bos que z lopez y ceballos cabrera

UNIVERSIDAD VERACRUZANA Facultad de Ingeniera

Coatzacoalcos.

MICROZONIFICACIN SSMICA PARA LA ZONA

CONURBADA DE COATZACOALCOS, VER. Y ANALISIS COMPARATIVO DE ESPECTROS DE

DISEO

TESIS

QUE COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL

TTULO DE

INGENIERO CIVIL

PRESENTA

BOSQUEZ LPEZ GENARO CEBALLOS CABRERA RAL EFRN

DIRECTORES DE TESIS:

M.C. JUAN ANTONIO GUZMN VENTURA

M. I. FRANCISCO DE JESS TREJO MOLINA

COATZACOALCOS, VER. OCTUBRE 2011.

AGRADECIMIENTOS

Son muchas las personas a las que me gustara agradecer su amistad, apoyo, nimo y

compaa en las diferentes etapas de mi vida, algunas estn aqu conmigo y otras en mis

recuerdos y en el corazn. Sin importar en dnde estn o si alguna vez llegan a leer

estas dedicatorias quiero darles las gracias por formar parte de m, por todo lo que me

han brindado y por todas sus bendiciones.

A mis padres que son lo mejor que un hijo puede tener, por todo ese apoyo incondicional,

ese ejemplo de vida y de superacin diaria que me han dado, as como todo el amor que

hoy me tiene aqu.

A mi hermano le agradezco siempre su compaa y apoyo, espero que esto le sirva como

motivacin y busque siempre ser mejor cada da.

A Rafael que ha sido como un hermano y a sus pequeos pero grandes y sabios

consejos que me han ayudado tanto en la carrera como en vida.

A mi novia la cual ha estado a mi lado en los buenos y los malos momentos, siempre

apoyndome y comprendindome.

A mis amigos que tambin siempre fueron de gran apoyo cada minuto.

Y a mis maestros, los cuales han cumplido con toda la definicin de maestro y han sido y

sern ejemplos a seguir para m y me permiten ser parte de lo que soy hoy en da.

El ms especial de todos, a dios que gracias a l he llegado hasta aqu por darme la

fuerza y perseverancia para cumplir este sueo y por haberme permitido estar y conocer

a las personas antes mencionadas.

Gracias a Dios, nuestras familias, maestros, amigos y compaeros y a todas las personas

que nos han apoyado siempre para ver realizados nuestros objetivos, metas y sueos. A

los que hoy estn entre nosotros y a los que ya se encuentran en un mejor lugar, no s si

es el cielo, nuestros recuerdos o nuestro corazn.t

MICROZONIFICACION SISMICA PARA LA ZONA CONURBADA DE

COATZACOALCOS, VER. Y ANALISIS COMPARATIVO DE

ESPECTROS DE DISEO

INDICE

1. INTRODUCCION 9

2. ANTECEDENTES ... 10

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 11

4. OBJETIVOS ............. 11

5. JUSTIFICACIN .. 13

6. HIPTESIS ............. 14

7. MARCO CONCEPTUAL ... 15

8. ALCANCES Y LIMITACIONES 17

9. METODOLOGA DEL PROYECTO 18

10. GENERALIDADES .. 21

10.1.- Ubicacin y extensin de la zona de estudio .... 23

10.2.- Sismos de gran impacto en el pas 24

10.3.- Resea del sismo en Jltipan ocurrido en 1959 ... 28

10.4.- Sismos registrados en la Facultad de Ingeniera Coatzacoalcos y

Huazuntln ............ 31

11. FISIOGRAFA ............ 46

11.1.- Geologa . 46

11.2.- Topografa . 48

11.3.- Hidrografa . 49

11.4.- Geotecnia . 50

12. CARACTERSTICAS DINMICAS DEL SUELO

12.1.- Deteccin y caractersticas de los sismos . 53

12.2.- Efecto de sitio 60

12.3.- Vibracin Ambiental 63

12.4.- Familias de formas espectrales 67

12.5.- Mapas de Clasificacin Dinmica de los Suelos . 81

13. ESPECTROS DE DISEO SISMICO

13.1.- Construccin de espectros de diseo ssmico de acuerdo al MDOC

de CFE 1993. .... 94

13.2.- Construccin de espectros de diseo ssmico de acuerdo al MDOC

de CFE 2008. .... 96

13.3.- Comparacin de los de espectros de diseo ssmico de los MDOC

CFE 1993 vs CFE 2008. 102

14. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 103

BIBLIOGRAFIA

APENDICES

Apndice I Procesamiento de la informacin

Apndice II Graficas de los puntos de vibracin ambiental

INDICE DE FIGURAS Y TABLAS

Figura 10.1 Ciudad y Puerto de Coatzacoalcos .. 21

Figura 10.2 Complejo Petroqumico Cangrejera . 22

Figura 10.3 Zona de estudio .. 22

Figura 10.4 Columna y ngel de la Independencia despus del sismo

del 28/07/57. ..... 25

Figura 10.5 A la izquierda la Escuela Superior de Ingeniera y Arquitectura,

IPN y a la derecha Edificio en esquina de las calles de Frontera y

lvaro Obregn. Ambos colapsos totales de las estructuras. 26

Figura 10.6 Edificio colapsado del Conjunto Pino Suarez. .. 27

Figura 10.7 Estructura del tanque elevado colapsada en el sismo de 1959 29

Figura 10.8 Bodega colapsada en el sismo de 1959 .. 29

Figura 10.9 Labores de limpieza tras el sismo de 1959 .. 30

Figura 10.10 Estructura metlica colapsada tras sismo de 1959 .. 30

Figura 10.11 Epicentro del sismo en Sayula de Alemn .. 31

Figura 10.12 Acelerograma del sismo de Sayula de Alemn .. 31

Figura 10.13 Epicentro del sismo en las Choapas .. 32

Figura 10.14 Acelerograma del sismo en las Choapas .. 32

Figura 10.15 Acelergrafo ETNA instalado en la Facultad de Ingeniera . 33

Figuras 10.16 y 10.17 de la estacin temporal FICO . 34

Figura 10.18 sismos registrados en la estacin FICO . 41

Figuras 10.19 de la instalacin del sismmetro en la estacin Huazuntln. 44

Figura 10.20 sismos registrados en la estacin HUCO . 44

Figura 11.1 Estratigrafa de la regin .. 46

Figura 11.2 Relieves de la zona de Coatzacoalcos .. 47

Figura 11.3 Hidrologa de Coatzacoalcos .. 49

Figura 11.4 Zonificacin Geotcnica .. 52

Figura 12.1 Estructura interna de la Tierra .. 54

Figura 12.2 Distribucin superficial de las placas litosfricas .. 55

Figuras 12.3 Ondas de volumen .. 56

Figuras 12.4 Ondas de superficie .. 57

Figura 12.5 Tipos principales de falla provocados por un terremoto. .. 57

Figura 12.6 Origen de un terremoto con su proyeccin en la superficie

de la Tierra. ..... 59

Figura 12.7 Modelo Estratigrfico de la tcnica de Nakamura . 65

Figura 12.8 Acelergrafo ETNA .. 69

Figura 12.9 GPS Porttil Garmin .. 69

Figura 12.10 Brjula .. 69

Figura 12.11 Sismmetro de banda ancha Guralp .. 70

Figura 12.12 Familias de formas espectrales zona I N-S . 88

Figura 12.13 Familias de formas espectrales zona I E-W . 88

Figura 12.14 Familias de formas espectrales zona II N-S . 89

Figura 12.15 Familias de formas espectrales zona II E-W . 89

Figura 12.16 Frecuencias encontradas de los puntos en la zona de estudio.. 90

Figura 12.17 Mapa de las familias de formas espectrales de la zona

conurbada de Coatzacoalcos . 90

Figura 13.1 Carta de microzonificacin ssmica .. 94

Figura 13.2 Espectro de diseo elstico e inelstico .. 96

Figura 13.3 Ventana principal del PRODISIS .. 97

Figura 13.4 Coordenadas .. 97

Figura 13.5 Parmetros .. 98

Figura 13.6 Ventana de opciones para caracterizar el terreno .. 99

Figura 13.7 Grfica obtenida de la prueba SPT .. 99

Figura 13.8 Parmetros del espectro de diseo .100

Figura 13.9 Espectro de diseo transparente .100

Figura 13.10 Ver datos .. 101

Figura 13.11 Periodo .. 101

Figura 13.12 Espectro de diseo transparente y reducido .102

Figura 13.13 Espectro de diseo reducido vs inelstico .102

Tabla 10.1 Sismos registrados en la estacin FICO .. 36

Tabla 10.2 Sismos registrados en Huazuntln .. 43

Tabla 12.1 Escalas utilizadas para medir un terremoto . 58

Tabla 12.2 Caractersticas del acelergrafo ETNA (Datos obtenidos de los

manuales dados por el fabricante). .. 70

Tabla 12.3 Caractersticas sismmetro de banda ancha Guralp (Datos

Obtenidos de los manuales dados por el fabricante)... 71

Tabla 12.4 Ubicacin de coordenadas de los puntos medidos con vibracin

ambiental en la zona conurbada de Coatzacoalcos, Ver. . 75

Tabla 12.5 Frecuencia, periodo y amplitud de las zonas . 82

Tabla 12.6. Familias de formas espectrales Zona I .. 82

Tabla 12.7 Familias de formas espectrales Zona II .. 85

Tabla 13.1 Correlacin del MDOC de CFE 93 .. 95

Tabla 13.2 Velocidad de onda de corte con el nmero de golpes de la prueba

de penetracin estndar (SPT) .. 99

Tabla 13.3 Valores agrupados de la prueba SPT.. 99

MICROZONIFICACIN SSMICA PARA LA ZONA CONURBADA DE COATZACOALCOS

UNIVERSIDAD VERACRUZANA 9

1. INTRODUCCIN

Un sismo es una liberacin sbita de energa en el interior de la Tierra. En el

interior del planeta ciertas condiciones hacen que las placas tectnicas se

muevan. No se mueven libremente si no que estn de alguna forma incrustadas

unas con otras, y cuando en los bordes de estas placas se aplica suficiente fuerza

finalmente el lmite de resistencia en este caso de la roca- se rompe, se fractura;

genera una vibracin que nosotros sentimos a una determinada distancia a la que

llamamos temblor o sismo. Lo que sentimos en realidad es la transmisin de esa

vibracin.

-Y los efectos que tiene los cuales son devastadores.

-Efectivamente. Si en la expresin de este fenmeno no hubiera casas, edificios,

construcciones, los arboles se moveran, se sacudira la tierra, pero no pasara

nada adems del susto.

Efectos colaterales

-Cuando colocamos estructuras que son precarias, que no tienen la capacidad de

resistir esa vibracin, es cuando el sismo comienza a tener otro tipo de efectos.

-Esto nos muestra que la Tierra est viva; que el calor de su ncleo produce las

fuerzas y los movimientos.

-Eso es muy importante. Estos fenmenos que nosotros asociamos con prdida

de vidas, con dao, con destruccin, son el pulso de la Tierra. La Tierra es un

planeta vivo, produce los sismos, produce los volcanes, pero tambin es

responsable de la atmosfera que finalmente permite que exista la vida.

Los sismos son inevitables. Los temblores y los volcanes se conectan con el

pulso de la Tierra. Irremediablemente tenemos que convivir con esta realidad. Es

por ello que debemos desarrollar una cultura de proteccin contra los sismos,

entender nuestro ecosistema: sus desventajas pero tambin sus ventajas. Entre

estas ltimas, por ejemplo, el que los volcanes crean condiciones de fertilidad.

Junto a un volcn podemos tener una mejor vida. Ya que bajo un volcn se

encuentra la zona ms frtil.



2. ANTECEDENTES

Con los antecedentes que se tienen en la materia y a partir del conocimiento que

brinda la ciencia, es obligacin desarrollar una ingeniera adecuada a nuestro

entorno, una cultura con medidas de prevencin y de cuidado colectivo muy

especificas.

Se debe conocer la informacin que produce la ciencia; la sismologa, la

ingeniera ssmica, saber cmo vibra el terreno y qu tipo de estructura se debe

tener en la superficie para que pueda absorber este movimiento y no se destruya

o se colapse.

Despus del terremoto de 1985 se ha aprendido mucho sobre lo que se debe

hacer en trminos de construccin. Esto debe formar parte del desarrollo de una

cultura contra riesgos ssmicos. Sin embargo, la negligencia, la indiferencia y la

corrupcin pueden ser ms dainas que el mismo temblor. Los sismos son

inevitables. La falta de prevencin e inteligencia para tratar de mitigar sus

efectos no lo son.

En el Estado de Veracruz el Instituto de Ingeniera de la Universidad Veracruzana

ha estado desarrollando desde hace unos aos investigaciones acerca de

diferentes temas los cuales son de importancia para atenuar el riesgo ssmico,

esto en las diferentes regiones del estado como la zona conurbada de Veracruz,

Orizaba, Poza Rica, San Andrs, Catemaco y Coatzacoalcos.

En una primera etapa se haban realizado estudios previos en la zona de estudio

dando como resultado un mapa preliminar de las familias de formas espectrales.

Con el presente trabajo se expandi la zona de estudio y la densidad de puntos

dentro de ella. Obteniendo como resultado 187 puntos de los cuales 60 se

obtuvieron en la primera etapa (Vela, 2010) y 127 en esta segunda etapa.

Todo esto como parte de un trabajo de investigacin financiado por los fondos

mixtos FOMIX de CONACYT y el gobierno del Estado de Veracruz Llave, en

torno a la Determinacin de la respuesta dinmica de los suelos de las zonas

conurbadas de Coatzacoalcos y Veracruz, para el desarrollo de normas tcnicas

para el diseo ssmico del estado de Veracruz.



3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El tipo de suelo sobre el que se va a desplantar un edificio ha sido considerado

como una variable fundamental para seleccionar el espectro de diseo ssmico

por todos los reglamentos y manuales de construccin; es decir, el efecto de los

sismos en las construcciones, est directamente relacionado con la respuesta

dinmica del terreno. Por lo cual es de vital importancia la caracterizacin de los

diversos terrenos que conforman una zona urbana.

El crecimiento de la ciudad de Coatzacoalcos requiere de edificaciones capaces

de responder favorablemente ante sus solicitantes accidentales. Es prctica

comn para construcciones de gran importancia, hacer pruebas de penetracin

estndar (SPT), a diferentes profundidades dependiendo las condiciones del sitio,

y generalmente no se incluye la identificacin del tipo de terreno para el diseo

ssmico.

Cmo se puede tratar de mitigar el riesgo ssmico en la zona conurbada de

Coatzacoalcos, Veracruz?



4. OBJETIVOS

Objetivo general

Ampliar los puntos de vibracin ambiental en la zona de estudio para poder

agrupar familias de formas espectrales con el fin de reducir el riesgo ssmico en la

zona.

Objetivos particulares

-Ampliar la densidad de puntos de vibracin ambiental en la zona. -Obtener las frecuencias y periodos dominantes de los puntos registrados

mediante las funciones de transferencia empricas.

-Corroborar los valores obtenidos en el estudio realizado anteriormente -Redefinir o en su caso validar las zonas de riesgo ssmico alto y bajo en la zona. -Conocer los parmetros caractersticos en la zona para el diseo ssmico. -Hacer una comparacin entre el criterio para el diseo de espectros ssmicos del

Manual de diseo de obras civiles CFE-2008 y su versin anterior de 1993.



5. JUSTIFICACIN

Este proyecto nace de la necesidad de contar con un mapa confiable que sea

punto de partida para la elaboracin de normas de construccin para el diseo

ssmico de cimentaciones que considere condiciones locales. Ya que de esta

manera es posible reducir el riesgo ssmico en las construcciones.

Hasta la fecha solo se contaba con un mapa preliminar de la zona de estudio, con

este trabajo se ampla la zona de estudio, se puede tambin comparar los

antiguos resultados con los nuevos para validar estos estudios y tener ms detalle

de las zonas en cuestin.

La delimitacin de los tipos de suelo, con sus diferentes caractersticas dinmicas,

se representa en mapas de regionalizacin. Es por ello que contar con un mapa

de microzonificacin ssmica confiable de la ciudad de Coatzacoalcos traer

consigo un gran beneficio social. En la gran mayora de las construcciones,

donde por su bajo costo de inversin, los estudios necesarios para obtener el

espectro de diseo ssmico no se llevan a cabo por su impacto econmico por lo

cual se incrementa la incertidumbre en su diseo ya que si se construye con un

coeficiente desconocido conlleva a gastos innecesarios sin la certeza de que se

est edificando de la manera correcta.



6. HIPOTESIS

La ampliacin del mapa de familias espectrales con fines de microzonificacin

ssmica de la zona conurbada de Coatzacoalcos, Ver. reducir el riesgo ssmico

en la zona de estudio.



7. MARCO CONCEPTUAL

Acelergrafos: Estos instrumentos tienen el mismo principio del sismgrafo, son

utilizados en ingeniera y sismologa y estn diseados para responder a la

aceleracin del terreno ms que a su velocidad o su desplazamiento.

Distancia epicentral es la distancia que hay entre el epicentro de un sismo y el

equipo de medicin que lo detecta.

Epicentro es la proyeccin del hipocentro en la superficie terrestre; por lo tanto, el

lugar donde el sismo se siente con mayor intensidad corresponde al punto en la

superficie de la tierra ubicado directamente sobre el hipocentro.

Fallas son las zonas donde dos placas chocan y se desplazan las placas y

acumulan energa procedente de dicha tensin tectnica, siendo estos puntos los

lugares con ms probabilidades de originar terremotos.

Hipocentro es el punto al interior de la tierra, donde se inicia el movimiento

ssmico. Tambin corresponde al punto en el cual se produce la fractura de la

corteza terrestre, que genera un terremoto. En l se produce tambin la liberacin

de energa.

Intensidad es un parmetro variable que describe los efectos que un temblor

causa sobre la sociedad y sus estructuras, a diferencia de la magnitud, que tiene

un valor nico.

Magnitud de un temblor, es un parmetro que indica el tamao relativo del mismo

y est, por lo tanto, relacionada con la cantidad de energa liberada en la fuente

del temblor, la escala de magnitud es logartmica.

Microtrepidaciones o microtremores son vibraciones de baja amplitud del terreno,

conformadas por ondas internas y superficiales. Estas ondas pueden ser de

perodo largo y perodo corto; las primeras con perodo mayor a 1.0 seg

conformadas por ondas superficiales Raleigh y Love generadas por fuentes

naturales, como el viento, las olas y variaciones de presin de aire; las segundas



con perodo menor a 1.0 seg producidas por fuentes de ruido artificial como el

trfico vehicular, plantas industriales, maquinarias, es decir de carcter antrpico.

Riesgo ssmico de una medida que combine la peligrosidad ssmica, con la

vulnerabilidad y la posibilidad de que se produzcan en ella daos por movimientos

ssmicos en un perodo determinado. No debe confundirse este concepto con el

de peligro ssmico. El primero son las consecuencias sociales y econmicas

potenciales provocadas por un sismo, y la segunda es la probabilidad de que

ocurra un sismo.

Sismicidad es el estudio de la cantidad de sismos que ocurren en una zona en

especfico. Un estudio de sismicidad es aquel que muestra un mapa con los

epicentros y el nmero de sismos que ocurren en algn periodo.

Sismgrafo es un instrumento de alta sensibilidad que registra los movimientos de

la superficie de la tierra, en funcin del tiempo, causados por el paso de ondas

ssmicas.

Sismologa es la ciencia que estudia todo lo referente a los sismos: la fuente que

los produce (localizacin, orientacin, mecanismo, tamao, etc.), las ondas

elsticas que generan (modo de propagacin, dispersin, amplitudes, etc.) y el

medio fsico que atraviesan dichas ondas. El estudio de la fuente ssmica incluye

el estudio de las causas, as como el de los procesos que se presentan en ella, y

es importante para elaborar modelos realistas que ayuden a la prediccin de

terremotos.

Sismos, Terremotos o Temblores se manifiestan en la litosfera terrestre por la

liberacin sbita de energa, acumulada dentro o entre los lmites de las placas

tectnicas por su dinmica de desplazamiento, originando vibraciones o

movimientos bruscos de corta duracin e intensidad variable, en todas direcciones

a partir del epicentro (foco).



8. ALCANCES Y LIMITACIONES

En la campaa de vibracin ambiental, los registros fueron delimitados a razn de

una muestra por cada medio kilometro cuadrado aproximadamente de la zona de

estudio; para estos estudios es ideal la presencia de sismos, sin embargo esto

lleva mucho ms tiempo y requiere de un mayor nmero de equipos, por lo que se

us el registro de microtremores (vibracin ambiental), que lleva a resultados

mucho ms rpidos y razonablemente satisfactorios para conocer la frecuencia y

perodo fundamental del suelo.

En ocasiones aunque los puntos se encuentran dentro de la retcula imaginaria

que se considero originalmente pueden no llevarse a cabo en tal ubicacin de

forma precisa si es que estas zonas son de difcil acceso o zonas de riesgo.

Tener en cuenta que la seguridad es un factor primordial en cualquier trabajo.

Este trabajo es la continuacin de un proyecto el cual coadyuva al beneficio de la

poblacin y los resultados obtenidos sern de utilidad para otros estudios y

contribuirn al realizar ms investigaciones sobre el tema.



9. METODOLOGA DEL PROYECTO

La base primordial de la Metodologa del proyecto es el trabajo en equipo y una

buena organizacin para poder llevar a cabo cada una de las actividades.

Actividades:

1. Determinar la zona de estudio.

Se considera nicamente la zona conurbada de Coatzacoalcos, Ver. Todo

dentro de las coordenadas 18.096189 y 18.167897 de latitud norte y

94.369094 y 94.565206 de longitud oeste.

2. Recoleccin de la informacin.

Se indago acerca de la informacin requerida para el proyecto en distintas

fuentes bibliogrficas como lo son libros, artculos cientficos, tesis y distintos

sitios de internet.

3. Establecer formato.

De la informacin obtenida se tuvo que rehacer el formato prediseado debido

a que se implemento una nueva forma de obtener los datos de una manera

automatizada la cual arrojaba estos con un orden distinto al mtodo manual

con el que se haba realizado el estudio anterior.

4. Formatos.

En cuanto a la bitcora de campo es el documento que se encontraba

previamente diseado para poder llevar un registro de los puntos que se

realizan durante las campaas, de esta forma realizar ms organizadamente el

vaciado de la informacin a la computadora para su posterior procesamiento

dando como resultado final informacin con cada una de sus graficas y

formando una tabla en donde se enlista el punto, su localizacin, ubicacin,

amplitud, periodos y frecuencias naturales del sitio.



5. Planeacin de la zona de estudio.

Se estudio la zona y de una forma estratgica basndose en los anteriores

puntos realizados y teniendo como base que cada punto es representativo de

500 m2 de la zona de estudio, se ubicaron en un mapa los puntos de vibracin

ambiental.

6. Campaas de vibracin ambiental.

Estas consisten en recabar datos en campo mediante la utilizacin del

acelergrafo ETNA, tomando en cuenta la ubicacin de cada uno de los

puntos con un GPS porttil.

7. Visualizacin de la informacin.

Una vez realizadas las campaas de vibracin se procede a descargar la

informacin en la computadora para poder visualizar los registros con la ayuda

del programa Quick Look Win para poder verificar que los registros se hayan

tomado correctamente.

8. Seleccin de las muestras.

Se lleva a cabo la seleccin de las muestras con los registros ms confiables y

discriminando los que se consideren errneos y no haya forma de realizar una

correccin utilizando software, en caso de que las muestras fiables no sean

suficientes, se requerir obtener nuevamente los registros del punto o los

puntos que sea necesario.

9. Procesamiento de la informacin.

Aqu iniciamos el trabajo de gabinete, se procesan cuatro muestras de cada

punto con el programa Degtra, cada registro se divide en 3 canales y estos a

su vez se subdividen en muestras de 40 segundos cada una, es aqu donde se

obtienen los espectros de cada registro, es decir su transformada y los

cocientes espectrales. (Funciones de transferencia emprica FTE).



10. Obtencin de la respuesta.

Una vez que obtenidos los registros se realizan sus promedios (Funciones de

transferencia empricas promedio, FTEP) y las tablas que se utilizaran para

obtener las graficas de cada uno de los puntos en las direcciones Norte-Sur y

Este-Oeste.

11. Clasificacin de las FTEP.

Una vez obtenidas todos las FTEP de los puntos estos se clasifican agrupando

de acuerdo a su frecuencia.

12. Mapas

Con los resultados obtenidos se elaboran mapas de frecuencias y periodos de

vibrar de los suelos de la zona conurbada de Coatzacoalcos.

13. Resultados

Finalmente se obtiene un mapa con las familias de formas espectrales.

14. Anlisis de los datos

Se describe detalladamente cada resultado de las familias es decir con la

ayuda de las frecuencias se obtiene el perodo dominante del suelo, esto para

conocer el efecto del sitio.

MICROZONIFICACIN SSMICA PARA LA ZONA CONURBADA DE COATZACOALCOS GENERALIDADES


10. GENERALIDADES

La ciudad y puerto de Coatzacoalcos se encuentra ubicada en la regin Olmeca,

en el Golfo de Mxico.

Este municipio ubicado al norte del Istmo de Tehuantepec, limita con los

municipios de: Chinameca, Moloacn, Oteapan, Minatitln, Cosoleacaque, Las

Choapas, Agua Dulce, Nanchital, e Ixhuatln del Sureste; y alberga a los Ejidos

de: 5 de mayo, Francisco Villa, La Esperanza, Lzaro Crdenas, Manuel

Almanza, Paso a Desnivel, Colorado y Guillermo Prieto, las congregaciones de:

Villa Allende, Las Barrillas y Mundo Nuevo; a la Cabecera Municipal: La Ciudad

de Coatzacoalcos.

Es un municipio costero de las llanuras del sotavento por lo que su suelo presenta

grandes planicies. La ciudad se gesta desde una aldea al margen del ro

Coatzacoalcos.

Figura 10.1 Ciudad y Puerto de Coatzacoalcos



Resea histrica

En 1522, Hernn Corts comisiona a Gonzalo de Sandoval para que funde, cerca

de Guazacualco, la Villa del Espritu Santo. En 1825, por Decreto No. 461, del 8

de octubre, se constituye como Puerto y adopta el nombre de Coatzacoalcos.

En 1881, Por Decreto No. 118, del 14 de diciembre, se eleva la congregacin de

Coatzacoalcos a municipio, perteneciendo al cantn de Acayucan.

En 1907, el presidente Porfirio Daz inaugura el Ferrocarril Nacional de

Tehuantepec y las terminales de Salina Cruz, en el Pacfico, y Puerto Mxico, en

el Golfo de Mxico.

En 1911, el 30 de junio, Coatzacoalcos obtiene el ttulo de Ciudad.

En 1936, se restituye a la ciudad el primitivo nombre de Coatzacoalcos, que haba

sido cambiado en 1900 por el de Puerto Mxico, debido a que los extranjeros no

podan pronunciarlo.

Regin de gran riqueza representada por minerales como el azufre, que cuenta

adems con yacimientos de petrleo y gas natural, sin menospreciar su potencial

turstico y cultural. Cuenta con una infraestructura de obra civil que ha

evolucionado desde chozas y casas de madera hasta construcciones originales

modernas, en su mayora de mampostera, concreto y acero. En esta regin,

PEMEX Petroqumica elabora el 85% de sus productos, distribuidos en los

parques industriales de Cosoleacaque, Cangrejera, Morelos y Pajaritos, actividad

que consigue que el progreso y la tecnologa se den cita en esta ciudad. Obras

majestuosas como los puentes Coatzacoalcos I y el II destacan en la regin, sin

olvidar el proyecto del tnel sumergido, que ser una moderna va de

comunicacin para la ciudad, el puerto y el corredor industrial. Se puede observar

un crecimiento importante que alienta la inversin, y que augura obras civiles

cada vez ms audaces.



Figura 10.2 Complejo Petroqumico Cangrejera

10.1.-Ubicacin y extensin de la zona de estudio

Actualmente la ciudad de Coatzacoalcos, se encuentra en un periodo de gran

crecimiento, extendindose la mancha urbana a un ritmo vertiginoso, cada da se

puede apreciar un mayor nmero de de nuevas edificaciones.

Figura 10.3 Zona de estudio



Esta ciudad y Puerto pese a su importancia carece de normas tcnicas para el

diseo y construccin de obras civiles que se fundamenten en las condiciones

ssmicas que se tiene localmente, desprecindose por tanto la vulnerabilidad que

pueden tener las estructuras bajo este tipo de fenmenos y teniendo como

consecuencia de esto una mayor incertidumbre del comportamiento de las

estructuras ante un sismo.

La ciudad de Coatzacoalcos se encuentra ubicada en el del Istmo de

Tehuantepec, en el Golfo de Mxico, en la parte limtrofe sudeste del Estado de

Veracruz, en las coordenadas 18 08 16 latitud norte, 94 26 07 longitud oeste.

La zona de estudio se encuentra dentro de las coordenadas 18.096189 y

18.167897 de latitud norte y 94.369094 y 94.565206 de longitud oeste.

La zona de estudio tiene una extensin aproximada de 165 Km2

aproximadamente.

10.2.-Sismos de gran impacto en el pas

Hace poco ms de cincuenta aos la Ciudad de Mxico se vio afectada el 28 de

julio de 1957 por la ocurrencia de uno de los sismos ms intensos en Mxico

durante el siglo XX (ICA, 1992). El sismo se origin en la costa del Pacfico pero

los efectos en el centro de la ciudad de Mxico fueron realmente sorprendentes

debido al fenmeno de amplificacin de la intensidad ssmica.

La falta de registros del sismo impidi que se realizaran estudios rigurosos, sin

embargo, destacan algunos trabajos relevantes. Como el de Zeevaert (1960)

calcul a partir de una medicin de la distorsin del primer piso de la torre

Latinoamericana el coeficiente ssmico (0.036) en la base de la misma que sirvi

como referencia para los coeficientes ssmicos recomendados a partir de ese

momento.

Lo anterior acentu la necesidad de seguir investigando las propiedades del suelo

de la ciudad de Mxico y la colocacin de instrumentos modernos de registro de

aceleracin en varios puntos de inters para tener datos completos durante



sismos futuros. Es por esto que se dice que este sismo tan fuerte fue que motivo

el desarrollo de la Ingeniera Ssmica Mexicana.

Descripcin del sismo del 28 de julio de 1957

Figueroa (1957) reporta que el domingo 28 de julio de 1957 los sismgrafos

ubicados en la estacin de Tacubaya registraron a las 02 horas, 40 minutos, y 51

segundos un temblor sentido en el Distrito Federal proveniente del Pacfico frente

a las costas de Guerrero.

La magnitud calculada fue de 7.5 en la escala de Ritcher, con un valor de

intensidad en el centro de la ciudad de Mxico de VII en la escala de Mercalli

modificada. El epicentro se calcul a 358 km al sur de Tacubaya con coordenadas

1621 N y 9913 W.

Se estima que el nmero total de muertos en todo el pas ascendi a 50 y el valor

de los daos en lo que respecta a propiedad particular y gubernamental se calcul

en 2 mil millones de pesos de esa poca. Las poblaciones ms afectadas adems

de la ciudad de Mxico fueron en San Marcos (95% de edificios daados),

Chilpancingo (90% de edificios daados), Chilapa (70% de edificios daados),

Huamuxtitln (60% de edificios daados), Ayutla (con prdidas estimadas de

360,000 pesos) y Tuxtla (60% de edificios daados), todas estas en el estado de

Guerrero (Figueroa, 1957).

Descripcin de los daos en la ciudad de Mxico

La mayora de los daos ocurridos en la Ciudad de Mxico se concentraron en la

zona centro, en lo que hoy es la Delegacin Cuauhtmoc. Segn ICA (1992), se

reportaron 39 muertos tan solo en la ciudad de Mxico y alrededor de 1000

edificios con daos, incluyendo casos de bardas y estructuras con grietas y

fisuras en acabados.



Este sismo es conocido como el Temblor del ngel, debido a que la estatua que

representa la Victoria Alada, comnmente llamada El ngel, que coronaba la

Columna de la Independencia, cay al suelo; sta fue reconstruida casi en su

totalidad y puesta en su lugar un ao ms tarde. La cabeza original no fue posible

reconstruirla y est expuesta en el museo Casa de los Condes de Heras y Soto

en el centro de la ciudad (Aguirre, 2003).

Figura10.4 Columna y ngel de la Independencia despus del sismo del 28/07/57.

Las primeras noticias publicadas de los daos en la capital por Excelsior (1957)

eran alarmantes y haban exagerado: Casi no ha habido edificio que no haya

sufrido desperfectos y numerossimas bardas vinieron por tierra, el

encabezado del peridico del da 29 de junio de 1957 deca 35 Muertos, Cientos

de Heridos y 100 Desplomes en la Capital.

Despus de una comparacin exhaustiva de lo publicado en aquella poca por

Excelsior (1957) y por los trabajos de Figueroa (1957), Marsal (1958) y Meli y

Miranda (1985), encontramos que slo hubo alrededor de cuatro colapsos totales

y cinco parciales, por lo que concluimos que al decir desplomes no se referan a

colapsos de edificios sino a bardas derribadas y a partes de techos que se

vinieron abajo.



Figura 10.5 A la izquierda la Escuela Superior de Ingeniera y Arquitectura, IPN y a la derecha Edificio en

esquina de las calles de Frontera y lvaro Obregn. Ambos colapsos totales de las estructuras.

Terremoto en la ciudad de Mxico 19 de septiembre de 1985.

A las 7 de la maana con 19 minutos del jueves 19 de septiembre de 1985 se

registr en la ciudad de Mxico un sismo de 8.1 grados en escala de Richter, con

una duracin aproximada de poco ms de dos minutos. Se trataba del terremoto

ms fuerte que se haba presentado en la capital de la Repblica despus del

ocurrido en el ao de 1957. Fue un sismo de movimiento trepidatorio y oscilatorio.

Hubo varias rplicas del fenmeno; la ms fuerte fue la del siguiente da, 20 de

septiembre, registrada a las 7:38 p.m. Con una magnitud de 7.9 grados en la

escala de Richter, este temblor provoc mayor dao que el primero, a las

construcciones que haban sido afectadas la maana anterior.

De acuerdo a los reportes oficiales de la administracin del presidente Miguel de

la Madrid, su epicentro estuvo en las costas de Guerrero y Michoacn, y

ocasion un dficit de vivienda, de 30%, en el Distrito Federal; 100 mil familias

vieron afectado su patrimonio, las agencias del Ministerio Pblico dieron fe de 4

mil 541 muertes, el sistema de hospitales, gravemente lesionado, atendi a 15 mil

936 heridos. Sin embargo, despus del acceso a la informacin de varias fuentes

pudo obtenerse otro clculo, que arrojaba resultados de 35 mil muertos. Entre los

edificios parcial o completamente derrumbados se encontraban: el edificio Nuevo

Len del Conjunto Urbano Tlatelolco, tres edificios del Multifamiliar Jurez,

Televicentro, Televiteatros, los hoteles Regis, DCarlo y del Prado; as como los

hospitales Jurez, Centro Mdico Nacional y Hospital General.



Los habitantes de la ciudad de Mxico padecieron adems la falta de servicios

pblicos, que se fueron restableciendo paulatinamente.

Figura 10.6 Edificio colapsado del Conjunto Pino Suarez



10.3 Resea del sismo en Jltipan ocurrido en 1959

El temblor del 26 de agosto destruy al pueblo de Jltipan, hecho que vino a

significar un rompimiento muy grande en el desarrollo de este pueblo milenario,

pues el terremoto vino a destruir la imagen de un Jltipan colonial y que, con la

instalacin de la azufrera en aquellos aos (1954) fue el parte aguas para que

este pueblo cambiara radicalmente de ser un pueblo indgena-campesino para

sumarse a los pueblos de la industrializacin.

Jltipan fue un pueblo indgena colonizado por los espaoles y gente de otros

pases. El pueblo se fue construyendo con casas de tejas, corredores anchos en

las calles principales y con las casas de adobe y palma en sus alrededores. Este

pueblo tena una fisonoma de pueblo colonial en donde sobresala la iglesia y el

palacio municipal, este ltimo derruido para dar paso a uno nuevo, diferente a la

arquitectura de la ciudad que prevaleca en ese entonces y que poco dur pues

tambin se vino abajo.

El terremoto de 1959 destruy casi totalmente al pueblo. La poltica de

reconstruccin apoyada fundamentalmente por el Lic. Fernando Lpez Arias,

quien era Procurador General de la Repblica (luego sera gobernador de nuestro

Estado) y quien tena su domicilio y su familia en esta ciudad de Jltipan, fue en el

sentido que el pueblo deba ser rehecho, y las maquinarias acabaron con lo poco

que quedaba del Jltipan antiguo.

Los patios se hicieron ms chicos para dar paso a calles amplias. Los pobladores

recibieron crditos para hacer sus casas, muchos de ellos fueron financiados

posteriormente por la compaa azufrera. Las casas se hicieron de concreto, casi

todas bajo un mismo modelo, un cajn de cemento con un pequeo corredor.

Este terrible temblor con una magnitud igual a 7.5 cuyo epicentro fue esta

poblacin (Jltipan) en 36 segundos mato a 10 personas y deja 38 heridos e

incontables prdidas materiales.



A continuacin algunas imgenes de los daos que dejo este sismo en el

municipio de Jltipan.

Figura 10.7 Estructura del tanque elevado colapsada en el sismo de 1959

Figura 10.8 Bodega colapsada en el sismo de 1959



Figura 10.10 Estructura metlica colapsada tras sismo de 1959

Figura 10.9 Labores de limpieza tras el sismo de 1959



10.4 Sismos registrados en la Facultad de Ingeniera Coatzacoalcos y

Huazuntln

Durante el desarrollo de este proyecto se registraron los sismos del da 25 de

febrero M= 6.0 cuyo epicentro fue ubicado en la frontera entre Oaxaca y Veracruz

Figura 10.11, a 30 km al Suroeste de Sayula de Alemn.

Figura 10.11 Epicentro del sismo en Sayula de Alemn

Figura 10.12 Acelerograma del sismo de Sayula de Alemn



Y otro sismo el da 7 de abril M= 6.7, donde el epicentro fue ubicado a 83 km al

Suroeste de Las Choapas, Veracruz Figura 10.13.

Figura 10.13 Epicentro del sismo en las Choapas

Figura 10.14 Acelerograma del sismo en las Choapas

Cabe mencionar que en no se reportaron daos mayores. Ambos en 2011

registrados con el Acelergrafo ETNA instalado en el laboratorio de Mecnica de

Suelos de la Facultad de Ingeniera.



Figura 10.15 Acelergrafo ETNA instalado en la Facultad de Ingeniera

Desde hace ya algunos aos el instituto de Ingeniera de la Universidad

Veracruzana ha instalado instrumentacin ssmica (sismmetros) en varios puntos

del Estado (estaciones de registro) con lo cual se ha mantenido monitoreada la

actividad ssmica en el estado, nosotros hemos participado en el monitoreo y la

instalacin de las estaciones FICO (Facultad de Ingeniera Coatzacoalcos) con el

sismmetro que se encuentra albergado en el laboratorio de mecnica de suelos

de la facultad de Ingeniera y la estacin ubicada en Huazuntln en el campus

selvas de la Universidad Veracruzana Intercultural.

A continuacin se presentan algunas imgenes de la instalacin de las estaciones

y la instrumentacin as como una tabla de los diferentes sismos que se han

registrado.



Figuras 10.16 y 10.17 de la estacin temporal FICO



A continuacin se presenta en la Figura 10.18 la ubicacin de los epicentros de

los sismos registrados en la estacin FICO.

Figura 10.18 sismos registrados en la estacin FICO



Figuras 10.19 de la instalacin del sismmetro en la estacin Huazuntln



A continuacin se presenta en la Figura 10.20 la ubicacin de los epicentros de

los sismos registrados en la estacin Huazuntln.

Figura 10.20 sismos registrados en la estacin HUCO

MICROZONIFICACIN SSMICA PARA LA ZONA CONURBADA DE COATZACOALCOS FISIOGRAFA


11. FISIOGRAFIA

Coatzacoalcos est ubicada en la parte norte del Istmo de Tehuantepec, en la

subprovincia de la Llanura Costera Veracruzana, correspondiente a la provincia

de la Llanura Costera del Golfo Sur. Esta zona se caracteriza por poseer suelos

profundos, de origen aluvial, debido sobre todo a la presencia de uno de los ros

ms caudalosos de Mxico, el Coatzacoalcos.

El municipio se ubica propiamente en la llanura aluvial, que es un rea de dunas y

tiene reas de inundaciones permanentes. El ro Coatzacoalcos nace en la sierra

del Estado de Oaxaca, y corre a travs de un cause muy sinuoso hasta

desembocar en la Barra de Coatzacoalcos, junto a la ciudad del mismo nombre.

Los cuerpos de agua que posee son el Ro Coatzacoalcos, Ro calzadas, Laguna

el Tepache y Laguna Pajaritos, al norte del municipio, adems tiene los arroyos

de Tortuguero, Gaviln y la Laguna del Ostin.

11.1.-Geologia

La Figura 11.1 nos muestra que en el Periodo Jurasico Superior est

representado por calizas de color gris oscuro depositadas en ambiente de cuenca;

pertenecen a la formacin Chinameca.

Figura 11.1 Estratigrafa de la regin



Del Cretcico Inferior se encuentran las calizas de plataforma de la formacin San

Ricardo, sobre estas descansan concordantemente las rocas calcreas del

Cretcico Superior, depositadas en un ambiente de plataforma de aguas

relativamente profundas.

El Eoceno est representado por una secuencia en la cual predominan las lutitas

que en ocasiones son arenosas, intercaladas con areniscas de grano fino

depositadas en mares profundos.

Del Oligoceno aflora la unidad de lutitas y areniscas que se depositaron en aguas

profundas. Las lutitas son homogneas, compactas, de coloracin oscura (gris,

azul, verde y negro). Se encuentran intercaladas con areniscas calcreas y

arenas no consolidadas; tambin existen algunas intercalaciones de tobas y

conglomerados.

Los depsitos del Mioceno sobreyacen en aparente concordancia a las rocas del

Oligoceno y estn representados por las unidades de lutita arenisca-

conglomerado, arenisca -conglomerado y arenisca. Las lutitas son arenosas, bien

Consolidadas y en ocasiones mal estratificadas, de colores gris y gris amarillento.

Los conglomerados estn formados por gravas provenientes de material

Volcnico, su matriz es calcrea, son de color gris con tonos amarillentos.

Tambin existen algunas intercalaciones de tobas y arenas no consolidadas.

La unidad de conglomerados del Terciario que se distribuye al oeste de la ciudad

de Veracruz es de origen continental y est constituida por clsticos de rocas

preexistentes.

Las manifestaciones volcnicas se iniciaron en el Terciario Superior y culminaron

en el Cuaternario. Estn representadas por derrames de basaltos de olivino y

basaltos andesiticos, as como por brechas y cenizas volcnicas de composicin

bsica.



Los suelos que ocupan esta regin son muy variados, los hay lacustres, palustres,

elicos, litorales, y aluviales. Tienen una granulometra muy variada y va desde

gravas y arenas hasta arcillas y limos.

11.2.-Topografia

Como se puede observar en la Figura 11.2 el Municipio de Coatzacoalcos se

encuentra ubicado en la zona stmica y en la parte limtrofe sudeste del Estado.

Por ser municipio costero de las llanuras del sotavento, su suelo presenta grandes

planicies con una altitud con respecto al mar de 10 metros siendo la principal

elevacin de este municipio el cerro Chapultepec con una altitud sobre el nivel del

mar de 300 m.

Figura 11.2 Relieves de la zona de Coatzacoalcos

Esta provincia se divide en tres regiones: los sistemas de lomeros del oeste, la

llanura costera aluvial propiamente y los sistemas de lomeros del sur y sureste.

Los sistemas de topoformas del oeste inician desde la sierra de Chiconquiaco y

constan de lomeros tendidos con caadas. Tales caadas tienen una disposicin

radial y se aproximan a la costa, a la altura del puerto de Veracruz. Los lomeros

son muy suaves, a veces simplemente ondulados, asociados con llanuras

relativamente amplias.



La llanura aluvial es un rea de dunas costeras y tiene reas de inundaciones

permanentes.

El sistema de lomeros queda al sur de la discontinuidad de la Sierra de los

Tuxtlas. Son lomeros suaves de materiales aluviales, casi todos menores de 100

m.s.n.m.

11.3.-Hidrografia

El municipio de Coatzacoalcos se ubica en la cuenca que lleva el mismo nombre y

tiene una superficie aproximada de 21091 km2.

El ro Coatzacoalcos nace en el estado de Oaxaca, en la Sierra Atravesada a una

altura de 2000 m.s.n.m., tras recorrer unos 37 Km., hacia el noroeste cambia su

direccin hacia el oeste y la conserva hasta Sta. Mara Chimalpa, aguas debajo

de este poblado contina hacia el norte a travs de un cauce muy sinuoso y a la

altura de Sochiapa adquiere una direccin NNE que conserva hasta su

desembocadura en la Barra de Coatzacoalcos, junto a la ciudad del mismo

nombre.

Figura 11.3 Hidrologa de Coatzacoalcos



La barra de Coatzacoalcos mostrada en la Figura 11.3 est formada por el Ro

Coatzacoalcos, Ro Calzadas, Laguna el Tepache y Laguna Pajaritos, al norte del

municipio adems tiene los arroyos de Tortuguero, Gaviln, y la laguna del

Ostin.

11.4.-Geotecnia

En la zona urbana de la ciudad de Coatzacoalcos se pueden llegar a presentar

cuatro zonas geotcnicas (Astudillo, 2010): Zona Geotcnica Alta (ZGA), Zona

Geotcnica Baja (ZGB), Zona Geotcnica de Transicin (ZGT) y Zona Geotcnica

Costera (ZGC). Estas cuatro zonas geotcnicas se muestran en la Figura 11.4, y

a continuacin se describirn sus principales caractersticas:

Zona Geotcnica Alta (ZGA)

La ZGA, est limitada al sur por la va del ferrocarril, desde los lmites del

Municipio de Cosoleacaque, hasta donde actualmente inicia la calle General

Anaya a la altura de la colonia Teresa Morales; a partir de ese punto sigue una

ruta paralela a la calle General Anaya, hasta llegar al ro Coatzacoalcos.

Anteriormente esta ruta era la que segua el ferrocarril. Al norte est limitada por

una lnea paralela a la lnea de costa.

Esta zona est formada por arenas de dunas y mdanos en espesores que van

de los 15 m a 30 m, cuya compacidad, como es su propia caracterstica dado su

origen elico, aumenta con la profundidad. La compacidad vara de muy suelta a

suelta desde la superficie hasta aproximadamente 4 a 6 m de profundidad,

despus se incrementa hasta adquirir la mediana compacidad en un espesor de

aproximadamente 10 metros para llegar alrededor de 15 metros de profundidad.

Finalmente la compacidad es alta entre los 15 y 30 m de profundidad.



La compacidad de los suelos de esta zona parece estar ntimamente relacionada

con la presencia del agua fretica, ya que a partir de la profundidad en que sta

se detect, dicha compacidad se incrementa.

Es escasa la informacin de los suelos que subyacen a las arenas de la ZGA; sin

embargo, se infiere que subyacen los suelos arcillosos y limosos de origen marino

o aluvial a partir de los 20 metros de profundidad.

Zona Geotcnica Baja (ZGB)

Esta zona es la que se ubica al sur y est limitada por la demarcacin sur de la

ZGA y la margen derecha del ro Calzadas; hacia el oriente, su frontera es la

margen izquierda del ro Coatzacoalcos.

En esta zona se tiene una secuencia de depsitos principalmente de origen

fluvial, constituidos en la parte superficial por arenas uniformes, muy sueltas a

medianas, con espesores pequeos (de 2 a 4 m), a las que subyacen arenas

poco limosas, limos arenosos de baja plasticidad, arenas limpias, medias a finas

de compacidad mediana a compacta y arcillas limosas de plasticidad media a alta

con una apreciable cantidad de materia orgnica ; abajo, y a profundidades del

orden de 18 m , se encuentran arenas limpias y arenas poco limosas con bolsas

de arcilla; esta secuencia se encuentra en los sondeos hechos a lo largo de la

margen izquierda del ro Coatzacoalcos. El origen fluvial de estos depsitos es

evidente ya que esta zona forma parte de la zona de inundacin de los ros

Calzadas y Coatzacoalcos.

Un perfil estratigrfico representativo de la zona es el que sigue: En la parte

superior se encuentran arcillas limosas blandas en espesores aproximados de

dos metros; subyacindolas hay limos y limos arenosos de baja plasticidad en

espesores variables de 5 a 11; a continuacin se encuentra un lecho arcillo-limoso

constituido por materiales de plasticidad media a alta con un espesor aproximado

de 15 m, en el cual quedan alojadas algunas lentes de arenas finas limpias o bien

de arenas poco limosas o poco arcillosas cuyos espesores son del orden de 2 m.



A profundidades de 22 a 28 m aparece un manto de arena cuarzosa de

compacidad alta que se supone perteneciente a una formacin antigua de origen

marino.

Figura 11.4 Zonificacin Geotcnica

Zona Geotcnica De Transicin (ZGT)

Esta zona, como en todos los intentos de zonificacin, es la ms complicada.

Realmente es difcil precisar las fronteras que la limitan; sin embargo en un

intento por hacerlo y que se considera necesario- se mencionar que es una

delgada franja de un promedio aproximado de 100 metros de ancho, ubicada

entre la ZGA y la ZGB solo interrumpida en el sitio donde se eleva la parte ms

alta de la zona urbana que est comprendida entre la col. Palma Sola a la altura

de la calle rsulo Galvn y la col. Emiliano Zapata, a la altura de la calle Pedro

Infante.

En esta zona de transicin, el espesor de arenas de origen elico existente

tambin en la ZGA se reduce entre 4 y 12 metros; suprayaciendo a estratos

cohesivos muy blandos o arenosos sueltos que se alternan hasta llegar a los 20 m

de profundidad; a partir de la cual la resistencia del suelo se incrementa, a

diferencia del incremento significativo de resistencia en la ZGB que ocurre a los

35 metros de profundidad, aproximadamente.



Zona Geotcnica Costera (ZGC) Es una franja de un ancho promedio de 200 metros en el poniente y de unos 500

metros en la zona oriente.

Es necesario delimitar esta zona, tanto por los niveles topogrficos como por las

propiedades geotcnicas de los estratos de suelo encontrados. Tambin esta

formada por dunas y mdanos al igual que la ZGA, solo que aqu se aprecia

claramente que las arenas sueltas tienen un espesor menor (entre 2 y 4 metros).

Para profundidades mayores la compacidad del suelo se incrementa rpidamente.

Este incremento en la compacidad del suelo, se atribuye a la cercana y el efecto

dinmico de las aguas del mar y como se observ en la ZGA, el nivel de aguas

freticas que en esta zona es somero.

MICROZONIFICACIN SSMICA PARA LA ZONA CONURBADA DE COATZACOALCOS CARACTERISTICAS DINAMICAS DEL SUELO


12. CARACTERISTICAS DINAMICAS DEL SUELO

La delgada piel de nuestro planeta, un cascaron de 75km de espesor, flota sobre

lechos de magma incandescente, blando y flexible Figura 12.1, que est en

constante movimiento, este cascaron se encuentra dividido en placas de tal

tamao que encima de ellas se asienta los continentes y los fondos marinos, los

bordes de estas placas constituyen las fallas. El lento movimiento de las placas en

distintas direcciones, genera enormes rozamientos y tensiones que se localizan

en las zonas de contacto y que se libera en forma de vibraciones que llamamos

terremotos.

Figura 12.1 Estructura interna de la Tierra

Las placas tectnicas Figura 12.2 estn en constante movimiento debido al efecto

de conexin en el ncleo lquido, as como a las contracciones y dilataciones que

ocurren en el manto sobre el cual descansan las placas, que en su movimiento

errtico, chocan entre s, se fuerzan, desgastan o se superponen. En las fronteras

de las placas (fallas) se presentan movimientos Convergentes (compresin),

Divergentes (extensin) y Laterales (transcurrente).



En las zonas de convergencia habr procesos de destruccin de placas; en las de

divergencia, las placas se separan y emerge material del manto. Las fallas

laterales se presentan cuando la corteza sufre un deslizamiento horizontal sobre

el mismo plano.

Figura 12.2 Distribucin superficial de las placas litosfricas

Como se observa en la figura las flechas indican el desplazamiento de las placas

en cm anualmente. Son alarmantes los 6.0 cm que se desliza la Placa de Cocos

cada ao.

Al ocurrir un sismo, tres tipos bsicos de ondas producen la sacudida que se

siente y causa daos, de ellos, slo dos se propagan en todas direcciones en el

interior de la Tierra por lo que son llamadas ondas internas. La ms rpida de

ellas es la onda primaria u onda P Figura 12.3 A. La principal caracterstica de

esta onda es que comprime y expande la roca, en forma alternada, en la misma

direccin en que viaja. Estas ondas son capaces de viajar a travs de las rocas

slidas o de los lquidos, por ejemplo los ocanos o magma volcnico.



Las ondas P son capaces de transmitirse a travs de la atmsfera, por lo que en

ocasiones son percibidas por personas y animales como un sonido grave y

profundo. La segunda onda S Figura 12.3 B viaja a menor velocidad que la P y

deforma los materiales mientras se propaga lateralmente respecto de su

trayectoria. Por esta razn este tipo de ondas no se transmite en lquidos ni en

gases.

Cuando ocurre un terremoto la onda P se siente primero, con un efecto de

retumbo que hace vibrar paredes y ventanas. Algunos segundos despus llega la

onda S con su movimiento de arriba hacia abajo y de lado a lado, que sacude la

superficie del suelo vertical y horizontalmente. Este es el movimiento responsable

del dao a las construcciones.

Figuras 12.3

El tercer tipo de ondas ssmicas es el de las llamadas ondas superficiales, que

tienen la caracterstica de propagarse por la parte ms externa de la corteza

terrestre, disminuyendo la amplitud de su movimiento a medida que la

profundidad aumenta. Debido a su baja frecuencia pueden provocar que las

estructuras entren en resonancia con mayor facilidad que las ondas de cuerpo.

Estas ondas superficiales se pueden clasificar en dos grupos:

Ondas Love, Presenta movimiento horizontal. Normal a la direccin de

propagacin, deforman las rocas de la misma manera que las ondas S Figura

12.4 A.



Ondas Raleigh, Son de amplitud decreciente y tiene un movimiento vertical similar

a las olas del mar Figura 12.4 B.

Figura A Figura B

Figuras 12.4

Existen tres tipos principales de fallas que pueden ocurrir ya sea en la superficie

de la Tierra o dentro de los Ocanos Figura 12.5, estas pueden ser: falla por

deslizamiento que corresponde a un desplazamiento horizontal relativo por los

lados de la falla que normalmente suele tener un plano de falla vertical; falla

reversible o por compresin, en la cual las fuerzas por compresin causan una

falla por cortante forzado que la parte superior contine elevndose y la falla

normal o por extensin, esta falla es la inversa de la anterior, las deformaciones

por extensin jalan los bloques superiores hacia abajo del plano de la falla

inclinado.

Figura 12.5 Tipos principales de falla provocados por un terremoto.



Una herramienta que se ha utilizado para poder medir la magnitud de un sismo

son las diversas escalas, pero las ms comunes son las escalas de Mercalli y

Richter.

Tabla 12.1 Escalas utilizadas para medir un terremoto

ESCALA DE MERCALLI ESCALA DE RICHTER

I II

Casi nadie lo siente. Sentido por unas cuantas personas.

2.5 No es sentido en general, pero es registrado por sismmetro.

III IV V

Notado por muchos, pero sin regularidad de que se trate de un temblor. Sentido por muchos en el interior de las casas, se siente como si un vehculo pesado golpeara la casa. Sentido por casi todos; mucha gente despierta; los arboles y los postes de alumbrado se balancean.

3.5 Sentido por mucha gente.

VI VII

Sentido por todos, mucha gente sale corriendo de sus casas; los muebles se desplazan y daos menores se observan. Todos salen corrientes al exterior, se observan daos considerables en estructuras de pobre construccin; daos menores en edificios bien construidos.

4.5 Pueda causar daos menores en la localidad.

VIII IX

Daos ligeros en estructuras de buen diseo; otro tipo de estructuras se colapsan. Todos los edificios resultan con daos severos; muchas edificaciones son desplazadas de su cimentacin; grietas notorias en el suelo.

6.0 Sismo destructivo.

X Muchas estructuras son destruidas, el suelo resulta consideradamente fracturado.

7.0 Un terremoto o sismo mayor.

XI XII

Casi todas la estructuras caen, puentes destruidos, grandes grietas en el suelo. Destruccin total, las ondas ssmicas se observan en el suelo, los objetos son derribados y lanzados al aire.

8.0 ms

Grandes terremotos.



El efecto de los sismos sobres las estructuras depende principalmente de las

caractersticas dinmicas tanto de la estructura como del movimiento. El problema

es sumamente complejo, pues las caractersticas dinmicas del movimiento son

variables, tanto como de un mismo temblor, como de uno a otro temblor,

dependiendo de la distancia epicentral, profundidad focal y magnitud del sismo,

as como del tipo de terreno en que estn desplantadas las estructuras.

Figura 12.6 Origen de un terremoto con su proyeccin en la superficie de la Tierra

Las caractersticas de inters del movimiento son la duracin, la amplitud y la

frecuencia, refirindose a la amplitud a los mximos valores alcanzados durante el

sismo, ya que sea desplazamiento, velocidad o aceleracin del suelo y la

frecuencia del nmero al nmero de ciclos de oscilacin del movimiento por

unidad de tiempo.

En general, en terrenos firmes la frecuencia es ms alta que en terrenos blandos,

lo que indica que el numero de ciclos de oscilacin del terreno por unidad de

tiempo es mayor, sintindose el movimiento mucho ms violento y rpido que en

los terrenos blandos, donde el terreno es ms lento. Los desplazamientos y la

duracin total suelen ser mucho mayores en terreno blando. Por otro lado, las

caractersticas dinmicas de las estructuras no son fciles de estimar

correctamente, debido a las incertidumbres existentes en la determinacin de las

propiedades elstico-geomtricas de los elementos que forman las estructura, a la



variacin de las propiedades al presentarse comportamiento inelstico, as como

hay incertidumbres a la colaboracin a la resistencia y rigidez de elementos no

estructurales, que suele participar en la respuesta ssmica debido a que es difcil

desligarlos adecuadamente de la estructura; tambin es poco frecuente incluir la

participacin de la cimentacin y del suelo circundante en la determinacin de las

propiedades dinmicas de un edificio.

12.1.- Deteccin y caractersticas de los sismos

Como se sabe, los sismos de origen tectnico son producidos por la liberacin

sbita de energa potencial acumulada entre las placas componentes de la

corteza terrestre. Dicha liberacin producida en un punto en el interior de la

Tierra, llamado foco, genera ondas P, o de compresin y S, o de cortante, que se

transmiten en el medio terrqueo y que sufren reflexiones y refracciones hasta

llegar a la superficie, donde dan origen a otros tipos de ondas llamadas Love y de

Rayleigh, en honor a sus descubridores.

Las ondas P y S son detectadas por los sismgrafos, los que registran los

cambios de aceleracin en funcin del tiempo y cuyos registros nos proporcionan

las caractersticas del sismo, las cuales son:

1.-Distancia al epicentro. Como se sabe, el epicentro es la proyeccin del foco

del sismo sobre la superficie, a lo largo de un radio de la Tierra. Por otro lado,

mediciones del movimiento de las ondas P revelan que su velocidad es muy

elevada: del orden de 30 000 km/h o aproximadamente 8 km/s. Si se conoce la

velocidad de estas ondas, que son las que llegan primero a la estacin

sismolgica, y el tiempo en segundos que ocupa dicha seal en el acelerograma,

es posible establecer la distancia al epicentro del sismo (distancia=velocidad x

tiempo). La localizacin del epicentro se obtiene a travs de la informacin de

tres estaciones sismolgicas.



2.-Magnitudes de las aceleraciones ssmicas. Los acelerogramas proporcionan

las aceleraciones que se producen a nivel de la superficie de la Tierra en un lugar

determinado y representan la aceleracin producida por un sistema masa-resorte.

La masa del sistema transfiere su desplazamiento dinmico a un sistema sensor

que funciona aplicando diversos principios elctricos (resistencia, capacitancia,

induccin, efecto piezoelctrico, etc.). La seal es posteriormente amplificada,

filtrada y al final digitalizada para su grabacin y proceso.

Las aceleraciones usualmente se representan en diversas unidades. La ms

empleada es la que equivale a una milsima de la aceleracin gravitacional,

unidad llamada gal, aproximadamente 1 cm/s2.

3.-Los valores de los periodos T. Caractersticos del movimiento ssmico a nivel

de terreno. Aunque esta caracterstica no se obtiene inmediatamente, el manejo

del registro (digitalizacin y filtraje) y el empleo de programas de cmputo que

procesan la seal mediante la transformacin rpida de Fourier permiten definir

dicho periodo. Al activarse el sistema de registro durante un sismo, se obtienen

series de tiempo en cada uno de los canales de medicin. Cada seal se filtra

para eliminar las altas frecuencias (superiores a 30 Hz) y se procesa en un

programa ordenador digital, que busca definir el contenido de frecuencias

existentes en la serie de tiempo, mediante la transformacin rpida de Fourier.

De esta manera, se define el espectro representativo del movimiento. Estos

procesos se pueden desarrollar directamente en un analizador de espectros o, si

no, con la grabacin de la seal digitalizada puede aplicarse un programa de

cmputo.

Por lo general, los acelerogramas tienen periodos que varan dentro de una banda

de valores relativamente ancha.

Sin embargo en cierto tipo de suelos y bajo condiciones especiales, puede haber

un periodo dominante en particular.

Determinacin de la velocidad y desplazamiento. De la integracin numrica

sucesiva de los valores registrados de aceleracin, es posible establecer los

alores de las componentes de velocidad y desplazamiento del terreno durante un

sismo.



4.-La duracin del evento. La simple medicin de la escala de tiempo en un

acelerograma proporciona la duracin del evento. Por ejemplo, para el sismo del

19 de septiembre de 1985, la duracin de la fase intensa del temblor en el centro

SCOP fue de 45 s, lo cual, aunado al periodo dominante del lugar (T=2s),

conduce a prcticamente 23 ciclos ssmicos.

5.- La magnitud del temblor. A diferencia de la intensidad (Mercalli), que

establece los daos causados por el sismo en diversos lugares aplicando una

escala de 12 grados, la magnitud mide el tamao del temblor en su origen. Es el

valor nico para cada temblor y se determina a partir del sismograma obtenido en

las diversas estaciones sismolgicas que registren las ondas producidas por el

temblor.

La definicin original, debida a Richter, establece que la magnitud es el logaritmo

en base diez, de la amplitud de las ondas ssmicas en micras, registradas en un

sismgrafo estndar tipo Wood-Anderson, a una distancia de 100 km del

epicentro del temblor. Dado que no siempre hay un sismgrafo a 100 km de

distancia, se hacen correcciones que toman en cuenta la atenuacin de las ondas

al alejarse del epicentro. Tambin cabe mencionar que no existe una relacin

forzosa entre la magnitud en la escala Richter y la capacidad destructiva del

sismo.



12.2.-Efecto de sitio

En la extensa literatura desarrollada sobre el efecto de sitio debido a la geologa

superficial en funcin de los aspectos del movimiento del suelo, se centra

fundamentalmente en la presentacin de aquellos resultados que estn

relacionados de forma ms directa con la obtencin de funciones de transferencia

para distintos tipos de suelo. Est demostrado que los daos ocasionados por

sismos son mayores en sitios con suelos blandos sin consolidar, y menores en

suelos firmes rocosos.

Se busca encontrar los rangos de frecuencia donde se produzca la mxima

amplificacin, localizando as la denominada frecuencia predominante del suelo.

De esta forma, tambin se establecen rangos de amplificacin del movimiento del

suelo, para las distintas amplitudes espectrales (de Fourier o de respuesta).

De acuerdo con las leyes de atenuacin, la intensidad del movimiento del suelo

provocado por un sismo, disminuye con la distancia del epicentro. Sin embargo se

ha corroborado que los daos provocados por un sismo no solo dependen de la

cercana al epicentro; la amplitud de las ondas ssmicas puede variar

significativamente de un lugar a otro cercano, dependiendo de la conformacin del

subsuelo, la forma del terreno y otras variables. Esto es el efecto de sitio, y si el

modo de vibrar del suelo coincide con el periodo natural de vibracin de un

edificio, su respuesta puede aumentar considerablemente, pudindose presentar

el efecto de resonancia ssmica.



Tcnicas para estimar el efecto de sitio

Las tcnicas para encontrar las caractersticas dinmicas del suelo se pueden

dividir en dos tipos, las analticas y las experimentales:

Las tcnicas analticas modelan el suelo matemticamente para obtener la

respuesta dinmica de un sitio; para emplear estas tcnicas se necesita conocer

las caractersticas a detalle de ese suelo, as como las velocidades de

propagacin de las ondas P y S, adems de la profundidad de los estratos que

componen ese suelo y sus principales caractersticas mecnicas. La necesidad de

informacin detallada del suelo limita la aplicacin de estas tcnicas, ya que por lo

regular no se cuenta con esta informacin y su obtencin es costosa.

Las tcnicas experimentales tienen la ventaja, de que los resultados son

obtenidos rpidamente, incluso sin tener mucha informacin de la zona en estudio

y su eficacia ha sido comprobada. Las tcnicas experimentales consisten,

esencialmente, en el registro de aceleraciones o velocidades del suelo en un rea

urbana producidas por sismos fuertes, dbiles y vibracin ambiental o

microtemblores. Posteriormente, estos registros se procesan mediante tcnicas

espectrales. Las tcnicas experimentales para determinar los efectos de sitio

fueron revisadas por Lermo y Chvez-Garca (1994), quienes comparan

resultados del anlisis espectral con microtemblores (Nakamura o Razn

Espectral Horizontal entre Vertical (REHV)) contra razn espectral estndar de

registros de temblores. Ellos concluyen que los microtemblores, cuando son

analizados con REHV, permiten la determinacin precisa del perodo dominante

(T) de sedimentos sujetos a amplificacin dinmica en un intervalo de frecuencias

entre 0.3 y 5 Hz, junto con una estimacin preliminar del nivel de amplificacin.

El conocimiento de los efectos que tiene un sismo sobre una ciudad se puede

representar grficamente en un mapa, y por considerar un rea geogrfica

pequea con gran detalle se le llama mapa de microzonificacin ssmica. En

general, si se incluyen en este mapa todos los peligros que sobre esta zona se

presentaran, se tendra un mapa general de peligro para la microzona,

denominado mapa de microzonificacin.



Tcnica de Nakamura

Esta tcnica propuesta por Nakamura en 1989 se basa en que el cociente

espectral entre la componente horizontal y vertical del registro de microtremores

es una aproximacin de la funciones de transferencia emprica (FTE). Nakamura

parte de la hiptesis de que los microtremores principalmente son registros de

ondas Raleigh.

A parte de la hiptesis anterior y al igual que las otras tcnicas, tambin supone

un medio estratificado de suelo blando que sobreyace a un espacio de suelo firme

(o roca). Bajo estas condiciones y trabajando en el dominio de las frecuencias,

cuatro son los espectros que se involucran en el problema.

Vs, Hs, espectros de Fourier de las componentes vertical y horizontal del

movimiento en la superficie.

Vb, Hb, espectros de Fourier de las componentes vertical y horizontal del

movimiento en el subestrato.

La Figura 12.7 muestra el modelo a partir del cual se desarrollan las bases para

explicar esta tcnica. Segn esta figura se trata de un solo estrato blando (SB),

que descansa sobre un semiespacio de roca (R), por el medio SB se propagan

ondas Raleigh.

Figura 12.7 Modelo Estratigrfico de la tcnica de Nakamura



De acuerdo con la tcnica de Nakamura, es posible estimar el efecto de amplitud

de la fuente por la razn As.

Vs = Espectro de amplitud de la componente vertical del movimiento en la

superficie.

VB = Espectro de amplitud de la componente vertical del movimiento en el

basamento.

Nakamura entonces procede a definir un efecto de sitio estimado para fines de

ingeniera ssmico como la razn:

Donde:

Hs = Espectro de amplitud de la componente horizontal del movimiento en la

superficie.

HB = Espectro de amplitud de la componente horizontal del movimiento en el

basamento.

Ahora; para compensar SE por efecto de fuente, nosotros calculamos una funcin

que se modifica el efecto de sitio SM como:

Lo cual equivale a:

Y finalmente, si aceptamos que la razn HB / VB es igual a la unidad, la funcin del

efecto de sitio, corregida por trminos, puede ser escrita como:



La suposicin de que HB / VB es igual a la unidad fue verificada experimentalmente

por Nakamura, usando micro temblores compar los registros obtenidos en la

superficie con los registros medidos en pozos profundos. sta tcnica ha sido

suficientemente comprobada por Ohmachi al interpretar medidas de micro

temblores en el rea de San Francisco y quien aplic este mtodo de anlisis de

registros de micro temblores en cuatro diferentes ciudades en Mxico y obtuvo

buenos resultados comparados con la razn espectral estndar usando los

registros de velocidades de temblores pequeos. Es importante reconocer que

dicho mtodo descrito permitir obtener la funcin de transferencia completa del

suelo frecuencia y amplitud, sin embargo se ha comprobado empricamente que

la principal utilidad est en la determinacin del periodo fundamental del suelo.

12.3.-Vibracin Ambiental

Los llamados Microtremores son conocidos como microsismos, o

microtrepidaciones o en campo es vibracin ambiental se puede definir de varias

maneras una de ellas es el ruido ambiental generado por fuentes naturales y

culturales como el trfico vehicular o la actividad humana, ondas ssmicas con

energa relativamente baja.

bos que z lopez y ceballos cabrera

Documents