Text
AGENCIA
Text
Descripción
Puntos
Fecha y hora del epicentro
Profundidad en km
Numero estaciones que lo registro
Error cuadrático medio
Magnitud
Tipo_Mag
L
C
Organización que procesa el dato
179
7.2.3 Características del shape “fallamiento local”
Esta capa muestra el fallamiento local que ha sido actualizado hasta la fecha. Los
atributos de la misma se observan de la tabla siguiente.
Tabla 3: Características del shape “fallamiento local”
Campo
Tipo de campo
Descripción
OBJECTID
Shape
CLASE
Object ID
Geometry
Text
Polilíneas
Importancia
Tipo
Text
De falla
Buzamiento
RUMBO
NOMBRE
Fuente
Actividad
Año_activ.
Double
Double
Text
Text
Text
Short Integer
Autor (bibliografía)
Si es activa o no
activo
Año de la ultima actividad
Comprobada
Principal
Transcurrente derecha
Normal
Desconocido
7.2.4 Características del shape “amplificaciones del suelo”
Esta capa muestra como amplifican los suelos de Managua para diferentes rangos de
frecuencias, el método empleado para el cálculo fue el de Nakamura. Los atributos de la
capa son mostrados en la tabla siguiente.
Tabla 4: Características del shape de “amplificaciones del suelo”
Campo
Tipo de campo
OBJECTID
SHAPE
Estación
Amp05_3
Object ID
Geometry
Text
Double
Amp3_7
Double
Descripción
Puntos
Punto donde se hizo la medición de Nakamura
Amplificación de Nakamura para el intervalo de
05_3 Hz.
Amplificación de Nakamura para el intervalo de
3_7 Hz.
7.2.5 Características del shape “mapa de pendientes”
Esta capa muestra como varía el relieve del terreno en toda el área piloto y es usado como
criterio para el cálculo de un nuevo mapa de PGA en superficie, también este es un
subproducto del shape de líneas curvas de nivel (tabla 5).
Tabla 5: Características del shape “mapa de pendientes”
Campo
Tipo de campo
Descripción
OBJECTID
SHAPE
ELEVACION
Object ID
Geometry
Double
Polilíneas
Valor de altura
180
7.3 Elementos geográficos
Los elementos geográficos poseen muchas cualidades tales como formas vectoriales,
relaciones, atributos y comportamientos, al igual que otros tipos de elementos.
Para muchas aplicaciones la forma vectorial de representación de los elementos es la que
otorga más precisión y conveniencia. Otras requieren de otras formas de representación
tales como TIN o RASTER.
7.3.1 Características de shape “caminos”
La capa de caminos está compuesta por todos los tipos de caminos con que cuenta el área
piloto en particular y Nicaragua en general. Ver atributos de esta capa en la tabla
siguiente.
Tabla 6: Características de shape “caminos”
Campo
Tipo de campo
Descripción
OBJECTID
SHAPE
DESCRIP
Object ID
Geometry
Text
Polilíneas
Tipo de camino
Camino general
Camino de tiempo seco
Camino de todo tiempo
Carretera pavimentada
7.3.2 Características del shape “ciudades”
Esta capa esta formada por todas las ciudades de Nicaragua. Ver atributos de la capa en la
siguiente tabla.
Tabla 7: Características del shape “ciudades”
Campo
Tipo de campo
Descripción
OBJECTID
Shape
POBINIC
NOMBRE
Object ID
Geometry
Double
Text
Polígono
Población de Nicaragua
Nombre de la ciudad
7.3.3 Características del shape “límites del país”
Esta capa contiene los límites del país.
Tabla 8: Características del shape “límites del país”
Campo
Tipo de campo
OBJECTID
Shape
Object ID
Geometry
Descripción
De la combinación de los elementos de la amenaza sísmica con los geográficos se obtiene
un mapa que indica como sería afectada determinada zona en particular. Podemos
visualizar del mapa de PGA en superficie que se debe considerar para el diseño de
estructuras en determinadas áreas en las que se este considerando urbanizar.
181
8 Conclusiones
Considerando los resultados obtenidos y los objetivos del análisis efectuado se llega a las
siguientes conclusiones:
1) Que utilizando herramientas del SIG es posible combinar resultados de estudios que
provienen de diferentes metodologías para obtener nuevos resultados, los cuales son
reflejados en un mapa combinado.
2) Que a partir de la observación del mapa se pueden obtener valores de PGA para un
sitio en particular que servirá para el diseño de estructuras más resistentes durante la
ocurrencia de sismo.
3) De la observación de aquellos sitios con determinados rangos de PGA puede servir a
las alcaldías en el ordena miento territorial.
4) El mapa puede ser utilizado como herramienta en la educación pública para niños en
las escuelas e incluso en otras instituciones.
5) La observación del mapa también puede ayudar en la concientización sobre la
prevención contra desastres, pues podrían utilizarse los valores de PGA en
determinadas zonas en las que las edificaciones necesiten ser reforzadas.
182
9 Referencias
Algermissen, S.T. and D.M. Perkins (1976): A Probabilistic estimate of maximum
acceleration in rock in the contiguous United States, U.S. Geol. Surv. Open-FileReport
76-416, 45 p., 3 plates.
Cornell, C. Allin, “Engineering Seismic Risk Análisis”, Bulletin of Seismic Society of
America., Vol.58, No.5, pp. 1583 – 1606, 1968.
Dahle, A., A. Climent, A. Taylor, H. Bungum, P. Santos, M. Ciudad Real, C. Lindholm,
W. Strauch, and F. Segura. (1995). New spectral strong motion attenuation models for
Central America. In: Proceedings of fifth International Conference of seismic Zonation,
Nice, France October 1995, Vol. II, 1005-1012.
Estrategia Internacional para la reducción de Desastres (EIRD), Naciones Unidas.
González de Vallejo., L. Ingeniería geológica - Prentice Hall, Universidad Complutense
de Madrid.
Kaye M. Shedlock, “Seismic Hazard Map of North and Central America and the
Caribbean”,
U.S.
Geological
Survey,
Golden,
CO,
U.S.A.
http://seismo.ethz.ch/gshap/northam/report.html
McGuire, R.K. (1993): Computation of seismic hazard, in Giardini, D., and Basham,
P.W., (Eds.), "Global Seismic Hazard Assessment Program," Annali di Geofisica, 34,
181-200.
Nakamura Y. A method for dynamic characteristics Estimation of subsurface using
Microtremors on the Ground surface, Railway Technical Research Institute, Quarterly
Report of RTRI, 1989, Vol. 30, No. 1.
Reglamento nacional de Construc ción, 18 de Mayo de 1983.
Schmidt, V., A. Dahle, and H. Bungum. (1997). Costa Rican Spectral Strong Motion
Attenuation. Technical Report.
Shah, Haresh C., and Mortgat, Christian P. and Kiremidjian, Anne and Zsutty, Theodore
C., “A study of Seismic Risk for Nicaragua, Part 1”, Blume Earthquake Engineering
Center, Stanford, California, 1976 (351 p).
Shah, Haresh C., and Zsutty, Theodore C, and Krawinkler, Helmut and Mortgat,
Christian P. and Kiremidjian, Anne and Dizon, John., “A study of Seismic Risk for
Nicaragua, Part 2, commentary”, Blume Earthquake Engineering Center, Stanford,
California, 1976 (270 p).
Shah, Haresh C., and Zsutty, Theodore C, and Krawinkler, Helmut and Mortgat,
Christian P. and Kiremidjian, Anne and Dizon, John., “A study of Seismic Risk for
Nicaragua, Part 2, Summary”, Blume Earthquake Engineering Center, Stanford,
California, 1976 (54 p).
Tanner, J.G. and J.B. Shepherd (1997): Seismic hazard in Latin America and the
Caribbean, Volume I: Project catalog and seismic hazard maps, IRDC, Ottawa, 143 p.
Veneziano, D., C.A. Cornell and T. O. Hara (1984): Historical method of seismic hazard
analysis, Elect. Power Res. Inst. Rep. NP-3438, Palo Alto.
183
Wessel, P. and W.H. Smith (1995): GMT Version 3 Technical Reference and Cookbook,
NOAA N/OES12, 92 pp.

Amenaza sísmica del área de Managua y sus

Transcripción

Documentos relacionados

aplicación al distrito

vision integral de los estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgo

SODOSISMICA - Asociación Dominicana de Mitigación de Desastres