ESPECTROS DE DISEÑO PARA QUITO,CONSIDERANDO FACTORES DE CERCANÍA A FALLAS CIEGAS. JULIO-2014.

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1 ESPECTROS DE DISEÑO PARA QUITO,CONSIDERANDO FACTORES DE CERCANÍA A FALLAS CIEGAS.
JULIO-2014

2 ESPECTROS DE DISEÑO PARA QUITO,CONSIDERANDO FACTORES DE CERCANÍA A FALLAS CIEGAS.
Elaborado por: SR. CASTILLO TORRES DAVID ISRAEL Dirigido por: DR. ROBERTO AGUIAR FALCONI DIRECTOR ING. MANUEL CANDO CODIRECTOR

3 ANTECEDENTES Norma ecuatoriana de la construcción nec-11
NECESIDAD DE ESTUDIOS DE MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA Las municipalidades con poblaciones superiores a 100,000 habitantes serán las responsables de realizar estudios de microzonificación sísmica , evaluar localmente las demandas sísmicas que se presentaran en su jurisdicción. Estos estudios servirán de partida para la elaboración de códigos de construcción locales.

4 PROGRAMAS COMPUTACIONALES
MIZOSIQ VERSIÓN 1.0 MIZOSIQ VERSIÓN 2.0

5 ESPECTROS DE ACELERACIÓN PARA EL D.M.Q.
MIZOSIQ VERSIÓN 1.0 ESPECTROS DE ACELERACIÓN PARA EL D.M.Q.

6 ESPECTROS DE DESPLAZAMIENTO Y REDUCIDOS PARA EL D.M.Q.
MIZOSIQ VERSIÓN 2.0 ESPECTROS DE DESPLAZAMIENTO Y REDUCIDOS PARA EL D.M.Q.

7 FACTORES ASOCIADOS A LA FUENTE DEL SISMO
Espectros propuestos por diferentes códigos de la construcción U.B.C FACTORES ASOCIADOS A LA FUENTE DEL SISMO U.B.C. – 1997 Factores de cercanía a la fuente del sismo 𝑆 𝑎 𝑔 = 𝐶 𝑎 𝐶 𝑎 𝑇 𝑇 𝑇< 𝑇 0 𝑆 𝑎 𝑔 =2.5 𝐶𝑎 𝑇 0 <𝑇< 𝑇 𝑠 𝑆 𝑎 𝑔 = 𝐶 𝑣 𝑇 𝑇> 𝑇 𝑠 𝑇 𝑠 = 𝐶 𝑣 2.5 𝐶 𝑎 𝑇 0 =0.25 𝑇 𝑠

8 U.B.C.-1997 U.B.C. – 1997 Factores de cercanía a la fuente del sismo

9 NEHRP-2003 NEHRP-2003 TABLAS CON ISOVALORES
INCORPORA EFECTOS DE CERCANÍA A FALLAS U.B.C. – 1997 Factores de cercanía a la fuente del sismo 𝑆 𝑀1 = 𝐹 𝑣 ∗ 𝑆 1 𝑆 𝑀𝑆 =𝐹𝑎∗𝑆𝑠 𝑇 0 =0.2 𝑆 𝐷1 𝑆 𝐷𝑆 𝑇 𝑠 = 𝑆 𝐷1 𝑆 𝐷𝑆

10 NEHRP-2003 U.B.C. – 1997 Factores de cercanía a la fuente del sismo

11 NEHRP-2003 Factor de sitio 𝐹 𝑎 U.B.C. – 1997 Factores de cercanía
a la fuente del sismo Factor de sitio 𝐹 𝑣

12 NEC-2011 U.B.C. – 1997 𝑆 𝑎 =𝑍 𝐹 𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 0≤𝑇≤ 𝑇 𝑜 Factores de cercanía
a la fuente del sismo 𝑆 𝑎 =𝑍 𝐹 𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 0≤𝑇≤ 𝑇 𝑜 𝑆 𝑎 =𝜂𝑍 𝐹 𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 0≤𝑇≤ 𝑇 𝑐 𝑆 𝑎 =𝜂𝑍 𝐹 𝑎 𝑇 𝑐 𝑇 𝑟 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑇> 𝑇 𝑐 𝑇 𝑐 =0.55 𝐹 𝑠 𝐹 𝑑 𝐹 𝑎 𝑇 𝑜 =0.10 𝐹 𝑠 𝐹 𝑑 𝐹 𝑎

13 NEC-2011 Factor de sitio 𝐹 𝑑 Factor de sitio 𝐹 𝑎 U.B.C. – 1997
Factores de cercanía a la fuente del sismo

14 NEC-2011 Factor de sitio 𝐹 𝑠 U.B.C. – 1997 Factores de cercanía
a la fuente del sismo

15 ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )
Lindero del Parque Metropolitano de Quito con la Av. Simón Bolívar U.B.C. – 1997 Factores de cercanía a la fuente del sismo

16 ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )
Resultado de Vp: Parque Metropolitano de Quito con la Av. Simón Bolívar U.B.C. – 1997 Factores de cercanía a la fuente del sismo

17 ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )
Resultado de Vs: Parque Metropolitano de Quito con la Av. Simón Bolívar U.B.C. – 1997 Factores de cercanía a la fuente del sismo 𝐻 1 𝑉 𝑠1 + 𝐻 2 𝑉 𝑠2 + 𝐻 3 𝑉 𝑠3 +… 𝐻 𝑖 𝑉 𝑠𝑖 = 𝐻 𝑡𝑜𝑡 𝑉 𝑠30 = 30 𝑉 𝑠30 Vs30 = m/s, Suelo tipo C (suelo muy denso o roca blanda).

18 ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )
Lindero Av. Troncal de La Sierra, con el sitio de estudio. U.B.C. – 1997 Factores de cercanía a la fuente del sismo

19 ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )
Resultado Vp: Av. Troncal de La Sierra, con el sitio de estudio. U.B.C. – 1997 Factores de cercanía a la fuente del sismo

20 ESTUDIOS VELOCIDAD DE ONDA DE CORTE (VS )
Resultado Vs: Av. Troncal de La Sierra, con el sitio de estudio. U.B.C. – 1997 Factores de cercanía a la fuente del sismo = 30 𝑉 𝑠30 Vs30 = m/s. Suelo tipo C (Suelo muy denso o roca blanda).

21 SISMOS IMPULSIVOS. CARACTERÍSTICAS: CORTA DURACIÓN GRANDES PULSOS
ENORME PODER DESTRUCTIVO ASOCIADOS A FALLAS CIEGAS

22 TIPOS DE FALLAS A) FALLA INVERSA B) FALLA NORMAL.
C) FALLA TRANSCURRENTE

23 SISMO DE NORTHRIDGE EL 17 DE ENERO DE 1994, A LAS 04:31
DURACIÓN 15 SEGUNDOS. MAGNITUD DE 6.7Mw ACELERACIÓN DEL SUELO 1.8g. PROFUNDIDAD FOCAL ENTRE 15 Y 20 KM

24 SISMO DE NORTHRIDGE CERCANO A LA FALLA SAN ANDRES
SE PRODUJO EN FALLA NO IDENTIFICADA LA RUPTURA TUVO UN MECANISMO FOCAL DE EMPUJE FALLA CIEGA INVERSA.

25 SISMO DE NORTHRIDGE DESPLAZAMIENTO DE 3M. A LO LARGO DE LA FALLA.
MONTAÑA SANTA SUSANA DE ELEVÓ 70CM. Y 21CM. SE MOVIÓ HACIA EL NORESTE.

26 SISMO DE NORTHRIDGE PRESENCIA DE SEDIMENTOS SUAVE SOBRE UNA BASE DE ROCAS CRISTALINAS, DICHOS SEDIMENTOS CONTENÍAN AGUA. AMPLIFICACIÓN DE LAS ONDAS SÍSMICAS

27 SISMO DE NORTHRIDGE MÁS DE 7000 HERIDOS
PERDICAS ECONÓMICAS 20 BILLONES DE DÓLARES. Northridge, CA 1994: Los pilares de la autopista no consiguen soportar las fuerzas generadas durante el terremoto.

28 SISMO DE NORTHRIDGE

29 FALLAS GEOLÓGICAS DEL ECUADOR
SISTEMA DE FALLAS ACTIVO PALLATANGA-CHINGUAL Mapa de fallas activas (Instituto Geofísico,EPN).

30 FALLAS GEOLÓGICAS DEL ECUADOR
SISTEMA DE FALLAS ACTIVO PALLATANGA-CHINGUAL Mapa de fallas activas (Instituto Geofísico,EPN).

31 FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO
COLINAS ALINEADAS DE BAJA ALTURA INICIAN EN EL SECTOR DE TAMBILLO (SUR QUITO) AL NORTE CON LAS LOMAS DE PUENGASÍ, ILUMBISÍ. EL BATÁN, LA BOTA. BELLAVISTA Y CATEQUILLA, EN EL SECTOR DE LA MITAD DEL MUNDO Mapa de fallas activas (Base topográfica IGM-EMAAP-Q).

32 FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO
EXPANSIÓN GEOGRÁFICA DE LA CIUDAD DE QUITO. IV= volcán ilaló P=lomas de Puengasí. ILB=lomas de ilumbisí –la bota) (Alvarado et al., 2014)

33 FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO
EXPANSIÓN GEOGRÁFICA DE LA CIUDAD DE QUITO. Sistema de Fallas relacionadas con Lomas Batán la Bota

34 FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO
Falla normal dextral, con una inclinación de 44 grados Fallas con cinemática transcúrrente sinestral en el Puente de Guápulo.

35 FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO
Falla normal sinestral, con una inclinación de 69 grados. Falla normal dextral

36 FALLAS GEOLÓGICAS DE QUITO
Dique Vertical Fallas inversas sinestral junto a fallas transurrentes dextrales.

37 GEOLÓGIA DE QUITO “lahar”, depósito semi consolidados,se lo considera como un suelo blando Flujo de lava, que un suelo duro compuesto mayormente por rocas (Alvarado et al., 2014)

38 SISMICIDAD REGISTRADA ENTRE 1990 Y 2014 EN QUITO

39 CÁLCULO DE LOS FACTORES DE CERCANÍA
NECESIDAD DE CONOCER COMO LA DIRECTIVIDAD DE ONDAS SÍSMICAS MAYORA EL ESPECTRO DE DISEÑO. PARA ENCONTRAR ESTOS FACTORES SE APLICÓ LA METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008) Y SE UTILIZÓ A LEY DE ATENUACIÓN DE BOORE Y ATKINSON.

40 METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)
CÁCULO DEL FACTOR DE DIRECTIVIDAD 𝑓 𝐷 𝑓 𝐷 = 𝑓 𝑅 ×𝑓 𝑀 × 𝑎+𝑏 ×𝐼𝐷𝑃 a,b son coeficientes que han sido determinados por regresión lineal para diferentes modelos de atenuación del movimiento del suelo. LAS FUNCIONES 𝑓 𝑅 , 𝑓 𝑀 FACTORES EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA Y MAGNITUD

41 LEY DE ATENUACIÓN El estudio encontró mayores factores de directividad con los coeficientes de la ley de atenuación de Boore & Atkinson.

42 METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)
𝑹 𝑹𝑼𝑷 ES LA MENOR DISTANCIA DESDE EL SITIO DE INTERÉS AL ÁREA DE RUPTURA, EXPRESADA EN KM. M ES LA MAGINUD DEL SISMO. FINALMENTE CALCULAMOS EL FACTOR IDP. 𝐼𝐷𝑃=𝐶×𝑆× 𝑅 𝑟𝑖

43 METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)
𝜷 ES LA VELOCIDAD DE LAS ONDAS DE CORTE 𝑽 𝒓 , ES LA VELOCIDAD DE RUPTURA DEL ÁREA DE FALLA 𝑹 𝑯𝒀𝑷 ES LA DISTANCIA AL FOCO DESDE EL SITIO DE INTERÉS. 𝜺 =0.2: 𝑅 𝑢 , 𝑅 𝑡 , SON FACTORES POR PATRONES DE RADIACIÓN DESDE EL HIPOCENTRO AL SITIO DE INTERÉS, ESTOS SE OBTIENEN AL MEDIR EN DIRECCIÓN PARALELA ( 𝑅 𝑢 ) Y NORMAL ( 𝑅 𝑡 ) A LA TRAZA DE LA FALLA

44 METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)
Xs: POSICIÓN DEL SITIO DE INTERÉS (us,ts). Xh: POSICIÓN DEL FOCO (uh, th). Xc: PUNTO MAS CERCANO DESDE EL ÁREA DE RUPTURA AL SITIO DE INTERÉS. D= DISTANCIA ENTRE EL PUNTO XC Y XH. α= 40 ° - 45° (INCLINACIÓN DEL PLANO DE FALLA HACIA EL OCCIDENTE).

45 METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)
Ztop: Distancia desde la superficie al inicio del plano de falla. s: valor absoluto (uh-us)

46 METODOLOGÍA DE SPUDICH Y CHIOU (2008)
UNA VEZ QUE SE DETERMINA EL FACTOR DE DIRECTIVIDAD 𝑓 𝐷 , SE ENCUENTRA EL FACTOR ESPECTRAL 𝑓 𝐸 , MEDIANTE LA SIGUIENTE ECUACIÓN. 𝑓 𝐸 = 1 𝑒 𝑓 𝐷 FINALMENTE, EL ESPECTRO DE DISEÑO QUE SE HA OBTENIDO PARA UN DETERMINADO SITIO, EN EL ESTUDIO DE PELIGROSIDAD SÍSMICA, SE DEBE MULTIPLICAR POR EL FACTOR 𝑓 𝐸 , PARA CONSIDERAR EL EFECTO DE LA DIRECTIVIDAD.

47 FACTORES DE CERCANÍA PARA ZONA NORTE DE QUITO.
Instituto geofísico EPN

48 FACTORES DE CERCANÍA PARA ZONA NORTE DE QUITO.
HIPÓTESIS DE FALLAS

49 PARÁMETROS A CONSIDERAR PARA CADA FALLA Angulo respecto de norte
. FALLAS Coord. de inicio Coor. de fin Coor. del hipocentro Angulo respecto de norte Longitud km Ancho km Buzamiento [º] 1 EA=0; NA=0 EB=0.61; NB=4.91; EH=0.31; NH=2.46; ZH=10; -7.108 4.97 5 40 2 NA=0; EB=9.77; NB=2. 51 EH=4.89; NH=1.26; ZH=10 75.586; 9.99 10 3 EB=7.76; NB=20.11 EH=3.88; NH=10.06; -21.20; 21.56 45 4 EB=0.86; NB=6.9 EH=0.43; NH=3.45; -7.111 6.95 EB=3.2; NB=13.67; EH=1.6; NH=6.84; -13.16 14.04

50 FACTORES DE CERCANÍA PARA ZONA NORTE DE QUITO.

51 FACTORES DE CERCANÍA PARA ZONA NORTE DE QUITO.
LA MAGNITUD ESTIMADA ESTA EN FUNCIÓN DE LA LONGITUD DE CADA FALLA SE LA CALCULÓ LA FORMULA PREPUESTA POR WELL & COPPERSMITH (1994) M= *LOG(L) DATOS FALLA 4 FALLA5 MAGNITUD 6.06 Mw 6.41 Mw ANCHO FALLA 5 Km 10 Km HYPOCENTRO 10Km LONGITUD 6.95 Km 13.92 Km

52 FACTORES DE CERCANÍA PARA ZONA NORTE DE QUITO.
FACTORES DE AMPLIFICACIÓN MÁXIMOS NORTE Sector 0.75 seg 1 seg 1.5 seg 2 seg 3 seg 4 seg 40 1.04 1.07 1.11 1.15 1.19 1.23 42 1.05 1.08 1.14 1.18 1.28 44 1.09 1.25 1.29 46 1.27 48 50 1.22 52 1.21 54 1.12 1.20 1.24 56 58 1.16 60 1.06 1.10 1.13 1.17 62 64 66 68 70 72 1.03

53 FACTORES DE CERCANÍA PARA ZONA NORTE DE QUITO.

54 ESPECTRO DE DISEÑO CON FACTORES DE CERCANÍA.
ECUACIÓN QUE RIGE EL COMPORTAMIENTO DEL ESPECTRO DESPUÉS DEL TIEMPO 𝑇 𝑐 ,SE LE MULTIPLICA POR LOS FACTORES DE CERCANÍA ( 𝑓 𝐸 ) EN LOS TIEMPOS DETERMINADOS

55 MIZOSIQ VERSIÓN 3.0

56 RESULTADOS OBTENIDOS.

57 RESULTADOS OBTENIDOS.

58 RESULTADOS OBTENIDOS.

59 CONCLUSIONES Pueden existir fallas que no presenten un afloramiento superficial y causar un gran sismo como ocurrió con el sismo de Northridge (1994). Hay un agravante crecimiento de estructuras en Quito y muchas de ellas se encuentran construidas sobre rellenos, un mal suelo amplifica más las ondas sísmicas lo que podría ser muy devastador para Quito con la ocurrencia de un sismo.

60 CONCLUSIONES Los factores encontrados amplifican el espectro de diseño elástico y con ellos se tiene una mayor seguridad sísmica, evitando de esta manera probable pérdidas de vidas humanas y económicas que pueden darse en un sismo asociado al sistema de fallas de Quito. Por los estudios de Vs, se concluye que la roca que se observa en los taludes de las vías, es una roca blanca, no hay roca potente.

61 GRACIAS POR SU ATENCIÓN