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8/11/2019 VII Congreso Chileno de Geotecnia - Frecuencia Predominante de Los Suelos de Valparaiso Vina Del Mar y Propues

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FRECUENCIA PREDOMINANTE DE LOS SUELOS DE VALPARASO-VIA DEL MAR Y PROPUESTA DE MICROZONIFICACIN PRELIMINAR

Francisco BaquedanoDepto. Ingeniera en Obras Civiles, Universidad Diego Portales

[email protected]

Felipe LeytonDepto. Ingeniera en Obras Civiles, Universidad Diego Portales

[email protected]

Sergio A. SeplvedaDepto. de Geologa, Universidad de Chile

[email protected]

RESUMENEn el presente estudio se muestran los resultados de ms de 300 mediciones de microvibracioneshechas en las ciudades de Valparaso y Via del Mar, incluyendo la zona de Reaca-Concn.

Utilizando estudios de geologa superficial de la zona de estudio, se definen las frecuenciasfundamentales de las principales unidades que cubren el rea. Dentro de los resultadosobservados se aprecian importantes contrastes entre el relleno de los valles y los cerros.

INTRODUCCIN. Chile es un pas con gran actividad ssmica debido a que se encuentra en elcontacto subductivo en casi toda su extensin de la Placa de Nazca y la Placa Sudamericana. Seha observado que la respuesta ssmica del suelo frente a un terremoto de gran magnitud, el daoocasionado en la superficie no es homognea en una ciudad (Leyton et al., 2010), es decir, que laamplificacin ssmica depende fuertemente de las condiciones locales del sitio (Leyton et al.,2010), esto es lo que se denomina efecto de sitio. Por ello, es importante conocer elcomportamiento del suelo en la superficie ante eventos ssmicos y poder caracterizar las

propiedades dinmicas de stos.

Con el fin de evaluar en suelos la posible amplificacin ssmica (efecto de sitio) se handesarrollado diversas metodologas que permiten determinar la frecuencia fundamental del sueloque se espera en la superficie de un terreno, tomando en cuenta que los registros de lasvibraciones ambientales superficiales son representativas en cierto rango a los eventos ssmicosreales (Soto et al., 2010). Las frecuencias fundamentales de las mediciones de suelo en terrenose estimaron mediante la tcnica de Nakamura, adems en complemento de la geologasuperficial con sus respectivas unidades se logr conformar un mapa de microzonificacin ssmicapreliminar para las ciudades de Valparaso y Via del Mar, incluyendo las localidades de Reaca yConcn.

GEOLOGA. La zona de estudio cuenta actualmente con dos mapas geolgicos, el antiguolevantado por lvarez et al. (1964), el cual abarca desde la zona de Playa Ancha hasta la


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desembocadura del ro Aconcagua en la localidad de Concn y tambin se cuenta con mapaactualizado por Gana et al. (1996) abarcando un rea desde el sector de Playa Ancha hasta elfinal de la calle Dieciocho Norte, a pocas cuadras del mall de Via del Mar y de la escuela de la

Armada de Chile, ver Figura 1. Las principales unidades geolgicas presentes en la zona deestudio son:

Complejo metamrfico Valparaso (Pzmv): Rocas metamrficas foliadas pertenecientes alPaleozoico Superior, conformadas de protolito principalmente plutnico y sedimentario enuna proporcin menor y grabros jursicos en el sector de Caleta Las Docas.

Esquistos Anfibolitas (Pc): Unidad de roca con textura lepidblstica y constituida poroligoclasa levemente alterada a serecita, cuarzo con exticin ondulosa y anfbola alteradaa biotita y clorita.

Neis Grantico (Gn): Unidad de roca de color gris claro, grano grueso y con equistosidad.Se presenta en la ciudad de Via del Mar y la localidad de Reaca.

Rocas intrusivas del Paleozoico (Pzmg): Se conforma de tonalitas, granodioritas ymonzogranitos de anfbola-biotita, son rocas de grano grueso a medio. Esta unidad seubica en Via del Mar en dos sectores, el primero en las cercanas del sector de Recreo yel segundo en la zona norte del Parque Sausalito.

Rocas intrusivas Laguna Verde (Jlv): Est conformada de anfibolitas, ortoanfibolitas,gneises anfiblicos, dioritas y monzodioritas foliadas y grabros. Estn presentes en loscerros de la ciudad de Valparaso y Via del Mar.

Rocas intrusivas Sauce (Js): esta unidad se conforma de un plutn complejo constituidoprincipalmente de dioritas cuarcferas; se encuentra presente en las ciudades deValparaso y Via del Mar.

Rocas intrusivas Limache (Jlt): Est conformada principalmente por tonalitas ygranodioritas de anfbola-biotita. Estn presentes en la ciudad de Via del Mar.

Estratos de Potrero Alto (Tqpa): Son depsitos sedimentarios de conglomerados, areniscasy limolitas. Se encuentran sobre depsitos de unidades intrusivas paleozoicas a jursicas,adems de estar cubiertos por sedimentos aluviales y suelos cuaternarios. Se presentanen la ciudad de Via del Mar.

Formacin Navidad (Tn): Se conforma por una secuencia sedimentaria marina fosilfera,constituida por limolitas y areniscas arcillosas con un grano muy fino a muy grueso. Sepresentan en las cercanas del Parque Sausalito en Via del Mar.

Terrazas de Abrasin (QTt): Es una unidad morfolgica de erosin marina, sobre unidadesintrusivas palezoicas y jursicas. Se presentan en las ciudades de Valparaso y Via delMar.

Depsitos Marinos (Qm): Es una unidad de sedimentos marinos, conformados por limos,arenas y gravas. Se presentan en la ciudad de Via del Mar.

Depsitos Aluviales (Qa): Esta unidad se conforma por sedimentos aluviales que sepresentan en zonas planas en la ciudad de Via del Mar.

Depsitos litorales y elicos actuales (Qe): Se constituye de sedimentos de playa,conformados por arenas y gravas de bolones bien redondeados. Se presentan en las

ciudades de Valparaso y Via del Mar. Depsitos Fluviales (Qf): Esta unidad se conforma de sedimentos asociados a cursos

fluviales activos. Se presentan en la ciudad de Via del Mar en el estero Marga Marga. Depsitos Elicos Subactuales (Dunas) (Qd): Se conforma de sedimentos de paleodunas

inactivas, constituidos por arenas amarillas. Se presentan en la ciudad de Via del Mar ylas localidades de Reaca y Concn.

Arena y grava de playa (Qp): Unidad perteneciente al Cuaternario, la cual se presentan enla localidad de Reaca.


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Figura 1: Foto area (izquierda) y mapas geolgicso (derecha) de la zona de estudio; se han

marcado los sectores que se analizan ms adelante para ayudar a su localizacin. En la derecha,adems, se presentan las estimaciones de la frecuencia predominante, donde el color el

proporcional a la frecuencia y la amplitud al valor observado en la curva RHV (ver siguienteseccin).

FRECUENCIA PREDOMINANTE. Cada una de las mediciones se realiz con un instrumento de 3componentes GVB de 4,5 Hz, el cual posee una respuesta confiable hasta 1 Hz, y que ha sidousado exitosamente en este tipo de estudios (Ruiz y Leyton, 2010). En cada punto se grabaron lasmicrovibraciones por un perodo de 20 minutos, recomendado en estudios de microzonificacin(Bard y Grupo SESAME, 2005). Posteriormente, se procedi a procesar los datos siguiendo lamisma metodologa: se subdivide el largo total en subventanas de 1 min, lo que permite tenerresultados confiables hasta 0,05 Hz. Luego, se procede a calcular la transformada de Fourier ysuavizarla con un filtro homogneo en escala logartmica (Konno y Ohmachi, 1998), con la cual sepuede hacer la razn espectral de la horizontal sobre la vertical (RHV). Dado que se utilizansubventanas de 1 min, se obtiene un total de 20 subventanas sin superposicin, por lo que esposible estimar el error de cada valor mediante el clculo de la desviacin estndar, lo que sehace en el logaritmo. Tras analizar cada una de las mediciones, ellas pueden clasificarse deacuerdo a la amplitud observada en la razn espectral RHV, oscilando entre 1 hasta sobre 5.Siguiendo los resultados de Leyton et al. (2010), se han clasificado todas las mediciones en lascategoras presentadas en la Figura 2, segn la amplitud del peak y la frecuencia predominante

que marca.


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Figura 2: Clasificacin de los resultados del clculo de la razn espectral de la componentehorizontal sobre la vertical (RHV). Se aprecia un ejemplo de peak de gran amplitud, otro de

amplitud media, el siguiente de amplitud baja y, finalmente, uno ejemplo de curva plana.

Los resultados se presentan en localidades por separado (Figuras 3 a 5), para apreciarlos demejor forma.

En la ciudad de Valparaso (Figura 3) se logra observar que en el plano, el cual corresponde alsector del barrio El Almendral y la zona portuaria, est predominado por frecuencias bajas (encolores rojo y morado) coincidiendo con depsitos litorales y elicos actuales (Qe). Luego, en elsector oriente de la ciudad existe una predominancia de frecuencias muy altas (color azul) y

tambin por curvas planas (en negro), las cuales marcan la presencia de suelos duros pues noexiste un gran contraste entre el basamento y el suelo (Leyton et al., 2010); estas mediciones seencuentran sobre rocas intrusivas del Jursico. En la zona del Cerro Alegre, sector centroponiente de la ciudad se encuentra un rea caracterizada por frecuencias altas (en verde), a pesarde estar sobre una misma unidad geolgica; stas frecuencias un poco menores a las antes vistaspuede deberse a que se encuentran sobre un regolito tipo maicillo formado por la meteorizacinde la roca. En la zona cntrica de la ciudad de Valparaso se observa una transicin entre elrelleno del plano y los cerros (roca), en donde a medida en que se avanza hacia los sectores altosen roca, las frecuencias van aumentando, pasando por frecuencias predominantes medias (enamarillo), luego frecuencias altas (en verde) y para llegar a frecuencias muy altas (en azul).Finalmente el sector de Playa Ancha no se aprecia un predominio de un slo rango defrecuencias: en los sectores ms bajos, hacia el norte, se observa un nmero importante de

curvas planas, mientras que en los sectores altos se observan algunas frecuencias altas y un parde frecuencias muy bajas (en color morado). stas ltimas son particulares debido a que la zonade Playa Ancha se encuentra sobre unidad de rocas, luego se piensa que los valores observadosa que fueron medidas mal tomadas o que se encuentran sobre pequeos sectores de suelo muyblando, los que no seran representativos de los suelos de ese sector.


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Figura 3: Mapa geolgico de la ciudad de Valparaso (modificado de Gana et al., 1996); loscrculos marcan una estimacin de la frecuencia predominante, siguiendo la escala de la

izquierda, el tamao es proporcional a la amplitud de RHV.

En la ciudad de Via del Mar (Figura 4) se puede ver que las unidades de rocas intrusivas delPaleozoico (Pzmg) y del Jursico, las cules bordean exteriormente a la ciudad, se caracterizanpor frecuencias muy altas y curvas planas (en azul y negro, respectivamente). En sectores alsurponiente del estero Marga Marga (estero Via del Mar en la Figura 4), se ven dos lagunas defrecuencias altas (en color verde), probablemente debido a que en esa zona se encuentra unregolito producto de la meteorizacin de la roca en ese lugar. Sobre los estratos de Potrero Alto(TQpa), pertenecientes al Terciario, se encuentran con un gran nmero de curvas planas. En elsector aguas arriba del Estero Marga Marga (estero Via del Mar en la Figura 4) hasta sudesembocadura, esta predominada por frecuencias predominantes bajas, las cuales seencuentran sobre sedimentos cuaternarios (Qm, Qf). Finalmente, el plano de Via del Mar, el culse encuentra sobre sedimentos marinos cuaternarios (Qm), se logra observar un gran nmero de

frecuencias bajas y pero tambin un nmero considerable de curvas planas; esto se traduce enque esta zona tiene un comportamiento heterogneo.


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Figura 4: Mapa geolgico de la ciudad de Via del Mar (modificado de Gana et al., 1996); los

crculos marcan una estimacin de la frecuencia predominante, siguiendo la escala de la derecha,el tamao es proporcional a la amplitud de RHV.

En las localidades de Reaca y Concn (Figura 5) se puede apreciar zonas con un predominio delos diferentes de rangos de frecuencias. En la zona que une la Poblacin Gmez Carreo hastalas cercanas de Jardn del Mar en Reaca, existe un claro dominio de curvas planas yfrecuencias muy altas (en negro y azul, respectivamente), sobre unidades de roca (Gn y Pc). Lazona de enlace entre el estero de Reaca hasta la entrada a la localidad de Concn seencuentran frecuencias bajas y de gran amplitud (en rojo), estas frecuencias se encuentran sobrearenas elicas (Qd), pertenecientes al Cuaternario. Finalmente, la localidad de Concn estdominada por frecuencias medias y altas (en amarillo y verde, respectivamente) encontrndosesobre la misma unidad geolgica que la localidad de Reaca. La diferencia en frecuencias

predominantes se puede deber a que en esta zona el suelo se encuentra con un mayor grado decompactacin o que el estrato de suelo sea de menor espesor al que se encuentra en Reaca.


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Figura 5: Mapa geolgico de Reaca y Concn (modificado de lvarez et al., 1964); los crculos

marcan una estimacin de la frecuencia predominante, siguiendo la escala de la izquierda, eltamao es proporcional a la amplitud de RHV.

PROPUESTA DE ZONIFICACIN SSMICA. En consideracin de la geologa y las frecuenciaspredominantes obtenidas con microvibraciones, se definen 4 zonas en las que se espera uncomportamiento ssmico distinto, a detallar a continuacin y se presentan en la Figura 6:

Zona I: Definida por frecuencias predominantes muy altas sobre los 6,5 Hz y curvasplanas, ubicados sobre las unidades de rocas intrusivas y algunos sectores de estratos dePotrero Alto en Via del Mar.

Zona II: Se encuentra sobre sectores de rocas intrusitas meteorizadas, inmersos ensectores de Zona I, con formacin de regolito, adems en sectores donde es necesariodiferenciar de la zona III debido a que se encuentra sobre depsitos de suelos blandoscomo lo es frente a la Armada Chilena y en la localidad de Concn. El rango de

frecuencias predominantes que concentra esta zona fluctan entre los 4,0 y 6,5 Hz. Zona III: Corresponde a los sectores que se encuentran ubicados sobre sedimentosblandos pero con frecuencias predominantes que fluctan entre los 2,4 y 4,0 Hz. En elsector de Valparaso, corresponde al sector de transicin entre sedimentos blandos y lazona rocosa. En Via del Mar, en las cercanas de la Armada Chilena tambin se presentaesta zona, y finalmente en la localidad de Concn se desprende de la zona II ya queexisten diferencias de rangos de frecuencias sobre una misma unidad geolgica.

Zona IV: Es la zona en donde se presentan las menores frecuencias predominantes(inferiores a los 2,4 Hz) y que se ubican sobre sedimentos sueltos o poco compactados.Estas zonas estn presentes en el Valle de Valparaso, el Valle de Via del Mar, el esteroMarga Marga y el enlace entre Concn y la localidad de Reaca.


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interpretations, in SESAME European research project EVG1-CT-2000-00026, deliverableD23.12, edited, available at http://sesame-fp5.obs.ujf-grenoble.fr.

Carrasco, O., Nez. C. (2012) Microzonificacin Ssmica de la Ciudad de Via del Mar,Memoria para optar al ttulo de Ingeniero Civil, Universidad Tcnica Federico Santa Mara,Valparaso, en revisin.

Castaeda, R., Gonzlez, A. (2012) Microzonificacin Ssmica de la Ciudad de Valparaso,Memoria para optar al ttulo de Ingeniero Civil, Universidad Tcnica Federico Santa Mara,Valparaso, en revisin.

Gana, P., Wall, R., Gutirrez, A. (1996) Geologa del rea Valparaso-Curacav: Regionesde Valparaso y Metropolitana, Escala 1:100.000. SERNAGEOMIN, Mapa geolgico N1.

Grimme, K., y lvarez, S.L. (1964) Propiedades de los suelos y reas geolgicas deValparaso y Via del Mar. Instituto de Investigaciones Geolgicas de Chile.

Konno, K., y T. Ohmachi (1998) Ground-motion characteristics estimated from spectral ratio

between horizontal and verticalcomponents of microtremor, Bull. Seism. Soc. Am, 88(1),228-241.

Leyton, F., Seplveda, S., Astroza, M., Rebolledo, S., Gonzles, L., Ruiz, S., Fonseca, C.,Herrea, M., Lavado, J. (2010). Zonificacin ssmica de la cuenca de Santiago, Chile. XCongreso de Sismologa e Ingeniera Antissmica, Santiago, Chile.

Ruiz, S. y Leyton, F. (2010). Frecuencia fundamental del suelo observado conacelerogramas del terremoto de Valparaso 1985 y microvibraciones. X Congreso deSismologa e Ingeniera Antissmica, Santiago, Chile.

Soto, V., Leyton, F., Maripangui, J. (2010). Consideraciones sobre la tcnica de H/V enmicrovibraciones y resultados preliminares de mediciones en Curic y Talca, regin del

Maule.X Congreso de Sismologa e Ingeniera Antissmica, Santiago, Chile.

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