Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela

La microzonificación sísmica para la reducción del riesgo sísmico

Analysis of the seismic activity during august 11 to 18, 2008, near Cumaná city, Venezuela

Se analizó la actividad sísmica ocurrida cerca de la ciudad de Cumaná, Venezuela, los días 11 al 18 de Agosto de 2008, y registrada por la red local del Centro de Sismología de la Universidad de Oriente (CSUDO), con el fin de identificar el plano de falla activado y evaluar sus parámetros geométricos y mecánicos. La actividad se inició con un sismo (el principal) de magnitud de coda 5,1, seguido de 13 eventos registrados con magnitudes de coda entre 1,1 y 3,4. La solución para el mecanismo focal del sismo principal admite una ruptura transcurrente dextral de orientación aproximada E-W, y con buzamiento hacia el Norte entre 81º y 90º. Los epicentros tienden a alinearse en dirección E-W, en una banda de unos 12 km de largo, y con eje en la latitud 10º 28,7 N, y entre las longitudes 64º 8,5 y 64º 15,2W. Esta alineación confirma una falla de traza E-W, y un perfil N-S del conjunto de hipocentros sugiere que se agrupan alrededor de un mismo plano de falla con esa orientación, buzado hacia el Norte en unos 85º ± 3º, y aflorando en superficie a nivel del pie norte del cerro de Caigüire, apuntando al segmento de la falla El Pilar con traza a nivel del pie norte del mencionado cerro como la falla activada. La presencia de epicentros al Oeste del cerro de Caigüire revela que esa falla no se ciega a nivel de la esquina noroeste del cerro, sino que se prolonga como falla activa debajo de la ciudad más al Oeste del cerro, hacia la fosa de Cariaco. Todos los eventos secundarios ocurren al Oeste del epicentro principal, esa atípica asimetría de su distribución parece confirmar la pequeña barrera que proponen los especialistas en la esquina noreste del cerro de Caigüire, ubicada a 1,1 km al Este del epicentro principal, bloqueando rupturas hacia ese lado. En cuanto a los parámetros geométricos y mecánicos del evento principal, las correlaciones empíricas y sismológicas arrojan 7x10(16) N-m de momento sísmico liberado, 4x10(12) J de energía liberada, 34 bares de caída de esfuerzos y 18 km² de área de ruptura con 13 cm de deslizamiento relativo promedio entre paredes de falla.

The seismic activity close to Cumaná city, Venezuela, during August 11 to 18, 2008, and recorded by the local seismic CSUDO network, is analyzed in order to identify the activated fault plane and evaluate its geometrical and mechanical parameters. The activity started with a (main) quake of coda magnitude 5.1, followed by 13 registered events with coda magnitudes between 1.1 and 3.4. The focal mechanism solution for the main quake is consistent with a right lateral E-W oriented rupture, with north dip between 81 and 90 degrees. The epicenters spread in E-W direction over a 12 km long strip, with axis in the latitude 10º 28.7 N, and between the longitudes 64º 8.5 and 64º 15.2W. This alignment corroborates an E-W oriented fault. A N-S depth profile of hypocenters corroborates the gathering around such a fault plane, with north dip of 85º ± 3º, emerging at surface around the north foot of the Caigüire hill, pointing out at the El Pilar fault segment at the north foot of the mentioned hill as the activated one. The presence of epicenters west from the Caigüire hill suggests that this fault segment does not blind at the north western corner of the hill; besides, it looks to extend as an active fault beneath the city westward from the hill. All secondary events occur west of the main epicentre. This atypical asymmetric distribution seems to corroborates the small barrier proposed by specialists at the north eastern corner of the Caigüire hill, 1.1 km East from the main epicenter, stopping ruptures towards that side. With respect to the geometrical and mechanical parameters of the main event, the empirical and seismological correlations give 7x10(16) N-m of released seismic moment, 4x10(12) J of yielded energy, 34 bars of stress drop and 18 km² of rupture area with 13 cm of relative mean fault slip.

Application in gis for the generation of evacuation routes, tools for urban planning: case: east coast of Maracaibo lake

El trabajo consiste en la evaluación de rutas de evacuación en áreas afectadas por el fenómeno de subsidencia de la Costa Oriental del Lago de Maracaibo -COLM-, en caso de una eventual ruptura del dique costanero a causa de una sacudida sísmica, utilizando como herramienta los sistemas de información geográfica -SIG-. La zona de estudio se encuentra por debajo del nivel medio del mar, su punto más deprimido es de -4,5 m para el año 1996, por lo cual, ante una ruptura del dique que contiene las aguas del mencionado lago, esta zona sería anegada, razón que amerita de la creación de rutas efectivas para evacuar a la población hacia las áreas seguras en el menor tiempo posible. En el presente, la COLM tiene un plan de contingencia en caso de la ruptura del dique, pero este plan no cuenta con el soporte de rutas de evacuación definidas, aspecto que es necesario para conocer cuál es el camino más corto entre las zonas afectadas y los centros de refugio, además de integrarse con una planificación urbana adecuada para garantizar la permanencia de estas rutas durante el desarrollo urbano. Para la creación de las rutas se generó un SIG en formato raster del área de estudio, el cual se apoyó en la ponderación de valores de velocidad de movimiento según el uso de la tierra, y se encontraron las rutas donde la velocidad fuera máxima, con lo que se garantiza que sea la ruta que consuma el menor tiempo para evacuar.

This work aims at preparing evacuation routes in the areas affected by subsidence in the east coast of Lake Maracaibo, in case of rupture of the coastal protection dike by a seismic shock, using a geographic information systems -GIS-. The study area is below mean sea level, being its lowest part at -4.5 m as to 1996 year. So an eventual breach of the protecting dam would flood this depressed area, thus requiring the creation of the most effective routes to evacuate people to refuge areas in the shortest time possible. At present, a contingency plan for the area exists in case of dam breaching, but it does not have evacuation routes defined, to move people between affected areas and refuge centers in the most efficient manner. These route needs to be integrated in the urban planning in order to ensure their preservation through time during urban development. For the creation of the fastest and shortest evacuation routes, a GIS raster format of the study area was generated, which was based on the weighted values of speed of movement according to land use.

A comparison of the cortical structure using dynamic mean properties of Cumaná and Cumanacoa cities, Sucre state, Venezuela

En este trabajo se evalúan las estructuras corticales derivadas de las propiedades dinámicas de los suelos de las ciudades Cumaná y Cumanacoa, estado Sucre, Venezuela. Se obtuvieron curvas de espectros de frecuencias (H/V) en registros de ruido ambiental. Estas curvas se compararon usando mínimos cuadrados con las que se obtienen aplicando el modelo propuesto por la técnica especializada de dos capas, para las microtrepidaciones del suelo. La ecuación usada fue una expresión corregida de multireflección de ondas S en capas paralelas, que depende de los parámetros del modelo de corteza somera (espesor del sedimento, velocidades de onda S en el sedimento y basamento, relación entre las densidades del sustrato y basamento, frecuencia, ruido de fondo y extinción para altas frecuencias). Las familias de curvas vinculables con los distintos modelos someros de corteza, se obtuvieron mediante aproximaciones aleatorias con algoritmos genéticos denominados fenotípicos. Las soluciones tienen dos rangos de profundidad posibles, una superficial y la otra profunda, y esto parece depender del rango de frecuencias en el cual se hallan los picos de resonancia. Basados en los resultados, se puede concluir que el espesor sedimentario es significativamente menor en Cumanacoa que en Cumaná. Aspecto que se puede apreciar tanto en el promedio de ambos regímenes, como en la cantidad de soluciones someras en función de las profundas: 95% a 35% en Cumanacoa y 86% a 82% en Cumaná. Por otro lado, la extinción y el ruido de fondo son menores en Cumanacoa que en Cumaná. Son prácticamente iguales en ambas ciudades las velocidades de S, tanto en el sedimento como en el basamento, así como también la relación de las densidades.

In this work we evaluate the cortical structure derived of dynamical properties of the cities Cumaná and Cumanacoa, Suﾭcre state, Venezuela. With this goal, spectral curves of frequency (H/V) were obtained using the JSESAME (ECU. 2000) program in the plots of environmental noise. We tried to fit with method of least squares, these curves to those obtained by applying the Nakamura model for ground microtremors, and the used equation was a corrected expression for S wave multireflection in parallel layers, which depends on the shallow crust model parameters (silt thickness, silt and basement S wave velocities, substrate and basement densities quotient, frequency, background noise, and high frequencies extinction). The families of curves linked to the different shallow crust models were obtained by a random approach, the phenotypic genetic algorithms. The solutions have two possible ranks of depth, a shallow one and a deep one, and this fact looks to depend on the frequency rank where the resonance picks appear. According to the results, we can state that the substrate thickness is significantly smaller at Cumanacoa than at Cumaná, which can be appreciated in both regimes average as the quantity of shallow solutions confronted with the deep ones: 95% to 35% in Cumanacoa and 86% to 82% in Cumaná. On the other hand, the extinction and the background noise are smaller at Cumanacoa than at Cumaná. The S velocities at the silt and at the basement, as well as the quotient between the respective densities are practically the same in both cities.

Situational diagnostics with the aim of risk administration in the cities of Guarenas and Guatire, Miranda state, Venezuela

Las ciudades de Guarenas y Guatire conforman áreas de potencial crecimiento urbano y por su cercanía a la ciudad de Caracas, se han convertido en la zona de expansión más cercana de la región capital. Estas ciudades se encuentran asentadas sobre una depresión, constituida por sedimentos plio-cuaternarios con espesores promedios en el orden de 200 a 300 m, y están sometidas de un moderado a un alto nivel de amenaza sísmica por encontrarse situadas muy cerca del cinturón de deformación correspondiente a las placas Caribe y Suramericana. En el marco del proyecto de Microzonificación Sísmica para la Planificación Urbana y la Gestión local de Riesgo en las ciudades de los Ejes de Desarrollo: Caso Piloto Guarenas y Guatire, y en el marco del Convenio Cuba-Venezuela, con la coordinación de FUNVISIS y CENAIS, se realizó un estudio sobre el diagnóstico situacional con fines de gestión de riesgo de estos centros urbanos. Como resultado se obtuvo un mapa que sectoriza el riesgo en alto, medio y bajo. El mismo se logró a partir de la integración de estudios geológicos, geofísicos y estudios de vulnerabilidad; considerando los fondos habitacionales, los sistemas básicos, las líneas vitales y la fragilidad ambiental. Los resultados obtenidos constituyen la base para la posterior evaluación detallada de las unidades habitacionales, así como la delimitación de los sectores que, por su grado de vulnerabilidad, están expuestos a las amenazas geológicas y sísmicas analizadas.

The cities of Guarenas and Guatire conform areas of urban potential growth and for their proximity to the city of Caracas, hence they has become the area of expansion nearest the capital region. These cities are seated on a depression, constituted by plio-quaternary sediments with thickness averages in the order from 200 to 300m, and are exposed to seismic level threats ranging from moderate to high due to being located veer near the deformation belt appertaining to the Caribbean and South American plates. Within the framework of the research-project Seismic Microzoning for Urban Planning and local risk performance in the cities of the stage development: Guarenas and Guatire pilot case, and within the Cuba-Venezuela Agreement, coordinated by FUNVISIS and CENAIS, a study was carried out on the situational diagnostic, with purpose of analyzing the risk performance of these urban centers. As a result, a map was obtained; it divides the risk into sectors from low, medium to high. The map was obtained as result of the combination of geological, geophysical and vulnerability studies taking into account tract housing, basic systems, vital lines and environment fragility. The results obtained constitute the basis for further detailed evaluation of the houses as well as the demarcation of sectors which by their degree of vulnerability, are exposed analyzed geological and seismic threats.

Seismic response spectra in microzones of caracas including 1D, 2D and 3D site effects

Como parte del Proyecto de Microzonificación Sísmica de Caracas, se desarrollaron espectros elásticos de respuesta, en microzonas del Área Metropolitana de Caracas, incorporando detallados efectos de sitio para mejorar el diseño sísmico, en superación de los espectros normativos. Como núcleo se efectuó un estudio paramétrico 1D de respuesta de sitios, en función de la rigidez del suelo superficial y el espesor de sedimentos, contando como insumos un estudio de amenaza sísmica local, el modelo geofísico de los depósitos y un modelo geotécnico ad-hoc. Los espectros se agruparon y validaron con registros reales de terremotos, con pequeñas correcciones. Se añadieron efectos de cuenca a partir de un estudio 2D de respuesta de la zona del valle con mayores sedimentos ante el terremoto de 1967 y se extendieron mediante un estudio 3D de amplificaciones sísmicas en el valle. También se estimaron efectos 2D topográficos. Se definieron macrozonas de distinto peligro sísmico y microzonas según el suelo superficial, los depósitos y las pendientes, para las que se obtienen espectros promedios esperados con efectos 1D-2D, válidos para edificaciones comunes, los cuales se suavizan para uso en ingeniería estructural; luego se añaden modificaciones para edificaciones esenciales y masivas.

Elastic response spectra were developed within the purposes of the Caracas Seismic Microzoning Project, on microzones of the Caracas Metropolitan Area, including detailed site effects to improve the seismic design, overcoming the code spectra. As its core an 1D site response parametric study was performed, as function of shallow ground stiffness and sediment thickness, relying on a local seismic hazard study, the geophysical deposit model and a particular geotechnical model as inputs. The spectra were grouped and validated by means of actual earthquake records, doing small corrections. Basin effects were added from a 2D response study of the area of the valley with larger sediments, undergone to 1967 earthquake, and were extended by means of a 3D study of seismic amplifications in the valley. 2D topographical effects were also estimated. We defined macrozones of diverse seismic hazard and microzones according to shallow ground, deposits and slopes, obtaining expected mean spectra with 1D-2D effects for them, valid for common constructions, which are smoothed for using in structural engineering; then modifications are added for essential and massive constructions.

Sediment thickness based on the integration of geophysical data in Barquisimeto and Cabudare, Venezuela

Desde el año 1998, FUNVISIS ha realizado en las ciudades de Barquisimeto y Cabudare estudios geofísicos y geotécnicos con el objetivo de determinar las propiedades físicas así como la profundidad de los sedimentos de la terraza aluvial de la ciudad de Barquisimeto y de la cuenca de tracción de Cabudare. Se determinaron espesores de sedimentos a partir de un modelado gravimétrico 3D considerando la geología local, modelos gravimétricos previos y espesores de sedimentos preliminares estimados a partir de la relación H/V, de información de pozos y de resultados de sísmica de refracción. Se utilizaron los valores residuales de la anomalía de Bouguer como datos de entrada para el modelado tridimensional. El resultado final del estudio presenta la información compilada y generada mediante un Sistema de Información Geográfico (SIG), siendo los espesores de sedimentos un dato de entrada fundamental para los cálculos de respuesta dinámica y la definición de microzonas de similar respuesta sísmica en ambas ciudades.

Since 1998, FUNVISIS has realized geophysical and geotechnical studies in Barquisimeto and Cabudare cities in order to determine the physical properties and the sedimentary thickness of the alluvial terrace of Barquisimeto and the Cabudare pull-apart basin. Sediment thickness in Barquisimeto and Cabudare cities was obtained from 3D gravimetric modelling, considering local geology, previous gravimetric models and sedimentary thickness estimated from H/V relation, boreholes and seismic refraction data. We used residual anomaly values as 3D gravity model input data. Data and results, which are fundamental input for calculating soil dynamic responses and the definition of microzones of similar seismic response in both cities, were integrated in a geographic information system (GIS).

Implications of the intensity centers location of the caracas 1967 and the caracas 1812 subevent

En este trabajo se relocalizan los centros de intensidades del sismo de Caracas de 1967 y del subevento de Caracas de 1812 utilizando el método de Bakun & Wentworth, incorporando información sobre el rumbo del fallamiento e incertidumbres en los valores de intensidades. La relación entre la ubicación de ambos centros, arroja información importante para entender la relación entre ambas rupturas. Los parámetros del centro de intensidades del evento de 1967, son consistentes con la información instrumental. La literaratura especializada mostró que la ruptura del sismo de Caracas de 1967 tuvo al menos cuatro subeventos. Posteriormente otros autores refinan la localización del epicentro (10,558ºN y 67,31ºO) y lo colocan virtualmente sobre la falla de San Sebastián. El centro de intensidades determinado en este trabajo (10,60ºN y 67,20ºO) se ubica entre los dos primeros subventos, lo cual tiene sentido porque ellos liberaron el 72% del momento sísmico total. Los eventos tercero y cuarto no sólo fueron de menor tamaño sino que además ocurrieron más alejados mar adentro y, por ello, tuvieron menor influencia en la distribución de las intensidades. Esto también explica por qué la magnitud momento obtenida a partir de las intensidades (MWI = 6,4 ± 0,3) es algo menor que la magnitud momento obtenida por los especialistas (MW = 6,6). El centro de intensidades para el subevento de Caracas de 1812, se ubica en 10,6ºN y 67,1ºO sobre la falla de San Sebastián y entre los dos primeros subeventos de 1967. La magnitud momento MWI es igual a 7,1 ± 0,33. Esto indica que el subevento de Caracas de 1812 rompió la falla de San Sebastián sin descartar que, al igual que en el sismo de 1967, hayan ocurrido rupturas en otras fallas. Por otra parte, es probable que en 1812 se haya roto el segmento, o partes de él, entre los dos primeros subeventos de 1967 y otros segmentos al oeste de los mismos.

In this work, intensity centers of Caracas 1967 and Caracas 1812 sub-event are relocated using the Bakun & Wentworth method with two modifications. The first one introduces intensity intervals to account for uncertainties of the historical information, and the second one uses a priori information of the fault strike. The relative locations between those events give important information to understand the relationship between both ruptures. The intensity center parameters of the 1967 event are consistent with instrumental information. The specialized literature showed that the rupture had at least four subevents. Later, other workers relocate the epicenter (10.558ºN y 67.31ºW) very close to the San Sebastián fault. The intensity center determined in this work (10.60ºN y 67.20ºW) lies between the first two subevents. This make sense as these two subevents released approximately 72% of the total moment produced by the earthquake and they are the ones closer to the damage areas; the other two subevents are not only smaller, but also farther away from the coast and therefore they had less influence on the intensity distribution. This also explains why the moment magnitude obtained from intensities (MWI = 6.4 ± 0.3) is smaller than the one obtained by other specialists (MW = 6.6). The Intensity center obtained for the Caracas 1812 subevent is: 10.6ºN and 67.1º W with magnitude MWI = 7.1 ± 0.33; very close to the San Sebastián fault and in between the first two subevents of 1967. This shows that the Caracas 1812 subevent ruptured the San Sebastián fault and perhaps, as in the case of the 1967 event, also ruptured other faults. On the other hand is very likely that broke the segment located between the first two subevents of 1967 and other segments to the west of the first subevent.

Seismic microzoning in the urban planning process. Case study: Chacao municipality

A partir de los primeros resultados del Proyecto de Microzonificación Sísmica de Caracas, realizado entre los años 2005 y 2009, en el cual se identificaron las diferentes zonas con respuesta sísmica similar, surge el interés de determinar como dichos resultados podrían apoyar el proceso de planificación urbana de la ciudad. Como aporte a la discusión sobre el tema, se estudiaron las características principales de la amenaza sísmica, de otras amenazas, aspectos de vulnerabilidad y el marco normativo de la planificación urbana en el municipio Chacao, en el cual colapsaron cuatro edificaciones en el sismo de 1967. El estudio reveló que los niveles de amenaza sísmica correspondiente a la microzonificación sísmica, no rigen ni condicionan el ordenamiento urbano ni el diseño urbano, excepto por efectos económicos. Es una mejora necesaria de la norma de edificaciones sismorresistentes vigente. La microzonificación sísmica, junto con un adecuado proceso de planificación y gestión urbana, donde se incluya la adecuación estructural, la renovación urbana, el seguimiento y control de la aplicación de las normas para edificaciones sismorresistentes y el acompañamiento social y técnico, podría reducir, significativamente, los niveles de riesgo sísmico.

Based on the results of Caracas Seismic Microzoning Project, carried out in the years 2005 until 2009, in which were identified zones with similar seismic response, the interest of determining how those results could support the urban planning process of the city arises. In order to contribute to the discussion over this issue, the main features of the seismic hazard, as well as other types of hazard, vulnerability aspects and the urban planning regulation frame of Chacao municipality, in which four buildings collapsed during 1967 earthquake, were studied. The study revealed that the hazard levels presented in the seismic microzonation do not rule neither establish conditions to the land use planning nor the urban design, except for economics effects, and it is a necessary improvement to the in force code for seismic-resistant buildings. The seismic microzonation, together with an appropriate urban planning and management process including structural upgrading, urban renovation, greater law enforcement and socio-technical accompaniment, could reduce significantly the seismic risk levels.

Seismic rupture model for the cariaco earthquake, july 1997

Para estimar el comportamiento del deslizamiento ocurrido en la fuente que originó el Terremoto de Cariaco (estado Sucre, Venezuela), 09 de julio de 1997, de magnitud 6,9 MW, se elaboran los espectros de frecuencias con radiación de ondas lejanas, contenidas en los sismogramas de la Red Sísmica de los Andes Venezolanos (RedSAV), ubicadas a una distancia promedio de 800 kilómetros de la zona epicentral. Según la característica de espectros obtenidos, es posible estimar el desplazamiento entre las paredes de falla en la fuente sísmica o en el hipocentro. Utilizando sismogramas digitalizados del campo de desplazamiento y aplicando la FFT al primer ciclo de ondas P que emerge en el sismograma de las siete estaciones antes nombradas, encontramos espectros con una frecuencia esquina de valor promedio de 0,25 Hz. Para adecuar los avances teóricos de ruptura sísmica con los resultados obtenidos, fue necesario analizar el comportamiento cosísmico de las réplicas, y a pesar de que el desplazamiento entre las paredes de fallas pudo tener una geometría diferente al circular, aproximamos la cinemática a un modelo teórico de ruptura circular de diámetro 15 km. Con dicho valor, y suponiendo que la velocidad de propagación de la ruptura es de 90% la velocidad de la onda cizalla (S), obtuvimos un tiempo de propagación de 5 segundos. Las dimensiones obtenidas (15 km de diámetro del área fracturada) subestiman el área total de ruptura cosísmica para el terremoto de Cariaco. Interpretamos ese bajo valor como una consecuencia de que el espectro del primer ciclo de onda, sólo suministra información del primer deslizamiento intrínseco de la fuente, alrededor del foco, no interrumpido por asperezas o pequeñas barreras.

For to estimate the behavior the slip occurred at the source that caused the Cariaco earthquake (Sucre state, Venezuela), July 9, 1997, magnitude 6.9 MW, will developwith radiation frequency spectra for long waves contained in the seismograms Network Earthquake of the Venezuelan Andes (RedSAV) located at an average distance of 800 kilometers from the epicentral area. According to the characteristic of spectra obtained, is possible to estimate the offset between the walls of the seismic source fails or the hypocenter. Using digital seismograms of the displacement field and applying the FFT to the first cycle of P waves that emerge in the seismogram of the seven seasons before being named, we find spectra with an average corner frequency of 0.25 Hz to adapt the theoretical advances seismic rupture with the results obtained it was necessary to analyze the coseismic behavior aftershocks, and despite the displacement between the walls of failure could be different from the circular geometry, we approximate the kinematics of a theoretical model of rupture 15 km diameter circular with this value and assuming that the speed of propagation of the rupture is 90% the speed of shear wave (S), we obtained a travel time of 5 seconds. The dimensions obtained (15 km in diameter fractured area) underestimate the total area of coseismic rupture for the Cariaco earthquake, we interpret this low value as a consequence that the spectrum of the first wave cycle, only provides information from the first slide intrinsic source, around the hipocenter, no harshness or interrupted by small barriers.

Principal results and recommendations of the caracas seismic microzoning project

La ciudad de Caracas ha sufrido varios terremotos destructivos durante su historia, de los cuales el más reciente, el de 1967 con una magnitud de 6,6, causó el colapso de 4 edificios. A través de estudios multidisciplinarios, se evidenciaron importantes efectos de sitio en el valle de Caracas, que indican que los grandes espesores de sedimentos son parcialmente responsables de los daños ocurridos. Dicha situación motivó la ejecución del Proyecto de Microzonificación Sísmica de Caracas entre los años 2005 y 2009, en el cual se realizaron amplias investigaciones geológicas, geomorfológicas, geotécnicas y geofísicas para determinar la distribución de las diferentes unidades geológicas dentro del valle, incluyendo la perforación de pozos profundos y posteriores desarrollos de ingeniería sísmica. Para las zonas de laderas, el peligro de deslizamientos fue estimado basándose en información geotécnica disponible y modernos métodos calibrados experimentalmente. Se realizó un análisis actualizado de la amenaza sísmica en roca, el cual fue utilizado como un insumo para la determinación de los espectros de respuesta en los diferentes tipos de sitios en función del espesor de los sedimentos y la calidad del suelo superficial (Vs30). Los resultados del análisis dinámico 1D han sido calibrados con espectros de terremotos reales y comparados con normas internacionales; luego se consideraron efectos 2D-3D de la cuenca de Caracas, así como efectos topográficos. Toda la información recopilada y generada en el marco del proyecto se maneja en un Sistema de Información Geográfico (SIG) que permite la implementación de las recomendaciones y actualización de la información por parte de las instituciones locales.

Caracas has suffered during its history several destructive earthquakes, and the most recent one in 1967 with a magnitude of 6.6 caused the collapse of 4 buildings. By means of multidisciplinary studies, important site effects were evidenced in Caracas valley, pointing to the big sedimentary thickness as partially responsible for the damages. This situation motivated the development of Caracas Seismic Microzoning Project in the years 2005-2009. Broad geological, geotechnical and geophysical investigations were carried out to determine the distribution of the different geological units in the valley, including deep drillholes and subsequent earthquake engineering investigations. For slope areas earthquake-induced landslide hazard was estimated based on available geotechnical information and modern methods (Newmarks method and Arias intensities) and calibrated experimentally. An up to date analysis of the seismic hazard in bedrock was used as an input for the determination of response spectra at different types of sites depending on the sediment thickness and the soil quality of the upper 30 m (Vs30). The results of the 1D dynamic analysis have been calibrated with spectra from real earthquakes, and compared to international codes; then, Caracas 2D-3D basin effects, as well as topographic ones, were considered. All the information is available in a Geographic Information System (GIS), which permits the implementation of the recommendations and the actualization of the information by local institutions.

Geological database for Caracas city seismic microzoning

El presente trabajo resulta de la creación de una base de datos de Geología Urbana del valle de Caracas, tomando en cuenta la carencia llamativa de información geológica concerniente al asiento aluvial de la ciudad capital. Entre los resultados más significativos, se encuentra una propuesta geológica de 11 microzonas consideradas homogéneas para fines de microzonificación sísmica y plasmadas en un mapa de unidades geológicas cuaternarias y fallas cuaternarias del valle de Caracas, así como la caracterización de cada microzona geológica en función de la evaluación de 7 parámetros considerados como significativos.

Due to the lack of subsoil geological information of the alluvial sediments, has been created a urban geology database for the Caracas Valley. These geological data base supports a geological proposal of 11 microzones considered homogeneous for seismic microzoning, which have been reflected on a quaternary map of geological formations and faults. The characterization of each microzone is based on the geological evaluation of 7 parameters considered as significant.

Relationship between soil period and sediment thickness for caracas city, Venezuela

En el marco del proyecto de microzonificación sísmica de la ciudad de Caracas, se han realizado desde mediados de los años 90 mediciones de ruido ambiental con el fin de conocer el valor de período fundamental de suelo. Se plantea el uso de una nueva relación que incluya el efecto de las capas superficiales de sedimentos, considerando los valores de velocidades de ondas de corte para los primeros 30 m (Vs30) y el valor de Vs para el estrato más profundo. Los resultados obtenidos indican que esta nueva relación entre período y profundidad genera estimaciones más exactas del espesor de sedimentos. La misma ha sido calibrada y verificada con valores reales de profundidad de 4 pozos profundos realizados en la ciudad de Caracas obteniendo resultados bastante ajustados a los valores reportados por la perforación. La importancia de la determinación de esta relación es que permitirá en futuros trabajos que se desarrollen en otras ciudades del país, disponer de una relación propia para cada una de estas ciudades, considerando los efectos locales de suelo (Vs30 y Vs) y de esta forma obtener mapas preliminares de sedimentos bastante aproximados a realidad geológica a partir de mediciones de ruido ambiental.

Under the seismic microzoning project of Caracas city, has been done since mid 90s several ambient noise measurements in order to determinate fundamentals periods of soil. In this work we showed a new relationship that includes the effect of the surface sediment layers, considering the values of shear-wave velocities for the first 30 m (Vs30) and the value of Vs to the deepest layer. The results indicate that this relationship generates more accurate estimates of sediment thickness comparing with real values of depth; this relationship was calibrated with information from 4 depth boreholes done in Caracas, obtaining accurate depth values. The main objective for this new relationship is allow for future studies in other cities of country, had a local relationship between period and sediments thickness that considering local information of soils (Vs30 y Vs) to generate accurate sediment thickness maps from environmental noise measurements.

Shear-wave velocities in caracas inferred from inversion of phase velocities and ellipticities of rayleigh waves

Reliable knowledge of soil mechanical properties, especially shear wave velocities, is important to estimate useful parameters in earthquake engineering (Vs30, response spectra, etc.) and to allow reliable numerical prediction of strong ground motion at frequencies of interest in earthquake engineering. Shear-wave velocity structure can be inferred either from borehole measurements (e.g. cross-hole or down-hole measurements) or from active or passive techniques using body- or surface-waves, respectively. Recent studies have also shown that ellipticity of Rayleigh waves can be extracted from microtremor measurements and subsequently jointly inverted with phase velocities in order to get reliable shear wave velocity profile down to seismic bedrock. In this paper, we present shear-wave profiles derived from joint inversion of phase velocity and ellipticity of Rayleigh waves obtained from microtremor array measurements at five different sites in Caracas. Phase velocities and ellipticities are extracted by using microtremor measurements. Derived shear-wave velocity profiles are consistent with available geotechnical and geophysical information.

El conocimiento de las propiedades mecánicas del suelo, en específico de velocidades de propagación de las ondas de corte, resulta importante para estimar parámetros útiles en la ingeniería sísmica (Vs30, espectros de respuesta, entre otros), y para permitir predicciones numéricas confiables de los movimientos fuertes del terreno en los rangos de frecuencia de interés para la ingeniería sísmica. La estructura de la velocidad de propagación de las ondas de corte puede inferirse de mediciones de pozo (mediciones cross-hole o down-hole) o de técnicas de aplicación de ondas superficiales activas o pasivas. Además estudios recientes han demostrado que se puede extraer la elipticidad de ondas de Rayleigh de mediciones de microtremores, y que estos datos pueden ser invertidos conjuntamente con las velocidades de fase con el fin de obtener un perfil confiable de velocidades de ondas de corte hasta el tope del basamento sísmico. En este trabajo presentamos perfiles de velocidad de ondas de corte obtenidos de la inversión conjunta de las velocidades de la fase y de la elipticidad de las ondas de Rayleigh obtenidos en cinco sitios en Caracas. Las velocidades de fase y las elipticidades han sido extraídos de las mediciones de microtremores. Los perfiles de velocidad de las ondas de corte resultantes están consistentes con la información geotécnica y geofísica disponible.

Average shear wave velocities in the first 30 m depth (vs30 vs30), inferred from the topographic splope in the metropolitan area of Caracas

Uno de los parámetros geofísicos ampliamente empleados para estimar la respuesta sísmica en un sitio determinado, lo constituye el promedio de las velocidades de ondas de corte en los primeros 30 m de espesor (Vs30), el cual fue utilizado como uno de los índices del estudio paramétrico de respuestas 1D de sitios, junto con el espesor de sedimentos, en el Proyecto de Microzonificación Sísmica de Caracas. Dado que la velocidad de onda de corte se relaciona con la rigidez (módulo de corte) y la densidad del material por donde esta se propaga, y que se manifiesta además en la competencia del material a la erosión y en la pendiente topográfica (a mayor pendiente, mayor Vs30), lo que permite establecer correlaciones, recientemente desarrolladas, entre el promedio Vs30 y el relieve topográfico. En el marco del Proyecto de Microzonificación Sísmica de Caracas, se emplearon estos resultados para extender el mapa de distribución de Vs30 a las zonas fuera del valle con poca información geotécnica, con el uso de un Sistema de Información Geográfica (SIG) para obtener las pendientes. En el mapa obtenido se puede observar zonas con meteorización diferencial en los cerros y colinas según el valor de Vs30. Estos resultados fueron agregados a los obtenidos a través de relaciones empíricas NSPT-Vs para el valle sedimentario de Caracas, generándose un nuevo mapa integrado de distribución Vs30 en el Área Metropolitana de Caracas (AMC). Fue así posible disponer de uno de los insumos necesarios, en conjunción con otras fuentes de información y el estudio paramétrico citado, para cumplir con el objetivo principal planteado, el cual era definir microzonas sísmicas en toda el AMC.

Average shear wave velocity in the upper 30 m (Vs30) is one of the geophysical parameters used at great length for estimating the site seismic responses, and it was employed as an index in the parametric 1D site response study for the Caracas Seismic Microzoning Project. It is known that shear wave velocity is related with stiffness (shear modulus) and density and it becomes apparent in endurance to erosion and in topographic slope (high topographic slope: high Vs30 value), leading to recent published relations between Vs30 and relief. This methodology was taken for the Caracas Seismic Microzoning Project, in order to extend the Vs30 distribution map to the out-valley zones with little geotechnical information, by means of GIS technologies. In the new map we can infer differential rock weathering at hills. These results were added to those obtained with a NSPT-Vs relationship for the Caracas sedimentary valley, leading to a Vs30 integrated map for the Caracas Metropolitan Area (AMC). Then, we could have to our disposal a necessary input, together with other technical data and the parametric study, for defining microzones in the whole AMC.