Michael Schmitz¹, Julio J. Hernández², Cecilio Morales¹, Jean Domínguez¹, Víctor Rocabado¹, Maxlimer Valleé¹, Mauricio Tagliaferro¹, Élise Delavaud³, André Singer⁴, Eduin Amarís¹, Danna Molina¹, Moralis González¹, Victoria Leal¹ y el Grupo de Trabajo del Proyecto de Microzonificación Sísmica de Caracas

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 (Newmark’s 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.

Recibido: octubre de 2009 Recibido en forma final revisado: julio de 2011

INTRODUCCIÓN

La ciudad de Caracas está sometida a una amenaza sísmica elevada, debido a su cercanía al límite entre las placas tectónicas Caribe y Suramérica, donde existe una zona de interacción compleja, que comprende una banda de más de 100 km de ancho de actividad con los sistemas de fallas de La Tortuga, San Sebastián, Tacagua-El Ávila y La Victoria (de norte a sur; Beltrán, 1994; Audemard et al. 2000). La ciudad de Caracas está localizada precisamente en esta zona, en una cuenca tipo semi-graben que fue llenado de sedimentos (Singer, 1977) y que es bordeada por relieve montañoso escarpado, ambos ambientes densamente urbanizados con 3,2 millones de habitantes en la actualidad (INE, 2002).

A lo largo de la historia, Caracas ha sufrido varios terremotos destructivos (Grases, 1990). El más reciente fue el terremoto de Caracas de 1967, de magnitud 6,6, como un terremoto multi-evento (Suárez & Nábĕlek, 1990), cuyo principal sub-evento tuvo su epicentro 25 km al norte de Caracas. Este terremoto causó daños a numerosas edificaciones, entre ellos el colapso de cuatro edificios ubicados en el este del valle de Caracas con un saldo de más de 300 personas muertas (Briceño et al. 1978). Posterior al terremoto se desarrollaron investigaciones en detalle sobre los daños de las edificaciones, incluyendo características dinámicas de las estructuras, suelos superficiales y depósitos sedimentarios, vistos como factores fundamentales de la distribución de daños (Whitman, 1969; Seed et al. 1970; Arcia et al. 1978; figura 1).

El comportamiento particular de los sedimentos depositados en el este del valle de Caracas ha sido objeto de atención durante las décadas pasadas, destacando los estudios detallados de la respuesta sísmica y las características del movimiento del terreno (Papageorgiou & Kim, 1991; Abeki et al. 1998; Semblat et al. 2002; Rocabado et al. 2006). La norma de construcciones sismorresistentes (COVENIN, 2001) no considera parámetros importantes para la respuesta sísmica como son los espesores sedimentarios al basamento y la geometría de la cuenca sino el espesor hasta el estrato de roca ingenieril de Vs > 500 m/s.

En el “Estudio sobre el Plan Básico de Prevención de Desastres en el Distrito Metropolitano de Caracas”, ejecutado recientemente en la ciudad de Caracas por la Agencia de Cooperación Internacional de Japón (JICA) en cooperación con las contrapartes nacionales, se analizaron varios escenarios para desastres asociados con terremotos (Yamazaki et al. 2004; 2005). Sin embargo, los efectos producidos en relación con la cuenca y observados durante el terremoto de Caracas de 1967, no pudieron modelarse rigurosamente y se evidenció la necesidad de complementar la información existente en el subsuelo de Caracas con nuevos estudios. Esta labor, ya propuesta y comenzada desde antes (Schmitz, 2002; Schmitz et al. 2002), se realizó en los años 2005-2009 con el “Proyecto de Microzonificación Sísmica de las ciudades de Barquisimeto y Caracas”, financiado con aportes del programa FONACIT- BID II (FONACIT 200400738). El objetivo fundamental del proyecto fue la identificación de zonas de similar respuesta ante los movimientos sísmicos, de manera de poder ajustar el diseño de las edificaciones a la diversidad de escenarios en la ciudad y de esta manera contribuir a la mitigación del riesgo sísmico en la capital venezolana. La definición de las microzonas requiere de la incorporación de la información de carácter geológico, sismológico, geofísico y geotécnico, adecuadamente procesada e integrada (Hernández et al. 2006). Su desarrollo conllevó un conjunto de actividades que requirió la participación de diferentes disciplinas científicas y técnicas de forma integrada, así como el manejo coordinado de la información en un Sistema de Información Geográfico (SIG), que permite la utilización y actualización futura de la información elaborada.

En este trabajo se presenta un resumen de la metodología empleada en el proyecto, así como los principales resultados de las evaluaciones del subsuelo que permitan la delimitación de microzonas de similar respuesta sísmica, a las cuales se asocia para cada sitio un espectro de diseño característico derivado de modelos dinámicos tipificados y calibrados para las diferentes microzonas identificadas, y la aplicación de una metodología de evaluación de susceptibilidad a movimientos en masa de las laderas, realizando calibraciones importantes de la metodología (Hernández et al. 2008). Es importante que esta información sea incorporada eficientemente en la elaboración de recomendaciones que se podrán introducir en el futuro en ordenanzas municipales. La aplicación de los resultados del proyecto en el Área Metropolitana de Caracas, permitirá ajustar la tipología de edificaciones a la diversidad de escenarios en la ciudad y de esta manera contribuir a la mitigación del riesgo sísmico.

METODOLOGÍA

La estimación del movimiento del suelo en diferentes áreas de una ciudad constituye una herramienta eficiente para la mitigación del riesgo sísmico, siendo las amplificaciones de sitio un factor preponderante para el comportamiento local (Bard, 1999). La metodología utilizada en el presente trabajo está descrita en líneas generales en Hernández et al. (2006). A continuación se presenta un resumen de la metodología utilizada en el estudio y los principales resultados obtenidos, los cuales se detallan en las respectivas secciones. El objetivo de la microzonificación sísmica es definir los niveles de amenaza sísmica y los efectos locales probables.

El estudio se basa en un conjunto de investigaciones previas (Briceño et al. 1978; Kantak et al. 2005; Yamazaki et al. 2005; Rocabado et al. 2006). Con base en los resultados del estudio, deben emprenderse acciones concretas que permitan traducir los conocimientos adquiridos en reducción del riesgo sísmico, mediante su implementación en ordenanzas y planes activos municipales (Martínez, 2006), que permitan la planificación del uso de los terrenos, la adecuación de construcciones existentes y el diseño de las nuevas según la respuesta sísmica esperada en cada microzona.

En el proyecto de microzonificación sísmica se evaluaron un conjunto de factores para determinar los movimientos que se esperan en un sitio para un escenario específico, y se utilizaron los siguientes análisis:

1) Caracterización de la fuente: sismicidad histórica, análisis neotectónico, paleosismológico, sismológico y sismogénico diferenciado.

2) Evaluación probabilística de la amenaza sísmica en afloramiento rocoso; variación de la amenaza dentro de la zona de estudio (de sur a norte de Caracas). Esta variación de la amenaza se consideró en la amplitud de los espectros de respuesta tipificados.

3) Estudio paramétrico de respuesta dinámica 1D usando análisis equivalente lineal con el programa SHAKE (Schnabel et al. 1972), variando el espesor de sedimentos (entre 10 y 350 m) y la velocidad promedio de ondas de corte de los primeros 30 m (Vs30 entre 150 y 650 m/s), los cuales se agruparon dentro de 12 clases (Tabla 1) de acuerdo con su comportamiento típico. Los resultados dinámicos están calibrados y corregidos mediante su comparación con espectros de terremotos reales (PEER, 2005) y con funciones de transferencia experimentales.

4) Efectos generales de sitio: inclusión de efectos 2D-3D de cuenca y de la topografía.

5) Definición de microzonas de respuesta sísmica similar. Para ello, se añadieron varias fuentes de información, como el análisis geomorfológico, geológico y geofísico de los sedimentos en el valle, el análisis de las rocas expuestas en laderas, la evaluación de la topografía y el análisis de los daños reportados durante el terremoto de Caracas de 1967.

6) Fuera de las áreas sedimentarias, el peligro de movimientos en masa activados por terremotos ha sido evaluado usando información geológica, geotécnica, geomorfológica, de pendientes y modificaciones antrópicas, mediante índices cuantitativos. Los resultados permiten identificar las áreas de mayor prioridad para intervención.

7) El estudio incluye la evaluación de edificaciones existentes respecto a su comportamiento estructural típico, orientada a establecer prioridades para su reforzamiento según su localización en las diferentes microzonas.

La información generada dentro del proyecto ha sido incorporada en un Sistema de Información Geográfico (SIG), el cual permitirá la interacción con las instituciones locales y planificadores urbanos para la rápida implementación de las recomendaciones. Asimismo, la interacción con las comunidades locales está organizada por el “Aula Sísmica Madeleilis Guzmán” de FUNVISIS, cuyo esfuerzo se enfoca en la educación de prevención de desastres.

PRINCIPALES RESULTADOS

Determinación del modelo geológico/geofísico del valle de Caracas Los análisis y las evaluaciones que se desarrollaron para determinar la respuesta sísmica en el Área Metropolitana de Caracas (AMC), requieren de la interacción de las diferentes disciplinas que conforman el grupo de trabajo, de tal manera, que se permita evaluar conjuntamente los diferentes factores que determinan la respuesta sísmica. Esta información se documenta en mapas temáticos que contienen la información elaborada por cada disciplina (tal como sismicidad, geología, velocidades sísmicas, densidades, entre otras) y se integra en los mapas de microzonificación sísmica que contienen las características principales de la zona de estudio, junto con recomendaciones para su aplicación. En el presente estudio se hizo especial énfasis en la relación entre la geología, las características geofísicas de los depósitos y la respuesta dinámica que generan, para asociar los espectros tipificados con cada microzona. La base para la delimitación de las microzonas la constituye la cartografía geológica y geomorfológica de las principales formaciones geológicas y unidades geomorfológicas, en conjunto con la información sobre los espesores de sedimentos y las velocidades sísmicas de los estratos someros. Al mapeo de las principales unidades geológicas se agrega el análisis de la distribución de sedimentos cuaternarios (Singer et al. 2007; figura 2), que permiten delimitar los límites de la cuenca sedimentaria, así como la conformación de los diferentes unidades cuaternarias dentro del valle.

La evaluación de los espesores de los sedimentos se basó en la información proveniente de perforaciones de exploración de acuíferos disponibles (Delaware, 1950; Kantak et al. 2005), la integración con información proveniente de perfiles sísmicos de refracción hasta el basamento (Murphy et al. 1969; Sánchez et al. 2005), estimados de profundidad basado en los períodos predominantes de vibración mediante el análisis H/V, provenientes de mediciones de ruido ambiental en más de 1500 puntos (Schmitz et al. 2002; Rocabado et al. 2006; figura 3) y modelado gravimétrico en 3D (Amaris et al. 2009; figura 4).

Los períodos de vibración del suelo superiores a 1 s coinciden con espesores de sedimentos superiores a 100-150 m (Rocabado et al. 2009). Los períodos predominantes se usaron también para la calibración de la respuesta dinámica.

Los espesores de sedimentos se calibraron con información proveniente de perforaciones profundas (3 en el este del valle y una en el oeste) que alcanzaron profundidades entre 110 y 280 m. Los nuevos datos sobre los espesores de sedimentos detectados por las perforaciones en Los Chorros y San Bernardino, permitieron corregir las profundidades esperadas en el orden de 100-120 m a valores mayores que 200 m en ambos casos. En dos de estas perforaciones (La Carlota y San Bernardino), se levantó el perfil geotécnico hasta roca, como insumo del perfil detallado del suelo para los análisis dinámicos. En tres sitios se instalaron observatorios acelerográficos con sensores en roca, a 30 m de profundidad y en superficie. Mediante estos observatorios se obtienen registros reales en basamento y superficie para la calibración de los análisis dinámicos y los espectros definidos en las microzonas.

Uno de los parámetros críticos en la caracterización del subsuelo es la velocidad de las ondas de corte, identificada en la norma COVENIN (2001) como uno de los parámetros fundamentales. Por sus características prácticas, se empleó la velocidad de ondas de corte promedio de los primeros 30 m, ampliamente referida mundialmente (Choi & Stewart, 2005; BSSC, 2003; CEN, 2003), como parámetro del estudio 1D de este proyecto. Aunque el empleo de Vs30 en los análisis de sitio ignora la influencia de estratificaciones particulares, los resultados promedios pueden considerarse representativos de la media general, tras haberse efectuado análisis separados con propiedades no-lineales extremas de suelos granulares y finos, y haberse calibrado las formas espectrales con sismos reales (PEER, 2005). Además, se compararon con algunos análisis de sitios reales estratificados donde se conoce el perfil litológico hasta diferentes profundidades (en 3 casos en el este del valle hasta roca), obteniéndose resultados del mismo orden en general, con algunos casos de valores mayores, en las microzonas de poco espesor sedimentario (GP-02 y GP-03), que se juzgaron que no debían dominar las recomendaciones generales, siguiendo el mismo espíritu de la norma sísmica COVENIN (2001).

Lo fundamental es que con la discriminación en 12 clases de sitios se obtuvieron desviaciones menores entre los espectros reales posibles y los recomendados, respecto a las derivadas de la mayor simplificación en 3 clases de la citada norma, conduciendo a diseños más confiables, con menores excesos y déficits (Hernández et al. 2009b). Los mapas de velocidades sísmicas de los primeros 30 m (Vs30) se basan en los valores de números de golpes SPT obtenidos del análisis de perforaciones geotécnicas (Feliziani et al. 2004), las cuales se convierten en velocidades de ondas de corte mediante fórmulas de conversión empíricas para zonas de sedimentos (Imai & Yoshimura, 1970; Ohta & Goto, 1978; Campos et al. 2004). Dichos valores se comparan e integran con velocidades sísmicas obtenidas por observaciones directas, tal como mediciones sísmicas de refracción, análisis de ondas superficiales (SASW – Spectral Analysis of Surface Waves), arreglos de microtemores o mediciones de pozo (García et al. 2006; Morales et al. 2008) para el mapa de Vs30 dentro del valle sedimentario. En las zonas del AMC fuera del valle, se aplicó una metodología de análisis de la topografía (Wald & Allen, 2007; Allen & Wald, 2009), utilizando el mapa de pendientes del AMC (SRTM) para el cálculo de Vs30 (Morales et al. 2009a; figura 5).

Espectros de respuesta

Para poder identificar las microzonas mediante los espectros de respuesta para periodo medio de retorno (T) de 475 años (10% de excedencia en 50 años), se elaboraron modelos genéricos de respuesta dinámica, en los cuales se exploraron las variaciones de los espectros de respuesta en función de los valores de la velocidad de propagación de las ondas de corte (Vs30) (propiedades variables entre 150 y 650 m/s) y los espesores de sedimentos (9 clases en el rango entre 30 y 350 m de espesor) (Hernández et al. 2009a).

A cada capa de suelo se le asignan curvas de comportamiento no-lineal (cubriendo casos extremos de materiales gruesos y finos) y se efectúa un análisis dinámico lineal equivalente (Schnabel et al. 1972), de respuesta de sitios 1D, con excitación sísmica en el basamento rocoso dada por seis acelerogramas deconvolucionados a partir de aquellos en afloramiento rocoso asociados con el espectro del estudio de amenaza sísmica para T = 475 años. Se obtuvieron espectros de respuesta probables para 103 perfiles de suelos, como promedio de los espectros de los acelerogramas en superficie obtenidos en los análisis dinámicos, los cuales se agruparon en 12 clases de sitios (Hernández et al. 2009b; tabla 1) con espectros 1D ponderados para cada una (Figura 6).

Para los espectros, posteriormente se toman en cuenta los efectos 2D y 3D de la cuenca, que han sido un factor determinante en la distribución de los daños del terremoto de Caracas de 1967. Utilizando los espectros obtenidos por Papageorgiou & Kim (1991) para la zona de Los Palos Grandes, y rehaciendo los análisis 1D con los parámetros geotécnicos/geofísicos utilizados por ellos, se obtuvieron amplificaciones 2D respecto a 1D hasta un período de 2 s, para cada microzona de distinto espesor de sedimentos, más consideraciones de la calidad del suelo superficial según Bard & Bouchon (1985), ampliando este rango hasta 4 s mediante un estudio 3D de la respuesta de pulsos cuasimono- frecuenciales en suelos homogéneos y roca sin atenuación (Delavaud, 2007). Las amplificaciones obtenidas se aplican a los previos espectros 1D, lo que resulta en espectros con efecto de cuenca 2D y 3D (Figura 7; Hernández et al. 2009c; 2009d).

Los espectros resultantes se calibraron con los períodos predominantes de vibración resultante de la aplicación del método H/V (Figura 3). Igualmente, se corroborará en el futuro su validez mediante la comparación con los resultados de las evaluaciones de funciones de transferencia experimental (red sismológica temporal y observatorios acelerográficos). Los espectros de respuesta resultantes para cada grupo se comparan con los espectros normativos correspondientes de la norma vigente COVENIN (2001), NEHRP (BSSC, 2003), el EUROCODIGO 8 (CEN, 2003) y los obtenidos en la microzonificación de la ciudad de Salónica, Grecia, (Pitilakis, 2004).

Se ha obtenido una buena cercanía con los modernos espectros de este último documento que representa el estado del arte actual, apuntando a la adecuación de la metodología empleada en superación de los espectros normativos. Los espectros de respuesta superan los de la norma (COVENIN, 2001) sobre todo para suelos rígidos e intermedios en un rango de períodos de aproximadamente 0,5 a 2 s (Figura 7). Sin embargo, los espectros en afloramiento rocoso sano en sitios cuasi-planos son menos exigentes que el normativo, permitiendo alguna economía en ellos.

Una mejora importante, adicional a la de los sitios de sedimentos profundos, es que para suelos rígidos de depósitos someros y para los sitios de roca meteorizada, los espectros obtenidos son más severos que los de sitios de roca sana, tal como se ha observado en sismos reales (terremoto de Atenas en 1999: Bouckovalas & Kouretzis, 2001) en lugar de los mismos espectros (perfil S1) de la norma sísmica para ambos casos.

Se introdujeron además estimaciones para establecer los efectos topográficos, para lo cual se toman como guía las recomendaciones de la AFPS (1990) para la definición de situaciones, introduciendo algunas simplificaciones razonables, las cuales inciden en las amplificaciones de periodos cortos (Hernández et al. 2009c). El conjunto de espectros para todas las macrozonas y microzonas, tanto para roca como para suelo, se suavizan para diseño con 5 ramas por rangos de periodos característicos Hernández & Schmitz, 2009b).

Delimitación de las microzonas La amenaza sísmica en el área de Caracas corresponde a una aceleración pico en roca de 0,3 g, para un período de retorno de 475 años según la Norma de Edificaciones Sismorresistentes (COVENIN, 2001). En este estudio, se detalló la amenaza para el AMC mediante un estudio probabilístico, utilizando un modelo sismogénico revisado y leyes de atenuación mundiales válidas en nuestro ambiente tectónico (Azuaje & Hernández, 2005; Hernández, 2007; 2009), con las cuales se obtuvieron espectros de amenaza uniforme, en lugar de sólo aceleración pico como en la norma sísmica. Los espectros se caracterizaron mediante la aceleración pico en roca (A0), variable entre 0,265 g y 0,30 g en el AMC, y la respuesta espectral a periodo de 1 s (A1) probables, variable entre 0,28 g y 0,21 g en el AMC, ambas para periodo medio de retorno (T) de 475 años. Las diferentes

tendencias de variación de A0 y A1 indican que la relación fija entre ambas, presente en la norma sísmica, es una simplificación y se toma en cuenta su contraste para el proyecto de microzonificación sísmica de Caracas. Otro resultado de interés fue la variación con el periodo de respuesta del factor de importancia para edificaciones esenciales, en lugar del factor fijo normativo α, a partir de las relaciones entre los espectros del estudio de amenaza sísmica para T = 975 años (5% de excedencia en 50 años) y T = 475 años. Se eligieron 4 macrozonas básicas: N (norte), CN (centro-norte), CS (centro-sur) y S (sur), para las que se refieren valores de {A0; A1}, y se definen espectros básicos en afloramiento rocoso (Hernández & Schmitz, 2009a; Figura 8).

Para la definición de los bordes de cada microzona de comportamiento sísmico similar dentro del valle sedimentario que toman en consideración la modificación debido a los estratos sedimentarios y/o meteorizados, se utilizó el conjunto de unidades geológicas cuaternarias del valle de Caracas (Singer et al. 2007; figura 2), el espesor de sedimentos en 4 grupos (Figura 4), la distribución de los valores Vs30 (Figura 5) la localización de los daños del terremoto de 1967 en casos específicos como San José y Montalbán (Figura 1; Domínguez et al. 2009) y la distribución de efectos 3D de la cuenca (Delavaud, 2007; figura 9) para una fuente en el norte según los escenarios discutidos en Rocabado et al. (2006). En la figura 10 se muestra el mapa final de microzonas con similar respuesta sísmica obtenido para el AMC (Morales et al. 2009b). A cada microzona delimitada bajo los criterios arriba indicados, se le asigna un espectro de diseño según su clase de sitio (Tabla 1; figura 7). Esta distribución de microzonas se calibró a través de diferentes variables, tales como perfiles de suelos “reales” de pozos profundos, períodos predominantes de H/V y funciones de transferencia experimental. Para la zona de cerros y laderas, se toman en consideración el grado de meteorización de la roca, para poder asignar espectros de diseño diferentes según sean afloramientos rocosos sanos o roca meteorizada, así como los efectos topográficos (Hernández & Schmitz, 2009b), mediante el citado procedimiento sugerido en AFPS (1990). Se agrega una franja de seguridad en las zonas de influencia directa de las fallas activas cartografiadas en el AMC según Bryant & Hart (2004). Dichas fallas son: Tacagua y El Ávila al norte (menor incertidumbre); Sur Guarenas hacia el este y San Antonio y San José al sur (zonas de mayor incertidumbre).

Peligro de deslizamientos por sismos

Fuera de las zonas sedimentarias, se analizó la estabilidad de las laderas a escala 1:25.000 respecto a deslizamientos por sismos para el AMC (Hernández et al. 2008; 2009e; figura 11). Se identificaron seis niveles de peligro en los mapas, los cuales podrán ayudar a guiar las decisiones de priorización de estudios especiales e implementación de medidas de mitigación. Como soporte se contó con información geológica geomorfológica y geotécnica previamente desarrollada en el llamado Sector Central a escala 1:10.000 (Feliziani et al. 1985), así como con modelos digitalizados de elevación. Se efectuó una caracterización geotécnica de las laderas que toma en cuenta sus características litológicas, estructurales, clinométricas y de geodinámica externa, incluyendo la intervención antrópica, mediante índices cuantitativos cuya ponderación condujo a cinco clases de laderas, a las cuales se les asignaron cohesión y ángulo de fricción, a semejanza de Miles & Keefer (2001). Los valores de estos parámetros fueron calibrados en el subsector de la Urb. Alto Prado mediante mapas de orientación geotécnica con información a escala 1:2500, calculando la susceptibilidad a los deslizamientos y correlacionándola con los deslizamientos previos o latentes causados por lluvias (Valleé et al. 2009). Para la evaluación del peligro sísmico se utilizó una moderna metodología mundialmente aceptada que ha sido calibrada experimentalmente ante terremotos (Jibson et al. 1998); consiste en una estimación de deformaciones de Newmark (1965) correlacionada con intensidades de Arias; éstas se obtuvieron para el AMC mediante un análisis de amenaza sísmica, asumiendo un período medio de retorno de 700 años, valor normativo equivalente para las edificaciones masivas.

Desempeño estructural

Para la definición de recomendaciones de políticas prioritarias de atención a las edificaciones más riesgosas en función de las microzonas en que están situadas, se realizó una evaluación aproximada de las edificaciones típicas (aporticadas de concreto armado) de la ciudad de Caracas que pueda servir de guía para razonar la conveniencia de algunas recomendaciones (Hernández & Domínguez, 2009). Para diez prácticas constructivas seleccionadas (empleadas en el curso de siete décadas, como combinación de normas sísmicas y de diseño en concreto armado) se estimaron sus espectros inelásticos de diseño equivalentes a partir de las relaciones entre las resistencias de servicio y las límites y asignando factores de reducción de respuesta asociados con el detallado constructivo. Se compararon con los respectivos espectros demandados en ocho microzonas de la cuenca sedimentaria del valle de Caracas, cubriendo edificaciones de 1 a 20 pisos, y se efectuaron evaluaciones aproximadas de demandas estructurales para tres prácticas constructivas, como referencias de vulnerabilidad. Se obtuvieron curvas de fragilidad de distintos grados de daño, índices de confiabilidad estructural y estimados de pérdidas para cada práctica constructiva, dos rangos de espesores de depósitos y dos rangos de alturas de edificaciones. Estos resultados fueron calibrados contra los daños del terremoto de Caracas de 1967 y una escala macrosísmica mundial, para validación de su aplicabilidad.

Permitieron emitir recomendaciones básicas, separadas entre edificios bajos y altos para las diversas prácticas constructivas y según espesores de depósitos profundos (> 120 m) o someros, como una primera aproximación. En la tabla 2 se resumen recomendaciones de intervención, en el marco de políticas públicas de mitigación, para edificaciones regulares de acuerdo con la siguiente calificación de prioridades: P (prioritaria); O (obligatoria); C (Conveniente); e I (innecesaria), mientras que las irregularidades operan como agravantes de las prioridades. La palabra intervención alude a la evaluación de la edificación y su eventual refuerzo (u otro tipo de adecuación) posterior; las decisiones finales deben ser fruto de un estudio detallado y asumidas por calificados profesionales.

CONCLUSIONES

La distribución de daños causados por el terremoto de Caracas de 1967, evidenció fuertes efectos de sitio dentro del valle sedimentario. Sin embargo, los parámetros principales que controlan la respuesta sísmica, como el espesor de sedimentos hasta el basamento rocoso y la geometría de la cuenca, no están considerados en la norma venezolana de edificaciones sismorresistentes y ameritaron el desarrollo de un proyecto de microzonificación sísmica. Durante su ejecución se empleó una metodología multidisciplinaria para la evaluación de la respuesta sísmica en diferentes zonas de Caracas, la cual se basa en la aplicación de espectros en superficie calculados con base en modelos genéricos del subsuelo, variando la velocidad de propagación de ondas de corte en los primeros 30 m (Vs30) y los espesores de sedimentos para una configuración fija de características de los sedimentos. Los espectros resultantes se calibraron con diferentes metodologías (perfiles reales del suelo, mediciomediciones de ruido ambiental, resultados de estudios y normas internacionales, entre otros) y se agregaron, en las zonas con sedimentos cuaternarios, los efectos de cuenca.

Los resultados del proyecto presentados en este artículo permiten asignar espectros de respuesta modificados para las diferentes partes de Caracas con las recomendaciones correspondientes para su utilización, en complemento de las indicaciones de la norma venezolana. Estos resultados pueden implementarse de una vez por las municipalidades, porque la norma sísmica permite que estudios especiales autorizados, como los correspondientes al Proyecto de Microzonificación, sustituyan parcialmente a sus especificaciones. Se establecieron además recomendaciones para la priorización de intervenciones en edificaciones existentes según los espesores de las microzonas donde están ubicadas como una primera aproximación, las cuales igualmente son compatibles con el espíritu de la norma sísmica.

Se incluyó en el proyecto una evaluación de deslizamientos por terremotos. Con base en los análisis de estabilidad, se establecieron la susceptibilidad de deslizamientos y el peligro de deslizamiento activados por movimientos sísmicos, considerando las intensidades de Arias en la región. Los mapas podrán usarse en la definición de zonas prioritarias para la intervención de zonas de mayor peligrosidad. A partir de los resultados obtenidos no deberán tomarse decisiones inmediatas de intervenciones locales; el objetivo ha sido la identificación de las zonas más peligrosas a deslizamientos y en ellas convendrá que principalmente se realicen estudios y proyectos detallados de carácter multidisciplinario en conjunción de las ingenierías geológica, geotécnica y sísmica.

AGRADECIMIENTOS

Los demás miembros del Grupo de trabajo del Proyecto Microzonificación Sísmica de Caracas son: A. Aguilar, I. Aguilar, L. Alvarado, F. Anzola, J. Araque, F. Audemard, J. Azuaje, P.Y. Bard, H. Cadet, V. Cano, E. Caraballo, A. Castillo, L. Colmenárez, C. Cornou, P. Feliziani, Y. Flores, K. García, J. González, J. Guzmán, A. Hernández, A. Justiniano, R. López, W. Marín, J. Moncada, R. Ollarves, J. Oropeza, M. Palma, B. Quintero, H. Rendón, J. Rodríguez, L. Rodríguez, G. Romero, J. Sánchez, F. Urbani, R. Vásquez, M. Villar, J.-P. Vilotte, A. Zambrano, H. Zambrano, J. Zamora. El financiamiento fue proporcionado por el “Proyecto de Microzonificación Sísmica en las Ciudades Caracas y Barquisimeto” (FONACIT–BID II 2004000738). La realización del proyecto fue posible gracias al incentivo de N. Orihuela y G. Malavé. Este trabajo constituye un aporte al proyecto FONACIT-ECOS Nord 2004000347 “Estructura de velocidades de ondas S, patrón de atenuación y respuesta sísmica 3-D en el valle de Caracas y un estudio comparativo con Cumaná, Venezuela”. Se agradecen a A. Papageorgiou las fructíferas discusiones que contribuyeron positivamente a este trabajo, así como a O. Ramírez y un árbitro anónimo sus observaciones.

REFERENCIAS

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