informe tecnico zonificacion sismica geotecnica sachaca

7/26/2019 Informe Tecnico Zonificacion Sismica Geotecnica Sachaca

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ZONIFICACINSSMICA GEOTCNICADELDISTRITODESACHACA AREQUIPA 89

Hernando TaveraRESPONSABLE DEL PROYECTO

Lima Per2013

INSTITUTO GEOFSICO DEL PER

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SACHACA

ZONIFICACIN SSMICA GEOTCNICADEL DISTRITO DE SACHACA - AREQUIPA

(Comportamiento Dinmico del Suelo)


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INSTITUTO GEOFISICO DEL PERUMUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SACHACA

ZONIFICACIN SSMICA GEOTCNICA

DEL DISTRITO DE SACHACA - AREQUIPA


Hernando Tavera

Lima Per2012


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Municipalidad Distrital de Sachaca Av. Fernandini s/n Sachaca, Arequipa, Per Telfonos [054] 233892 231235

IGP Instituto Geofsico del Per

Calle Badajoz 169, Mayorazgo IV Etapa, Lima, Per Telfono [0051-1] 317-2300, correo electrnico [email protected] www.igp.gob.pe

Hecho el Depsito Legal en la Biblioteca Nacional del Per N. 2013-20755

Primera edicin: Lima, enero de 2014Tiraje: 500 ejemplares

Impreso por Ediciones Nova Print S.A.C.Av. Ignacio Merino 1546, Lima 14, Per

Esta rigurosamente prohibida la reproduccin total o parcial de este libro, la recopilacin en sistema inform-tico, la transmisin en cualquier forma o por cualquier medio, por registro o por otros mtodos sin el permisoprevio y por escrito de los propietarios del copyright.


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ZONIFICACIN SSMICA GEOTCNICADEL DISTRITO DE SACHACA - AREQUIPA


Responsable del Proyecto : Hernando Tavera

Ejecucin del Proyecto : Hernando Tavera Isabel Bernal

Juan Carlos Gomez

Software SIG : Julio Martinez

Rider Navarro-Valderrama

Trabajos de Campo : Henry Salas Julio Martinez

Eliana Vizcarra Joseth Flores

Anthony Lopez

Capacitacin : Hernando Tavera Patricia Guardia

Consuelo Agero

Apoyo Administrativo : Estela Torres


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El da 13 de abril de 2012, la Municipalidad Distrital de Sachaca y el Instituto Geofsico del Per(IGP), sede adscrita al MINAM, rmaron un convenio de cesin de terreno para la construccin deun moderno observatorio vulcanolgico en este distrito de la ciudad de Arequipa. Asimismo, se es-tableci el convenio para la realizacin de estudios ssmicos, geofsicos, geolgicos y geotcnicospara la caracterizacin fsica del suelo sobre el cual se encuentra el distrito. Estos estudios quetuvieron la coordinacin tcnica del Ing. Jos Montao Enrquez por parte de la Municipalidad,

permiten tener como producto el Mapa de Zonicacin Ssmica-Geotcnica para el Distrito deSachaca.

En la rma del convenio particip el Dr. Ronald Woodman, Presidente Ejecutivo del IGP y el Sr.Emilio Daz, Alcalde de la Municipalidad Distrital de Sachaca. Ambas autoridades indicaron quela construccin del observatorio vulcanolgico y la ejecucin de los estudios de ingeniera, van acontribuir enormemente al desarrollo del Distrito de Sachaca.

CONVENIO INTERINSTITUCIONAL

MUNICIPALIDAD DE SACHACA YEL INSTITUTO GEOFSICO DEL PER

Dr. Ronald Woodman y Sr. Emilio Diaz durante la rma del convenioentre la Municipalidad Distrital de Sachaca y el IGP


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RESUMEN EJECUTIVO 11

1. INTRODUCCIN 13

2. UBICACIN DEL REA DE ESTUDIO 15

3. OBJETIVOS 18

4. ANTECEDENTES 19

5. CONDICIONES LOCALES DE SITIO 20

6. CONDICIONES MECNICAS DINMICAS DEL SUELO: NORMA E030 21

7. METODOLOGA 24

7.1. Peligro Ssmico 24

7.2. Sismicidad Regional 24

7.3. Estudios Geolgicos y Geotcnicos 24 7.4. Estudios Ssmicos y Geofsicos 27

8. ASPECTOS SISMOLGICOS 31

8.1. Anlisis del Peligro Ssmico 31

8.2. Anlisis de la Sismicidad Regional 32

9. ZONIFICACIN SSMICA GEOTCNICA 34

9.1. Geologa, Geomorfologa y Geodinmica 35

9.2. Geotecnia 40 9.3. Cuanticacin de Eventos Extremos 43

9.3.1. Estabilidad de Taludes 46

9.3.2. Peligro a Inundaciones 52

9.4. Aspectos Ssmicos y Geofsicos 63

9.4.1. Estudios Ssmicos con la Tcnica H/V 63

9.4.2. Estudios Ssmicos con la Tcnica de Arreglos Lineales 72

9.5. Mapa de Zonicacin Ssmica Geotcnica 82

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 84

BIBLIOGRAFA 87

NDICE


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ANEXOS (CD)

ANEXO 1: Anlisis de Calicatas

ANEXO 2: Anlisis de Estabilidad de TaludesANEXO 3: Anlisis de Zonas Susceptibles a InundacinANEXO 4: Mapa Zonicacin Ssmica - Geotcnica

NOTA: La base de datos de campo, la informacin procesada y material fotogrco puede sersolicitado a la Direccin de Sismologa del Instituto Geofsico del Per. Contacto, Dr. H. Tavera([email protected])


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Dentro del Convenio de Cooperacin Interinstitucional (rmado en el mes de junio del 2012)

existente entre el Instituto Geofsico del Per (IGP) y la Municipalidad Distrital de Sachaca de la

Provincia y Departamento de Arequipa, se ha realizado el estudio de Zonicacin Ssmica - Geo-

tcnica del Distrito de Sachaca. Este estudio tiene como objetivo conocer el Comportamiento

Dinmico del Suelo a partir de la aplicacin de mtodos ssmicos, geofsicos, geolgicos, geomor-

folgicos y geotcnicos.

Los resultados obtenidos para el Distrito de Sachaca han permitido identicar, segn los proce-

dimientos establecidos en la Norma E-030, la existencia de dos (2) zonas ssmicas-geotcnicas

correspondientes a suelos Tipo S1 y S2.

El Mapa de Zonicacin Ssmica-Geotcnica del Distrito de Sachaca debe ser considerado como in-

formacin primaria a ser utilizada por ingenieros civiles y arquitectos en el diseo y construccinde estructuras apropiadas para cada tipo de suelo identicado en este estudio.

RESUMEN EJECUTIVO


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Dentro del Convenio de Cooperacin Interinstitucional acordado entre el Instituto Geofsico delPer (IGP) y la Municipalidad Distrital de Sachaca de la Provincia y Departamento de Arequipa

rmado el 4 de junio del 2012, se ha realizado el estudio de Zonicacin Ssmica Geotcnica delDistrito de Sachaca (Comportamiento Dinmico del Suelo) aplicando metodologas y tcnicas degeologa, geotecnia, ssmica y geofsica.

Por otro lado, de acuerdo a la historia ssmica de Per, la regin sur ha sido afectada en variasoportunidades por eventos ssmicos de variada magnitud que han generado altos niveles de inten-sidad, puesta en evidencia con los daos observados post-sismo en cada rea urbana de los princi-pales departamentos ubicados en la zona costera (Silgado, 1978). Al ser los sismos cclicos, es deesperarse que en el futuro, las mismas reas urbanas sean afectadas por nuevos eventos ssmicoscon la misma o mayor intensidad. Entonces, no es tan importante el tamao del sismo, sino la

intensidad del sacudimiento del suelo, la educacin de la poblacin y la calidad de las construc-ciones presentes en cada rea urbana

Los estudios de Zonicacin Ssmica Geotcnica (Comportamiento Dinmico del Suelo) permitirntener mayor conocimiento sobre las caractersticas dinmicas del sub-suelo sobre el cual se levan-tan las reas urbanas y/o futuras reas de expansin. Para ello se realiza la aplicacin de diferen-tes metodologas y tcnicas que consideran informacin geolgica, geodinmica, geomorfolgica,geotcnica, ssmica y geofsica. Los resultados que se obtienen permiten comprender que no haysuelo malo y que solamente se debe considerar la construccin de estructuras adecuadas para cadatipo de suelo. Dentro de este contexto, la poblacin del Distrito de Sachaca debe comprender que

existen tres (3) reglas para construir una casa sismorresistente (www.acerosarequipa.com):

a) Buenos Planos.Los planos de construccin deben ser hechos por profesionales con pleno co-nocimiento de las caractersticas dinmicas del suelo descritas en los Mapas de ZonicacinSsmica Geotcnica.

b) Buenos Profesionales. Para la construccin de las viviendas y/o obras de ingeniera se debecontar siempre con la supervisin de ingenieros civiles, arquitectos, etc.

c) Buenos materiales. Solo la calidad de los materiales que se utilizan en la construccin permi-tir tener la seguridad de que las estructuras sean bien edicadas.

Estos tres aspectos permitirn tener la conabilidad de que las estructuras sean sismorresistentesa un nivel determinado de sacudimiento del suelo.

1. INTRODUCCIN


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Es importante remarcar que el Mapa de Zonicacin Ssmica Geotcnica permite conocer las ca-ractersticas dinmicas del suelo y se constituye como informacin primaria a ser utilizada por losingenieros civiles y arquitectos en el diseo y construccin de las estructuras apropiadas para cada

tipo de suelo identicado en este estudio. Asimismo, con este documento la Municipalidad Distritalde Sachaca cumple con su responsabilidad como ente conformante las polticas sobre Gestin delRiesgo de Desastres establecidos por el gobierno central.


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El Distrito de Sachaca es uno de los 29 distritos que conforman la Provincia de Arequipa en el De-partamento Arequipa, se encuentra bajo la administracin del Gobierno Regional de Arequipa en la

regin sur del Per (Figura 1). Cuenta con una supercie de 26.6 km2y alberga a una poblacin delorden de 17,537 habitantes; es decir, una densidad poblacional de 590 hab/km2. Su altitud mediaes de 2240 m.s.n.m. Sachaca est ubicado a 4 km en direccin sur-oeste del centro histrico deArequipa y est conformada por un gran nmero de Urbanizaciones, Asociaciones de Vivienda, Asen-tamientos Humanos (A.H.), Pueblos Jvenes (P.J.) y Pueblos Tradicionales ( PT); adems de un barrioResidencial, una Cooperativa y un Centro Poblado. Los lmites polticos del distrito de Sachaca son:por el norte, con los distritos de Cerro Colorado y Yanahuara; por el sur, con los distritos de Tiabaya yHunter; por el este, con la margen derecha del rio Chili y por el oeste, con el distrito de Uchumayo.

2. UBICACIN DEL REA DE ESTUDIO

FIGURA 1. Ubicacin geogrca del Distrito de Sachaca, en la provincia y departamento de Arequipa.


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El detalle de todas las Urbanizaciones (Urb.), Asociaciones de Viviendas (Asoc.), AsentamientosHumanos (AA.HH.), Pueblos Jvenes (P.J.), Pueblos Tradicionales (PT); Residenciales (Res.), Coo-perativas (Coop.) y Centros Poblados (C.P.) existentes en el Distrito de Sachaca se presenta en la

Tabla 1 y su distribucin espacial en el mapa de la Figura 2.

TABLA 1Relacin de Urbanizaciones, PT, Pueblos Jvenes, Asociaciones de Vivienda y

otros existentes en el Distrito de Sachaca.

Residencial Huaranguillo

Residencial Santa Fe

Coop. Jos Carlos Maritegui

Urb. Casa CampoUrb. La CatedralUrb. El ngel

Urb. La BenecenciaUrb. La WayraUrb. Los Portales de TahuaycaniUrb. Residencial TahuaycaniUrb. Ass Zona y Zona BUrb. La PeaUrb. Campo VerdeUrb. El OlivarUrb. TahuaycaniUrb. WayraUrb. El Palacio IUrb. El Palacio II

Urb. El DoradoUrb. Quinta SachacaUrb. Las Praderas

Urb. Residencial MontebelloUrb. Quinta Montebello IUrb. Quinta Montebello IIUrb. La PlanicieUrb. Las CondesUrb. El Ensueo IUrb. El Ensueo IIUrb. Magisterial AmautaUrb. Los DiamantesUrb. El Buen Pastor

Asoc. Jos Carlos MariteguiAsoc. de Vivienda 11 de SetiembreAsoc. de Vivienda 28 de JulioAsoc. de Vivienda Los Granjeros del BosqueAsoc. de Vivienda Corazn de Jess

Asoc. de Vivienda Buena VistaAsoc. de Vivienda Jos Mara Arguedas

P.T. Pasos del SeorP.T. Alto de Amados

P.T. Arancota

P.T. Los ArrayanesP.T. Calle Cusco

P.T. Sachaca

P.T. To Chico

P.T. Calle Marcarani

P.T. TahuaycaniP.T. Cerro La AparecidaP.T. Huaranguillo

P.T. Pampa de Camarones

P.T. Tio Grande

P.T. Calle J. A. Taboada

P.J. 7 de JunioP.J. 23 de JunioP.J. Alto Guadalupe PacicoP.J. Ampliacin ChiriguanaP.J. ngeles de la Cruz de SachacaP.J. Alto Alata

P.J. ChiriguanaP.J. San JernimoP.J. Villa El TriunfoP.J. Villa EsperanzaP.J. Ampliacin Villa El TriunfoP.J. Cerrito los Brequeros

A.H. Asoc. de Viv. La Nueva EsperanzaA.H. Tpac Amaru II

A.H. Santa Mara de Guadalupe

A.H. Villa Mara El Triunfo

A.H. General Pedro VilcapazaA.H. Coronel Vctor MaldonadoA.H. 1 de Julio Alto Arguedas


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FIGURA

2:

readelDistritodeSachacaydistribucindesusUrbanizaciones,

Pueb

losTradicionales,

PueblosJvenes,AsociacionesdeViviendayotros(ve

rTabla1).


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3. OBJETIVOS

El principal objetivo a cumplir en este estudio es obtener el Mapa de Zonicacin Ssmica Geo-tcnica (Comportamiento Dinmico del Suelo) para el Distrito de Sachaca de la Provincia y Depar-tamento de Arequipa. Asimismo, es de inters del presente estudio que las autoridades dispongan

de un documento tcnico que les ayude en el desarrollo de proyectos sobre la gestin del riesgoante sismos, lo cual conlleve a mejorar la calidad de vida de sus pobladores, as como proyectarhacia el futuro una adecuada expansin urbana.


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La historia del Per ha mostrado que el borde occidental de la regin sur presenta un alto ndicede ocurrencia de eventos ssmicos y que de acuerdo a su magnitud, muchos de ellos han produci-

do daos importantes en esta regin. La ocurrencia de efectos secundarios como asentamientos,licuacin de suelos, derrumbes, cadas de roca y tsunamis propiciaron el incremento de prdidashumanas y materiales (Silgado, 1978; Dorbath et al, 1990; Tavera y Buforn, 2001).

Por otro lado y de acuerdo a los informes del Instituto Nacional de Estadstica e Informtica (INEI),a partir de los aos 90, la Provincia de Arequipa y por ende, el Distrito de Sachaca han soportadoprocesos continuos de migracin de poblacin proveniente de otros departamentos del pas y,debido a la falta de una adecuada planicacin urbana y de acertadas polticas de planeamiento,la poblacin inmigrante ha ocupado reas de alto riesgo ante la ocurrencia de peligros como lossismos y otros de carcter geodinmico. A estas condiciones se suma el hecho que las viviendas

son construidas de manera inadecuada, sin seguir criterios de ordenamiento territorial y, muchomenos, respetando la norma de construccin vigente (Norma E-030). Asimismo, en algunas reasdel distrito, las viviendas se asientan en laderas de cerros, ros, cauces de quebradas y zonas deterrazas inundables sin medir su vulnerabilidad e incrementando, de este modo, el riesgo en dichas

reas.

En el ao 2005, la Asociacin Peruana de Empresas de Seguros (APESEG) a travs del Centro deInvestigaciones Ssmicas y Mitigacin de Desastres, y en el ao 2011, el Instituto Geofsico del Per(IGP) realizaron un importante aporte para la mejora en la Gestin de Riesgos de la ciudad de LimaMetropolitana. Estas instituciones establecieron las metodologas de anlisis y evaluacin de la

informacin geolgica, geotcnica, ssmica y geofsica a n de realizar los respectivos estudios deZonicacin de Suelos. De este modo, y con los lineamientos ya establecidos, se iniciaron diversosestudios sobre zonicacin de suelos. Por ejemplo. El IGP aplic estas metodologas a los distritosde Pucusana, Santa Mara, Punta Negra, Punta Hermosa, El Agustino, Sata Rosa, Chosica, Chacla-cayo, Huaycan (Ate) y Carapongo (Chosica). En el presente estudio, se aplica las metodologas yaestablecidas al Distrito de Sachaca a n de conocer y proponer la zonicacin de sus suelos.

4. ANTECEDENTES


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En la actualidad es ampliamente conocido que las condiciones locales de sitio son uno de losprincipales factores responsables de los daos que se producen en cualquier tipo de edicacin

durante la ocurrencia de sismos severos. Este factor es fuertemente dependiente de las condicio-nes geolgicas, geomorfolgicas, geodinmicas, geotcnicas, ssmicas y geofsicas de las zonas enestudio y que en conjunto controlan la amplicacin de las ondas ssmicas causantes de los daosa observarse en supercie despus de ocurrido un sismo.

Las condiciones locales de sitio son evaluadas en los estudios de zonicacin ssmica-geotcnica yel resultado se constituye como una de las herramientas ms importantes orientadas a minimizarlos daos producidos por sismos. La nalidad es evaluar el comportamiento dinmico de los sue-los(CDS), teniendo en cuenta que la intensidad de las sacudidas ssmicas vara considerablemente

a distancias cortas y reas pequeas.

Las metodologas a seguir para lograr el mayor conocimiento sobre el comportamiento dinmicodel suelo o efectos de sitio en regiones de moderada a alta sismicidad, consideran los estudios

geolgicos, geomorfolgicos, geotcnicos, ssmicos y geofsicos. Cada uno de estos campos deinvestigacin proveen de informacin bsica obtenida de observaciones de campo y de la toma dedata in situ, para lo cual es necesario disponer de mapas catastrales actualizados de las zonas en

estudio, as como los correspondientes a las zonas de futura expansin urbana.

En conclusin, los efectos que produce cada tipo de suelo sobre la propagacin y amplitud de lasondas ssmicas, permiten tipicar los suelos y estimar el comportamiento dinmico del mismo.

El resultado nal es el Mapa de Zonicacin Ssmica-Geotcnica que debe constituirse como eldocumento ms importante en las tareas y programas de gestin del riesgo ante la ocurrencia desismos.

5. CONDICIONES LOCALES DE SITIO


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6. CONDICIONES MECNICAS-DINMICAS

DE SUELOS: NORMA E-030

En el Per, la construccin de obras civiles de cualquier envergadura debe considerar las indica-ciones contenidas en el Reglamento Nacional de Construccin o Norma E-030 (2003). Bsicamen-

te, esta norma considera la clasicacin de los suelos en funcin de sus propiedades mecnicas,espesor de estrato, perodo fundamental de vibracin y velocidad de propagacin de las ondas decorte.

La Norma E-030, establece que los suelos pueden ser clasicados en cuatro tipos:

Suelos muy rgidos (Tipo S1). Corresponden a suelos en los cuales la velocidad de propaga-cin de la onda de corte es similar al de una roca, adems el perodo fundamental de vibracindel suelo es de baja amplitud sin exceder los 0.25 s. Se incluyen los casos en los cuales lascimentaciones se realiza sobre:

Roca sana o parcialmente alterada, con una resistencia a la compresin no connadamayor o igual que 500 kPa (5 kg/cm2).

Grava arenosa densa. Estrato de no ms de 20 m de material cohesivo muy rgido, con una resistencia al corte,

en condiciones no drenadas, superior a 100 kPa (1 kg/cm2), sobre roca u otro material con

velocidad de onda de corte similar al de una roca.

Estrato de no ms de 20 m de arena muy densa con N > 30, sobre roca u otro material convelocidad de onda de corte similar al de una roca.

Suelos intermedios (Tipo S2). Suelos con caractersticas intermedias entre las indicadas paralos suelos S1 y S3. Suelos exibles o con estratos de gran espesor (Tipo S3). Corresponden a suelos que pre-

sentan perodos fundamentales mayores a 0.6 segundos con vibraciones de baja amplitud. Condiciones excepcionales (Tipo S4). A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente

exibles y los sitios donde las condiciones geolgicas y/o topogrcas son particularmentedesfavorables.

En general, para cualquier estudio se deber considerar el tipo de suelo que mejor describa lascondiciones locales de cada zona de inters y utilizar los correspondientes valores de periodos Tp ydel factor de amplicacin del suelo S denido en la Norma E-030 (2003), ver Tabla 2.


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TABLA 2Parmetros del suelo segn la Norma E-030 (2003)

Tipo Descripcin Tp (S) S

S1 Roca o suelos muy rgidos 0,4 1,0

S2

Suelos intermedios 0,6 1,2

S3 Suelos exibles o con estratos de gran espesor 0,9 1,4

S4 Condiciones excepcionales * *

* Los valores de TPS para este caso sern establecidos por el especialista, pero en ningn caso sern

menores que los especicados para el perl tipo S3.

Una extensin para esta clasicacin de suelos, fue implementada por el CISMID y el IGP para suaplicacin en los estudios de zonicacin ssmica geotcnica de los distritos de Lima y Callao, ver

Figura 3. De acuerdo a este estudio y segn las caractersticas mecnicas y dinmicas de los suelosque conforman el terreno de cimentacin del rea de estudio, as como las consideraciones dadaspor el Cdigo de Diseo Sismorresistente del Reglamento Nacional de Edicaciones (Norma E-030,2003), se ha denido las siguientes zonas ssmicas-geotcnicas:

ZONA I: Esta zona est conformada por los aoramientos rocosos, los estratos de grava colu-

vial-aluvial de los pies de las laderas que se encuentran a nivel supercial o cubiertos por un

estrato de material no de poco espesor. Este suelo tiene un comportamiento rgido, con pe-

riodos de vibracin natural determinados por las mediciones de microtrepidaciones (registros

de vibracin ambiental) que varan entre 0.1 y 0.3 s. Para la evaluacin del peligro ssmico

a nivel de la supercie del terreno, se considera que el factor de amplicacin ssmica, porefecto local del suelo, es de S=1.0 con un periodo natural de Ts=0.4 s, correspondiendo a un

suelo Tipo S1 de la norma sismorresistente peruana.

ZONA II: En esta zona se incluyen las reas de terreno conformado por estratos superciales

de suelos granulares nos y suelos arcillosos con espesores que varan entre 3.0 y 10.0 m.,

subyaciendo a estos estratos se tiene grava aluvial o grava coluvial. Los periodos predominan-

tes del terreno, determinados por las mediciones de microtrepidaciones, varan entre 0.3 y

0.5 s. Para la evaluacin del peligro ssmico a nivel de la supercie del terreno, se considera

que el factor de amplicacin ssmica, por efecto local del suelo, en esta zona es S=1.2 con

periodo natural del suelo es Ts=0.6 s, correspondiendo a un suelo Tipo S2 de la norma sismo-

rresistente peruana.ZONA III: Esta zona est conformada en su mayor parte por los depsitos de suelos nos y

arenas de gran espesor que se encuentra en estado suelto. Los periodos predominantes en-

contrados en estos suelos varan entre 0.5 y 0.7 s, por lo que su comportamiento dinmico ha

sido tipicado como un suelo Tipo S3 de la norma sismorresistente peruana, con un factor de

amplicacin ssmica de S=1.4 y periodo natural de Ts=0.9 s.

ZONA IV: Esta zona est conformada por los depsitos de arena elicas de gran espesor,

depsitos uviales, depsitos marinos y suelos pantanosos. Los periodos predominantes en-

contrados en estos suelos son mayores que 0.7 s; por lo que, su comportamiento dinmico ha

sido tipicado como un suelo Tipo S4 de la norma sismorresistente peruana, asignndoles un

factor de amplicacin ssmica de S=1.6 y periodo natural de Ts=1.2 s (Segn la Norma E03,

es un caso especial).


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ZONA V: Estn constituidos por reas puntuales conformadas por depsitos de rellenos suel-

tos de desmontes heterogneos que han sido colocados en depresiones naturales o excavacio-

nes realizadas en el pasado, con espesores entre 5 y 15 m. En esta zona se incluyen tambin

a los rellenos sanitarios que en el pasado se encontraban fuera del rea urbana y que, en laactualidad, han sido urbanizados. El comportamiento dinmico de estos rellenos es incierto

por lo que requieren un estudio especco.

FIGURA 3. Mapa de Zonicacin de suelos para Lima Metropolitana elaborado por el CISMID(APESEG, 2005) y el IGP (distritos en recuadro) dentro del proyecto PNUD (PNUD, 2010)


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Para la ejecucin del estudio de Zonicacin Ssmica Geotcnica del Distrito de Sachaca se harealizado la aplicacin de diversos mtodos como parte de los estudios geolgicos-geotcnicos,ssmicos y geofsicos, cuyas caractersticas se detallan a continuacin.

7.1. PELIGRO SSMICO

Considera en trminos de probabilidad, conocer la severidad ssmica con la cual podra ser sacudi-da un rea en un determinado lapso de tiempo y puede ser expresado en trminos de aceleracin.Para tal efecto, se hace uso del catlogo ssmico y fuentes sismognicas denidas por el InstitutoGeofsico del Per, las ecuaciones de atenuacin denidas por Young et al (1997) y de Sadigh et al(1997), y el algoritmo CRISIS-2007 (Ordaz et al, 2007).

7.2. SISMICIDAD REGIONAL

Para conocer el potencial ssmico de la regin sur del Per se realiza el anlisis espacial dela sismicidad instrumental e histrica a n de identicar la existencia de fuentes sismognicasgeneradoras de esto sismos. El anlisis de la sismicidad se realiza a partir de data contenida en elcatlogo ssmico proveniente del IGP.

7.3. ESTUDIOS GEOLGICOS Y GEOTCNICOSEstos estudios consideran la recoleccin, en campo, de diferentes tipos de informacin geolgica,geomorfolgica, geodinmica y de zonas susceptibles a deslizamientos y/o peligros por inunda-cin. Las tcnicas de anlisis son:

Tcnica de Levantamiento Geolgico y Geomorfolgico. Considera el desarrollo de trabajosde campo orientados a recopilar informacin sobre las caractersticas geolgicas y geomorfo-lgicas de carcter local (Figura 4), considerando bases de datos topogrcos, de pendientes,drenajes, litologa, uso de suelos y de reas susceptibles a deslizamientos y/o producidas porinundacin.

Tcnica de Anlisis Geodinmico: Considera la evaluacin de los diversos procesos de intem-perismo y meteorizacin que conducen a movimientos en masa, as como el inventario de los

7. METODOLOGA


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mismos teniendo en cuenta parmetros intrnsecos como la litologa, pendientes, geomorfolo-ga, cobertura vegetal y drenaje.

FIGURA 4. Imagen del terreno sobre el cual se ha realizado el trabajo geolgico y geomorfolgico en elDistrito de Sachaca

Tcnica de Anlisis Geotcnico: Se establece la construccin de calicatas para la obtencinde muestras de suelo a n de realizar anlisis como el granulomtrico (Figura 5), lmites deelasticidad, contenido de humedad y corte directo (capacidad portante). Las calicatas tuvie-

ron dimensiones de 1.5 m x 1.5 m x 3.0 m, siendo este ltimo valor el correspondiente a laprofundidad mxima. Las muestras se obtuvieron de la capa ms profunda y representativadel tipo de suelo en el sitio evaluado. Con la primera muestra de suelo obtenida se hicieron

los anlisis granulomtricos, lmites de elasticidad y contenido de humedad, y con ello seprocedi a realizar la clasicacin de los mismos haciendo uso del Cdigo SUCS (ClasicacinUnicada de Suelos) para el total de las muestras.

La clasicacin SUCS fue propuesto por Arturo Casagrande y sus modicaciones fueron realizadasen el ao 1942, siendo actualmente la ms utilizada a nivel mundial para la clasicacin de suelosdesde un punto de vista geotcnico. La SUCS divide los suelos en:

Suelos de grano grueso

Suelos de grano no Suelos orgnicos


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Los suelos de grano grueso y no se distinguen mediante el tamizado del material por el tamiz No.200. Los suelos gruesos corresponden a los retenidos en dicho tamiz y los nos a los que pasan,de esta forma se considera que un suelo es grueso si ms del 50% de las partculas del mismo sonretenidas en el tamiz No. 200 y no si ms del 50% de sus partculas son menores que dicho tamiz.Los suelos se designan por smbolos de grupo, los mismos que constan de un prejo y un sujo.Los prejos son las iniciales de los nombres en ingls de los seis principales tipos de suelos (grava,arena, limo, arcilla, suelos orgnicos de grano no y turbas); mientras que, los sujos indican sub-divisiones en dichos grupos:

G = Grava C = Arcilla L = Baja plasticidad

S = Arena O = Limo o arcillas Orgnicas W = Bien graduado

M = Limo H = Alta plasticidad P = Mal graduado

La segunda muestra fue utilizada para el anlisis de corte directo que consiste en la aplicacin decargas diferenciadas hasta que la muestra falle, lo cual permite determinar la capacidad portan-te del suelo (capacidad admisible ltima). En caso de que la muestra de suelo sea una grava sin

FIGURA 5. Calicata construidapor una retroexcavadoraproporcionada por el Municipiodel Distrito de Sachaca.


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contenido de arena, no es posible aplicar el ensayo de corte directo, sino el de densidad mxima,mtodo que tambin permite estimar el valor de capacidad portante.

7.4. ESTUDIOS SSMICOS Y GEOFSICOS

Estos estudios consideran la recoleccin, en campo, de diferentes tipos de informacin utilizandoinstrumental ssmico para el registro de seales o para realizar arreglos ssmicos lineales, todosorientados a conocer el comportamiento dinmico del suelo y sus propiedades fsicas. Las tcnicasde anlisis utilizadas son:

Tcnica de H/V: considera como hiptesis de base que las vibraciones ambientales o microtre-mores generadas por la actividad humana se deben principalmente a la excitacin de las ondastipo Rayleigh en las capas superciales. El registro de esta informacin y su interpretacin,permite conocer el periodo natural del suelo y el factor de amplicacin, parmetros que de-nen el comportamiento dinmico del suelo ante la ocurrencia de eventos ssmicos. Estos re-sultados son correlacionados y complementados con los obtenidos de los estudios geolgicos,geomorfolgicos, geodinmicos y geotcnicos. Para los registros de vibracin ambiental seutiliza un equipo ssmico compuesto por un registrador tipo CitySharp y sensores tipo Lennartzde tres componentes de registro (Figura 6).

En la Figura 7, se muestra la disposicin del equipo ssmico al momento de la toma de datos, ade-ms de ejemplos de registros de vibracin ambiental. El registro A fue tomado en una zona librede ruidos de fondo. Contrariamente, la seal del registro B presenta alteraciones debidas a lapresencia de ruidos de variada amplitud, que al momento de ser analizados, son ltrados a n deno afectar a la informacin a utilizarse en este estudio. Con la informacin disponible, se procedede construir las razones espectrales H/V (registros de las componentes horizontales / registros enla componente vertical) a n de identicar las frecuencias predominantes y amplicaciones rela-tivas que caracterizan al tipo de suelo presente en el rea de estudio (ver Figura 8), el mismo queest denido por las condiciones geolgicas y geomorfolgicas de las primeras decenas de metrosde la supercie terrestre. Debe entenderse que, de acuerdo a la variacin de las propiedades

fsicas del suelo, cualquier medio al ser afectado por algn tipo de onda de cuerpo o supercial,puede o no, causar su amplicacin debido al efecto de las capas estratigrcas superciales dediferente espesor, geometra y composicin litolgica.

FIGURA 6. Equipo ssmico utilizado para el registro de vibraciones ambientales: sensores Lennartz (2N) yregistrador CityShark


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HERNANDOTAVERA28

Para aplicar la tcnica H/V, se consideran los siguientes pasos:

1) Los registros de vibracin ambiental fueron tratados por ventanas 20 segundos de seal no

perturbada por el ruido de fondo. Para tal efecto, se selecciona de, forma aleatoria, diversostramos de seal sin la presencia de ruidos transitorios.

2) Se calcula la Transformada Rpida de Fourier para un nmero mayor a 10 ventanas de obser-

vacin para cada punto.

3) Los espectros horizontales de la seal se dividieron entre el espectro vertical para obtener

la relacin H/V y luego se promediaron estos, para cada punto de observacin, considerando

su respectiva desviacin estndar. Luego se procedi a identicar la frecuencia predominante

considerando, como condicin, presentar una amplicacin mxima relativa mayor a 2 veces.

FIGURA 7. Imgenes de la disposicin del equipo ssmico y ejemplos de registros de vibracin ambiental obtenidossobre una zona libre de ruido de fondo (registro A) y otro con ruido aleatorio de baja amplitud (registro B). Obsrveselas diferentes amplitudes registradas en cada punto.


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FIGURA 8. Ejemplo de seleccin de ventanas de registro de vibracin ambiental(rectngulos de colores) en sus tres componentes y con sus respectivos grcos derazones espectrales H/V. As mismo, se muestra en escala de colores, la variacinazimutal de la amplitud del registro. En la parte inferior el valor de la frecuenciapredominante.

Para denir la frecuencia predominante se consideraron tres criterios (Lermo y Chvez-Garca-1994 a,b; Lachet y Bard, 1994): primero, debe estar presente en un rango de inters que uctaentre 0.5 a 30 Hz; segundo, debe presentar amplicaciones relativas de al menos 2 veces (se con-sidera la amplitud de 1 como punto de referencia) y por ltimo, se considera el pico/rango defrecuencias ms representativos para cada punto de medida.

Finalmente, para la presentacin de los resultados, las frecuencias son expresadas en periodosdominantes.


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FIGURA 9. Imagen de la disposicin del equipo de refraccin ssmica parala toma de data en el Distrito de Sachaca

Tcnica de Arreglos Lineales: Se hace uso de tendidos lineales de 24 sensores ssmicos a n deregistrar ondas de volumen y superciales generados por fuentes articiales (Figura 9). Con esteprocedimiento se pretende conocer la velocidad de las ondas de corte (ondas S) utilizando el mto-

do MASW; es decir, conocer los cambios de velocidades a lo largo de los diversos estratos existentesen el subsuelo.

La aplicacin de esta tcnica permite determinar las caractersticas fsicas del subsuelo bajo unpunto en forma indirecta, basndose en el cambio de las propiedades fsicas de los materiales quela conforman, permitiendo de este modo, denir el perl de velocidades de las ondas de corte(Vs) que caracteriza a dicha lnea. La interpretacin de la informacin recolectada proporcionauna curva de dispersin (velocidad de fase de las ondas superciales versus la frecuencia) para lasondas superciales, ya que estas conservan hasta el 90% del valor de la velocidad de las ondas decorte (Vs). Luego mediante un procedimiento de clculo iterativo inverso se obtiene el perl de

velocidad de las ondas de corte (Vs) para el punto medio de cada lnea de estudio. La aplicacinde un nuevo clculo iterativo inverso, permite conocer el periodo predominante terico corres-pondiente al perl de velocidades, el cual es correlacionado con el obtenido con la tcnica H/V an de validar ambos resultados.


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Durante el estudio de Zonicacin Ssmica-Geotcnica del Distrito de Sachaca, se procedi a es-timar el Peligro Ssmico desde el punto de vista probabilstico y a la vez, analizar la distribucin

espacial de la sismicidad en la regin de Arequipa que pudiera afectar al rea de estudio.

8.1. PELIGRO SSMICO

Esta metodologa permite conocer, en trminos de probabilidad, la severidad ssmica con la cual po-dra ser sacudida un rea en un determinado lapso de tiempo. Este parmetro es expresado en trmi-nos de aceleracin. Para tal efecto, se hace uso del catlogo ssmico y fuentes sismognicas denidaspor el Instituto Geofsico del Per (Tavera et al, 2012), las ecuaciones de atenuacin para fuentes desubduccin denidas por Young et al (1997) y para fuentes continentales propuestas de Sadigh et al

(1997). El algoritmo utilizado para el clculo del peligro ssmico es el CRISIS-2007 (Ordz et al, 2007).

8. ASPECTOS SISMOLGICOS

FIGURA 10. Peligro Ssmico para la regin de estudio correspondiente a un periodo de retorno de 50 aos conel 10% de excedencia.


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Para el Distrito de Sachaca se obtiene, para un periodo de retorno de 50 aos con el 10% de ex-cedencia, valores de aceleracin del orden de 360 gals (Figura 10), equivalentes a intensidadesdel orden de VI-VII (MM); es decir, sucientes como para producir posibles daos estructurales,

deslizamientos en zonas de pendientes altas y procesos de licuacin de suelos en zonas inestables.

8.2. SISMICIDAD REGIONAL

La regin sur del Per se caracteriza por ser una de las de mayor ndice de ocurrencia de sismosde variada magnitud a diversos niveles de profundidad, as como la mayor cantidad de energaliberada, la misma que se debe principalmente al proceso de convergencia y subduccin entre lasplacas de Nazca y Sudamericana, proceso que se desarrolla frente a la lnea de costa hasta unadistancia del orden de 200 km mar adentro (Figura 11). Los sismos de foco supercial (h


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Por otro lado, histricamente la regin sur del Per ha sido afectada por un gran nmero de sismosde intensidad alta, siendo los ms importantes los ocurridos en 1604 y 1868, ambos con magnitudesprximas a 8.5 Mw e intensidades del orden de IX-X en la escala de Mercalli Modicada. Otros even-

tos importantes, son los ocurridos en 1582, 1913 y 1958, este ltimo con epicentro en continentey produjo daos principalmente en la ciudad de Arequipa y alrededores. En el mapa de la Figura12, se puede observar la ubicacin geogrca de los epicentros de sismos histricos que afectarona la ciudad de Arequipa y por ende, al Distrito de Sachaca.

FIGURA 12. Distribucinespacial de losepicentros aproximadoscorrespondientes asismos histricos ocurridoen el Per. Todos ellos

con epicentros en laregin del sur del Per,afectaron a la ciudad deArequipa.


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9. ZONIFICACIN SSMICA-GEOTCNICA

El Distrito de Sachaca se encuentra ubicado en la Provincia y Departamento de Arequipa; por lotanto, es frecuentemente afectado por sismos de variada intensidad, todos con epicentros frente

a la lnea costa y con origen en el proceso de convergencia de placas. En los ltimos 20 aos, eldistrito ha tenido un fuerte crecimiento poblacional, lo que permiti se realizara una expansinurbana no planicada que considera el asentamiento de viviendas al pie de algunos cerros y enla cercana de la cuenca del rio Chili (Figura 13), incrementando de este modo su riesgo ante laposible ocurrencia de peligros naturales como los sismos, ujos de detrticos y crecidas del rio.

FIGURA 13. Diferentes tipos de viviendas presentes en la variada morfologa del Distrito de Sachaca.


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9.1. GEOLOGA, GEOMORFOLOGA Y GEODINMICA

Para los estudios geolgicos, geomorfolgicos, geodinmicos y geotcnicos, se ha hecho uso de la

base topogrca digital a escala 1/5,000 adquiridos del Instituto Geogrco Nacional (IGN). Delmismo modo, para las coberturas temticas se ha hecho uso de fotografas areas de la zona aescala 1/15,000. Toda la informacin fue georeferenciada en el Sistema de Informacin Geogrca(SIG) e integrada a la informacin topogrca de un Modelo Digital de Terreno (MDT). Del mismomodo, se ha recopilado informacin de fuentes como INGEMMET, Municipalidad de Sachaca y otrospublicados por fuentes privadas. Finalmente, se realiz un detallado trabajo de campo y cuya in-formacin permiti correlacionar y lograr mejor resolucin en los datos georeferenciados.

Aspectos Geolgicos: La geologa de Arequipa expone diferentes unidades litolgicas cuyanaturaleza son: gneas, sedimentarias y metamrcas, con edades que datan desde el Pre-

cambriano hasta el Cuaternario reciente (Vargas, 1970). El rea de estudio (Distrito de Sacha-ca) se asienta sobre unidades de tipo volcnico intrusivo y sedimentos de edad reciente, cuyascaractersticas se describen a continuacin (Figura 14):

Rocas gnea intrusivas: En la zonade colinas, se reconocieron aoramientos de roca gneaintrusiva del tipo granodiorita que se presentan con una morfologa suave y como parte decolinas altas moderadamente empinadas (25 a 45) y medianamente meteorizadas

Volcnico Sencca: Debe mencionarse que existe dos tipos de volcnico Sencca, el primeroaora en el can del ro chili, muy compacto, comnmente identicado como sillar, y el se-gundo denominado como volcnico Sencca salmn, que se encuentra en la margen occidentaldel ro Chili, cerca de la zona de Pampa de Camarones (parte del Distrito de Sachaca). Estaunidad es de composicin arena limosa de color salmn, de ah el derivado del nombre, conclastos subredondeados y menos compacto que el primero.

Depsitos inconsolidados: Comprenden los materiales no consolidados, producto de la me-teorizacin y erosin de los terrenos preexistentes y posterior deposicin. Estas unidades secaracterizan por presentar una morfologa plana y/o levemente inclinada, siendo las principa-les, las siguientes:

Aluviales: se encuentran ocupando la ladera del ro Chili (margen derecha) y estn formadospor gravas de grandes dimensiones, todas de forma angulosas a sub angulosas con una matriz

areno limosa o areno arcillosa como parte de una llanura aluvial. Estas unidades son depsitosde materiales provenientes del ro cuando aumenta su caudal.

Eluviales:conformado por material areno-limoso de coloracin beige claro a oscuro y marrn,cuyo origen es residual y por lo general, abarca los terrenos de cultivo. Este material se en-cuentra sobre la penillanura de Sachaca.

Elicos:conformado por capas de arenas y cenizas, estn presentes formando mantos delga-dos de manera dispersa sobre las laderas de las colinas presentes en el distrito.

Aspectos Geomorfolgicos: Regionalmente, en la ciudad de Arequipa se reconoce la presen-cia de cuatro unidades geomorfolgicas: la cordillera occidental, la cordillera volcnica, el

altiplano y la llanura costanera, siendo sus principales caractersticas, las siguientes (Figura15):


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FIGURA

14

.MapageolgicoparadelDistritod

eSachaca,

Arequipa


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FIGURA15.

MapageomorfolgicoparaelDistritodeSachaca,

Arequipa


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HERNANDOTAVERA38

La Penillanura: Abarca la mayor supercie del Distrito de Sachaca (80% del rea) y est con-formada por sedimentos sub horizontales constituidos por arcillas, limos, arenas y arenas gra-vosas. En su mayora corresponden a terrenos llanos a suavemente ondulados, con una ligera

inclinacin en direccin oeste (Figura 16). Valle Fluvial (cauce del ro Chili): Presenta una morfologa sub horizontal, con un ancho va-

riable de 25 a 50 m (basado en las secciones topogrcas). La unidad es alimentada por preci-pitaciones pluviales variables a lo largo del ao y sus principales componentes litolgicos sonlos materiales que arrastra desde su naciente y los que se van incorporando en su recorrido,encontrndose arenas, limos, arcillas y gravas de diferentes dimetros (Figura 17).

Cerros y Laderas:La periferia del distrito presenta zonas elevadas pero con una topografasuave y ondulada. Las laderas presentan pendientes moderadas (25 a 45) y gran parte deestas, se encuentran pobladas. En estas supercies, el suelo se encuentra cubierto por mate-rial de origen elico (arenas sueltas) y mantos de cenizas; mientras que, el substrato rocosolo conforman rocas intrusivas de tipo granodiorita (Figura 18).

FIGURA 16. Penillanura en el Distrito de Sachaca, la mayor parte est cubierta por parcelas agrcolas.

FIGURA 17. Valle del ro Chili, con presencia de vegetacin que recubren las terrazas.


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Aspectos Geodinmicos: Los procesos de geodinmica supercial dan lugar a diversas geo-formas que estn sometidas a procesos de intemperismo y meteorizacin que conducen a laocurrencia de movimientos en masa. Estos movimientos estn relacionados a los siguientesparmetros intrnsecos (Santacana, 2001): litologa, pendientes, geomorfologa, coberturavegetal y drenaje; y como agentes detonantes intervienen las precipitaciones, los sismos y laactividad antrpica que afectan la infraestructura establecida en la zona; es decir, la diversi-dad de viviendas. En el rea de estudio, no ha sido posible inventariar movimientos en masaactivos, pues solo se han reconocido la existencia de materiales inestables en algunas laderas

formadas como consecuencia del desarrollo de actividades antrpicas, tal como se muestra enlas Figuras 19 y 20.

FIGURA 18. Zonas de cerros presentes en el Distrito de Sachaca, todos con gran densidad poblacional.

FIGURA 19Obsrvese la cada de rocas en la laderade una colina perteneciente al P.J. VillaEl Triunfo (inclinacin de 29). En el

caso de un sismo de gran magnitud, losbloques de roca pueden caer cuestaabajo afectando a las viviendas ubicadasen la parte media y baja de la ladera.


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9.2. GEOTECNIA

Los estudios geotcnicos tienen por nalidad analizar y cuanticar las caractersticas fsicas de lossuelos, siendo su comportamiento geotcnico relevante al momento de utilizarlo como elemento

de medida para el soporte de una estructura determinada (cimentaciones). Para el estudio de los

suelos en el Distrito de Sachaca se construyeron 15 calicatas (Figura 21, Tabla 3) distribuidas de talmodo que cubran toda el rea de estudio. El anlisis de laboratorio permiti clasicar los suelosutilizando el Sistema Unicado de Clasicacin de Suelos (SUCS), as como conocer su capacidadportante. En la Figura 22 se muestra el mapa de clasicacin SUCS, siendo posible identicar laexistencia de hasta 3 tipos de suelos cuyas caractersticas se describen a continuacion (Tabla 4):

TABLA. 3Coordenadas UTM de las 15 (quince) calicatas construidas en el Distrito de Sachaca, Arequipa

CALICATAS NORTE(m) ESTE(m) ELEVACIONS-01 8182963 226416 2252S-02 8185099 227245 2240S-03 8183933 227698 2273S-04 8184017 223926 2295S-05 8183284 222669 2259S-06 8182984 223783 2251S-07 8181329 223872 2213S-08 8181769 226027 2268S-09 8183136 225655 2256S-10 8183395 226395 2289S-11 8183721 225610 2297

S-12 8183706 224534 2285S-13 8181212 223967 2226S-14 8180507 225296 2205S-15 8182380 225277 2251

FIGURA 20En la lnea de color rojo se muestra la zonaque favorece a cada de rocas y correspon-de a la parte alta del P.J. 23 de Junio. El

escenario es el resultado del desarrollo deactividades antrpicas.


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FIGURA

21

.Distribucinespacialdelas15(qu

ince)calicatasconstruidaseneldistritodeSachaca,

Arequipa


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HERNANDOTAVERA42

FIGURA

22

.MapadeclasicacindesuelosSU

CSparaelDistritodeSachaca,

Areq

uipa


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Suelos tipo SM, corresponden a suelos compuestos por arenas limosas que se encuentran

presentes en el 74% del rea total (identicados en 11 calicatas) y abarcando a los A.H. NuevaEsperanza, Coronel Victor Maldonado, 1 de Julio, Jos Mara Arguedas, El Mirador de Sacha-

ca, Los Angeles de la Cruz de Sachaca y Santa Mara de Guadalupe. Del mismo modo, los P.T. To Grande, To Chico, Huaranguillo, Cerro La Aparecida, Pasos del Seor, Arancota, CalleMarcarani, Calle Cusco y Pampa Camarones. Tambin los P.J. Villa el Triunfo, Villa Esperanza yAlto Guadalupe Pacico; adems, de las Asociaciones de Vivienda Jos Carlos Maritegui, JosMaria Arguedas, 28 de Julio, Corazn de Jess y Las Praderas. Asimismo, este tipo de sueloest presente en Coop. Jose Carlos Maritegui y en las Urbanizaciones El Ensueo I, El Palacio,Casa Campo, La Planicie y los Portales de Tahuaycani. En este tipo de suelo, el porcentaje dehumedad vara entre 5.3% y 34.3%, y en general, no presentan plasticidad.

TABLA 4

Clasifcacin de suelos SUCS para el Distrito de Sachaca

CalicataProfundidad

(m)Uniformidad Curvatura

Lmite

plstico

(%)

Lmite

lquido

(%)

Contenido

de Humedad

(%)

Grava

(> 4.76

mm)

Arena

(> 0.74 mm

< 4.76 mm)

Finos

(< 0.07 mm)

Clasifcacin

SUCSDenominacin

S-01 2,70 NP NT 10,66 7,0 76,0 17,0 SM Arena limosa

S-02 3,40 19,97 0,5 NP NT 7,17 31,0 65,0 4,0SP congrava

Arenapobrementegradada

S-03 2,90 14,93 0,42 NP NT 8,98 33,0 66,0 1,0SP congrava

Arenapobrementegradada

S-04 2,50 - - NP NT 7,11 0,0 5,3 47,0 SM Arena limosa

S-05 2,50 - - NP NT 5,63 0,0 65,0 35,0 SM Arena limosaS-06 2,80 - - NP NT 12,88 0,0 61,0 39,0 SM Arena limosaS-07 2,90 - - NP NT 22,93 1,0 61,0 38,0 SM Arena limosaS-08 2,80 - - NP NT 5,26 4,0 71,0 25,0 SM Arena limosaS-09 3,00 - - NP NT 8,52 2,0 80,0 18,0 SM Arena limosaS-10 2,70 - - NP NT 15,92 0,0 71,0 29,0 SM Arena limosaS-11 2,80 - - NP NT 21,95 5,0 59,0 36,0 SM Arena limosaS-12 2,50 - - NP NT 34,30 0,0 66,0 34,0 SM Arena limosa

S-13 3,00 3,23 1,47 NP NT 8,06 0,0 91,0 9,0 SP-SM

Arenapobrementegradada -Arena limosa

S-14 2,00 - - NP NT 22,41 8,0 71,0 21,0 SM Arena limosa

S-15 3,30 7,72 0,93 NP NT 5,91 5,0 86.0 9,0 SP-SM

Arenapobrementegradada -Arena limosa

Suelos tipo SP,corresponden a suelos constituidos por arena pobremente gradada, pero con

partculas de tamao uniforme. Este suelo es caracterstico en un 13% del rea de estudio yconsidera a las Urbanizaciones Quinta Montebello I, Quinta Montebello II, El Olivar, Las Con-des, Los Diamantes, Tahuaycani, El Buen Pastor, El Angel, Santa Fe, Ass, Magisterial Amauta,y el P.T. Los Arrayanes.El porcentaje de humedad que presentan es de 7.17% y 8.98%, y no

presentan plasticidad.

Suelos tipo SP-SM: corresponden a suelos conformados por arena pobremente gradada y are-na limosa, presentes en un 13 % del rea de estudio. Estos suelos estn presentes en las urba-


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nizaciones La Pea, El Dorado, La Catedral, Wayra, Campo Verde, El Ensueo II y el Palacio II.Estos suelos presentan humedad entre 8.06% y 6.91%.

Por otro lado y de acuerdo a la Figura 14, todos los P.J. que se encuentran sobre los cerros presen-tan suelos rocosos conformados por granodioritas.

Finalmente, en base a los ensayos de corte directo aplicado a las muestras de suelos de lasquince (15) calicatas, se ha calculado la capacidad portante, llamada tambin capacidad ltimade carga del suelo de cimentacin. Es decir, es la carga que puede soportar un suelo sin que suestabilidad sea amenazada, siendo los valores obtenidos para una profundidad y ancho mnimode cimentacin de 1m.

Para el Distrito de Sachaca, la capacidad portante de los suelos se presenta en la Figura 23 y en la

Tabla 5 los valores obtenidos para cada calicata. En general, los valores denen suelos con alta,media y baja resistencia al corte, distribuidos de la siguiente manera: los suelos con capacidadportante alta se encuentran en las Urbanizaciones Asis y Magisterial Amauta; ademas, del P. T. LosArrayanes. Suelos con capacidad portante media se encuentran en las urbanizaciones Quinta Mon-tebello I, Quinta Montebello II, El Olivar, Las Condes, Los Diamantes, Tahuaycani, El Buen Pastor,El Angel, Santa Fe, Los Portales de Tahuaycani y Residencial Montebello. En el resto del rea deestudio, los suelos presentan capacidad portante baja.

El detalle de los resultados obtenidos en el anlisis geotcnico se presenta en el Anexo 1.

TABLA 5Valores de capacidad portante para cada calicata construida en el Distrito de Sachaca y rangos de capacidad

de carga admisible

CALICATASAngulo de Friccininterna del Suelo

()

Cohesin Aparentedel Suelo (Kg/cm)

Densidad secaPromedio (gr/cm)

( < N 4)

HumedadNatural (%)

Capacidad CargaAdmisible(Kg/cm)

S-01 27.07 0.05 1.66 10.66 1.78 kg/cm2

S-02 - - - - 3.98 kg/cm2

S-03 - - - - 6.50 kg/cm2

S-04 24.43 0.05 1.59 7.11 1.32 kg/cm2

S-05 26.39 0.10 1.60 5.63 2.23 kg/cm2

S-06 24.94 0.04 1.51 12.88 1.24 kg/cm2

S-07 24.07 0.05 1.52 22.93 1.27 kg/cm2

S-08 28.94 0.02 1.67 5.26 1.76 kg/cm2

S-09 24.40 0.03 1.67 8.52 1.11 kg/cm2

S-10 25.46 0.06 1.61 15.92 1.68 kg/cm2

S-11 25.82 0.09 1.59 21.95 1.98 kg/cm2

S-12 23.89 0.04 1.58 34.30 1.31 kg/cm2

S-13 25.84 0.03 1.63 8.06 1.32 kg/cm2

S-14 25.81 0.04 1.69 22.41 1.46 kg/cm2

S-15 28.84 0.02 1.61 6.91 1.44 kg/cm2

Capacidad Carga Admisible

(Kg/cm)

DENOMINACIN

5.0 7.0 ALTA

3.0 5.0 MEDIA

1.0 3.0 BAJA


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FIGURA2

3.

Mapadecapacidadportantepara

elDistritodeSachaca,

Arequipa


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9.3. CUANTIFICACIN DE EVENTOS EXTREMOS

Para la cuanticacin de eventos extremos presente en el Distrito de Sachaca, se ha considerado

la estabilidad de taludes y el peligro de inundaciones debidas a crecidas del rio Chili, siendo suscaractersticas principales las siguientes:

9.3.1. Estabilidad de Taludes

En el Distrito de Sachaca se ha identicado la presencia de 27 zonas de laderas con posibles ndicesde inestabilidad de taludes, todas en los cerros ubicados dentro del mismo distrito (Figura 24).

Estos cerros presentan material de cobertura de origen coluvial con no ms de 90 cm de espesor en

su parte central y de 40 cm en sus extremos; mientras que, en las cumbres la cobertura es escasadebido a los procesos de erosin que los afecta.

Estos cerros estn distribuidos en los P. J. Villa Esperanza, Villa El Triunfo, Ampliacin Villa ElTriunfo, 23 de Junio, La Chiriguana, Alto Guadalupe Pacico, 7 de Junio y San Jernimo. Tambinen los A. H. La Nueva Esperanza, Coronel Victor Maldonado, 1 de Julio, Alto Arguedas, Mirador deSachaca, y General Pedro Vilcapaza. Del mismo modo en las Asociaciones de Vivienda Corazn deJess, Buena Vista, Jos Maria Arguedas, 28 de Julio; adems, del P. T. Pasos del Seor, todos den-samente poblados (Figuras 25 y 26).


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FIGURA

24

.Distribucinespacialdeladerasen

loscerrosexistentesenelDistritodeSachaca(lneascolorrojo).Losnmeroscorrespondenalacodicaci

nasignada

enesteestudio(L01,..,

L27)


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FIGURA 25. Viviendas asentadas sobre las laderas del cerro Arguedas. Se observa la presencia de caminosde herradura sobre la cima. El rango de pendiente en la zona es de 25 a 40.

FIGURA 26 Viviendas asentadas sobre la ladera del cerro donde se ubican las Asoc. 28 de Julio y Jos MariaArguedas. Obsrvese que el cerro est cubierto por viviendas y de ocurrir un movimiento en masa, estasseran afectadas


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Por otro lado, se ha observado que las 27 laderas identicadas en este estudio presentan, enpromedio, pendientes de 25 a 40, y tal como se indic, sus supercies estn compuestas porun substrato rocoso de granodiorita y una cobertura de material coluvial de variado espesor.

Considerando estas caractersticas y las propiedades geotcnicas de dichos materiales (Tabla6), se procede a realizar el anlisis de estabilidad de taludes haciendo uso del software SLIDE.

TABLA 6Propiedades geotcnicas de las unidades geolgicas presentes en los cerros del Distrito de Sachaca

(Ocola, 2005)

Tipo dematerial

Tipo deresistencia

Peso unitario(KN/m3)

Cohesin(KPa)

Angulo defriccin ()

Nivel fretico

Coluvial Mohr-Coulomb 26-28 15-20 35 N.P

Roca Mohr-Coulomb 18 0-0.30 27 N.P

El software SLIDE tiene como funcin principal, realizar el anlisis de estabilidad de taludes, lle-gndose a proporcionar un factor de seguridad para cada una de las zonas evaluadas en campo(Tabla 7). Para las laderas de todos los cerros presentes en el Distrito de Sachaca se aplica lascondiciones de un modelo esttico y de otro pseudo esttico. El modelo esttico se aplica al taludcuando este se encuentra en estado de equilibrio-limite y sin tener en cuenta las deformacionesdel terreno; mientras que, para el modelo pseudo-esttico se le aade un coeciente ssmico,cuya magnitud debe simular la naturaleza de la intensidad o aceleracin del suelo producido porel sismo. En general, se asume que este coeciente es igual a 1/3 0 1/2 de la mxima aceleracinpico esperada para un evento ssmico caracterstico y para ello, se requiere de estudios de peligrossmico o del registro de aceleraciones en tiempo-historia. En el caso de Arequipa, el sismo del ao2001 alcanzo picos de aceleracin del orden de 0.40g; por lo tanto, el coeciente ssmico aplicadopara el modelo pseudo esttico ser 1/2 de la aceleracin mxima; es decir, 0.20g. El anlisis dela informacin se realiza utilizando el mtodo de Bishop, que en este momento es el de mayor usopara el clculo de factores de seguridad en taludes.

TABLA 7Rango de factor de seguridad en taludes (Sowers y Sowers, 1970)

FACTOR DE SEGURIDAD SIGNIFICADO

< 1 Inseguro

1.00-1.20 Seguridad cuestionable

1.30-1.40 Satisfactorio para cortar y terraplenes,

cuestionable para presas

>1.50 Seguro para presas

Por ejemplo, para la ladera L18 ubicada en el cerro en donde se encuentra el A. H. Coronel VictorMaldonado se obtiene con el modelo esttico, un factor de seguridad de 2.748 (Figura 27), lo cual

indica que dicha unidad se encuentra en equilibrio. Para el modelo pseudo-esttico, considerandoun coeciente de carga ssmica de 0.2 g, se obtiene como resultado un factor de seguridad de2.151; es decir, la unidad sigue siendo estable (Figura 28).


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HERNANDOTAVERA50

Coeficiente de carga ssmica

FIGURA 27. Factor de seguridad para la ladera L18 del cerro ubicado en el A. H. Coronel Victor Maldonado considerandoun modelo esttico.

FIGURA 28. Factor de seguridad para la ladera L18 del cerro ubicado en el A. H. Coronel Victor Maldonado considerandoun modelo pseudo esttico.

Del mismo modo, para la ladera L24 del cerro ubicado en el P.J. Villa El Triunfo, se obtiene un fac-tor de seguridad de 1.39 considerando el modelo esttico (Figura 29), lo cual indica que dicha uni-dad es estable. Para la misma unidad y considerando un modelo pseudo esttico y un coecientessmico de 0.2g (Figura 30), se obtiene un factor de seguridad de 0.945; es decir, bajo condicionesssmicas, dicha unidad es inestable


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A continuacin, en la Tabla 8 se detalla los resultados obtenidos para las 27 laderas evaluadas ycon mayor detalle en el Anexo 2.

Coeficiente de carga ssmica

FIGURA 29. Factor de seguridad para la ladera L24 del cerro ubicado en el P.J. Villa El Triunfo considerando un modeloesttico.

FIGURA 30. Factor de seguridad para la ladera L24 del cerro ubicado en el P.J. Villa El Triunfo considerando un modelopseudo esttico.


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TABLA 8Valores de factor de seguridad para las 27 laderas identicadas en los cerros existentes

en el Distrito de Sachaca

Ladera Modelo Esttico (F.S) Modelo Pseudo EstticoS.L.C (0.2)

L-01 1.178 0.885

L-02 1.695 1.332

L-03 2.439 1.317

L-04 2.414 1.902

L-05 2.086 1.554

L-06 2.465 1.947

L-07 3.520 3.008

L-08 3.428 2.858

L-09 1.428 1.113

L-10 1.749 1.359

L-11 1.587 1.247

L-12 1.514 1.162

L-13 1.853 1.448

L-14 1.448 1.192

L-15 4.461 3.225

L-16 2.137 1.789

L-17 2.536 1.332

L-18 2.748 2.151

L-19 2.010 1.577

L-20 2.246 1.751L-21 4.104 3.11

L-22 3.296 2.507

L-23 1.003 0.868

L-24 1.390 0.945

L-25 4.805 4.004

L-26 3.293 2.686

L-27 2.865 2.124

Inestable Precario Estable

9.3.2. Peligro a Inundaciones

Las inundaciones son fenmenos naturales cuyo efecto es la acumulacin de agua en un lugar don-de habitualmente no existe. Esta acumulacin se produce por un exceso de agua registrado en unlugar y momento dado, esto debido frecuentemente a la ocurrencia de precipitaciones pluviales.Estas precipitaciones son las ms frecuentes y al exponerse durante un tiempo largo, sern lascausantes del aumento del caudal del ro, que al llegar a sobrepasar su nivel de almacenamiento,

provocar su desborde ocasionando la inundacin. Si junto al ro se encuentran centros poblados oterrenos agrcolas, estos sern los ms afectados.

El ro Chili se constituye como el principal colector hdrico de la Provincia de Arequipa, tiene suorigen en la unin de los ros Sumbay y Blanco, e ingresa a la ciudad de Arequipa por su borde


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oriental a travs de un can profundo de ancos escarpados ubicado entre los volcanes Chachaniy Misti para luego formar un amplio valle. El valle del ro Chili se encuentra en el lmite de una de-presin somera, anqueada por un dorso de direccin norte sur en la cual sobresale la presencia

de terrazas agrcolas (Vargas, 1970), con una geomorfologa tpicamente antrpica, tal como semuestra en la Figura 31.

FIGURA 31. Valle del Rio Chili en el cual se observa la presencia de terrazas agrcolas con inuencia antrpica queinvaden parcialmente el cauce del ro

El ro Chili aumenta su caudal durante los meses de auencia de lluvias; es decir, los meses deenero a marzo, alcanzando como mximo un caudal de 180m3/seg (SENAMHI, 2012), situacin querene las condiciones favorables para provocar el desborde del mismo, arrasando con ello terrenos

de cultivo y urbanizaciones cercanas, adems de modicar la morfologa del paisaje. En pocasde poca accin pluvial, el ro retoma su cauce natural e incluso llega a ser menor, llegando a pre-sentar caudales promedio de 14 m3/seg (SENAMHI, 2012), escenario propio de los meses de abrila diciembre.

En la Figura 32 se muestra en cuadros estadsticos, los caudales mximos alcanzados por el ro Chilientre los aos de 1973 al 2012 (39 aos) y en ella se observa que las precipitaciones pluviales sepresentan en mayor cantidad durante el mes de febrero, aunque en el mes de febrero del 2012 elro Chili lleg a presentar un caudal promedio de 177.625 m3/seg llegando a provocar el desbordedel ro para arrasar con terrenos de cultivos y afectando, no solo al Distrito de Sachaca, sino tam-


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FIGURA 32. Caudales medios alcanzados por el ro Chili en la ciudad de Arequipa durante un periodo de 39 aos


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bin, a los Distritos de Tiabaya, Hunter y Uchumayo. En Sachaca, tres viviendas ubicadas en lascercanas del puente San Isidro fueron daadas y como medidas de prevencin para evitar posiblesinundaciones de procedi a realizar el reforzamiento provisional del cauce con muros de piedras

y sacos de tierra cerca de la Urb. El Palacio I. En la Figura 33, se muestra escenarios para el roChili correspondientes a los meses de febrero y setiembre, el primero en pocas de alto caudal yel segundo, de bajo caudal.

Otro caudal importante que resaltar se present en el mes de febrero del ao 1994 con 220m 3/seg., llegndose a reportar daos por desbordes en varias zonas a lo largo del cauce del rio Chili.

En este caso, la zona de estudio se encuentra comprendida dentro de la cuenca del ro Chili, a lolargo de aproximadamente 5 km, considerando sectores del P.T. Arrayanes, terreno del ex-MercadoLa Parada y la zona del P.T. Arancota. Durante el trabajo de campo se lleg a identicar la pre-sencia de 6 zonas susceptibles a inundaciones por incremento del caudal del ro Chili, todas deno-

minadas en la Figura 34 con letras de la A a la F. Para realizar una mejor evaluacin del riesgo deinundacin, para cada una de las zonas se ha construido una seccin topogrca y sus coordenadasUTM se detallan en la Tabla 9 (ver Anexo 3).

TABLA 9Coordenadas UTM de ubicacin de las secciones topogricas sobre el ro Chili

PUNTOS NORTE (m) ESTE(m) ELEVACION (m)

Seccin A 8180768 0225572 2207

Seccin B 8181583 0226073 2227

Seccin C 8182192 0226461 2244

Seccin D 8182715 0227039 2263Seccin E 8183297 0227533 2273

Seccin F 8184292 0228011 2275

FIGURA 33. Caudales en el rio Chili durante los meses de febrero (caudal alto) y setiembre (caudal normal) durante elao 2012


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FIGURA

34.

Ubicacinespacialdelaszonassus

ceptiblesainundacionesporcrecidadelrioChili,todasdenotadasporletrasdelaAhastalaF


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Para obtener las simulaciones por inundacin en cada zona identicada como susceptible a estepeligro, se utiliz el software HEC-RAS y los datos topogrcos levantados en campo. Los resulta-dos obtenidos en este estudio tienen un rango de aproximacin del 10% al 20% debido bsicamente

a que las condiciones asumidas para el escenario de la simulacin no son datos exactos. Los resul-tados obtenidos se describen en la gura 34.

Zona A (Figura 35): se encuentra en el P.T. Arancota. En la zona el rio presenta un ancho pro-medio de 38.85 m con una profundidad de 0.75 m (seccin topogrca A-A) y un caudal promediode 15.425 m3/seg (SENAMHI, Junio 2012). En la zona se observa la presencia de un enrocado que

FIGURA 35. Principales caracteristicas geomorfolgicas en la Zona A suceptible a inundacin

ZONA SUSCEPTIBLE A INUNDACIN A


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funciona como muro de contencin en la margen derecha del ro, acumulacin de rocas en la partecentral del cauce provenientes del arrastre de materiales durante el aumento de su caudal. As

mismo, en la margen derecha del rio existen varios terrenos agrcolas en produccin.

Los resultados obtenidos en la simulacin numrica sugieren que el ro Chili, a lo largo de laSeccin A, se desbordara con un caudal superior a 170 m3/seg afectando a viviendas y terrenosagrcolas ms cercanos a este.

Zona B (Figura 36): se ubica a 12 metros del Puente de Tingo y cerca del P.T. Arancota. En lazona el ro presenta un ancho promedio de 59 m con una profundidad de 0.90 m (seccin topogr-

FIGURA 36. Principales caractersticas geomorfolgicas en la Zona B suceptible a inundacin

ZONA SUSCEPTIBLE A INUNDACIN B


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ca B-B) y en promedio, presenta un caudal de 15.425 m3/seg (SENAMHI, Junio 2012). En esta zonase observa la presencia de un talud enrocado en su margen izquierda, la acumulacin de detritosen la parte central del cauce provenientes del arrastre de los materiales durante el aumento del

caudal del ro. Asimismo, la presencia de terrenos agrcolas en la margen derecha del ro.

Los resultados obtenidos en la simulacin numrica sugieren que el rio Chili, a lo largo de la Sec-cin B, se desbordara con un caudal superior a 177 m 3/seg afectando urbanizaciones y terrenosagrcolas ms cercanos a este.

Zona C (Figura 37): se encuentra ubicada en la Urb. El Palacio. En esta zona el ro presenta unancho promedio de 26 m y una profundidad de 1.00 m (seccin topogrca C-C) con un caudal

FIGURA 37. Principales caractersticas geomorfolgicas en la Zona C suceptible a inundacin

ZONA SUSCEPTIBLE A INUNDACIN C


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FIGURA 38. Principales caractersticas geomorfolgicas en la Zona D suceptible a inundacin

ZONA SUSCEPTIBLE A INUNDACIN D

del orden de 15.425 m3/seg (SENAMHI, Junio 2012). En el margen izquierdo del ro se observa laexistencia de un muro de contencin, un enrocado en su margen derecha del ro; adems, de lapresencia de varios terrenos agrcolas en produccin.

Los resultados obtenidos en la simulacin numrica sugieren que el rio Chili, a lo largo de la Sec-cin C, se desbordara con un caudal superior a 180 m3/seg afectando a urbanizaciones y terrenosagrcolas ms cercanos a este.

Zona D(Figura 38):se encuentra a 10 metros del Puente de la Va Frrea. En esta zona el ropresenta un ancho promedio de 32 m y una profundidad de 0.65 m (seccin topogrca D-D) conun caudal de 15.425 m3/seg (SENAMHI, Junio 2012). En la zona se observa la presencia de un murode contencin en su margen izquierda, un enrocado en su margen derecha, as como terrenos agr-colas y un rea deportiva perteneciente al local del Colegio de Contadores.


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Los resultados obtenidos en la simulacin numrica sugieren que el rio Chili, a lo largo de la Sec-cin D, se desbordara con un caudal superior a 200 m3/seg afectando a urbanizaciones y terrenosagrcolas ms cercanos a este.

Zona E (Figura 39): se ubica en la Variante de Uchumayo y a 10 metros del puente San Isidro.En esta zona el ro presenta un ancho promedio de 55 m y una profundidad de 1.20 m (seccin to-pogrca E-E) con un caudal medio de 15.425 m3/seg (SENAMHI, Junio 2012). En la zona se tienela presencia de terrazas agrcolas en su margen izquierda y otros utilizados para la construccin deviviendas en su margen derecha.

Los resultados obtenidos en la simulacin numrica sugieren que el rio Chili, a lo largo de la Sec-cin E, se desbordara con un caudal superior a 270 m3/seg afectando a urbanizaciones y terrenosagrcolas ms cercanos a este

FIGURA 39. Principales caractersticas geomorfolgicas en la Zona E suceptible a inundacin

ZONA SUSCEPTIBLE A INUNDACIN E


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FIGURA 40. Principales caractersticas geomorfolgicas en la Zona F suceptible a inundacin

Zona F (Figura 40): se encuentra en el P.T. Los Arrayanes, a 179 metros del Puente Fierro. En lazona el ro presenta un ancho promedio de 23 m y una profundidad de 0.90 m (seccin topogrcaF-F) con un caudal de 15.425 m3/seg (SENAMHI, Junio 2012). En la zona se observa la presencia

de terrenos agrcolas en su margen izquierda y derecha, adems de un importante escenario deerosin uvial causada por el aumento temporal de su caudal

Los resultados obtenidos en la simulacin numrica sugieren que el rio Chili, a lo largo de la Sec-cin F, se desbordara con un caudal superior a 290 m3/seg afectando a urbanizaciones y terrenosagrcolas ms cercanos a este

En conclusin, en la Figura 34 se muestra el mapa de peligro de inundacin a lo largo de la riberadel ro Chili entre el P.T. Arancota y el P.T. Los Arrayanes, siendo la ribera comprendida entre el P.T.Arancota y la Urb. El Palacio I, la de mayor riesgo a este tipo de peligro.

ZONA SUSCEPTIBLE A INUNDACIN F


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9.4. ASPECTOS SSMICOS Y GEOFSICOS

Para la caracterizacin fsica de los suelos en el Distrito de Sachaca se han realizado estudios con

la aplicacin de mtodos ssmicos y geofsicos como razones espectrales (H/V) y arreglos lineales,ambos con el objetivo de conocer sus periodos dominantes y velocidades ssmicas en los diversosestratos por debajo de su supercie.

9.4.1. Estudios Ssmicos con la Tcnica H/V

Para la aplicacin de la tcnica H/V, se procedi a disponer del mapa catastral del rea de estu-dio proporcionado por la Municipalidad del Distrito de Sachaca, a n de denir la distribucin yel nmero de puntos para la toma de datos de vibracin ambiental. La informacin geolgica y

geomorfolgica fue importante para lograr una mejor distribucin de los puntos de medicin dedata ssmica. En la Figura 41 se muestra la distribucin de los 204 puntos de medicin de vibracinambiental considerados para el distrito. Para cada punto se ha tomado un tiempo de registro de 20

minutos, lo cual permite tener buena cantidad de informacin para su posterior anlisis.

El anlisis de la informacin recolectada en los diferentes puntos de medida, permite obtenerespectros de Fourier para sus tres componentes de registro y a partir de la razn de estos (com-ponentes horizontales / componente vertical), se determina las frecuencias predominantes y/operiodos dominantes para la vibracin natural del sub-suelo y en algunos casos, la amplicacinssmica relativa. En la Figura 42 se muestra un ejemplo del procedimiento seguido para el total dela informacin obtenida en campo.

Distribucin de Frecuencias Predominantes: Para el anlisis de la informacin de H/V sedebe considerar los siguientes aspectos: 1) Las frecuencias predominantes menores a 1 Hzcorresponden a vibraciones generadas por el oleaje del mar, y/o cambios meteorolgicos(periodos muy largos), 2) Las bajas frecuencias o periodos largos son debidas a la presenciade depsitos profundos, 3) Las frecuencias altas o periodos cortos son debidos a depsitossuperciales blandos y de poco espesor (SESAME, 2006; Bernal, 2006) y 4) La presencia dedos o ms picos de frecuencias predominantes, sugieren la existencia de suelos con dos o mscapas sedimentarias de diferente espesor. En todos los casos, los suelos se encontraran sobreel basamento rocoso (Figura 43).


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HERNANDOTAVERA64

FIGURA

41

.MapadelDistritodeSachacaydistribucindepuntosderegistrodevibracinambiental


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FIGURA 42. Ejemplo de la cha H/V para el punto SAC-014 en la cual se recopila la informacin registrada yanalizada. Arriba, seal registrada; Medio; razn espectral (H/V) en lnea gruesa y su desviacin estndar enlnea discontinua. Espectrograma y Abajo: resultados.


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HERNANDOTAVERA66

FIGURA 43. Ejemplos de razones espectrales H/V identicados en el Distrito de Sachaca y su correlacinaproximada con la distribucin de suelos sobre el basamento rocoso.


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A partir de los valores extrados de las razones espectrales H/V, se obtiene mapas con la distribu-cin espacial de los valores de frecuencias predominantes considerando diferentes rangos. En elDistrito de Sachaca se ha identicado la existencia de dos rangos de frecuencias predominantes: el

primero entre 2.0 y 3.0Hz y el segundo entre 3.1 a 10Hz. Asimismo, se ha identicado, en algunospuntos de medicin, la existencia de hasta dos picos de frecuencias que denen la existencia desuelos heterogneos o complejos.

Distribucin de Periodos Dominantes: Para un mejor anlisis de los resultados obtenidos para losvalores H/V, se ha procedido a convertir los valores de frecuencias a periodos y para su interpreta-cin se ha considerado la Norma Peruana de Construccin Sismorresistente E0-30 (Capitulo 6). Porotro lado, para construir los mapas de periodos dominantes se ha considerado, para cada punto de

medicin, un radio de conabilidad del orden de 10 metros y los resultados han permitido identi-car la presencia de reas de similar comportamiento dinmico. Asimismo, a partir de la relacin

H=Vs/4F y asumiendo un determinado rango de velocidad para las ondas de corte (Vs) obtenidos delos perles de velocidad, se procedi a estimar el espesor de las diversas capas sedimentarias pre-sentes en cada rango de periodos dominantes identicados para los suelos del Distrito de Sachaca.

Rango de Periodos entre 0.1 0.3 s (3.1 a 10 Hz): En la Figura 44, se presenta el mapa delDistrito de Sachaca y la distribucin espacial de los periodos dominantes en el rango de 0.1 a 0.3segundos, observndose que estos valores se encuentran cubriendo casi el 85% del rea total deestudio y deniendo la existencia de una capa sedimentaria, por encima del basamento rocoso,con un espesor entre 4 y 14 metros.

En la Figura 45 se presenta la distribucin espacial de 7 razones espectrales representativas para

este rango de periodos y frecuencias (3.1 10.0 Hz) a n de buscar evidenciar su relacin con losaspectos geomorfolgicos y/o geodinmicos de la zona. Obsrvese que existe diferencia en la am-plitud de las curvas H/V obtenidas cerca del rio Chili en comparacin con las del extremo nortedel distrito, lo cual sugiere que los suelos son ligeramente menos compactos en las proximidadesdel rio.

Rango de Periodos entre 0.31 0.5 s (2.0 3.0 Hz):En la Figura 46, se presenta el mapa delDistrito de Sachaca y la distribucin espacial de los periodos dominantes en el rango de 0.31 a 0.5segundos, observndose que estos valores son menores en nmero y se encuentran en el extremonorte del P. T. Alto de Amados, entre los A. H. Coronel Victor Maldonado y 1 de Julio, entre los P.T.

To Grande, To Chico y el A. H. General Pedro Vilcapaza. Asimismo, entre las urbanizaciones ElDorado, Campo Verde y El Palacio II. Valores aislados en el P. T. Cerro La Aparecida y en el extremooeste del distrito. Estos valores sugieren que en la zona existe una capa sedimentaria con mayorespesor que en el resto del distrito (entre 12 y 18 metros). Asimismo, es posible que la composicingeolgica de esto suelos sea diferente a la identicada para el rango de periodos de 0.1 a 0.3 s.

En la Figura 47 se presenta la distribucin espacial de 5 razones espectrales representativas paraeste rango de periodos y frecuencias (2.0 a 3.0 Hz) a n de buscar evidenciar su relacin con losaspectos geomorfolgicos y/o geodinmicos de la zona. Obsrvese que los picos de frecuenciasson ms ntidos en el extremo sur del distrito, lo cual sugiere que los suelos son ms homogneos.

Por otro lado, en un nmero importante de puntos de medicin de H/V se ha identicado la pre-sencia de hasta 2 picos de frecuencias predominantes para el rango de 1.0 a 15.0 Hz, evidenciandola existencia sobre el basamento rocos, en estos puntos, de al menos dos capas de sedimentos


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HERNANDOTAVERA68

FIGURA

44

.Mapadelreadeestudioydistribucinespacialdeperiodosdominantesentre0.1a0.3segundos


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FIGURA

45

.

Mapadelreadeestudioydistrib

ucinespacialdeejemplosdeH/V

paraelrangodefrecuenciasentre3.0a10.0

Hz(0.1a0.3seg.)


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HERNANDOTAVERA70

FIGURA

46

.Mapadelreadeestudioydistrib

ucinespacialdeperiodosdominantesentre0.3a0.5segundos


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FIGURA

47

.Mapadelreadeestudioydistrib

ucinespacialdeejemplosdeH/Vp

araelrangodefrecuenciasentre2

.0y3.0

Hz(0.3a0.5seg.)


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HERNANDOTAVERA72

con diferente composicin geolgica. En la Figura 48 se muestra 8 ejemplos representativos H/Vcorrespondiente a estos suelos y en la Figura 49, su correlacin espacial con suelos en los cualesse identic la existencia de un pico de frecuencia predominante. Segn la gura, el 40% del rea

total del Distrito de Sachaca presenta suelos compuestos por dos capas sedimentarias de diferenteespesor. Estos suelos estn presentes en el rea que considera a las urbanizaciones Campo Ver-de, El Dorado, La Planicie hasta Tahuaycani, Los Portales de Tahuaycani y Ass; adems, de los P.T. Cerro La Aparecida y Calle Cusco. Otro grupo de puntos se encuentran en direccin norte delP. T. Huaranguillo y P. J. Ampliacin Villa el Triunfo. Asimismo, es notoria la presencia de grupospequeos al norte del P. T. Alto de Amados y entre el A. H. General Pedro Vilcapaza, Asociacin deVivienda 7 de Junio y P. T. Arancota.

Los resultados obtenidos a partir del anlisis de curvas H/V sugieren que el Distrito de Sachacacuenta con suelos constituidos por una y dos capas sedimentarias, siendo ambos de diferente es-

pesor, pero con similar composicin geolgica.

9.4.2. Estudios Ssmicos con la Tcnica de Arreglos Lineales

La tcnica MASW (Multichannel Anlisis of Surface Waves) permite conocer la velocidad de propa-gacin de las ondas ssmicas en el subsuelo a partir del anlisis de la dispersin de ondas super-ciales registradas por arreglos lineales de estaciones ssmicas. Como resultado de la inversin dela curva de dispersin se obtiene el perl de velocidades para las ondas de corte (Vs) en el puntocentral de cada arreglo.

Para el registro de la data ssmica se ha utilizado un equipo de refraccin ssmica que consta deun registrador multipropsito, modelo GEODE (24 canales), gefonos de 4.5 Hz y registros a unaresolucin de 24 bits con un rango dinmico mayor a 110dB. Como fuente de impacto y/o energapara generar las ondas ssmicas, se utiliz un martillo de 20 lbs. Los parmetros de registro, talescomo la geometra del tendido, espaciamiento entre gefonos (entre 3 y 6 metros) y el punto deimpacto del martillo, fue variable ya que dependa de la geomorfologa de la zona de estudio. Lafrecuencia de muestreo fue de 4000 Hz con un pre-trigger de -0.1s y una longitud de registro de2 segundos. Para eliminar el registro de ruido de fondo se realizaron entre 6 y 12 golpes en cadapunto de disparo, permitiendo el estaqueo temporal de los datos y as, aumentar la coherencia enlos resultados. La calidad del registro fue vericada en campo y analizada con el software Geopsy

2.8. Las curvas de dispersin de ondas obtenidas para cada tendido y nmero de impactos, fueronpromediadas y luego invertidas usando el algoritmo DINVER a n de obtener los perles de velo-cidad para puntos especcos de toma de datos. Para el anlisis de los resultados se considera laclasicacin que la Norma E030 establece para cada tipo de suelo, en base a los siguientes rangosde velocidades para las ondas de corte (Vs):

Rocas duras, velocidades Vs > 1,500 m/s

Rocas moderadamente duras, velocidades Vs de 760 a 1500 m/s

Suelo muy duro o roca blanda, velocidades Vs de 360 a 760 m/s

Suelo duro, velocidades Vs de 180 a 360 m/s

Suelo blando, velocidades Vs


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FIGURA

48

.Ejemplosderazonesespectrales(

H/V)enlascualessehaidenticado

laexistenciadedos(2)picosdefrecuenciaspredominantes.


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HERNANDOTAVERA74

FIGURA

49

.Distribucinespacialdepuntosen

loscualessehaidenticadolaexistenciadeunoydospicosdefrecue

nciaspredominantesenelreadel

Distritode

Sachaca


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FIGURA

50

.Mapadeubicacindelostendidos

derefraccinssmicaeneldistrito

deSachaca


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HERNANDOTAVERA76

tendido de lnea en el Estadio de Sachaca y el registro de las seales ssmicas correspondientes.Las principales caractersticas de cada arreglo ssmico son:

FIGURA 51. Imgenes de la d

informe tecnico zonificacion sismica geotecnica sachaca

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