AMENAZAS SÍSMICAS

La norma COVENIN 1756-2001, define el término de amenaza sísmica como la probabilidad de ocurrencia de eventos sísmicos que pueden afectar en forma adversa la integridad de edificaciones y sus ocupantes durante cierto período de tiempo en un sitio dado. Cuando se diseña en una zona sísmica, la amenaza constituye uno de los componentes más importantes del contexto en donde se ubicará la estructura.

La amenaza representa un factor de riesgo externo a la estructura, es un peligro latente natural asociado al fenómeno sísmico, capaz de producir efectos adversos a las personas, los bienes y/o el medio ambiente.

Generalmente los países poseen, dentro de las normas para edificaciones sismo resistentes, mapas que muestran las amenazas sísmicas y las aceleraciones de diseño para cada región. En el caso de Venezuela, en la norma COVENIN 1756-2001, dentro del capítulo 4 se encuentran los mapas de zonificación sísmica

La Amenaza Sísmica puede calcularse a nivel regional y a nivel local, para lo cual se deben considerar los parámetros de fuentes sismo génicas, así como también los registros de eventos sísmicos ocurridos en cada zona fuente y la atenuación del movimiento del terreno.

Las amenazas o peligros sísmicos pueden ser directos o indirectos:

Peligros Directos

• Temblor de tierra: es una amenaza directa para cualquier construcción ubicada cerca del sitio en donde ocurre un terremoto. El derrumbamiento de edificaciones es la principal causa de fatalidades en áreas densamente pobladas.

• Desplazamientos permanentes del suelo: ocurren como una separación del material a lo largo de la superficie de una falla geológica.

• Deslizamientos, flujos de lodo y avalanchas: Pueden ocurrir inmediatamente después del sismo en áreas de topografía abrupta o de poca estabilidad.

• Licuación de suelos: ocurre en materiales no consolidados saturados de agua que pierden su capacidad de soporte temporalmente mientras ocurre el sismo. La licuación es una de las amenazas geológicas más destructivas.

• Asentimientos diferenciales del suelo: son hundimientos de la superficie como el resultado del asentamiento de sedimento flojo o de terraplenes no consolidados.

• Tsunamis: son olas marinas o maremotos generados por la actividad sísmica del suelo oceánico. Causan inundaciones en áreas costeras y pueden afectar otras áreas ubicadas a miles de kilómetros del sitio donde ocurrió el terremoto generador.

Peligros Indirectos

• Falla de presas: Las fuerzas del sismo pueden causar la falla de presas, lo cual puede agravar los efectos del evento aguas abajo de los embalses.

• Contaminación por daños en plantas industriales: Un terremoto puede desencadenar el escape de gases o sustancias peligrosas, explosiones e incendios.

• Deslizamientos retardados: En ocasiones los movimientos en masa (tierra o roca) no ocurren inmediatamente después de que ocurre el sismo sino al cabo de varias horas o días.

La mayoría de los daños causados por sismos se deben a los fuertes movimientos del terreno. Eventos de grandes magnitudes han sido sentidos en áreas del orden de 5 millones de kilómetros cuadrados.

Por esta razón, las decisiones de ingeniería se toman normalmente sobre la base de evaluaciones de grandes movimientos, expresados en términos de la máxima aceleración que se espera del movimiento del suelo en cada sitio.

La estimación de la amenaza sísmica se puede realizar mediante métodos probabilísticos (también existen metodologías determinísticas) teniendo en cuenta variables como:

- Tipo y características de las fuentes sismo génicas que pueden potencialmente producir sismos que afecten la ciudad y estudios geológicos, sismológicos y geotectónicos que aporten información en este contexto.

- Sismicidad histórica de la zona

- Aspectos como magnitudes máximas de acuerdo a las fallas y longitudes de ruptura probables.

- Distribución espacio-temporal de los sismos en o cerca de la zona a estudiar.

- Atenuación de las ondas sísmicas.

- Registros acelero gráficos disponibles.

La amenaza sísmica generalmente se representa mediante mapas con curvas de isoaceleración para diferentes períodos de retornos y mediante espectros de pseudovelocidad del suelo, mostrando su comportamiento en función de las fuentes sísmicas. Los resultados de estos estudios se utilizan en el diseño de obras civiles, puesto que permiten estimar las fuerzas probables a las que se someterá una estructura en un determinado lugar, en caso de un evento sísmico.

En Venezuela, el Mapa de Amenaza Sísmica se toma en cuenta para el diseño de edificaciones, mediante la aplicación de la norma sismorresistente (COVENIN-MINDUR 1756-2001) en la que se establece una aceleración horizontal pico en roca para cada zona.

Actualmente, este mapa está conformado por 8 zonas: desde la Zona 0, donde no se requiere la consideración de las acciones sísmicas, hasta la Zona 7 donde el coeficiente de aceleración horizontal Ao es igual a 0,40. Este mapa se ha elaborado para un período medio de retorno de 475 años, que corresponde a una probabilidad de excedencia de 10% para una vida útil de 50 años.

Por conveniencia, la delimitación final de las zonas se ajusta, en lo posible, a la división política del país; es decir: límites de estados o municipios, de acuerdo con el documento OCEI 1997 (Codificación de la División Política Territorial de Venezuela, actualizada, septiembre de 1997).

Metodología para calcular la amenaza sísmica

Recurrencia sísmica  

La distribución del número con diferentes magnitudes, ocurridos dentro de un área especifica y en un tiempo determinado, se conoce como ley de recurrencia sísmica y se expresa en función de la relación frecuencia-magnitud de Gutenberg-Richter [1954], como se denota:

log N=a−bM

Donde N es el número de sismos con magnitud igual o mayor que M, a y b son parámetros que describen la sismicidad regional y M es la magnitud del sismo calculado.Para realizar un estudio de recurrencia sísmica es importante contar con un catalogo sísmico actualizado, el cual consiste en la compilación de eventos sísmicos históricos e instrumentales registrados durante un período de tiempo determinado.

Es a partir de 1530 que en Venezuela se tiene evidencia histórica escrita sobre la ocurrencia de sismos (sismos históricos) y luego de 1910 cuando se inicia la sistematización de la información sobre movimientos telúricos registrada mediante los instrumentos para tal fin (sismos instrumentales).

Estudio de completitud del catálogo sísmico

Para asegurar mayor consistencia del catálogo sísmico, este debe ser homogéneo en el tiempo. El procedimiento para evaluar la completitud propuesto por Stepp (1978), se basa en un parámetro estadístico (varianza) en el cual la tasa de ocurrencia de los sismos es estable para los diferentes rangos de magnitud.

Fuentes sísmicasCon base en la sismicidad y la tectónica regional, se definen las áreas fuentes o

zonas fuentes, las cuales presentan uniformidad de los focos de los sismos registrados y, a su vez, se encuentran asociadas a un sistema de fallas.

Leyes de atenuaciónLas leyes de atenuación se utilizan para estimar el nivel de movimiento del suelo

en el sitio de interés ante la ocurrencia de un sismo con cierta magnitud. Para definir la ley de atenuación a utilizar en un estudio de amenaza, debe tomarse en cuenta la fuente con mayor incertidumbre.

A continuación, se muestran algunas leyes de atenuación utilizadas en Venezuela. 

AUTOR LEY DE ATENUACIÓN

FUNVISIS Occidente y CentroLn (a) = 4,48 + 0,53M – 1,56ln (R +

15)

FUNVISIS OrienteLn (a) = 4,87 + 0,96M – 1,56ln (R +

25)

INTEVEP Occidente y CentroLn (a) = 5,40 + 0,36M – 0.861ln (R +

10)

INTEVEP OrienteLn (a) = 3,75 + 0,47M – 0,57ln (R +

10)

VULNERABILIDAD SÍSMICA

La vulnerabilidad sísmica de una edificación es un conjunto de parámetros capaz de predecir el tipo de daño estructural, el modo de fallo y la capacidad resistente de una estructura bajo unas condiciones probables de sismo. La vulnerabilidad sísmica no solo depende del edificio de estudio en cuestión, sino también del lugar. Es decir, dos edificios iguales tendrán mayor o menor vulnerabilidad dependiendo del lugar.La vulnerabilidad sísmica es el área de trabajo de la ingeniería sísmica cuyo objetivo es reducir el riesgo sísmico teniendo en cuenta los costes y los principios de la ingeniería estructural.

Asimismo, Bonett (2003) considera que un estudio de vulnerabilidad consiste en definir su naturaleza y alcance, lo cual está condicionado por varios factores, tales como: el tipo de daño que se pretende evaluar, el nivel de amenaza existente en la zona, la información disponible sobre las estructuras y los datos relacionados con los daños observados durante sismos que han afectado la zona de interés. Una vez

definidos estos factores, según Yépez et al. (1996), el objetivo de los estudios de vulnerabilidad es determinar el daño esperado en una estructura, en un grupo de estructuras o en toda una zona urbana, suponiendo que llegue a ocurrir un sismo de determinadas características. Conocido el daño esperado buscar soluciones para reducirlo y lograr disminuir en gran medida las pérdidas que pudiese ocasionar un futuro terremoto.

Evaluación de la vulnerabilidad sísmica

En principio, la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de edificios dentro de un área urbana, puede proceder del análisis mediante modelos numéricos del daño sísmico de estructuras, de la inspección de edificios existentes o de pruebas de laboratorio. Es aquí donde se hace necesario distinguir entre la vulnerabilidad observada, que significa la vulnerabilidad que ha sido obtenida de la observación de los daños posteriores a un terremoto y del análisis estadístico de los mismos para algún tipo definido de estructura y la vulnerabilidad calculada, que significa la vulnerabilidad que ha sido obtenida de un análisis matemático mediante un modelo estructural o mediante ensayos en el laboratorio de modelos reducidos y cuyos resultados han sido expresados en términos probabilísticos.

Investigadores del área de Ingeniería Sísmica, han propuesto diferentes esquemas de clasificación como un esfuerzo para sistematizar los métodos y técnicas de evaluación de la vulnerabilidad sísmica, con el objetivo de predecir el daño debido a un sismo con la menor incertidumbre posible, sin embargo, difieren debido a las diferentes niveles de dependencia de los siguientes factores: naturaleza y objetivo de la evaluación, la calidad y disponibilidad de la información, las características de los edificios inspeccionados, la escala de evaluación, los criterios de la metodología, el grado de fiabilidad de los resultados esperados y el uso por el usuario final de la información producida.

En cuanto a las técnicas de evaluación de la vulnerabilidad sísmica de edificaciones, una de las clasificaciones más reconocida y completa se debe a Corsanero y Petrini (1990), quienes las agrupan en función del tipo de resultado que producen como: Técnicas Directas; permiten predecir directamente y en una sola etapa, el daño causado para un sismo. Destacan en este grupo los llamados métodos tipológicos y los métodos mecánicos. Técnicas Indirectas; determinan un índice de vulnerabilidad como primer paso, para luego relacionar el daño con la intensidad sísmica. Técnicas Convencionales; introducen un índice de vulnerabilidad independientemente de la predicción del daño. Se usan básicamente para comparar la vulnerabilidad relativa de diferentes construcciones ubicadas en áreas de igual

sismicidad. Técnicas Híbridas; combinan elementos de los métodos descritos anteriormente con juicios de los expertos.

Sobre la base de esta clasificación, Dolce, M. (1994) propone un nuevo criterio de clasificación producto de examinar separadamente las etapas fundamentales que comprende un análisis de vulnerabilidad. Considera tres tipos de métodos: Métodos Estadísticos; basados en un análisis estadístico de las construcciones, caracterizadas por los datos de entrada. Métodos Mecánicos; en los cuales se estudian los principales parámetros que gobiernan el comportamiento dinámico de las estructuras como por ejemplo; deriva de piso, ductilidad, etc. Métodos basados en Juicios de Expertos; donde se evalúan cualitativa y cuantitativamente los factores que gobiernan la respuesta sísmica de las edificaciones.

Una clasificación más simplificada se basa en el tipo de medida que se utiliza y las agrupa como: Técnicas Cuantitativas; establecen las probabilidades de daño o relaciones determinísticas equivalentes en términos numéricos. Técnicas cualitativas; recurren a descripciones cualitativas a través de términos como vulnerabilidad baja, media, alta o similares.

RIESGO SÍSMICO

Se define como las probabilidades de que en un lugar y tiempo determinado se produzcan daños y pérdidas materiales como consecuencia de un sismo. Estas posibles pérdidas se pueden estimar en unidades monetarias, número de víctimas o cantidad de estructuras dañadas. La estimación del riesgo se hace de acuerdo con las características tanto del conjunto de edificaciones y elementos expuestos (grado de vulnerabilidad) como del sismo (amenaza sísmica) durante un tiempo y lugar determinado. El riesgo es por lo tanto función de la vulnerabilidad de los elementos expuestos y de la amenaza sísmica.

R=f (a ;v )

En este cálculo, se consideran todos los efectos negativos que puedan ser cuantificados económicamente. Así como el tiempo de recuperación de la economía de la zona, si han sido afectadas la industria o las infraestructuras de importancia económica, como puertos y vías férreas. No debe confundirse este concepto con el de peligro sísmico, que mide la probabilidad de que se produzca una cierta aceleración del suelo por causas sísmicas.

Debido a que gran cantidad de población vive en la zona norte de Venezuela, justo en las regiones catalogadas como de gran riesgo sísmico, la investigación en el área de la sismología es de gran importante en nuestro país.

Sin embargo, más allá de la investigación que se ha efectuado hasta la fecha, y aquella que se tiene planificada para el futuro, es esencial que esta información sea del conocimiento público. Debido a que la ciencia actualmente no puede predecir un terremoto, y al hecho de que no puede detenerse la actividad sísmica, es de gran relevancia preparar a la población sobre qué hacer antes, durante y después de un sismo. La preparación es una forma efectiva de reducir el riesgo de pérdida de vidas humanas y daños a las estructuras ocasionadas por un terremoto de gran magnitud.

Para reducir el riesgo, se pueden aplicar una serie de medidas de mitigación del riesgo sísmico. Las más importantes son las medidas estructurales que hace referencia a las medidas de construcción necesarias en cada una de las zonas potencialmente afectadas para reducir los daños en edificaciones e infraestructuras.

Medidas estructurales

La principal medida estructural frente a los eventos sísmicos es la aplicación de la Norma de Construcción Sismo resistente. Este tipo de norma se va modificando con la variación de los mapas de peligrosidad. Y define en que zonas del territorio afectado se tienen que adoptar medidas constructivas que reduzcan el daño sísmico en caso de ocurrencia de un sismo. En esta norma se definen las diferentes medidas constructivas a adoptar, especificando cual es la aceleración esperable en cada uno de los municipios afectados por esta norma.

Medidas no estructurales

Las principales medidas no estructurales para hacer frente al riesgo sísmico son la creación de planes de emergencia para reducir la exposición de personas y bienes ante una situación de este tipo.