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RESUMEN EJECUTIVO
En el marco de la intervención indicada se ha realizado el estudio de Zonificación Sísmico-Geotécnica para siete (7) Distritos de Lima Metropolitana (Pucusana, Santa María, San Bartolo, Punta Negra, Punta Hermosa, Santa Rosa y El Agustino) a partir del Comportamiento Dinámico del Suelo (CDS) evaluado con registros de vibración ambiental y la elaboración de calicatas para el análisis geotécnico. Se ha utilizado dos estaciones sísmicas City Shark II con bandas de frecuencia de registro entre 0.2-40 Hz y ganancias de 1024 dB.
El estudio tiene como principales objetivos el determinar las frecuencias y periodos dominantes, y amplificaciones máximas relativas; herramientas para evaluar el comportamiento dinámico del suelo. Asimismo, realizar la clasificación de los suelos según el sistema SUCS y determinar la capacidad portante del suelo. El resultado final consiste en proponer mapas de Zonificación Sísmica-Geotécnica (CDS) para cada Distrito estudiado.
Los resultados obtenidos han permitido identificar, según el procedimiento establecido en CISMID / APESEG (2005), la presencia de cuatro (4) zonas sísmicas-geotécnicas en el total de los Distritos. Esta clasificación está considerada en la Norma E-030 (2003).
Los mapas de zonificación sísmico-geotécnica (CDS) para los Distritos de Pucusana, Santa María, San Bartolo, Punta Negra, Punta Hermosa, Santa Rosa y El Agustino, han permitido completar el Mapa de Zonificación propuesto para Lima Metropolitana por CISMID / APESEG (2005), tal como se muestra en la figura adjunta.
1
Mapa de Zonificaci贸n para Lima Metropolitana en la cual se incluyen los Distritos de Pucusana, Santa Mar铆a, San Bartolo, Punta Negra, Punta Hermosa, Santa Rosa y El Agustino.
2
Los resultados de estos estudios de evaluación del comportamiento dinámico del suelo a la escala metropolitana permiten distinguir 5 zonas correspondientes a suelos con distintas propiedades. Considerando la calidad del suelo, se espera que en caso de sismo de gran magnitud, los daños a las viviendas o infraestructuras sean mayores cuando el suelo presenta las peores condiciones dinámicas. De esta manera, se han determinado 4 niveles de peligro sísmico como lo indica el siguiente cuadro. Son estos niveles que se pueden cruzar con otra información para llegar a mapas de vulnerabilidad por exposición a sismos.
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A continuación se presenta el mapa final de zonificación sísmico-geotécnica y de peligros correspondientes
3
Zonificación Sísmico-Geotécnica del Área Metropolitana de Lima y Callao y peligros correspondientes
l
Peligro sísmico* Bajo Relativamente bajo Alto Muy alto Zona urbana
Suelos correspondientes
Peligro sísmico
Zona I
Roca
Bajo
Zona II
Suelos granulares finos y suelos arcillosos sobre grava aluvial o coluvial
Relativamente bajo
Zona III
Arena eólica (sin agua)
Alto
Zona IV
Arena eólica (con agua)
Zona V
Rellenos
Zonas geotécnicas sísmicas
Muy alto
Fuente: CISMID (2005), Proyecto SIRAD (2010)
0
5 Km
Fuentes: investigación Proyecto SIRAD 2010 * Niveles de peligro según la zonificación sismica de Lima-Callao (CISMID 2005; IGP - SIRAD 2010)
4
Proyecto SIRAD - IRD - COOPI - 2010
Distritos
ElaboraciĂłn de un Sistema de InformaciĂłn GeogrĂĄfico y AnĂĄlisis de Recursos Esenciales para la Respuesta y RecuperaciĂłn Temprana ante la Ocurrencia de un sismo y/o tsunami en el Ă rea Metropolitana de Lima y Callao PNUD/SDP-052/2009
PROYECTO SIRAD
ZONIFICACION SISMICO-GEOTECNICA PARA SIETE DISTRITOS DE LIMA METROPOLITANA (Comportamiento DinĂĄmico del Suelo) y cartografĂa a la escala metropolitana
Lima, PerĂş, SETIEMBRE - 2010
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5
INFORME TECNICO
ZONIFICACION SISMICO-GEOTECNICA PARA SIETE DISTRITOS DE LIMA METROPOLITANA (Comportamiento Dinámico del Suelo)
Responsables Estudio: Hernando Tavera Isabel Bernal Análisis y Cartografiado: Bhila Herrera Trabajo de Campo: Henry Salas Bihla Herrera Ángel Ochoa Christian Flores
INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU Dirección de Sismología
SETIEMBRE – 2010
6
INDICE
RESUMEN EJECUTIVO
(P. 1)
1.- INTRODUCCION
(P. 10)
2.- OBJETIVO
(P.12)
3.- ANTECEDENTES
(P.13)
4.- CONDICIONES LOCALES DE SITIO
(P.15)
5.- CONDICIONES MECANICAS-DINAMICAS DEL SUELO: NORMA E-030 6.- DISTRIBUCION DE SUELOS
(P.19)
7.- INSTRUMENTACION Y DATOS
(P.23)
(P.17)
8.- METODOLOGIA EN SISMICA – REGISTROS DE VIBRACION AMBIENTAL (P.26) 9.- METODOLOGIA EN GEOTECNIA
(P.29)
10.- ZONIFICACION SISMICO-GEOTECNICA (CDS) 10.1.- DISTRITO DE PUCUSANA
(P.31)
(P.32)
10.1.1.- Zona de Estudio 10.1.2.- Geología Local 10.1.3.- Geomorfología Local 10.1.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo 10.1.4.1.- Recolección de Datos 10.1.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes 10.1.5.- Aspectos Geotécnicos 10.1.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS) 10.2.- DISTRITO DE SANTA MARIA
(P.50)
10.2.1.- Zona de Estudio 10.2.2.- Geología Local 10.2.3.- Geomorfología Local 10.2.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo 10.2.4.1.- Recolección de Datos 10.2.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes 10.2.5.- Aspectos Geotécnicos 10.2.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS)
7
10.3.- DISTRITO DE SAN BARTOLO
(P.68)
10.3.1.- Zona de Estudio 10.3.2.- Geología Local 10.3.3.- Geomorfología Local 10.3.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo 10.3.4.1.- Recolección de Datos 10.3.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes 10.3.5.- Aspectos Geotécnicos 10.3.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS) 10.4.- DISTRITO DE PUNTA NEGRA
(P.86)
10.4.1.- Zona de Estudio 10.4.2.- Geología Local 10.4.3.- Geomorfología Local 10.4.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo 10.4.4.1.- Recolección de Datos 10.4.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes 10.4.5.- Aspectos Geotécnicos 10.4.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS) 10.5.- DISTRITO DE PUNTA HERMOSA
(P.103)
10.5.1.- Zona de Estudio 10.5.2.- Geología Local 10.5.3.- Geomorfología Local 10.5.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo 10.5.4.1.- Recolección de Datos 10.5.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes 10.5.5.- Aspectos Geotécnicos 10.5.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS) 10.6.- DISTRITO DE SANTA ROSA
(P.122)
10.6.1.- Zona de Estudio 10.6.2.- Geología Local 10.6.3.- Geomorfología Local 10.6.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo 10.6.4.1.- Recolección de Datos 10.6.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes
8
10.6.5.- Aspectos Geotécnicos 10.6.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS) 10.7.- DISTRITO DE EL AGUSTINO
(P.140)
10.7.1.- Zona de Estudio 10.7.2.- Geología Local 10.7.3.- Geomorfología Local 10.7.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo 10.7.4.1.- Recolección de Datos 10.7.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes 10.7.5.- Aspectos Geotécnicos 10.7.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS)
CONCLUSIONES
(P.159)
BIBLIOGRAFIA
(P.165)
ANEXOS
(en CD)
ANEXO 1: Mapas de distribución espacial de calicatas - Geotecnia ANEXO 2: Base de datos de calicatas - Geotecnia ANEXO 3: Base de datos de Corte Directo - Geotecnia ANEXO 4: Base de datos de Granulometría - Geotécnica ANEXO 5: Mapas de geología, geomorfología y suelos - Geotecnia ANEXO 6: Mapa de distribución de registros sísmicos – Sísmica ANEXO 7: Base de datos fotos de puntos de medición VA ANEXO 8 Mapas sísmicos: períodos dominantes, amplificación máxima relativa y zonificación sísmico-geotécnica (CDS)
9
1.- INTRODUCCION
La historia sísmica de la región central del Perú pone en evidencia que, desde el pasado, Lima Metropolitana y la Provincia Constitucional del Callao han sido y vienen siendo afectadas por la ocurrencia continua, a través del tiempo, de sismos de gran magnitud e intensidad. Estos sismos han producido, en dichas ciudades y en reiteradas ocasiones, daños materiales y pérdidas de vidas humanas. La recopilación detallada de los sismos ocurridos en esta región, desde el año 1500, puede ser consultada en detalle en Silgado (1978) y Dorbath et al (1990).
La principal fuente que genera estos sismos se encuentra en la superficie de fricción existente entre las placas de Nazca y Sudamericana debido al proceso de convergencia que se desarrolla entre ambas. En esta fuente, los sismos históricos habrían alcanzado magnitudes de hasta 9.0Mw como el ocurrido en Octubre de 1746, sismos recientes presentaron magnitudes de hasta 8.0Mw, tal es el caso de los ocurridos en Mayo de 1940, Octubre de 1966 y Octubre de 1974. De acuerdo al desarrollo urbanístico de Lima Metropolitana, a través de los años, los posibles efectos desastrosos de estos sismos serían más fuertes debido principalmente a condiciones como antigüedad de las construcciones, mala calidad del material utilizado y, principalmente, al poco conocimiento de la calidad del suelo sobre el cual se ha levantado la ciudad y en otras áreas consideradas como proyectos de expansión urbana. Ejemplos recientes, son los procesos de licuación de suelos que se produjeron en Tambo de Mora (Ica) con la ocurrencia del sismo de Agosto del 2007.
En este informe se presentan los resultados obtenidos del estudio detallado de Microzonificación Sísmica-Geotécnica (comportamiento dinámico del suelo) realizado en siete (7) Distritos de Lima Metropolitana (Pucusana, Santa María, San Bartolo, Punta Negra, Punta Hermosa, Santa Rosa y El Agustino) haciendo uso de registros de vibración
ambiental
y
geotécnica
(Figura
1)
y
aplicando
metodologías
internacionalmente aceptadas para el procesamiento e interpretación de la información recolectada en campo.
10
Figura 1.-. Distribuci贸n espacial de los siete (7) Distritos considerados en el presente estudio
11
2.- OBJETIVOS
Este informe
tiene como objetivo presentar los resultados obtenidos del
estudio de Microzonificación Sísmica-Geotécnica, a partir de comportamiento dinámico del suelo (CDS), realizado por el Instituto Geofísico del Perú en siete (7) Distritos de Lima Metropolitana haciendo uso de registros de vibración ambiental, aplicando la técnica de razones espectrales (H/V) y estudios de geotecnia mediante el análisis de suelos. La presentación de los resultados se realiza de acuerdo al procedimiento propuesto por el CISMID en el “Estudio de Vulnerabilidad y Riesgo de Sismo en 42 Distritos de Lima y Callao” proporcionado por la Asociación Peruana de Empresas de Seguros (APESEG, 2005).
Los Distritos de Lima Metropolitana considerados en este estudio son: Pucusana, Santa María, San Bartolo, Punta Negra, Punta Hermosa, Santa Rosa y El Agustino. La distribución espacial de estos Distritos se muestra en la Figura 1.
12
3.- ANTECEDENTES
La historia ha mostrado que la ciudad de Lima Metropolitana presenta un alto índice de ocurrencia de eventos sísmicos y, que de acuerdo a su magnitud, muchos de ellos han derivado en efectos secundarios como asentamientos, licuación de suelos, derrumbes, caídas de roca y tsunamis, que en conjunto, han propiciado el incremento de perdidas humanas y materiales
en sus Distritos (Silgado, 1978; Ocola, 1984;
Huaco, 1985).
A partir de los años 80, la ciudad de Lima Metropolitana soporta procesos continuos de migración de la población proveniente de las provincias del interior del país y, debido a la falta de planificación urbanística y de acertadas políticas de Planeamiento, la población inmigrante ha ocupado áreas de alto riesgo ante la ocurrencia de peligros como los sismos y tsunamis, además de sus efectos secundarios. A estas condiciones se suma el hecho de que las viviendas son construidas de manera inadecuada, sin seguir ningún criterio de ordenamiento territorial y, mucho menos, respetando la Norma de construcción vigente (Norma E030). Asimismo, en algunos distritos las viviendas se asientan en las laderas de cerros y ríos, cauces de quebradas secas y zonas de terrazas inundables sin medir su vulnerabilidad e incrementando, de este modo, el riesgo en dichas áreas.
En el año 2005, la Asociación Peruana de Empresas de Seguros (APESEG) y el Centro de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID) realizaron un importante aporte para la mejora en la Gestión de Riesgos de Lima Metropolitana con el estudio de Vulnerabilidad y Riesgo Sísmico en 42 Distritos de Lima y Callao, el mismo que se constituye como información primaria y de base para cualquier otra investigación o proyectos en Gestión de Riesgo en Lima Metropolitana. Sin embargo, estos estudios no consideraron a los Distritos de Pucusana, Santa María, San Bartolo, Punta Negra, Punta Hermosa, Santa Rosa y El Agustino, y por ello, el Instituto Geofísico del Perú (IGP) realiza su estudio a fin de completar la información para el total de los distritos que conforman la ciudad de Lima Metropolitana.
13
De acuerdo a los resultados obtenidos por APESEG y en este estudio, para Lima Metropolitana se requiere contar con un plan de planificación urbana y una rigurosa política de planeamiento en base a los mapas de Zonificación SísmicoGeotécnica obtenido a partir del comportamiento dinámico del suelo (CDS) y que fueron propuestos en diversas investigaciones o proyectos desarrollados para tal fin.
14
4.- CONDICIONES LOCALES DE SITIO
En la actualidad es ampliamente conocido que las condiciones locales de sitio son uno de los principales factores responsables de los daños sufridos por las edificaciones durante la ocurrencia de sismos severos. La amplificación sísmica es un efecto de las condiciones locales del sitio y es fuertemente dependiente de las condiciones sísmicas, geológicas, geomorfológicas y geotécnicas de las zonas en estudio.
Realizar estudios de microzonificación sísmica es una de las herramientas mas importantes para minimizar los daños producidos por sismos,
con la finalidad de
evaluar el comportamiento dinámico de los suelos (CDS); teniendo en cuenta que la intensidad de las sacudidas sísmicas varía considerablemente a distancias muy cortas y áreas pequeñas. Esto ha llevado a pensar que el factor esencial para la evaluación del daño en las estructuras son las condiciones locales del suelo; es decir, efectos de sitio en áreas urbanas, zonas de expansión urbana, complejos industriales y otros.
Una de las técnicas más aceptadas para realizar una aproximación de los efectos de sitio en regiones de moderada a alta sismicidad, es el uso de la razón espectral de registros de sismos fuertes (conocida como razón espectral estándar) obtenidos simultáneamente en estaciones ubicadas sobre suelo blando con respecto a una estación de referencia ubicada en suelo firme (asumiéndola libre de efectos de sitio). Sin embargo, el registro de estos sismos fuertes conlleva a un mayor tiempo de espera para realizar la evaluación (King y Tucker, 1984; Singh et al., 1988; Lermo y Chávez-García, 1994).
Para salvar estos problemas, recientemente se ha introducido la técnica de Nakamura (1989) para interpretar registros de vibración ambiental (microtremores) a partir de la razón espectral entre las componentes horizontales y la vertical de un mismo registro (H/V). La ventaja más importante de esta técnica es que elimina el requerimiento de una estación de referencia (Kanai y Tanaka, 1954). Los parámetros
15
obtenidos con el análisis de los registros de los microtremores son la frecuencia predominante o periodo dominante (To) y, de manera referencial, la amplificación máxima relativa (Ar) del suelo. La técnica de Nakamura fue evaluada y discutida por Lermo y Chávez-García (1994a,b) a partir de la comparación de los resultados obtenidos de registros de microtremores contra la razón espectral estándar obtenida con registros de sismos, concluyendo que los microtremores, cuando son analizados con H/V, permiten determinar, con buena precisión, del período dominante (To) de los sedimentos sujetos a una amplificación dinámica dentro de un intervalo de frecuencias que van entre 0.4 y 10 Hz, junto con una estimación preliminar del nivel de amplificación (Ar).
Se concluye que los efectos que produce cada tipo de suelo sobre la amplitud y naturaleza de las ondas sísmicas, ha sido reconocido y su estudio aceptado internacionalmente como una herramienta útil para la estimación del comportamiento dinámico del suelo, a fin de proponer mapas de zonificación del tipo de suelo para una determinada ciudad, localidad o área de interés.
16
5.- CONDICIONES MECANICAS-DINAMICAS DE SUELOS: NORMA E-030
En la actualidad, la construcción de obras civiles de cualquier envergadura se basa en la Norma E-030 (2003), la cual clasifica a los suelos en función de sus propiedades mecánicas, espesor del estrato, período fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte. Según la norma antes indicada, los suelos son de cuatro tipos:
.- Suelos muy rígidos (Tipo S1). A este tipo corresponden los suelos muy rígidos en los cuales la velocidad de propagación de la onda de corte es similar al de una roca, además el período fundamental de vibración del suelo es de baja amplitud sin exceder los 0,25 s. Se incluyen los casos en los cuales se cimienta sobre: - Roca sana o parcialmente alterada, con una resistencia a la compresión no confinada 2
mayor o igual que 500 kPa (5 kg/cm ). - Grava arenosa densa. - Estrato de no más de 20 m de material cohesivo muy rígido, con una resistencia al 2
corte, en condiciones no drenadas, superior a 100 kPa (1 kg/cm ), sobre roca u otro material con velocidad de onda de corte similar al de una roca. - Estrato de no más de 20 m de arena muy densa con N > 30, sobre roca u otro material con velocidad de onda de corte similar al de una roca.
.- Suelos intermedios (Tipo S2). Suelos con características intermedias entre las indicadas para los suelos S1 y S3. .- Suelos flexibles o con estratos de gran espesor (Tipo S3). Corresponden a este tipo los suelos flexibles o estratos de gran espesor en los cuales el período fundamental para vibraciones de baja amplitud es mayor a 0,6 s.
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.- Condiciones excepcionales (Tipo S4) A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios donde las condiciones geológicas y/o topográficas son particularmente desfavorables.
En general, para cualquier estudio deberá considerarse el tipo de suelo que mejor describa las condiciones locales de cada zona de interés y utilizar los correspondientes valores de periodos Tp y del factor de amplificación del suelo S definido en la Norma E-030 (2003), ver Tabla 1.
Tabla 1. Parámetros del suelo según la Norma E-030 (2003)
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6.- DISTRIBUCION DE SUELOS
Para analizar la distribución de suelos en Lima Metropolitana se ha recopilado información sísmica, geológica, geomorfológica, geotécnicas y la densidad poblacional existente en sus Distritos, siendo la información base la propuesta en el “Estudio de Vulnerabilidad y Riesgo de Sismo en 43 Distritos de Lima y Callao” proporcionado por la Asociación Peruana de Empresas de Seguros (APESEG).
Desde el punto de vista demográfico, Lima Metropolitana tiene una población que alcanza la cifra de 8 millones 472 mil 935 habitantes (INEI, 2007), siendo aproximadamente la tercera parte de la población nacional. La ciudad de Lima Metropolitana limita por el norte con la provincia de Chancay, por el sur con Chilca, por el este con la comunidad Campesina de Jicamarca y Huarochiri y por el oeste con el Océano Pacífico.
La geomorfología del área de Lima Metropolitana muestra que se encuentra rodeada por colinas y montañas, cuyas laderas presentan pendientes moderadas a fuertes. La mayoría de los afloramientos corresponden a rocas intrusivas tipo granodiorita y dioritas, seguidas por rocas volcánicas y, en menor cantidad, por rocas sedimentarias tipo calcáreas, lutitas y areniscas. Estas estructuras se encuentran disecadas por los ríos Lurín, Rímac y Chillón y quebradas afluentes (río Seco, Huaycoloro, Jicamarca, Canto Grande, Collique, Caballero, Torre Blanca, etc), que en sus desembocaduras, han formado conos y terrazas extensas en donde se ha ubicado gran parte de la ciudad de Lima Metropolitana.
La caracterización del tipo de suelo en Lima Metropolitana considera las propiedades
mecánicas
y
dinámicas
contenidas
en
el
Código
de
Diseño
Sismorresistente del Reglamento Nacional de Construcciones (Norma E-030, 2003) y las premisas de estudios realizados por el CISMID para la Asociación Peruana de Empresas de Seguros (APSEG, 2005). En la Figura 2 se presenta la clasificación de los suelos para Lima Metropolitana, siendo sus principales características las siguientes:
19
ZONA I: Esta zona está conformada por los afloramientos rocosos, los estratos de grava coluvial-aluvial de los pies de las laderas que se encuentran a nivel superficial o cubiertos por un estrato de material fino de poco espesor. Este suelo tiene un comportamiento rígido, con periodos de vibración natural determinados por las mediciones de microtrepidaciones (registros de vibración ambiental) que varían entre 0.1 y 0.3 s. Para la evaluación del peligro sísmico a nivel de superficie del terreno
se considera que el factor de amplificación
sísmica por efecto local del suelo es de S=1.0 y un periodo natural de Ts=0.4 s, correspondiendo a un suelo Tipo-1 de la norma sismorresistente peruana.
ZONA II: En esta se incluyen las áreas de terreno conformado por un estrato superficial de suelos granulares finos y suelos arcillosos, cuyas potencias varían entre 3.0 y 10.0 m. Subyaciendo a estos estratos se encuentra la grava aluvial o grava coluvial. Los periodos predominantes del terreno determinados por las mediciones de microtrepidaciones, en esta zona varían entre 0.3 y 0.5 s. Para la evaluación del peligro sísmico, a nivel de superficie del terreno, se considera que el factor de amplificación sísmica por efecto local del suelo, es S=1.2 y el periodo natural del suelo es Ts=0.6 s, correspondiendo a un suelo Tipo-2 de la norma sismorresistente peruana.
ZONA III: Esta zona está conformada, en su mayor parte, por los depósitos de suelos finos y arenas de gran espesor, que se encuentra en estado suelto. Los periodos predominantes encontrados en estos suelos varían entre 0.5 y 0.7 s, por lo que su comportamiento dinámico ha sido tipificado como un suelo Tipo-3 de la norma sismorresistente peruana, con un factor de amplificación sísmica S=1.4 y un periodo natural de Ts=0.9 s.
ZONA IV: Esta zona está conformada por los depósitos de arena eólicas de gran espesor y sueltas, depósitos fluviales, depósitos marinos y suelos pantanosos. Los periodos predominantes encontrados en estos suelos son mayores que 0.7 s, por lo que su comportamiento dinámico ha sido tipificado como un suelo Tipo4 de la norma sismorresistente peruana, asignándoles un factor de amplificación sísmica S=1.6 y un periodo natural de Ts=1.2 s (caso especial según la Norma).
20
ZONA V: Están constituidos por áreas puntuales conformadas por depósitos de rellenos sueltos de desmontes heterogéneos que han sido colocados en depresiones naturales o excavaciones realizadas en el pasado, con potencias entre 5 y 15 m. En esta zona se incluyen también a los rellenos sanitarios que en el pasado se encontraban fuera del área urbana y en la actualidad han sido urbanizados. El comportamiento dinámico de estos rellenos es incierto por lo que requiere un estudio especifico.
En el mapa de la Figura 2, están excluidos los Distritos de Pucusana, Santa María, San Bartolo, Punta Negra, Punta Hermosa, Santa Rosa y El Agustino, todos considerados en el presente estudio.
21
Figura 2.- Mapa de Zonificaci贸n de tipos de suelos para Lima Metropolitana elaborado por el CISMID para la APESEG (2005).
22
7.- INSTRUMENTACION Y DATOS
En este estudio se utilizan registros de vibración ambiental obtenidos con dos sismómetros de tres componentes ortogonales (Vertical, Norte-Sur, Este-Oeste) marca Lennarzt, modelo LE-3D/5s con un rango dinámico de 140Db y banda de frecuencias que fluctúa entre 0.2 y 40 Hz. El registrador es de Marca LEAS (Modelo City Shark II) que
registra a una frecuencia de muestreo de 200 Hz en un rango de ganancias de
1024 dB. La longitud del registro es de 15 minutos, el cual es almacenado en una memoria Compac Flash (Figura 3).
De acuerdo a estas características instrumentales, los registros de vibración ambiental fueron obtenidos a 200 muestras/segundo en cada componente de registro. El equipo sísmico permite visualizar la información registrada en cada punto, lo cual permite evaluar la calidad del dato y de presentar alguna alteración en su registro, volver a repetir el registro hasta obtener señales de buena calidad para los objetivos del estudio. El tiempo de registro y ubicación de cada punto fue controlado por un GPS (Figura 4).
Para la toma de datos se consideró un número de puntos definidos para cada zona de estudio de acuerdo a las condiciones tectónicas, geológicas, geomorfológicas, geotécnicas y demográficas de cada distrito. El tiempo de registro en cada punto fue de 15 minutos, lo cual permite tener buena cantidad de información para su posterior análisis.
La data obtenida en cada punto fue transferida a una estación de trabajo para el cambio de formatos respectivos y corrección por línea base (offset) sin la utilización de ningún tipo de filtro a fin de no alterar la señal original. Asimismo, las incidencias y características instrumentales consideradas en cada punto de medición fueron cuidadosamente anotadas en una cartilla y cuyo formato permite contar con el total de información para la evaluación de las condiciones en las cuales se adquirieron los registros antes de su análisis y procesamiento.
23
Vista de los sensores y registradores
Vista del registrador City Shark II
Vista del Display del registrador
Figura 3. Equipo SĂsmico utilizado en este estudio para la toma de datos en campo.
24
a.)
b.)
c.)
Figura 4. a) Imagen donde se observa la disposici贸n del equipo a la hora de tomar los datos en campo. b) Ejemplo de un registro de vibraci贸n ambiental perturbado por el paso de peatones cerca del sensor y c) Ejemplo de un registro de vibraci贸n ambiental obtenido durante un periodo estable.
25
8.- METODOLOGIA EN SISMICA – REGISTROS DE VIBRACION AMBIENTAL
Para caracterizar el comportamiento dinámico del suelo en cada uno de los siete Distritos considerados en este estudio, se ha utilizado registros de vibración ambiental (microtrepidaciones) producidos tanto por fuentes naturales como artificiales y la técnica de razones espectrales (H/V) propuesta por Nakamura (1980). La técnica H/V considera como hipótesis de base que las vibraciones ambientales se deben principalmente a la excitación de las ondas Rayleigh
en las capas superficiales
generadas por la actividad humana. La información recolectada y su interpretación permiten conocer el periodo natural del suelo y el factor de amplificación, parámetros que definen el comportamiento dinámico del suelo ante la ocurrencia de un evento sísmico. Estos resultados son correlacionados y complementados con los obtenidos del estudio de geotecnia para cada distrito considerado en este estudio.
De las razones espectrales, se identifican las frecuencias predominantes y amplificaciones relativas que caracterizan al tipo de suelo presente en el área de estudio (ver Figura 5), el mismo que está definido por las condiciones geológicas y geomorfológicas de las primeras decenas de metros de la superficie terrestre. Debe entenderse que, de acuerdo a la variación de las propiedades físicas del suelo, cualquier medio al ser afectado por algún tipo de onda de cuerpo o superficial puede causar la amplificación o de-amplificación de las mismas debido al efecto de las capas estratigráficas superficiales de diferente espesor, geometría y composición geológica.
Para aplicar la técnica H/V, se consideran los siguientes pasos:
1) Los registros de vibración ambiental fueron tratados por ventanas de 2048 muestras (20 segundos) con un traslape del 10%. Debido a la disponibilidad de considerable tiempo de registro, se procedió a seleccionar de forma aleatoria tramos de señal. 2) Se calcula la transformada Rápida de Fourier para un número mayor a 10 ventanas de observación para cada punto.
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3) Los espectros horizontales se dividieron entre el espectro vertical para obtener la relación H/V y luego se promediaron estos para cada punto de observación considerando su respectiva desviación estándar (Figura 5). Luego se procedió a identificar la frecuencia predominante y la amplitud máxima relativa.
a)
b)
Figura 5.- Ejemplo de selección de ventanas de registro de vibración ambiental (rectángulos de colores) en sus tres componentes con sus respectivos gráficos de razones espectrales H/V. a) registros y razones H/V donde se identifican frecuencias predominantes, b) Registros en los cuales no resalta ninguna frecuencia predominante. Las líneas gruesas en las graficas H/V indican el promedio de las curvas de razones espectrales y las líneas discontinuas su desviación estándar.
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Para definir la frecuencia predominante se consideran tres criterios: primero, debe estar presente en un rango de interés que fluctúa entre 0.4 a 10 Hz (Lermo y Chávez-García -1994 a,b; Lachet y Bard, 1994); segundo, debe presentar amplificaciones relativas de al menos 2 veces (se considera la amplitud de “1” como punto de referencia) y por ultimo, se considera el pico/rango de frecuencias mas representativos para cada punto de medida. Finalmente, las frecuencias son expresadas en periodos dominantes.
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8.- METODOLOGIA EN GEOTECNIA
Para el análisis geotécnico de los siete Distritos considerados en este estudio ha sido necesario realizar el cartografiado geológico y geomorfológico teniendo como información base, la presentada en estudios anteriores, como por ejemplo Martínez (1975) e INGEMMET (1982 y 1994). Estos estudios son de carácter general y consideran toda el área de Lima Metropolitana.
Para complementar la información contenida en los mapas se realizó varios trabajos de campo en cada uno de los siete Distritos, teniendo como base topográfica los mapas catastrales proporcionados por las municipalidades de cada Distrito. Los estudios geotécnicos han sido elaborados a partir de la construcción de siete (7) calicatas por cada Distrito, de tal forma que cubran con una geometría adecuada y representativa los suelos existentes en dichas áreas de estudio.
Las calicatas tuvieron las dimensiones siguientes: 1.5 m x 1.5 m de lado x 3.0 m de profundidad máxima. Las excavaciones estuvieron a cargo de personal técnico del Laboratorio de Mecánica de Suelos de la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM), quienes se encargaron también de obtener dos muestras de suelos por cada calicata. La UNALM igualmente se encargó del análisis geotécnico de las muestras de suelos obtenidas en el campo. Las muestras se obtuvieron de la capa más profunda y representativa del tipo de suelo en el sitio evaluado.
En la primera muestra de suelo obtenida se hicieron los análisis granulométricos, límites de elasticidad y contenido de humedad, y con ello se procedió a realizar la Clasificación Unificada de Suelos (SUCS) de la muestra. La SUCS es un sistema propuesto por Arturo Casagrande y sus modificaciones en el año de 1942. Esta clasificación es la más utilizada a nivel mundial para la clasificación de suelos desde un punto de vista geotécnico.
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La Clasificación SUCS divide los suelos en:
-
Suelos de grano grueso
-
Suelos de grano fino
-
Suelos orgánicos
Los suelos de grano grueso y fino se distinguen mediante el tamizado del material por el tamiz No. 200.
Los suelos gruesos corresponden a los retenidos en dicho tamiz y los finos a los que lo pasan, de esta forma se considera que un suelo es grueso si más del 50% de las partículas del mismo son retenidas en el tamiz No. 200 y fino si más del 50% de sus partículas son menores que dicho tamiz.
Los suelos se designan por símbolos de grupo. El símbolo de cada grupo consta de un prefijo y un sufijo. Los prefijos son las iniciales de los nombres en inglés de los seis principales tipos de suelos (grava, arena, limo, arcilla, suelos orgánicos de grano fino y turbas); mientras que, los sufijos indican subdivisiones en dichos grupos (ver mapas para cada Distrito en Anexos):
G = Grava
C = Arcilla
L = Baja plasticidad
S = Arena
O = Limo o arcillas Orgánicas
W = Bien graduado
M = Limo
H = Alta plasticidad
P = Mal graduado
La segunda muestra fue utilizada para el análisis de corte directo que consiste en la aplicación de cargas diferenciadas hasta que falle la muestra. Esto permite determinar la capacidad portante del suelo (capacidad admisible última). En caso de que la muestra de suelo sea una grava sin contenido de arena, no es posible aplicar el ensayo de corte directo, sino de densidad máxima que también permite estimar el valor de capacidad portante. Esto último se aplicó para 5 muestras de El Agustino y 1 muestra de Santa María.
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10.- ZONIFICACION SISMICO-GEOTECNICA (Comportamiento Dinรกmico del Suelo)
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10.1.- DISTRITO DE PUCUSANA
10.1.1.- Zona de Estudio
El Distrito de Pucusana está ubicado en la provincia de Lima entre los kilómetros 58 y 68 de la Carretera Panamericana Sur, aproximadamente a 65 km en dirección sur con respecto a la zona céntrica de Lima. Tiene una superficie de 37.83 kilómetros cuadrados y la zona urbanizada abarca una superficie de forma trapezoidal y alargada de norte a sur. El Distrito limita al norte con el Distrito de Santa María del Mar, al sur con la provincia de Cañete y al oeste con el Océano Pacifico (Figura 6). La superficie de mayor ancho en el distrito es de cinco kilómetros en su parte meridional y su mayor elevación, corresponde al Pico Pucusana, dentro del cerro Quipa con 389 metros de altura.
Figura 6.- Mapa de ubicación y límites del Distrito de Pucusana
Según el Instituto Nacional de Estadística e Informática (2007), el Distrito de Pucusana tiene una población cercana a los 9231 habitantes, los cuales han edificado sus viviendas, en su mayoría, sobre una superficie irregular que considera laderas
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como parte de los lomeríos, ensenadas, puntas y acantilados marinos, tal como se observa en la Figura 7. Asimismo, se observa la presencia de edificaciones asentadas sobre áreas de relleno con fragmentos de material de construcción mezclados con material sedimentarios y/o otras, sobre rellenos con precaria estabilización constituidos, en algunos casos, por pircas poco consistentes.
Figura 7.- Imágenes del Distrito de Pucusana. Observe en las imágenes superiores, la tugurización de la ciudad y su expansión urbana hacia los lomeríos y/o cerros. En las imágenes del medio se observan viviendas en suelos de relleno con fragmentos de material de construcción mezclados con material sedimentario y viviendas edificadas sobre rellenos con una precaria estabilización por pircas poco consistentes. En las imágenes inferiores, se observan edificaciones de material noble construidas en las pendientes de los lomeríos de forma escalonada.
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10.1.2.- Geología Local
En el marco geológico, el suelo del Distrito de Pucusana está compuesto de rocas ígneas y sedimentarias con edades que van del Cretáceo inferior al Cuaternario, están ausentes rocas del Terciario (Figura 8).
Figura 8.- Mapa Geológico para el Distrito de Pucusana.
La secuencia se inicia con capas sedimentarias denominadas Fm. Pamplona compuesta por lutitas y calizas intercaladas con algunos niveles volcánicos de edad Cretáceo inferior. Estas rocas afloran en la zona de colinas del Distrito en los extremos norte y sur. Las rocas ígneas afloran en el Sector NE del Distrito (Figura 9), Cerro Quipa, donde se emplazan las antenas de telecomunicaciones. Son de composición intermedia (gabrodioritas y dioritas) y atraviesan la secuencia sedimentaria de la Fm.
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Pamplona. Sobreyacen a la secuencia anterior, depósitos de edad Cuaternaria compuestos por materiales aluviales, coluviales, fluviales y eólicas emplazados en las partes bajas del distrito, rellenando las principales quebradas.
Figura 9.- Zona de colinas sobre afloramientos sedimentarios, al fondo rocas ígneas
10.1.3.- Geomorfología Local
En el Distrito de Pucusana se pueden observar la presencia de tres (3) unidades geomorfológicas bien diferenciadas (Figura 10):
-
Terraza marina actual: Compuesta por depósitos de arena media a fina en la zona de playa y/o sectores del balneario.
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Figura 10.- Mapa geomorfológico para el Distrito de Pucusana.
-
Terraza aluvio-marina: En esta unidad se asienta el mayor porcentaje de viviendas. Presenta una pendiente baja de hasta 4% y conforma una planicie sub-horizontal de materiales de origen aluvial y marino que forman una cobertura sobre las colinas adyacentes y esta compuesta mayormente por gravas y arenas provenientes del transporte y sedimentación del río Lurín.
-
Colinas: Conformadas por lomas que se distribuyen en fajas paralelas al litoral, además de estar limitadas por estribaciones andinas (Figura 11).
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Figura 11.- Zona de colinas donde se emplazan viviendas y parte de la ensenada presente en el extremo sur del Distrito de Pucusana.
10.1.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo
10.1.4.1.- Recolección de Datos
A fin de realizar la evaluación de los suelos en el Distrito de Pucusana y estimar el comportamiento dinámico de estos, se procedió a distribuir, sobre todo el Distrito, un total de 84 puntos de medida, los mismos que fueron reagrupados en tres áreas de acuerdo a las características geológicas, geomorfológicos y demográficas del área de estudio (Figura 12). La selección y densidad de puntos de medida se realizó de la siguiente manera:
a.) Los puntos de toma de datos fueron seleccionados siguiendo el mapa catastral del Distrito de Pucusana y las áreas circundantes haciendo un total de 84 puntos (Figura 12). Del total de puntos, 69 se encuentran en el Área-1, 10 en la Área-2 y 5
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puntos en el Área-3 (zona de expansión urbana). En el Área-1 se asienta el mayor porcentaje de viviendas y por ende, se concentra la mayor densidad poblacional.
Figura 12.- Distribución de puntos de registros de vibración ambiental para el Distrito de Pucusana. Para la definición de las Áreas, ver texto.
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b.) La toma de datos se realizó durante los días 24, 25 y 26 de junio del 2010, evitando en todo momento el paso de peatones y vehículos cerca al punto de registro, aunque en varias oportunidades fue necesario repetir el registro de datos. En cada punto se anotó la hora del registro, su ubicación y sus coordenadas geográficas (GPS).
c.) Siguiendo la metodología antes indicada, se procedió con el análisis de la señal y elaboración de las razones espectrales a fin de identificar las frecuencias predominantes considerando los criterios antes indicados.
10.1.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes
Para caracterizar el comportamiento dinámico del terreno en el Distrito de Pucusana se han tomado registros de vibración ambiental en 84 puntos siguiendo la distribución antes indicada, de este modo se abarcó toda el área actualmente poblada y/o en proyecto. Este ensayo geofísico permite determinar el periodo dominante de vibración natural del terreno y, en algunos casos, el factor de amplificación sísmica, parámetros que definen el comportamiento dinámico del terreno durante un evento sísmico.
En la Figura 13 se presentan ejemplos de las razones espectrales obtenidas para las diferentes áreas definidas en este estudio: P09, P15, P25, P27, P46 y P47 para el Área-1 y P76, P77, P78, P81, P82 y P84 para el Área 2.
- En las Figuras 13a-b se muestran las razones espectrales obtenidas para el Área-1. En el área céntrica del Distrito donde resaltan frecuencias predominantes en un rango de 6 a 8Hz, con amplificaciones de al menos 2 veces, y conforme se tiende hacia las colinas, ellas disminuyen al punto que no es posible identificar frecuencias predominantes.
- Las Figuras 13c-d muestran las razones espectrales para el Área-2, y en ellas se observa con claridad que en la zona céntrica y parte baja del distrito sobresalen frecuencias de hasta 3 Hz y hacia la periferia, se tiende a valores mayores pero con menor amplificación relativa.
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Figura 13a. Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en diferentes puntos del Distrito de Pucusana. Los puntos P15, P25, P46 se ubican en el Área-1 (zona céntrica del Distrito) y presentan frecuencias predominantes 6 a 8Hz. Las líneas delgadas continuas corresponden a las razones espectarles obtenidas para cada ventana de observación, la línea gruesa el promedio de estas curvas y las líneas discontinuas su desviación estándar.
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Figura 13b. Ejemplo de grĂĄficas de razones espectrales obtenidas para diferentes puntos del Distrito de Pucusana. Los puntos P09, P27, P47 se ubican en el Ă rea-1(periferia de la zona cĂŠntrica del Distrito) y se caracterizan por no presentar frecuencias predominantes. Otros, ver Figura 13a.
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Figura 13c. Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en diferentes puntos del Distrito de Pucusana. Los puntos P51, P82, P84 se ubican en el extremo mas bajo del Área-2 (zona céntrica, Naplo) donde sobresalen frecuencias de 3Hz. Otros, ver Figura 13a.
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Figura 13d.- Ejemplo de grĂĄficas de razones espectrales obtenidas en diferentes puntos del Distrito de Pucusana. Los puntos P76, P77, P78 se ubican en el extremo mĂĄs alto del Ă rea-2 (periferia de la zona de Naplo) donde sobresalen frecuencias >3Hz pero con menores amplitudes. Otros, ver Figura 13a.
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En la Figura 14 se muestra la distribución espacial de los periodos dominantes obtenidos a partir de las frecuencias predominantes en 84 puntos de observación. El análisis de esta información permite definir en el Distrito de Pucusana la presencia de tres zonas en las cuales el comportamiento sísmico es similar:
Figura 14.- Mapa con la distribución de periodos dominantes para el Distrito de Pucusana.
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-La primera zona se encuentra en el extremo norte de este Distrito (Área-2) y se caracteriza por presentar los periodos dominantes más altos (0.3 s) y conforme tiende a los cerros que rodean al Área-2 disminuyen rápidamente hasta llegar a 0.1 s. La distribución de valores de igual periodo tiene concordancia con las características geomorfológicas del distrito.
-La segunda zona se encuentra en la parte céntrica y baja del distrito (Área-1). Esta zona se caracteriza por presentar periodos dominantes de 0.1 s
que,
conforme tiende a las colinas que bordean al distrito, disminuyen en su amplitud máxima relativa.
-La tercera zona considera aquellas áreas para las cuales no se logró identificar periodos dominantes, lo cual indica que corresponde a suelos estables. En la Figura 14, se ha considerado áreas achuradas a fin de identificar su ubicación en las laderas de las colinas (completamente urbanizadas) y cuyos registros no permitieron identificar frecuencias predominantes.
10.1.5.- ASPECTOS GEOTECNICOS
En el Distrito de Pucusana se realizaron siete (7) calicatas con las cuales se ha podido identificar la presencia de hasta 4 tipos de suelos que se describen a continuación (Figura 15):
El suelo tipo SP que corresponde a arenas pobremente gradadas con clastos subredondeados donde se asienta la parte central del Distrito y las edificaciones principales de Naplo.
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Figura 15.- Distribuci贸n espacial de las siete (7) calicatas elaboradas en el Distrito de Pucusana
El suelo tipo SW est谩 localizado en la parte media a baja de la planicie subhorizontal donde se asienta el Distrito, cuyo extremo occidental limita con los dep贸sitos de playa. Est谩 conformado por suelos arenosos medios a finos bien gradados.
Un tercer tipo de suelo es el GP que corresponde
a gravas arenosas
pobremente gradadas con materiales sub-angulosos de origen coluvial que se emplazan en los alrededores de las colinas rocosas.
Finalmente, el suelo tipo ML, corresponde a arenas finas que conforman la terraza marina en el borde litoral.
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En base al análisis granulométrico y los ensayos de corte directo en las muestras de suelos (7 calicatas), ha sido posible calcular la capacidad portante de los suelos para los siete sitios analizados y cuyos resultados se presentan en el siguiente cuadro:
CODIGO DE LA
CAPACIDAD
MUESTRA
PORTANTE (Kg/cm2)
PUC-1
4.33
PUC-2
4.70
PUC-3
13.77
PUC-4
15.54
PUC-5
7.54
PUC-6
4.55
PUC-7
5.58
Estos resultados (tabla anterior), los suelos del Distrito de Pucusana presentan de buena a regular resistencia al corte y falla. Los suelos en la zona central del Distrito (muestras
PUC-1
y
PUC-2)
presentan
valores
regulares
de
capacidad,
2
aproximadamente 4 kg/cm , en cambio el sitio PUC-3, al igual que PUC-4, alejados de la zona de playa presentan las mejores capacidades, entre 13 a 15 kg/cm2. El sitio PUC-5 ubicado al extremo SE del distrito presenta regular capacidad portante y finalmente, los sitios PUC-6 y PUC-7 localizados en la zona de Naplo presentan condiciones de capacidad portante regular entre 4-5 kg/cm2 debido al mayor contenido de arena existente en esta área. 10.1.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS)
El mapa de zonificación sísmico-geotécnico (CDS) para el Distrito de Pucusana considera el análisis e interpretación de la información sísmica (vibración ambiental) y geotécnico (7 calicatas). Los resultados obtenidos permiten identificar para este Distrito las siguientes zonas (Figura 16):
ZONA I: Esta zona está conformada por afloramientos rocosos y estratos de grava coluvial, así como estratos de material fino con fragmentos de roca y/o
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rellenos compuestos de residuos sólidos de poco espesor formando parte de la terraza aluvio-marina cuyos periodos varían entre 0.1 y 0.3 s.
En la zona céntrica del Distrito de Pucusana se concentran periodos de vibración natural de 0.1 s, los mismos que decrecen hasta desaparecer conforme se tiende a los cerros y/o lomeríos. De acuerdo a los resultados geotécnicos, se clasifica a esta zona como de buena a regular resistencia al corte y falla.
ZONA II: Esta zona incluye las áreas conformadas por estratos superficiales de suelos granulares compuestos por arenas pobremente gradadas con clastos subangulosos. Los periodos dominantes del terreno determinados por las mediciones de vibración ambiental son de 0.3 s. De acuerdo a los resultados geotécnicos, se clasifica esta zona como de regular resistencia al corte y falla.
48
Figura 16.- Mapa de Zonificación Sísmico-Geotécnico (Comportamiento Dinámico del Suelo) para el Distrito de Pucusana
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10.2.- DISTRITO DE SANTA MARIA
10.2.1.- Zona de Estudio
El Distrito de Santa María del Mar presenta una superficie total de 9.81 kilómetros cuadrados y limita por el norte con el Distrito de San Bartolo, al este con la Provincia de Cañete, al sur con el Distrito de Pucusana y al oeste con el Océano Pacifico (Figura 17).
Figura 17.- Mapa de ubicación y límites del Distrito de Santa María.
Según el Instituto Nacional de Estadística e Informática (2007), el distrito tiene una población cercana a los 264 habitantes; sin embargo, ésta aumenta considerablemente durante los meses de verano. Según la distribución de las viviendas, este distrito muestra un ordenamiento poblacional adecuado, emplazado en el borde litoral costero y rodeado de colinas (Figura 8). El borde del litoral esta conformado por acantilados formados debido a la intensa acción erosiva del oleaje
50
marino. En esta área, en forma de bahía, se emplaza el Distrito de Santa María.
Figura 18.- Vistas del Distrito de Santa María en las cuales se observa edificaciones construidas en los acantilados y/o bordes costeros, algunas rodeados de cerros y lomeríos.
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10.2.2.- Geología Local
Según el mapa geológico del Distrito de Santa María del Mar, en su área afloran secuencias sedimentarias del terciario inferior, intrusivas del Terciario Superior y varios depósitos cuaternarios (Figura 19)
Figura 19.- Mapa geológico para el Distrito de Santa María.
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Las secuencias sedimentarias corresponden a la Fm. Pamplona compuestas de lutitas y calizas intercaladas con niveles volcánicos aflorando en todas las colinas que rodean el distrito. Las rocas ígneas de composición diorítica afloran en las colinas localizadas en el extremo sur del distrito (Figura 20).
Los depósitos cuaternarios rellenan las zonas de quebradas que atraviesan el distrito y es donde se asientan las principales edificaciones. Estos depósitos están compuestos por materiales marinos, aluviales y eólicos
Figura 20.- Borde litoral del Distrito de Santa María. Obsérvese al fondo la presencia de afloramientos sedimentarios-ígneos
53
9.2.3.- Geomorfología Local
En el Distrito las unidades geomorfológicas existentes son: la zona de colinas conformadas por rocas ígneas sedimentarias que rodean el distrito y el borde litoral conformado por materiales marinos y aluviales (Figura 21).
Figura 21.- Mapa geomorfológico para el Distrito de Santa María.
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Los materiales marino aluviales se presentan a modo de terrazas muy bien diferenciadas en su emplazamiento dentro de las quebradas para el caso de los aluviales y el borde litoral para las marinas. Una última unidad son los conos aluviales que se extienden hacia el extremo Este del distrito, los mismos que estan conformados por gravas arenosas (Figura 22).
Figura 22.- Edificaciones emplazadas sobre la planicie aluvial.
10.2.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo
10.2.4.1.- Recolección de Datos
A fin de realizar el análisis y evaluación de los suelos presentes en el Distrito de Santa María, se procedió a dividirlo en cuatro áreas, tal como se observa en la Figura 23. Estas áreas fueron delimitadas teniendo en cuenta las características geológicas, geomorfológicas y demográficas. La selección y densidad de puntos de medida se realizó de la siguiente manera:
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a.) Los puntos de toma de datos de vibración ambiental fueron seleccionados según el mapa catastral de Santa María, llegándose a considerar un total de 70 puntos de medición. De acuerdo a la Figura 23, del total de puntos; 25 se encuentran en el Área1; 20 en el Área-2; 8 en el Área-3 y 17 puntos en el Área-4 (zona de expansión urbana frontera con San Bartolo). El mayor número de puntos fueron distribuidos sobre el Área-1,2 debido a que en ella se concentra un gran número de edificaciones y por ende, mayor numero de pobladores.
Figura 23.- Distribución de puntos donde se tomaron datos de vibración ambiental en el Distrito de Santa María. Para las Áreas delimitadas con líneas discontinuas, ver texto. La línea de color azul indica el límite con el Distrito de San Bartolo.
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b.) Durante los días 28 y 29 de junio del 2010 se tomaron datos en 70 puntos, evitando en todo momento ser perturbado por el paso de peatones y transito vehicular, siendo necesario en algunas oportunidades tomar un mayor numero de datos. En cada punto se anotó la hora del registro, ubicación y sus coordenadas geográficas (GPS).
c.) Siguiendo la metodología antes indicada, se procedió con el análisis de la señal y elaboración de los espectros a fin de identificar la frecuencia predominante considerando los criterios antes indicados.
10.2.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes
Para caracterizar el comportamiento dinámico del terreno en el área del Distrito de Santa María se han tomado registros de vibración ambiental en 70 puntos de observación. El análisis y evaluación de esta información permitió determinar el periodo dominante de vibración natural del terreno y en algunos casos el factor de amplificación sísmica, parámetros que definen el comportamiento dinámico del terreno durante un evento sísmico (Figura 24).
En la Figura 24 se presenta ejemplos de las razones espectrales obtenidas para las diferentes áreas definidas en este estudio: SM-26, SM-30 y SM-32 para el Área-1, SM-45, SM-49 y SM-50 para el Área-2, SM-64, SM-69 y SM-70 para el Área3, SM-01, SM-08, y SM-14 para el Área-4, y los puntos SM-31, SM-48 y SM-63, son representativos de las zonas circundantes de las diferentes áreas y que se caracterizan por no presentar frecuencias predominantes.
- En las Figuras 24a,c,d se muestran las razones espectrales obtenidas para las Áreas-1,3,4, en las cuales resaltan frecuencias predominantes en un rango de 4 a 5Hz, con amplificaciones de al menos 2 veces, y conforme se tiende hacia las laderas, dichos valores disminuyen hasta no mostrar valor alguno, tal como se observa en la Figura 24e.
- La Figura 24b, muestra las razones espectrales para el Área-2, en las cuales se observa que sobresale un rango de frecuencias de 6 a 8 Hz.
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Figura 24a. Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en diferentes puntos del Distrito de Santa María. Los puntos SM-26, SM-30, SM-32 se ubican en el Área-1 donde sobresalen frecuencias de 4 a 5Hz. Las líneas delgadas continuas representan a las razones espectarles obtenidas para cada ventana de observación, la línea gruesa el promedio de estas curvas y las líneas discontinuas, su desviación estándar.
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Figura 24b. Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en diferentes puntos del Distrito de Santa María. Los puntos SM-45, SM-49, SM-50 se ubican en el Área-2 donde sobresalen frecuencias de 6 a 8Hz. Otros, ver Figura 24a.
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Figura 24c. Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en diferentes puntos del Distrito de Santa María. Los puntos SM-64, SM-69, SM-70 se ubican en el Área-3 donde sobresalen frecuencias de 4 a 5Hz. Otros, ver Figura 24a.
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Figura 24d. Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en diferentes puntos del Distrito de Santa María. Los puntos SM-01, SM-08, SM-14 se ubican en el Área-4 donde sobresalen frecuencias de 4 a 5Hz. Otros, ver figura 24a.
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Figura 24e. Ejemplo de grĂĄficas de razones espectrales obtenidas en diferentes puntos del Distrito de Santa MarĂa. Los puntos SM-31, SM-48, SM-63 se distribuyen de manera aleatoria alrededor de las ĂĄreas antes definidas. Estos puntos se caracterizan por no presentar frecuencias predominantes. Otros, ver Figura 24a.
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En la Figura 25 se muestra la distribución espacial de los periodos dominantes obtenidos a partir de las frecuencias predominantes en 70 puntos de observación para el Distrito de Santa María. El análisis de esta información permite definir en el Distrito de Santa María la presencia de tres zonas en las cuales el comportamiento sísmico es similar:
Figura 25. Mapa del Distrito de Santa María con la distribución de periodos dominantes.
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-La primera zona considera el área céntrica y baja de este Distrito, así como en la zona ubicada en su extremo norte, frontera con el Distrito de San Bartolo (Áreas-1, 3 y 4). Esta zona se caracteriza por presentar los periodos dominantes más altos (0.2 s) y conforme se tiende a los lomeríos, los valores disminuyen de manera coherente con el espesor de la capa superficial.
-La segunda zona se encuentra en la zona céntrica y norte del Distrito, dentro del Área-2. Esta zona considera un área pequeña con periodos dominantes del orden de 0.1 s.
-En la tercera zona no se logro identificar periodos dominantes, lo cual podría indicar la existencia de suelos estables. En la Figura 25, la zona esta representada por áreas achuradas.
10.2.5.- Aspectos Geotécnicos
Las siete (7) calicatas realizadas en el Distrito de Santa María han permitido proponer un mapa con los principales tipos de suelos existentes (Figura 26). Los suelos predominantes son del tipo SC; es decir, suelos arenosos finos con limos y fragmentos rocosos subredondeados, estos se presentan en toda el área urbanizada (sitios SM-1 a SM-6).
Otro tipo de suelo es el denominado ML, que corresponde a arenas finas con algún contenido de limos y que se encuentran próximos al borde litoral (SM-7).
Finalmente, se ha podido reconocer un tercer tipo de suelo denominado GPGW compuesto por gravas pobremente gradados con material coluvial y fragmentos rocosos.
64
Figura 26.- Mapa de distribución espacial de las calicatas elaboradas en el Distrito de Santa María.
En base al análisis granulométrico y los ensayos de corte directo en las muestras de suelos se ha calculado la capacidad portante de los suelos para cada una de las calicatas y sus resultados se muestran en el siguiente cuadro:
CODIGO DE LA
CAPACIDAD
MUESTRA
PORTANTE (Kg/cm2)
SM-1
6.18
SM-2
16.06
SM-3
6.09
SM-4
6.47
SM-5
8.61
SM-6
6.57
SM-7
4.30
65
Según estos resultados (tabla anterior), los suelos en el Distrito de Santa María presentan variados valores de capacidad portante, de buena a regular resistencia al corte y falla. Para el caso de la muestra SM-2 no ha sido posible realizar el análisis de corte directo debido a sus características físicas, es decir, suelo básicamente aluvial de régimen fluvio-torrencial. En este caso, se ha realizado ensayos de densidad máxima y mínima; además del cálculo de la densidad natural. Estos parámetros han permitido calcular, primero la compacidad relativa del suelo, el ángulo de fricción y en base a estos dos últimos, la capacidad portante. El valor obtenido de 16 kg/cm2 se considera como buena capacidad portante.
Los sitios SM-1, SM-3, SM-4, SM-5 y SM-6, presentan regular resistencia al corte y falla, pues sus valores varían entre 6 a 8 kg/cm2. Finalmente, el sitio SM-7 ubicado en el extremo NO del distrito, presenta el menor valor de capacidad portante.
10.2.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica
El mapa de zonificación sísmico-geotécnica (CDS) para el Distrito de Santa María considera el análisis e interpretación de la información sísmica (vibración ambiental) y geotécnica (7 calicatas). Los resultados obtenidos permiten identificar para este distrito las siguientes zonas (Figura 27):
ZONA I: Esta zona esta conformada por afloramientos rocosos (sedimentariaígnea) a los cuales subyace suelos gravosos pobremente gradados con material aluvial y marinos y aluviales formando terrazas emplazadas dentro de las quebradas cuyos periodos varían entre 0.1 y 0.2 s.
En el Distrito de Santa María se observa la concentración de periodos de vibración de 0.2 s en el extremo norte y sur del área del Distrito, el primero rodeado con periodos de 0.1s., lo cuales disminuyen rápidamente en amplitud conforme se tiende a los lomeríos Del mismo modo, para un 40% del área sobre la cual se encuentra el Distrito, no se ha identificado periodos dominantes, lo cual sugiere que el suelo es estable (área achurada).
66
De acuerdo a los resultados de geotécnica, se clasifica a esta zona como de buena a regular resistencia al corte y falla.
Figura 27.-. Mapa de Zonificación Sísmico-Geotécnica para el Distrito de Santa María.
67
10.3. DISTRITO DE SAN BARTOLO
10.3.1. Zona de Estudio
El Distrito de San Bartolo se ubica en el extremo sur de Lima Metropolitana, a la altura del km 51 de la Panamericana Sur y limita por el norte con el Distrito de Punta Negra, al este con la Provincia de Huarochiri, al sur con el Distrito de Santa María y al oeste
con el Océano Pacífico (Figura 28). El Distrito tiene una superficie de 45
kilómetros cuadrados y básicamente se emplaza en la línea costera.
Figura 28.- Mapa de la ubicación y límites del Distrito de San Bartolo.
Según el Instituto Nacional de Estadística e Informática (2007), el distrito tiene una población cercana a los 5733 habitantes con viviendas edificadas sobre una amplia planicie aluvial-desértica y hacia su extremo nor-este, sobre una unidad de materiales fluviales correspondientes a la quebrada Cruz de Hueso. El borde litoral, limite oeste del distrito, está conformado por dos pequeñas bahías que dividen al Distrito en un sector norte (Playa Rivera Norte) y sector sur (Playa Rivera Sur),
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delimitadas por terrazas marinas, y en algunos casos, intercaladas con depĂłsitos aluviales y fluviales. Las edificaciones que predominan en este distrito son de material noble de uno y dos niveles (Figura 29).
Figura 29.- Vistas del Distrito de San Bartolo: se observa el tipo de viviendas de material noble edificadas en la zona cĂŠntrica y zona de balneario con diferente geomorfologĂa; las primeras sobre zonas planas y las segundas en pendiente siguiendo un diseĂąo escalonado.
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10.3.2. Geolog铆a Local
El Distrito de San Bartolo se asienta sobre una amplia planicie aluvional cuyos materiales fueron acarreados por la Quebrada Cruz de Hueso hacia el borde litoral; destacan las terrazas marinas recientes y otras m谩s antiguas que se intercalan con los dep贸sitos aluviales (Figura 30).
Figura 30.- Mapa Geol贸gico para el Distrito de San Bartolo.
70
Los afloramientos rocosos están conformados por rocas sedimentarias del Cretáceo inferior que corresponden a lutitas y calizas de la Fm. Pamplona, intercalada con niveles volcánicos del Cretáceo Superior, Figura 31.
Figura 31.- Edificaciones emplazadas sobre colinas de naturaleza sedimentaria-volcánica.
10.3.3. Geomorfología Local
La geomorfología del distrito de San Bartolo indica que el área está conformada por una serie de colinas (afloramientos rocosos) presentes en el extremo sur del distrito y una unidad de materiales fluviales dentro de la Quebrada Cruz de Hueso en el extremo norte del distrito. Estas dos unidades rodean a una extensa planicie aluvialdesértica conformada por gravas redondeadas a sub-redondeadas donde se asientan las principales edificaciones del distrito (Figura 32).
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Figura 32.- Mapa Geomorfol贸gico para el Distrito de San Bartolo.
En el borde litoral se emplazan dos terrazas marinas; siendo mas recientes y en formaci贸n la que se encuentra en el l铆mite continental y otra de tipo terraza marina con un desnivel promedio de 6-7 m con respecto a la m谩s reciente, Figura 33.
72
Figura 33.- Observar la parte baja junto al mar donde se emplaza la terraza marina reciente y las edificaciones en la parte superior sobre la terraza marina antigua.
10.3.4. Comportamiento Dinámico del Suelo
10.3.4.1.- Recolección de Datos
A fin de realizar el análisis y evaluación de los suelos presentes en el Distrito de San Bartolo y estimar el comportamiento dinámico de estos, se distribuyeron
de
manera homogénea los puntos de medición sobre todo el distrito teniendo en cuenta la densidad de viviendas y población. El trabajo de recolección de datos se ha realizado de la siguiente manera (Figura 34):
a.) Los puntos de toma de datos fueron seleccionados de acuerdo al mapa catastral de San Bartolo, llegando a considerarse un total de 82 puntos que permitieron muestrear todo el distrito.
73
b.) Durante los días 4 y 5 de julio del 2010, se realizó la toma de datos en los 82 puntos evitando en todo momento el registro de paso de peatones o de vehículos, habiendo procedido en muchas oportunidades a realizar más de un medida. En cada punto se anotó la hora del registro, su ubicación y sus coordenadas geográficas (GPS).
c.) Siguiendo la metodología antes indicada, se procedió con el análisis de la señal y elaboración de los espectros a fin de identificar la frecuencia predominante considerando los criterios antes indicados.
Figura 34.- Distribución de los puntos de registro de vibración ambiental en el Distrito de San Bartolo. La línea discontinua delimita a un área pequeña que pertenece al Distrito de Santa María.
74
10.3.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes
Para caracterizar el comportamiento dinámico del suelo en el Distrito de San Bartolo se han obtenido registros de vibración ambiental en 82 puntos de observación, llegando abarcar toda el área con presencia de viviendas. El análisis e interpretación de la información recolectada permite determinar el periodo dominante de vibración natural del suelo y, en algunos casos, el factor de amplificación sísmica, parámetros que definen el comportamiento dinámico del suelo durante un evento sísmico.
En la Figura 35 se presentan ejemplos de razones espectrales obtenidas para diferentes puntos de observación denominadas: P09, P15, P25, P27, P46, P47, P76, P77, P78, P81, P82 y P84.
- En las Figuras 35a-b se muestran las razones espectrales obtenidas en el extremo centro-oeste del distrito donde resaltan frecuencias predominantes en un rango de 6 a 8Hz, con amplificaciones de al menos 2 veces
y
conforme tienden hacia los lomeríos (extremo sur), disminuyen al punto que no muestran frecuencias predominantes.
- Las Figuras 35c-d muestran las razones espectrales para el extremo centroeste del distrito, las mismas que indican que en la zona céntrica y baja del área sobresalen frecuencias de 3 Hz y en la periferie, tiende a mayores frecuencias pero con poca amplificación relativa.
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Figura 35a.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el extremo SO del Distrito de San Bartolo. Los puntos SB-45, SB-55, SB-56 presentan frecuencias predominantes de 4 a 5Hz. Las líneas delgadas continuas representan a las razones espectarles obtenidas para cada ventana de observación, la línea gruesa el promedio de estas curvas y las líneas discontinuas su desviación estándar
76
Figura 35b.- Ejemplo de grĂĄficas de razones espectrales obtenidas en el extremo NO del Distrito de San Bartolo. Los puntos SB-1, SB-3, SB-6 presentan frecuencias predominantes de 3Hz y conforme tienden hacia el Este, los valores varĂan hasta 8Hz. Otros, ver Figura 35a.
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Figura 35c.- Ejemplo de grĂĄficas de razones espectrales obtenidas en la zona cĂŠntrica del Distrito de San Bartolo. Los puntos SB-20, SB-51, SB-66 presentan frecuencias predominantes de 2 a 3Hz Otros, ver Figura 35a.
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Figura 35d.- Ejemplo de grรกficas de razones espectrales obtenidas para la zona NE del Distrito de San Bartolo. Los puntos SB-41, SB-53, SB-75 presentan frecuencias predominantes de 1.5 a 2Hz. Otros, ver Figura 35a.
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En la Figura 36 se muestra la distribución espacial de los valores de periodos dominantes obtenidos a partir de las frecuencias predominantes correspondientes a 82 puntos de observación. El análisis de esta información permite definir para el Distrito de San Bartolo la presencia de cuatro zonas en las cuales se espera que el comportamiento sísmico sea similar.
Figura 36.- Mapa de periodos dominantes para el Distrito de San Bartolo. La línea punteada indica el área que pertenece al Distrito de Santa María.
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-La primera zona se localiza en el extremo NE del Distrito y se caracteriza por presentar los periodos dominantes más altos (0.5 a 0.6 s) y conforme tiende hacia el sur y al oeste, disminuyen de manera gradual. Esta concentración de periodos altos es concordante con el mayor espesor del estrato de material fluvial (quebrada Cruz de Hueso).
-La segunda y tercera zona rodean a la primera, abarcando una mayor área en dirección sur-oeste. Estas zonas se caracterizan por presentar periodos dominantes de 0.4s y 0.3s respectivamente.
-La cuarta zona rodea a la tercera y presenta periodos del orden de 0.2 s y conforme se tiende hacia los lomeríos, los valores disminuyen rápidamente, tal como se observa en su extremo sur.
En la Figura 36, las áreas achuradas indican que sus registros no presentan frecuencias predominantes, lo cual sugiere que se trata de suelos estables.
10.3.5.- Aspectos Geotécnicos
En el Distrito de San Bartolo, en base a las siete (7) calicatas ejecutadas, se han logrado diferenciar hasta 4 tipos de suelos (Figura 37):
El tipo de suelo predominante en San Bartolo es el SP que corresponde a arenas pobremente gradadas con pocos finos; sobre este tipo de suelo se asienta la parte central del poblado.
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Figura 37.- Distribución espacial de las siete (7) calicatas elaboradas en el Distrito de San Bartolo.
Otro tipo de suelo identificado es el GW
que corresponde a gravas bien
clasificadas, redondeadas con matriz arenosa, enmarcadas en el área de influencia de la Quebrada Cruz de Hueso.
Un tercer suelo importante en su distribución dentro del Distrito es el tipo SM con arenas medias a finas pobremente gradadas con clastos sub-angulosos que conforman la terraza aluvial-coluvial donde se asientan las edificaciones cercanas al borde litoral.
Con menor presencia se encuentran suelos tipo ML
que corresponden a
arenas finas pertenecientes a las terrazas marinas actuales en el borde litoral.
En base al análisis granulométrico y los ensayos de corte directo han permitido calcular la capacidad portante de los suelos para los siete sitios analizados y sus resultados son presentados en el siguiente cuadro:
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CODIGO DE LA
CAPACIDAD
MUESTRA
PORTANTE (Kg/cm2)
SB-1
10.44
SB-2
6.42
SB-3
6.37
SB-4
9.41
SB-5
5.84
SB-6
6.15
SB-7
6.01
Estos resultados (cuadro anterior) permiten calificar que los suelos en el Distrito de San Bartolo presentan regular a buena resistencia al corte y falla. Así, los suelos en las zonas SB-1 y SB-4, localizadas en el extremo SO y centro del distrito respectivamente, muestran valores entre 9 y 10 kg/cm2; es decir, califican como buenos valores de capacidad portante. En cambio los sitios restantes, presentan valores promedios a 6 km/cm2 que califican como regulares en relación a su capacidad portante. 10.36 Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS)
El mapa de zonificación sísmico-geotécnica (CDS) para el Distrito de San Bartolo considera el análisis e interpretación de la información sísmica (vibración ambiental) y geotécnica (7 calicatas). Los resultados obtenidos permiten identificar para este Distrito las siguientes zonas (Figura 38):
ZONA I: Esta zona está conformada por afloramientos rocosos, colina sedimentaria-volcánica y estratos de grava con clastos sub-angulosos cubiertos por un estrato de material fino de poco espesor y moderada compactación. Este suelo tiene un comportamiento rígido con periodos de vibración natural determinados por las mediciones de vibración ambiental que varían entre 0.1 y 0.3 s. En los extremos Sur y Oeste del Distrito, predominan periodos de 0.2 s los cuales disminuyen conforme tienden a los lomeríos y/o afloramientos rocosos. De acuerdo a los resultados de geotécnica, se clasifica a esta zona como de buena a regular resistencia al corte y falla.
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Figura 38.- Mapa de Zonificación Sísmica-Geotécnica (comportamiento Dinámico del Suelo) para el Distrito de San Bartolo
ZONA II: Esta zona incluye áreas de terreno formadas por estratos de grava cubiertos por sedimentos formando una planicie aluvial-desértica con potencias que varían entre 3.0 y 10.0 m. de moderada a baja compactación. Los periodos dominantes del terreno determinados por las mediciones de vibración ambiental varían entre 0.3 y 0.5 s. La distribución de los periodos tiende a ser mayor próximo a su extremo Nor-este. De acuerdo a los resultados de geotecnia, se clasifica a esta zona como de regular resistencia al corte y falla.
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ZONA III: Esta zona está conformada, en su mayor parte, por depósitos fluviales enmarcados en el área de influencia de la quebrada Cruz de Hueso. Los periodos dominantes encontrados en estos suelos varían entre 0.5 y 0.6 s. Esta zona abarca un área pequeña del extremo norte-este del Distrito con el dominio de periodos de 0.5 s. De acuerdo a los resultados de geotécnica, se clasifica a esta zona como de regular resistencia al corte y falla.
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10.4.- DISTRITO DE PUNTA NEGRA
10.4.1.- Zona de Estudio
El Distrito de Punta Negra se ubica a 38 km al SO del centro de Lima. El Distrito tiene una extensión de 130.5km2 y limita por el norte con el Distrito de Punta Hermosa, al este con la Provincia de Huarochiri, al sur con el Distrito de San Bartolo y al oeste con el Océano Pacifico (Figura 39).
Figura 39.- Mapa de ubicación y límites del Distrito de Punta Negra.
Según el Instituto Nacional de Estadística e Informática (2007), el Distrito tiene una población cercana a los 4473 habitantes que edificaron sus viviendas principalmente a lo largo del borde litoral, siendo en su mayoría de uno o dos niveles y en general, de ladrillo y concreto (Figura 40).
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Figura 40.- Vistas del tipo de suelo y viviendas en el Distrito de Punta Negra. En las fotos superiores se observan viviendas edificadas sobre suelos arenosos y, en algunos casos, sobre zonas de rellenos compuestos de ladrillos y fragmentos de rocas. En este Distrito predominan edificaciones de uno y dos niveles.
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10.4.2.- Geología Local
Desde el punto de vista geológico, el Distrito de Punta Negra está conformado por afloramientos rocosos correspondientes a la formación Chilca en sus extremos SO y Este. Esta formación está compuesta por calizas y rocas clásticas intercaladas con derrames volcánicos de composición andesítica (Figura 41).
Figura 41.- Mapa geológico del Distrito de Punta Negra.
Los depósitos cuaternarios están compuestos por depósitos marino-aluviales presentes en el borde litoral de manera escalonada: desde el más reciente situado a nivel de playas, un nivel T1 con una diferencia de nivel de hasta 2 m y un tercer nivel con una diferencia de hasta 5 m con respecto a T1. Se observa además una unidad de arena eólica conformando un cordón paralelo al borde litoral y los depósitos fluvioaluviales en la parte central del Distrito donde se emplazan las principales
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edificaciones (Figura 42). Finalmente, los depósitos coluviales bordean a los afloramientos rocosos en la parte oriental del Distrito.
Figura 42.- Borde litoral y colinas de rocas volcánicas donde se asientan modernas edificaciones en el Distrito de Punta Negra.
10.4.3.- Geomorfología Local
Los aspectos geomorfológicos más resaltantes en el Distrito de Punta Negra lo conforman mayormente los depósitos cuaternarios de origen marino, aluvial, coluvial y eólico conjuntamente con colinas formadas por afloramientos rocosos mayormente volcánicos (Figura 43).
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Figura 43.- Mapa geomorfológico para el Distrito de Punta Negra.
La unidad de colinas se emplaza en el sector sur del distrito y, en su parte oriental, presenta un cordón paralelo al borde litoral que contiene a los materiales eólicos. Los depósitos fluviales se enmarcan en la quebrada seca que atraviesa el distrito rodeado de depósitos aluviales y coluviales. Finalmente, junto al borde litoral, se emplazan los depósitos de origen marinos conformados por tres terrazas escalonadas (Figura 44).
90
Figura 44.- Parte superior: presencia de depósitos de arenas eólicas. Parte media: suelos constituidos por arena media y gruesa, limos con clastos angulosos de hasta 20 cm denominados “aluviales desérticos” con abundante contenido salino. Parte inferior: suelos conformados por arenas, nivel actual del mar “playa”.
10.4.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo
10.4.4.1.- Recolección de Datos
A fin de realizar el análisis y evaluación de los suelos en el Distrito de Punta Negra y estimar el comportamiento dinámico de estos, se dividió el Distrito en dos áreas teniendo en cuenta la distribución de viviendas y la densidad poblacional, tal como se observa en la Figura 45. El trabajo de campo fue realizado de la siguiente manera:
a.). Los puntos de toma de datos fueron seleccionados considerando el mapa catastral de Punta Negra, lográndose identificar un total de 73 puntos distribuidos sobre todo el distrito (Figura 45). Del total de puntos, 49 se encuentran en el Área-1 y 24 en el Área2. El mayor número de puntos se distribuyen sobre el Área-1 por concentrar el mayor número de edificaciones y, por ende, a la mayor población del distrito.
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Figura 45.- Distribución de puntos donde se tomaron datos de vibración ambiental en el Distrito de Punta Negra. Para las Áreas delimitadas con líneas discontinuas, ver texto.
b.). Durante los días del 6 al 8 de Julio del 2010, se tomaron datos en los 73 puntos seleccionados cuidando, en todo momento, evitar el registro de ruido causado por el paso de peatones y/o vehículos, procediendo en muchas oportunidades a realizar
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varias medidas. En cada punto se anotó la hora del registro, su ubicación y sus coordenadas geográficas (GPS).
c.). Siguiendo la metodología antes indicada, se procedió con el análisis de la señal y elaboración de los espectros a fin de identificar la frecuencia predominante considerando los criterios antes indicados.
10.4.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes
Para caracterizar el comportamiento dinámico del terreno en el área del Distrito de Punta Negra se han tomado registros de vibración ambiental en 73 puntos de observación, los mismos que han permitido cubrir toda el área urbanizada del Distrito. El análisis y evaluación de los datos obtenidos han permitido determinar el periodo dominante de vibración natural del terreno y, en algunos casos, el factor de amplificación sísmica, parámetro que define el comportamiento dinámico del terreno durante un evento sísmico.
En la Figura 46 se presentan ejemplos de razones espectrales obtenidas para las diferentes áreas: PN-42, PN-56, PN-60, PN-61, PN-07, PN-20 y PN-37 para el Área 1 y PN-03, PN-05 para el Área 2. Para el Área-1, se consideró un mayor número de ejemplos por presentar varios rangos de frecuencias predominantes a distancias muy cortas.
- Las Figuras 46a, b y c (PN-61) muestran las razones espectrales obtenidas para el Área-1. En la zona céntrica del distrito las frecuencias predominantes varían en un rango de 4 a 5Hz y a 3 Hz con amplificaciones de al menos 4 veces y, conforme se tiende hacia el sur, dicha frecuencia fluctúa entre 1.5 a 2 Hz.
- En la Figura 46c (PN-03, PN-05) se muestran razones espectrales obtenidas para el Área-2 donde se distinguen frecuencias predominantes entre 4 a 5Hz, similar a lo obtenido para el Área-1, pero, en este caso, las amplificaciones son menores.
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Figura 46a.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el extremo Sur del Distrito de Punta Negra (Área-1). Los puntos PN-42, PN-56, PN-60 presentan frecuencias predominantes que fluctúan entre 1.5 a 2Hz. Las líneas delgadas continuas representan a las razones espectrales obtenidas para cada ventana de observación, la línea gruesa el promedio de estas curvas y las líneas discontinuas su desviación estándar.
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Figura 46b.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en la zona céntrica del Distrito de Punta Negra (Área-1). Los puntos PN-07, PN-20, PN-37 presentan frecuencias de 3 Hz. El punto PN-37 responde en un rango de frecuencias de 1.5 a 3 Hz. Otros, ver Figura 46a.
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Figura 46c.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el Área-2 (PN-03, PN-05) y Área1 (PN-61) del Distrito de Punta Negra. Los puntos PN-03, PN-05, PN-6 presentan frecuencias que fluctúan entre 4 a 5Hz. Otros, ver Figura 46a.
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En la Figura 47 se muestra la distribución espacial de los periodos dominantes obtenidos a partir de las frecuencias predominantes en 73 puntos de observación. El análisis de esta información permite definir en el Distrito de Punta Negra la presencia de tres zonas en las cuales el comportamiento sísmico es similar:
Figura 47.- Mapa de periodos dominantes para el Distrito de Punta Negra.
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-La primera zona se localiza en el extremo sur del Distrito y se caracteriza por presentar los periodos dominantes más altos (0.5 a 0.6 s) que, conforme tiende hacia el NE, disminuyen de manera gradual. La concentración de periodos altos es concordante con el mayor espesor de los depósitos fluvio-aluvial (quebrada Cruz de Hueso).
-La segunda zona rodea a la primera y se extiende hacia el NE y Norte, abarcando una mayor área respecto a la primera. Esta zona se caracteriza por presentar períodos dominantes de 0.3s y 0.4s.
-La tercera zona se distribuye de manera aleatoria sobre el Distrito y considera 4 grupos en los cuales se concentran principalmente periodos de 0.2 s.
En la Figura 47, las áreas achuradas indican que sus registros no presentan frecuencias predominantes, lo cual sugiere que se trata de suelos estables.
10.4.5.- Aspectos Geotécnicos
En el Distrito de Punta Negra se ejecutaron siete (7) calicatas que permitieron diferenciar hasta 5 tipos de suelos (Figura 48):
El tipo de suelo predominante es el GW
que corresponde a una grava
redondeada bien gradada la que conforma las terrazas aluviales y donde se asientan los núcleos de viviendas aledaños a la Panamericana antigua y la actual.
Las principales edificaciones del distrito se asientan sobre el suelo tipo SM que corresponde a arenas gruesas a medias, pobremente gradadas con clastos subangulosos: estas conforman depósitos mixtos aluviales-coluviales.
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Figura 48.- Distribución espacial de las siete (7) calicatas elaboradas en el Distrito de Punta Negra.
Un tercer tipo de suelo, donde se ubican las casas de playa, es el SP que corresponde
a arenas medias a finas de los depósitos aluviales y marinos.
Finalmente, con menor área de distribución, están los suelos GP que bordean los afloramientos rocosos, conformados por gravas mal gradadas y clastos sub-angulosos de origen coluvial.
En base al análisis granulométrico y los ensayos de corte directo ha sido posible calcular la capacidad portante de los suelos para los siete sitios analizados (7 calicatas) y los resultados se muestran en el siguiente cuadro:
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CODIGO DE LA
CAPACIDAD
MUESTRA
PORTANTE (Kg/cm2)
PN-1
6.22
PN-2
8.56
PN-3
4.74
PN-4
4.50
PN-5
6.02
PN-6
4.27
PN-7
6.84
Según estos resultados (tabla anterior), en el Distrito de Punta Negra existen suelos con regulares valores de capacidad portante, excepto el sitio PN-2 que muestra valores mayores a 8.56 kg/cm2 y que califica al suelo con un buen valor de capacidad de carga, este sitio se ubica en la parte central del poblado.
10.4.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS)
El mapa de zonificación sísmico-geotécnica (CDS) para el Distrito de Punta Negra considera el análisis e interpretación de la información sísmica (vibración ambiental) y geotécnica (7 calicatas). Los resultados obtenidos permiten identificar para este Distrito las siguientes zonas (Figura 49):
ZONA I: Esta zona está conformada por afloramientos rocosos conformados de calizas y rocas clásticas e intercaladas con derrames volcánicos, depósitos coluvial-aluvial en los pies de las laderas hasta niveles superficiales, cubiertos por un estrato de material fino de poco espesor. Este suelo tiene un comportamiento rígido con periodos de vibración natural determinados por las mediciones de vibración ambiental que varían entre 0.1 y 0.2 s. En esta zona se identifica la presencia de tres áreas donde se concentran periodos de 0.2 s, lo que refleja la irregularidad de estos suelos.
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Figura 49.- Mapa de Zonificación Sísmica-Geotécnica (CDS) para el Distrito de Punta Negra.
ZONA II: Esta zona considera áreas de depósitos fluvio-aluvial con potencias que varían entre 3.0 y 10.0 m. Los periodos dominantes del terreno determinados por las mediciones de vibración ambiental en esta
101
zona varían entre 0.3 y 0.5 s. El 70% del Distrito se encuentra en esta zona. Los periodos predominantes tienden a incrementarse conforme tienden hacia su extremo Sur, lo que indica que estos estratos aumentan progresivamente su potencia.
De acuerdo a los resultados de geotécnica, se clasifica a esta zona como de regular resistencia al corte y falla.
ZONA III: Esta zona está conformada por depósitos marino-aluvial. Los periodos predominantes encontrados en estos suelos varían entre 0.5 y 0.6 s. Esta zona
se localiza en el extremo sur del Distrito
con
predominio de periodos de vibración natural de 0.6 s.
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10.5.- DISTRITO DE PUNTA HERMOSA
10.5.1.-Zona de Estudio
El distrito de de Punta Hermosa se ubica a 36 km al SO de la ciudad de Lima y ocupa un área de casi 1.5 km2 de una superficie aproximada de de 119 km2 cuadrados, limitando al norte con el Distrito de Lurín, al este con la Provincia de Huarochiri, al sur con el Distrito de Punta Negra y al oeste con el Océano Pacífico (Figura 50).
Figura 50.- Mapa de ubicación y límites del distrito de Punta Hermosa
Según el Instituto Nacional de Estadística e Informática (2007), el distrito tiene una población cercana a los 4676 habitantes que edificaron sus viviendas sobre una amplia planicie marino-aluvial cubiertas por depósitos eólicos hacia su extremo SO y Este (Figura 51).
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Figura 51.- Vistas del tipo de suelo y viviendas en el distrito de Punta Hermosa. En las fotos superiores resaltan las viviendas de uno y dos niveles edificadas sobre planicies marino-aluviales, pr贸ximas a quebradas con cauces secos y/o sobre terrazas marinas. En el extremo inferior derecho se observan viviendas edificadas en la orilla del mar.
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10.5.2.- Geología Local
Las unidades geológicas identificadas en el distrito de Punta Hermosa son la unidad de afloramientos rocosos de naturaleza volcánica (derrames andesíticos de la Fm. Chilca del Terciario Inferior) y depósitos cuaternarios conformados por materiales aluviales, marinos y eólicos, además de materiales fluviales y coluviales en menor proporción (Figuras 52 y 53).
Figura 52.- Mapa geológico para el distrito de Punta Hermosa
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Figura 53.- Vista en dirección NO del distrito de Punta Hermosa. Se observan edificaciones sobre una terraza marina-aluvial y, al fondo, un cordón o pequeña península conformada por rocas volcánicas.
10.5.3.- Geomorfología Local
Los rasgos geomorfológicos más resaltantes en el distrito de Punta Hermosa corresponden a las unidades de colinas con superficies onduladas por la intensa erosión eólica y marina que se emplazan al SO y Este del distrito, la llanura aluvial circunscrita en las inmediaciones de la quebrada con cauce seco que atraviesa el distrito en el sector norte y las terrazas marinas, marino-aluvial en la parte central, donde se asientan las principales edificaciones (Figuras 54 y 55).
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Figura 54.- Mapa geomorfol贸gico del distrito de Punta Hermosa.
Figura 55.- Quebrada con cauce seco que atraviesa el distrito Punta Hermosa en su sector norte, notese la predominancia de sedimentos finos en el cauce actual
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10.5.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo
10.5.4.1.- Recolección de datos
Para realizar el análisis evaluación de los suelos en el distrito de Punta Hermosa y estimar el comportamiento dinámico de estos, se dividió al distrito en cuatro áreas teniendo en cuenta básicamente la distribución de viviendas y la densidad poblacional (Figura 56). Los aspectos más resaltantes de esta etapa son:
Figura 56.- Distribución de puntos donde se tomaron datos de vibración ambiental en el distrito de Punta Hermosa. Para las Áreas delimitadas con líneas discontinuas, ver texto.
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a.). Los puntos de toma de datos fueron seleccionados considerando el mapa catastral de Punta Hermosa llegándose a considerar un total de 91 puntos de medición y, de ellos, 9 se encuentran en el Área-1; 63 en el Área-2; 6 en el Área-3 y 13 en el Área-4. El mayor número de puntos fueron distribuidos en el Área-2 debido a que allí se concentra el mayor número de edificaciones y por ende a la mayor densidad poblacional.
b.). Durante los días entre el 8 y 10 de Julio del 2010 se tomaron datos en 91 puntos evitando en todo momento el paso de peatones y vehículos, aunque en algunas ocasiones se realizó mas de una medida. En cada punto se anotó la hora del registro, su ubicación y sus coordenadas geográficas (GPS).
c.). Siguiendo la metodología antes indicada, se procedió con el análisis de la señal y elaboración de los espectros a fin de identificar la frecuencia predominante considerando los criterios antes indicados.
10.5.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes
Para caracterizar el comportamiento dinámico del suelo en el distrito de Punta Hermosa se han tomado registros de vibración ambiental en 91 puntos de observación, los mismos que aseguran la cobertura de todo el distrito (Figura 56). El análisis y evaluación de la información permite determinar el periodo dominante de vibración natural del suelo y en algunos casos, el factor de amplificación sísmica, parámetros que definen el comportamiento dinámico del suelo durante un evento sísmico.
En la Figura 57 se presentan ejemplos de razones espectrales obtenidas para las diferentes áreas definidas en este estudio: PH-04, PH-10 y PH-11 para el Área-1; PH-25, PH-32, PH-35, PH-37, PH-41 y PH-67 para el Área-2; PH-76, PH-77 y PH-78 para el Área-3 y los Puntos PH-86, PH-87 y PH-88 para el Área-4.
- En las Figuras 56a se muestran las razones espectrales obtenidas para el Área-1 que corresponden al extremo sur del distrito (próximo a los afloramientos rocosos) y en la cual resaltan las frecuencias predominantes
109
que fluctúan entre 3Hz, y de 4 a 6Hz con amplificaciones de al menos 4 veces.
- En las Figuras 56b-c se muestran las razones espectrales obtenidas para el Área-2 que corresponden al extremo Sur y Oeste del distrito, para el primero sobresalen frecuencias predominantes que fluctúan entre 3 a 4Hz y, en la segunda, entre 1.5 a 2Hz. De modo general, estas frecuencias se incrementan conforme se tiende hacia el Este y reflejan la diferencia de potencia de cada depósito, las cuales son atravesadas por quebradas con cauces secos.
- En la Figura 56d se muestran las razones espectrales obtenidas para el Área3
y allí se observa que no resalta ningún rango de frecuencias
predominantes considerando los criterios antes indicados (amplificaciones de al menos 2 veces); sin embargo, se observan pequeñas amplificaciones entre las frecuencias de 1 a 2Hz.
- En la Figura 56e se presentan las razones espectrales obtenidas para el Área-4 con
frecuencias predominantes que fluctúan entre 1 a 2Hz y
amplificaciones máximas relativas de hasta 8 veces.
110
Figura 57a.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el extremo Sur del distrito de Punta Hermosa (Área-1). Los puntos PH-04, PH-10, PH-11 presentan frecuencias predominantes que varían entorno a 3Hz y de 4 a 6Hz. Las líneas delgadas continuas corresponden a las razones espectrales obtenidas para cada ventana de observación, la línea gruesa el promedio de estas curvas y las líneas discontinuas, su desviación estándar.
111
Figura 57b.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el extremo sur del Área-2 del Distrito de Punta Hermosa. Los puntos PH-25, PH-35, PH-37 presentan frecuencias que fluctúan entre 2 a 4Hz. Otros, ver Figura 57a.
112
Figura 57c.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el extremo Oeste el Área-2 del distrito de Punta Hermosa. Los puntos PH-32, PH-41, PH-67 presentan frecuencias que fluctúan entre 1.5 a 2Hz. Otros, ver Figura 57a.
113
Figura 57d.- Ejemplo de grĂĄficas de razones espectrales obtenidas en el Ă rea-3 del distrito de Punta Hermosa. Los puntos PH-76, PH-77 y PH-78 no presentan frecuencias predominantes. Otros, ver Figura 57a.
114
Figura 57e.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el extremo Norte (Área-4) del distrito de Punta Hermosa. Los puntos PH-86, PH-87, PH-88 presentan frecuencias que fluctúan entre 1 a 2Hz. Otros, ver Figura 57a.
115
En la Figura 58 se muestra la distribución espacial de los periodos dominantes obtenidos a partir de las frecuencias predominantes en 91 puntos de observación. El análisis de esta información permite definir en el distrito de Punta Hermosa la presencia de cuatro zonas en las cuales el comportamiento sísmico es similar:
-La primera zona se localiza en una área pequeña ubicada en el extremo Norte del distrito y que se caracteriza por presentar los periodos dominantes más altos (0.7 s) que podrían deberse a la presencia de estratos de gran potencia, a un alto nivel freático y/o efectos especiales asociados a la dinámica local del suelo. Para ser comprendido se requiere realizar estudios mas detallados haciendo uso de otras técnicas que escapan a los objetivos de este estudio.
-La segunda zona se encuentra en dirección norte y sur con respecto a la primera y se caracteriza por presentar periodos dominantes relativamente altos (0.6 a 0.5 s) que, conforme tiende hacia el SE, disminuyen de manera gradual. Esta concentración de periodos relativamente altos es concordante con la geomorfología del distrito, donde se asienta un depósito marino-aluvial de considerable potencia.
-La tercera zona está constituida por áreas pequeñas que se caracterizan por presentar períodos dominantes de 0.3s y 0.4s.
-La cuarta zona se encuentra en el extremo sur del distrito y se caracteriza por presentar periodos dominantes bajos (0.2 s), siendo concordante con zonas de rellenos de menor espesor compuestos por desmontes de arenas gruesas con fragmentos de roca angulosa y/o otros.
En la Figura 58, las áreas achuradas representan a suelos en los cuales no se han identificado frecuencias predominantes, lo cual sugiere la existencia de suelos relativamente más estables.
116
Figura 58.- Mapa de distribuciĂłn de periodos dominantes (comportamiento dinĂĄmico del suelo) para el distrito de Punta Hermosa.
10.5.5.- Aspectos GeotĂŠcnicos
En el distrito de Punta Hermosa se programaron 7 calicatas, las cuales sirvieron para identificar hasta 5 tipos de suelos que se describen (Figura 59).
117
El suelo tipo GW es el predominante en la parte oriental del Distrito, corresponde a gravas bien gradadas, conformada por materiales de origen aluvial.
Figura 59.- Distribuci贸n espacial de las siete (7) calicatas elaboradas en el Distrito de Punta Hermosa.
La parte central alta del poblado se asienta sobre suelos tipo SP que corresponden a arenas medias a gruesas pobremente gradadas con clastos subangulosos conformados por materiales de origen aluvial. El distrito propiamente dicho se asienta sobre suelos tipo SM arenas gruesas a medias con regular gradaci贸n y presencia de limos con clastos sub-angulosos que corresponden a dep贸sitos aluvio-fluviales.
118
Finalmente, el suelo tipo ML que conforman arenas finas y poco finas conforman las terrazas marinas actuales en el borde litoral. También en las inmediaciones de los afloramientos rocosos se encuentran suelos GP
que
corresponden a depósitos de origen coluvial.
En base al análisis granulométrico y los ensayos de corte directo ha sido posible calcular la capacidad portante de los suelos para los siete sitios analizados y los resultados obtenidos se muestran en el siguiente cuadro:
CODIGO DE LA
CAPACIDAD
MUESTRA
PORTANTE (Kg/cm2)
PH-1
6.51
PH-2
5.04
PH-3
3.80
PH-4
8.69
PH-5
3.90
PH-6
3.41
PH-7
6.82
Según estos resultados (cuadro anterior), los suelos en el Distrito de Punta Hermosa pueden ser clasificados de regular a baja resistencia al corte y falla. Así, los suelos en los sitios PH-1 y PH-2, aledaños a la carretera Panamericana Antigua, presentan valores regulares de capacidad portante, así como también el sitio PH-4 aledaño al litoral, puesto que la muestra presenta materiales aluviales y el sitio PH-7, localizado en las inmediaciones del estadio de la localidad. Los sitios PH-3, PH-5 y PH-6 ubicados en la parte central del distrito presentan valores bajos de capacidad portante.
10.5.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS)
El mapa de zonificación sísmico-geotécnica (CDS) para el distrito de Punta Hermosa considera el análisis e interpretación de la información sísmica (vibración ambiental) y geotécnica (7 calicatas). Los resultados obtenidos permiten identificar para este distrito las siguientes zonas (Figura 60):
119
ZONA I: Esta zona está conformada por estratos de depósitos aluviales y coluvial cubiertos por un estrato de material fino de poco espesor y arena gruesa con ligero contenido de limo y arcilla. Este suelo tiene un comportamiento rígido con periodos de vibración natural determinados por las mediciones de vibración ambiental que varían entre 0.1 y 0.3 s. Asimismo, en la zona predominan periodos de 0.2 s que se concentran en tres áreas relativamente pequeñas ubicadas en el extremo sur del distrito.
ZONA II: En esta zona se incluyen las áreas de depósitos aluvial-marino cuyas potencias varían entre 3.0 y 10.0 m. Los periodos predominantes del terreno determinados por las mediciones de vibración ambiental varían entre 0.3 y 0.5 s. Estas características se observan hasta en tres áreas del distrito.
De acuerdo a los resultados de geotécnica, se clasifica a esta zona como de regular resistencia al corte y falla.
ZONA III: Esta zona está conformada, en su mayor parte, por depósitos de suelos marino-aluvial además de la presencia de arena con moderada a baja compactación. Los periodos predominantes encontrados en estos suelos varían entre 0.5 y 0.6 s. Esta zona abarca el 40% del distrito con el predominio de periodos de 0.6 s (extremo Norte-Oeste).
De acuerdo a los resultados de geotécnica, se clasifica a esta zona como de regular a baja resistencia al corte y falla.
ZONA IV: Esta zona abarca un área pequeña ubicada en el extremo norte del distrito concentrando periodos de 0.7s con amplificaciones máximas relativas de hasta 8 veces. Los valores altos para los periodos dominantes que caracterizan a esta zona pueden deberse a la potencia de este estrato o a efectos especiales asociados a la dinámica local del suelo. Para ser comprendido se requiere realizar estudios mas detallados haciendo uso de otras técnicas que escapan a los objetivos de este estudio.
120
Figura 60.- Mapa de Zonificación Sísmico-Geotécnica (comportamiento dinámico del suelo) del Distrito de Punta Hermosa.
121
10.6.- DISTRITO DE SANTA ROSA
10.6.1.- Zona de Estudio
El distrito de de Santa Rosa se ubica a 32 km al NO de la ciudad de Lima, ocupa un área de 9 km2 aproximadamente de una superficie total de 21.5 kilómetros cuadrados, limitando al norte y este con el Distrito de Ancón, al sur con el Distrito de Ventanilla (Callao) y al oeste con el Océano Pacifico (Figura 61).
Figura 61.- Mapa de la ubicación y límites del distrito de Santa Rosa.
Según el Instituto Nacional de Estadística e Informática (2007), el distrito tiene una población cercana a los 5896 habitantes cuyas viviendas se distribuyen en tres zonas: la primera corresponde a la zona balneario junta al borde litoral conformando una pequeña bahía; la segunda conforma la zona de depósitos aluviales y coluviales presente en las inmediaciones de la carretera Panamericana Norte y la tercera, en el
122
extremo Sur del distrito emplazada sobre depósitos eólicos donde se encuentran asentamientos humanos recientes (Figura 62).
Figura 62.- Vistas del tipo de suelos y viviendas del distrito de Santa Rosa. En el extremo superior se observa una vista panorámica del Distrito con viviendas de material noble y otras precarias. Estas últimas se ubican en las laderas de los cerros sostenidos por costales de arena y otras empotradas en roca, y/o en las faldas de lomeríos presentes en el Distrito.
123
10.6.2.- Geología Local
Las unidades geológicas que afloran en el distrito de Santa Rosa están conformadas por afloramientos rocosos volcánicos andesíticos cuya cobertura, en la parte baja, corresponden a depósitos cuaternarios aluviales, eólicos y marinos (Figura 63).
Figura 63.- Mapa geológico para el distrito de Santa Rosa.
Los afloramientos rocosos volcánicos consisten en derrames andesíticos y secuencias piroclásticas con esporádicos niveles sedimentarios; estos afloramientos rodean al distrito (Figura 64). El área del distrito en si, está asentado sobre depósitos aluviales-eólicos y sobre el borde litoral donde predominan los depósitos marinos.
En el extremo norte del Distrito destaca la presencia de una importante cobertura eólica sobre los afloramientos volcánicos y un cordón de albufera entre los depósitos marinos y aluviales, muy cerca al borde litoral.
124
Figura 64.- Vista del Balneario de Santa Rosa: terraza marina actual, zona de albufera en verde y edificaciones emplazadas en terraza aluvio-eólica. Al fondo afloramiento volcánico.
10.6.3.- Geomorfología Local
Los principales rasgos geomorfológicos presentes en el Distrito de Santa Rosa son las colinas onduladas constituidas por afloramientos volcánicos intensamente denudados con una cobertura eólica importante, la unidad llanura aluvial-eólica cubre una gran extensión del distrito, así como los depósitos marinos de arena media a fina presentes junto al borde litoral y junto a la zona de albufera por filtración de agua marina (Figura 65).
125
Figura 65.- Mapa geomorfol贸gico para el distrito de Santa Rosa.
Figura 66.- Sector La Bajada, extremo SO del Distrito de Santa Rosa, asentamiento humano sobre arenas e贸licas.
126
En el extremo norte del distrito aparece un depósito de arenas eólicas que cubre gran parte de la ladera occidental de los cerros aledaños a Ancón (Figura 66). En el sector La Bajada, extremo SO del distrito donde se emplazan las nuevas edificaciones informales, predominan las arenas eólicas.
10.6.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo
10.6.4.1.- Recolección de Datos
A fin de realizar el análisis y evaluación de los suelos presentes en el Distrito de Santa Rosa y estimar el comportamiento dinámico de estos, se dividió al distrito en cuatro áreas, las mismas que fueron delimitadas teniendo en cuenta la distribución de viviendas y la densidad poblacional (Figura 67). En resumen, el trabajo se realizó de la siguiente manera:
a.). Los puntos de toma de datos fueron seleccionados considerando el mapa catastral de Santa Rosa llegando a considerar un total de 98 puntos distribuidos sobre todo el distrito y de ellos, 53 se encuentran en el Área-1; 28 en el Área-2; 10 en el Área-3 y 6 en el Área-4. El mayor número de puntos se distribuye sobre el Área-2 por concentrarse el mayor número de edificaciones y, por ende, de población.
b.). Durante los días 12, 13 y 14 de julio del 2010, se realizaron las medidas de vibración ambiental en los 98 puntos seleccionados cuidando en todo momento de no registrar ruido producido por el paso de peatones o transito de vehículos. En cada punto se anotó la hora del registro, su ubicación y sus coordenadas geográficas (GPS).
c.). Siguiendo la metodología antes indicada, se procedió con el análisis de la señal y elaboración de los espectros a fin de identificar la frecuencia predominante considerando los criterios antes indicados.
127
Figura 67.- Distribución de los puntos de medida de vibración ambiental en el Distrito de Santa Rosa.
10.6.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes
Para caracterizar el comportamiento dinámico del suelo en el área del Distrito de Santa Rosa se han tomado registros de vibración ambiental en 98 puntos de observación que permiten cubrir toda el área del distrito (Figura 68). El análisis y evaluación de la información registrada permitió determinar los periodos dominantes
128
del suelo y, en algunos casos, el factor de amplificación sísmica, parámetro
que
define el comportamiento dinámico del suelo durante un evento sísmico.
En la Figura 68 se presentan ejemplos de razones espectrales obtenidas para las diferentes áreas definidas en este estudio: SR-20, SR-23, SR-26, SR-35, SR-38 y SR-39 para el Área-1; SR-73, SR-83 y SR-88 para el Área-2; SR-56, SR-60 y SR-61 para el Área-3 y los puntos SR-67, SR-68 y SR-69 para el Área-4.
- En las Figuras 68a,b se muestran las razones espectrales obtenidas para el Área-1 y que corresponden a su extremo NE ubicado sobre depósitos aluvialeólicos donde resaltan frecuencias predominantes que fluctúan entre 3Hz, y 4Hz con amplificaciones máximas relativas de al menos 5 veces.
- En la Figura 68c se muestran las razones espectrales obtenidas para el Área2 que corresponden al extremo oeste del Distrito sobre depósitos aluviomarinos, rellenos de arena gruesa con fragmentos de roca sub-angulosa de baja compactación y donde sobresalen las frecuencias predominantes que fluctúan entre 2 a 3Hz con amplificaciones máximas relativas de al menos 8 veces
- En la Figura 68d se muestran las razones espectrales obtenidas para el Área3, ubicada en el extremo SE del Distrito, que corresponde a suelos arenosos, con fragmentos de roca sub-angulosa
donde sobresalen frecuencias
predominantes que fluctúan entre 5.0 a 6.0Hz.
- En la Figura 68e se muestran las razones espectrales obtenidas para el Área4, ubicada en el extremo SO del Distrito, que se caracteriza por presentar suelos constituidos por gravas pobremente gradadas donde sobresalen las frecuencias
predominantes
que
fluctúan
entre
2.5Hz
a
5Hz
con
amplificaciones máximas relativas de hasta 6 veces.
129
Figura 68a. Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el extremo NE del Distrito de Santa Rosa (Área-1). Los puntos SR-20, SR-23, SR-26 presentan frecuencias predominantes que fluctúan entre 3 a 4Hz. Las líneas delgadas continuas corresponden a las razones espectrales obtenidas para cada ventana de observación, la línea gruesa el promedio de estas curvas y las líneas discontinuas, su desviación estándar.
130
Figura 68b.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el extremo NE del Distrito de Santa Rosa (Área-1). Los puntos SR-35, SR-38, SR-39 presentan frecuencias que fluctúan entre 3 a 4.5Hz. Otros, ver Figura 68a.
131
Figura 68c.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el extremo Oeste del Distrito de Santa Rosa (Área-2). En los puntos SR-73, SR-83, SR-88 sobresalen frecuencias que fluctúan entre 2 a 3Hz. Otros, ver Figura 68a.
132
Figura 68d.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el extremo Sur del Distrito de Santa Rosa (Área-3). Los puntos SR-56, SR-60, SR-61 presentan frecuencias que fluctúan entre 5 y 6Hz. Otros, ver Figura 68a.
133
Figura 68e.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas en el extremo SO del Distrito de San Rosa (Área-4). En los puntos SR-67, SR-68, SR-69 sobresalen frecuencias que fluctúan entre 2.5 a 5Hz. Otros, ver Figura 68a.
.
134
Para caracterizar el comportamiento dinámico del terreno en el Distrito de Santa Rosa se han tomado registros de vibración ambiental en 68 puntos siguiendo la distribución antes indicada, de este modo se abarcó toda el área actualmente poblada. Este ensayo geofísico permite determinar el periodo dominante de vibración natural del terreno y, en algunos casos, el factor de amplificación sísmica, parámetro que define el comportamiento dinámico del terreno durante un evento sísmico. En función a estos resultados para el Distrito de Santa Rosa se ha definido la existencia de tres zonas, en las cuales se espera que el comportamiento sísmico sea similar.
Figura 69.- Mapa de distribución de periodos dominantes para el distrito de Santa Rosa.
135
-La primera zona considera un área pequeña ubicada en el extremo oeste del Distrito y se caracteriza por presentar los periodos dominantes más altos (0.4 s). Esta concentración de valores altos es concordante con la presencia de un estrato de gran espesor compuesto por depósitos aluvio-marinos con baja compactación, asentados dentro de una cuenca aparente.
-La segunda zona, rodea de manera dispersa a la primera sobre los extremos norte y oeste del distrito. La zona se caracteriza por presentar periodos dominantes de 0.3 s que corresponden a una capa sedimentaria cuyo espesor disminuye conforme tiende a los lomeríos.
-La tercera zona
abarca casi el 70% del distrito (llanura aluvial-eólica) y en
donde sobresalen periodos de 0.2 s a menos.
10.6.5.- Aspectos Geotécnicos
En el Distrito de Santa Rosa se ejecutaron siete (7) calicatas que han permitido diferenciar 3 tipos de suelos predominantes que a continuación se describen (Figura 70):
El tipo de suelo SM, donde se emplaza la parte central del distrito, compuesto por arenas gruesas a medias con contenido de limos, puesto que son de origen aluvial.
El tipo de suelo ML, conformado por arenas finas con poco contenido de finos se emplaza en el sector NO del Distrito y también en la entrada del Distrito en el extremo NE.
Finalmente, el tercer suelo predominante es del tipo GP que corresponde a gravas pobremente gradadas con arenas medias provenientes de materiales coluviales; este suelo se distribuye en el extremo SE del Distrito.
136
Figura 70.- Distribución espacial de las siete (7) calicatas ejecutadas en el Distrito de Santa Rosa.
En base al análisis granulométrico y los ensayos de corte directo ha sido posible calcular la capacidad portante de los suelos para los 7 sitios analizados y los resultados obtenidos se muestran en el siguiente cuadro:
CODIGO DE LA
CAPACIDAD
MUESTRA
PORTANTE (Kg/cm2)
SR-1
3.05
SR-2
3.33
SR-3
4.08
SR-4
4.49
SR-5
4.34
SR-6
5.31
SR-7
6.28
137
Según estos resultados (cuadro anterior) ha sido posible clasificar los suelos en el Distrito de Santa Rosa de regular a baja resistencia al corte y falla. Así, los suelos en las zonas del Balneario (SR-1, SR-2, SR-3) presentan los valores más bajos; los sitios en el área del autodromo y sector La Bajada (SR-4 y SR-5) presentan valores intermedios de capacidad portante y, finalmente, los suelos en el sector de la entrada a Santa Rosa, por la Panamericana Norte (SR-6 y SR-7) presentan los valores más altos de capacidad portante.
10.6.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica (CDS)
El mapa de zonificación sísmico-geotécnica (CDS) para el Distrito de Santa Rosa considera el análisis e interpretación de la información sísmica (vibración ambiental) y geotécnica (7 calicatas). Los resultados obtenidos permiten identificar para este distrito las siguientes zonas (Figura 71):
ZONA I: Esta zona está conformada por secuencias vulcano-sedimentarias subyaciendo a depósitos aluvial-eólicos de poco espesor y cuyos periodos de vibración natural determinados por las mediciones de vibración ambiental varían entre 0.1 y 0.3 s. El 80% del Distrito se encuentra en esta zona con el predominio de periodos de 0.2 s
De acuerdo a los resultados de geotecnia, en este caso se clasifica a la zona como de regular resistencia al corte y falla.
ZONA II: Esta zona considera las áreas conformadas por depósitos aluviomarinos compuestos por rellenos de arena gruesa y fragmentos de roca subangulosa de baja compactación en estado seco. Los periodos predominantes del suelo determinados por las mediciones de vibración ambiental en esta zona son de 0.4s.
De acuerdo a los resultados de geotecnia, se clasifica a esta zona como de baja resistencia al corte y falla.
138
Figura 71.- Mapa de Zonificación Sísmico-Geotécnica (Comportamiento Dinámico del Suelo) para el Distrito de Santa Rosa.
139
10.7.- DISTRITO DE EL AGUSTINO
10.7.1.- Zona de Estudio
El Distrito del Agustino se ubica en la parte central de Lima Metropolitana, colindante con el Cercado de Lima. El Distrito tiene un área de 12.54 km2 y limita al norte con el Distrito de San Juan de Lurigancho, por el este con Ate y Santa Anita, al sur con los Distritos de La Victoria y San Juan, y al oeste con el Cercado de Lima (Figura 72).
Figura 72.- Mapa de ubicación y límites del Distrito de El Agustino.
Según el Instituto Nacional de Estadística e Informática (2007), el Distrito tiene una población cercana a 166,177 habitantes cuyas viviendas, en la parte centro-norte del distrito, están edificadas sobre terrazas fluviales provenientes del transporte y sedimentación del río Rímac. En la parte centro-este, el distrito se levanta sobre depósitos coluviales mientras que, en su extremo Este, se encuentra rodeado por
140
afloramientos intrusivos que conforman el batolito de Lima. En la actualidad, existe una densa población en las laderas de lomeríos y afloramientos intrusitos (Figura 73).
Figura 73.- Vista de la geomorfología y tipos de viviendas presentes en el Distrito de El Agustino. En el extremo superior, se observa una vista panorámica del distrito donde sobresalen las viviendas asentadas en las laderas de los lomeríos y, en el extremo inferior, las ubicadas en zonas planas o de poca pendiente existentes en el distrito.
141
10.7.2.- Geología Local
Los afloramientos rocosos existentes en el área del Distrito de El Agustino son de origen ígneo de naturaleza granítica que afloran en las inmediaciones de la Av. Riva Agüero y en el extremo oriental del Distrito (Figura 74).
Figura 74.- Mapa Geológico del Distrito de El Agustino.
142
Gran parte del territorio del Distrito se ha desarrollado a lo largo del cauce del río Rímac; por lo tanto, está conformado mayormente por suelos gravosos. Rodean a los afloramientos rocosos, depósitos de origen coluvial y otras planicies rellenadas por depósitos aluvio-fluviales (Figura 75).
Figura 75.- Parte central de El Agustino, a la izquierda afloramientos rocosos intrusivos.
10.7.3.- Geomorfología Local
Los rasgos geomorfológicos del Distrito de El Agustino describen la presencia de una planicie aluvional donde se emplaza gran parte de las edificaciones del Distrito, la unidad de cerros y colinas que conforman el batolito intrusivo que contornea la planicie aluvial, el cauce del río Rímac conformando una terraza fluvial aledaña y depósitos coluviales adyacentes a los cerros colindantes (Figuras 76 y 77).
143
Figura 76.- Mapa geomorfol贸gico para el Distrito de El Agustino
144
Figura 77.- Vista panorámica de El Agustino asentado sobre amplia planicie aluvional y cerros intrusivos aledaños
10.7.4.- Comportamiento Dinámico del Suelo
10.7.4.1.- Recolección de Datos
A fin de realizar la evaluación de los suelos en el Distrito de El Agustino y estimar su comportamiento dinámico se consideran dos áreas delimitadas teniendo en cuenta los aspectos antes indicados y la cartografía de este distrito (Figura 78). De acuerdo a esto, el trabajo se realizó de la siguiente manera:
a.). Los puntos de toma de datos fueron seleccionados considerando el mapa catastral del Distrito de El Agustino, lográndose considerar un total de 115 puntos de medición distribuidos sobre todo el Distrito y de los cuales, 107 se encuentran en el Área-1 y 8 en el Área-2.
b.). Durante los días del 15 al 20 de Julio del 2010 se realizaron las medidas de vibración ambiental en 115 puntos, evitando en todo momento registrar ruido producido por el paso de peatones y/o vehículos, lo cual llevó algunas veces a realizar mas de una medida. En cada punto se anotó la hora del registro, su ubicación y sus coordenadas geográficas (GPS).
145
c.). Siguiendo la metodología antes indicada, se procedió con el análisis de la señal y elaboración de los espectros a fin de identificar la frecuencia predominante considerando los criterios antes indicados.
Figura 78.- Distribución de los puntos de medida de vibración ambiental en el Distrito de El Agustino.
10.7.4.2.- Distribución de Periodos Dominantes
Para caracterizar el comportamiento dinámico del terreno en el área del Distrito de El Agustino se han tomado registros de vibración ambiental en 115 puntos de observación, logrando cubrir toda el área del distrito (Figura 79). Los valores de vibración ambiental han permitido determinar el periodo dominante de vibración natural del suelo y, en algunos casos, el factor de amplificación sísmica, parámetro
que
define el comportamiento dinámico del terreno durante un evento sísmico.
En la Figura 79 se presentan ejemplos de razones espectrales obtenidas para las diferentes áreas definidas en este estudio: AG-38, AG-55 y AG-96 para el Área-1;
146
AG-01, AG-02, AG-08, AG-14, AG-17, AG-77, AG-22, AG-28 y AG-35 para representar algunos ejemplos puntuales de la misma área y los puntos AG-108, AG-109 y AG-112 para el Área-2. Asimismo, se muestran ejemplos de registros donde no se identificaron ninguna frecuencia predominante.
- En la Figura 79a se muestran las razones espectrales obtenidas para el Área1 ubicada sobre suelos gravasos de origen coluvial, sobre los cuales resaltan las frecuencias que fluctúan entre 4 y 6Hz con amplificaciones máximas relativas de al menos 2 veces.
- En la Figura 79b,c,d, se muestran las razones espectrales obtenidas para el Área-1 en puntos que forman parte de grupos con características especiales de acuerdo a la forma de sus registros. El primer grupo (Figura 79b) está ubicado en una de las laderas del Río Rímac (extremo Norte de este distrito) sobre depósitos fluviales con ligera humedad y
donde sobresalen las
frecuencias que fluctúan entre 1 a 2Hz con amplificaciones máximas relativas de al menos 2 veces. El segundo grupo (Figura 79c) está ubicado en el extremo NO del Distrito a aproximadamente 400 metros del Río Rímac, sobre depósitos aluvio-fluviales de moderada compactación y ligera humedad donde sobresalen las frecuencias que fluctúan entre 1.5 a 2Hz con amplificaciones máximas relativas de al menos 2 veces. El tercer grupo (Figura 79d), se encuentra en el extremo NE del distrito, próximo a los macizos rocosos y sobre depósitos de arenas con fragmentos de roca angulosa, moderada compactación y donde sobresalen las frecuencias que fluctúan entre 2 a 2.5Hz con amplificaciones máximas relativas de al menos 2 veces
- La Figura 79e muestra las razones espectrales obtenidas para el Área-2, ubicada en el extremo NE del Distrito donde sobresalen las frecuencias que fluctúan entre 0.9 a 1.5Hz con amplificaciones máximas relativas de al menos 3 veces
- En la Figura 79f se muestran las razones espectrales para puntos en los cuales no se han identificado frecuencias predominantes, lo cual sugiere que los suelos son muy estables.
147
Figura 79a.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidos para el Área-1 del Distrito El Agustino. Los puntos AG-38, AG-55, AG-96 presentan frecuencias que fluctúan entre 4 y 6Hz. Las líneas delgadas continuas representan a las razones espectrales obtenidas para cada ventana de observación, la línea gruesa el promedio de estas curvas y las líneas discontinuas su desviación estándar.
148
Figura 79b.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas para el Área-1 del Distrito de El Agustino. En los puntos AG-01, AG-02, AG-08 las frecuencias fluctúan entre 1 a 2Hz. Otros, ver Figura 79a.
149
Figura 79c.- Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas para el Área-1 del Distrito de El Agustino. En los puntos AG-14, AG-17, AG-77 sobresalen frecuencias que fluctúan entre 1 a 2Hz. Otros, ver Figura 79a.
150
Figura 79d. Ejemplo de gráficas de razones espectrales obtenidas para el Área-1 del Distrito de El Agustino. En los puntos AG-22, AG-28, AG-35 sobresalen frecuencias que fluctúan entre 2 a 2.5Hz. Otros, ver Figura 79a.
151
Figura 79e. Ejemplo de gráficas de las razones espectrales obtenidas para el Área-2. En los puntos AG108, AG-109, AG-112 sobresalen las frecuencias que fluctúan entre 0.9Hz a 1.5Hz. Otros, ver Figura 79a.
152
Figura 79f. Ejemplo de grĂĄficas de razones espectrales obtenidas para el Ă rea-1 del Distrito de El Agustino. En estos puntos (AG-59, AG-66, AG-80) no sobresale ninguna frecuencia predominante, lo cual sugiere que el suelo es estable.
153
En la Figura 80 se muestra la distribución espacial de los periodos dominantes obtenidos a partir de las frecuencias predominantes en 115 puntos de observación. El análisis de esta información permite definir en el Distrito de El Agustino la presencia de tres zonas en las cuales el comportamiento sísmico es similar:
Figura 80.- Mapa de distribución de periodos dominantes para el Distrito de El Agustino.
-La primera zona considera áreas pequeña ubicadas principalmente en el extremo Norte del distrito. Esta zona se caracteriza por presentar los periodos dominantes más altos (0.6-0.7 s). Los valores altos para las frecuencias predominantes que caracterizan a esta zona pueden deberse a la potencia de este estrato, alto contenido de humedad o a efectos especiales asociados a la dinámica local del suelo. Para ser comprendido se requiere realizar estudios mas detallados haciendo uso de otras técnicas que escapan a los objetivos de este estudio.
154
-La segunda zona considera un área pequeña ubicada cerca del macizo rocoso y se caracteriza por presentar periodos dominantes de 0.4 s. La concentración de periodos es coherente con la disminución del espesor de la capa sedimentaria conforme se tiende a los lomeríos.
-La tercera zona abarca casi el 90% del distrito asentado sobre suelos gravosos y en ella sobresalen periodos de 0.2 s a menos, indicando que el tipo de suelo es competente en el área mayoritaria del distrito.
10.7.5.- Aspectos Geotécnicos
En el Distrito de El Agustino se realizaron siete (7) calicatas que han permitido diferenciar dos tipos de suelos presentes en la zona (Figura 81):
Figura 81.- Mapa de distribución de las calicatas construidas en el Distrito de El Agustino.
155
El tipo de suelo predominante es el GM compuesto por gravas medias compactas con matriz arenosa y pocos limos que corresponden a materiales de origen aluvial, por su cercanía al cauce del río Rímac. Sobre este suelo se asientan las principales edificaciones del Distrito.
El segundo tipo de suelo que se encuentra es el GP que corresponde a gravas pobremente gradadas con clastos sub-angulosos y poca presencia de finos provenientes de materiales coluviales en las inmediaciones de afloramientos rocosos intrusivos en la zona.
En base al análisis granulométrico y los ensayos de corte directo, ha sido posible calcular la capacidad portante de los suelos en el Distrito de El Agustino y los resultados obtenidos se muestran en siguiente cuadro:
CODIGO DE LA
CAPACIDAD
MUESTRA
PORTANTE (Kg/cm2)
AGUST-1
6.22
AGUST-2
20.22
AGUST-3
17.99
AGUST-4
17.46
AGUST-5
19.68
AGUST-6
16.67
AGUST-7
4.39
Para las muestra AGUST-1 y AGUST-7 ha sido posible hacer el análisis de corte directo por sus características físicas apropiadas. Para el caso de las muestras AGUST-2 a AGUST-6, al ser los suelos básicamente aluviales de régimen fluviotorrencial, se han realizado ensayos de densidad máxima y densidad mínima, así como el cálculo de la densidad natural cuyos parámetros han permitido calcular la compacidad relativa de los suelos, ángulo de fricción y en base a estos dos últimos, calcular la capacidad portante.
Los resultados obtenidos (cuadro anterior) permiten calificar que los suelos en el Distrito de El Agustino presentan de buena a regular resistencia al corte y falla. Así, los suelos presentes en la zona central del Distrito (muestras AGUST-2, AGUST-3,
156
AGUST-4, AGUST-5 y AGUST-6), presentan valores entre 16 a 20 kg/cm2 que representan condiciones buenas para cimentaciones; en cambio los sitios AGUST-1 y AGUST-7 que están ubicados en las inmediaciones de cerros, presentan valores de capacidad portante entre 4 a 6 kg/cm2, cuyas condiciones de cimentación son regulares.
10.7.6.- Zonificación Sísmico-Geotécnica
El mapa de zonificación sísmico-geotécnica para el Distrito de El Agustino considera el análisis e interpretación de la información sísmica (vibración ambiental) y geotécnica (7 calicatas). Los resultados obtenidos permiten identificar para este Distrito las siguientes zonas (Figura 82):
ZONA I: Esta zona está conformada por afloramientos rocosos y estratos de grava bien graduado, además de la presencia de arena, limo y arcilla de poco espesor cerca de la superficie. Este suelo tiene un comportamiento rígido con periodos dominantes que varían entre 0.1 y 0.3 s. En esta zona predominan periodos de 0.2 s y abarca un 80% de todo el distrito.
De acuerdo a los resultados de geotecnia, la zona se clasifica como de buena resistencia al corte y falla.
ZONA II: Esta zona considera los terrenos conformados por un estrato superficial de suelos granulares finos y arcillosos-limosos de moderada compactación y ligera humedad con potencias que varían entre 3.0 y 10.0 m, subyaciendo a estos estratos, se encuentran bloques de rocas redondeados. Los periodos dominantes del terreno determinados por las mediciones de vibración ambiental en esta zona varían entre 0.3 y 0.5 s. Esta zona se presenta en tres áreas pequeñas definidas claramente con el predominio de periodos de 0.4s.
De acuerdo a los resultados de geotecnia, la zona se clasifica como de regular resistencia al corte y falla.
157
Figura 82.-. Mapa de Zonificación Sísmico-Geotécnica para el Distrito de El Agustino.
ZONA III-IV: Estas zonas abarcan áreas pequeñas conformadas por depósitos aluvio-fluviales. Esta zona se localiza próxima al río Rímac con periodos dominantes de 0.5 y 0.7 s. Los valores altos para los periodos dominantes que caracterizan a esta zona pueden deberse a la potencia de este estrato, alto nivel freático y/o a efectos especiales asociados a la dinámica local del suelo. Para ser comprendido se requiere realizar estudios mas detallados haciendo uso de otras técnicas que escapan a los objetivos de este estudio.
De acuerdo a los resultados de geotecnia, la zona se clasifica como de baja resistencia al corte y falla.
158
CONCLUSIONES
La realización del estudio de Zonificación Sísmico-Geotécnica a partir del comportamiento dinámico del suelo para siete (7) Distritos de Lima Metropolitana (Pucusana, Santa María, San Bartolo, Punta Negra, Punta Hermosa, Santa Rosa y El Agustino), ha permitido llegar a las siguientes conclusiones.
Aspectos Geológicos: -
Los distritos ubicados en el sector Sur de Lima se caracterizan por presentar una secuencia rocosa de naturaleza intrusiva-sedimentaria atravesada por algunos diques volcánicos. La secuencia varia hacia el norte pasando a otra volcano-sedimentaria en Santa María y San Bartolo, mostrándose netamente volcánica en Punta Negra y Punta Hermosa. En estos cinco distritos la cobertura Cuaternaria la conforman depósitos aluviales, coluviales, eólicos y marinos. En el Distrito de Santa Rosa afloran rocas volcánicas andesíticas que conforman la base de la columna estratigráfica de Lima (Jurásico Superior) con una cobertura de depósitos Cuaternarios compuestos por materiales aluviales, coluviales, eólicos y marinos.
-
En el Distrito de El Agustino el basamento rocoso está compuesto por rocas intrusivas del batolito de la Costa, de naturaleza granítica con una cobertura de depósitos cuaternarios predominantemente de origen aluvial y coluvial.
Aspectos Geomorfológicos: -
En los distritos situados en los balnearios del Sur y Norte de Lima, la morfología está condicionada por la dinámica marina y los procesos de intemperismo y erosión que ocurren en este tipo de ambiente y que han permitido diferenciar hasta 3 unidades geomorfológicas: las zonas de colinas, conformadas mayormente por afloramientos rocosos, las zonas de terrazas aluviales o aluvio-coluviales que conforman una planicie sub-horizontal y la terraza marina adyacente al borde litoral.
-
En el Distrito de El Agustino se distinguen dos unidades geomorfológicas: la terraza o planicie aluvial en las inmediaciones del río Rímac y las zonas de cerros o colinas que conforman el basamento ígneo en la zona.
159
Aspectos Sísmicos: -
La recolección de registros de vibración ambiental se realizó de acuerdo a lo planificado y contando, en todo momento, con el apoyo de las autoridades de cada distrito.
-
El análisis de las razones espectrales H/V ha permitido observar gran variedad de periodos dominantes que van desde 0.1 a 0.6 segundos con amplificaciones de hasta 6 veces, lo cual sugiere la existencia de suelos con diferentes características dinámicas, pudiendo causar amplificación o de-amplificación de las ondas sísmicas de volumen y/o superficiales debido al efecto de las capas estratificadas superficiales de diferente potencia, geometría y composición geológica, evidenciadas por los periodos dominantes obtenidos para cada distrito.
-
En algunas áreas pequeñas de los Distritos de Punta Hermosa y El Agustino se han observado periodos de hasta 0.7 s que podrían estar asociados al alto contenido de humedad, al nivel freático próximo a la superficie y/o condiciones especiales asociados a la dinámica local del suelo; por lo tanto, se requiere realizar estudios complementarios en detalle.
-
De acuerdo a los valores de periodos dominantes, los distritos con suelos homogéneos y relativamente más competentes en orden decreciente son: El Agustino, Santa María y Pucusana, y los heterogéneos, Santa Rosa, San Bartolo, Punta Negra y Punta Hermosa.
Aspectos Geotécnicos: -
De acuerdo a la clasificación SUCS de suelos se han podido diferenciar hasta 7 tipos de suelos en los distritos estudiados: GW, GM, GP, SM, SP, SW y ML.
-
Las capacidades portantes determinadas en base a ensayos de corte directo y densidad máxima han permitido diferenciar que los suelos GW y GM presentan los valores más altos de resistencia de carga (mayores a 9 kg/cm2).
-
Considerando la clasificación geotécnica utilizada por APESEG (2004), los suelos de los siete (7) distritos se califican como: Zona I, suelos tipo GW y GM con capacidades portantes promedio superior a 9 kg/cm2; Zona II, Suelos GP, SW y SM, con capacidades portantes entre 4 a 9 kg/cm2; Zona III, Suelos SP con capacidades portantes menores a 4 kg/cm2 y zona IV, Suelo ML, con capacidades menores a 4 kg/cm2 que a diferencia del Suelo III, corresponden a materiales de origen marino (arena fina).
160
Zonificación Sísmico-Geotécnica:
-
Los resultados obtenidos en este estudio han permitido identificar, según el procedimiento establecido en APESEG (2005), la existencia de 4 zonas sísmico-geotécnicas en el total de distritos. Esta clasificación está considerada en la Norma E-030 (2003). .- Distrito de Pucusana: Zonas I y II, corresponden a suelos S1 y S2. .- Distrito de Santa María: Zona I, que corresponde a suelos S1. .- Distrito de San Bartolo: Zonas I, II y III, que corresponden a suelos S1, S2 y S3. .- Distrito de Punta Negra: Zonas I, II y III, que corresponden a suelos S1, S2 y S3. .- Distrito de Punta Hermosa: Zonas I, II, III, que corresponde a suelos S1, S2 y S3. Además, se ha identificado una Zona IV que correspondería a suelos S4, pero requiere de estudios complementarios en detalle. .- Distrito de Santa Rosa: Zonas I y II, que corresponden a suelos S1 y S2. .- Distrito de El Agustino: Zonas I y II, que corresponde a suelos S1 y S2. Además, se observa la existencia áreas pequeñas que corresponderían a Zonas III-IV, y que requieren estudios complementarios en detalle.
-
Los mapas de zonificación sísmico-geotécnica para los Distritos de Pucusana, Santa María, San Bartolo, Punta Negra, Punta Hermosa, Santa Rosa y El Agustino
han permitido completar el Mapa de Zonificación propuesto para
Lima Metropolitana, tal como se muestra en la Figura 83.
161
Mapa de Zonificaci贸n para Lima Metropolitana en la cual se incluye los Distritos de Pucusana, Santa Mar铆a, San Bartolo, Punta Negra, Punta Hermosa, Santa Rosa y El Agustino.
162
De la zonificación sísmico-geotécnica al peligro sísmico
Los resultados de estos estudios de evaluación del comportamiento dinámico del suelo a la escala metropolitana permiten distinguir 5 zonas correspondientes a suelos con distintas propiedades. Considerando la calidad del suelo, se espera que en caso de sismo de gran magnitud, los daños a las viviendas o infraestructuras sean mayores cuando el suelo presenta las peores condiciones dinámicas. De esta manera, se han determinado 4 niveles de peligro sísmico como lo indica el siguiente cuadro. Son estos niveles que se pueden cruzar con otra información para llegar a mapas de vulnerabilidad por exposición a sismos.
ŽŶĂƐ ŐĞŽƚĠĐŶŝĐĂƐ
^ƵĞůŽƐ ĐŽƌƌĞƐƉŽŶĚŝĞŶƚĞƐ
WĞůŝŐƌŽ ƐşƐŵŝĐŽ
ŽŶĂ /
ZŽĐĂ
ĂũŽ
ŽŶĂ //
^ƵĞůŽƐ ŐƌĂŶƵůĂƌĞƐ ĨŝŶŽƐ LJ ƐƵĞůŽƐ ĂƌĐŝůůŽƐŽƐ ƐŽďƌĞ ZĞůĂƚŝǀĂŵĞŶƚĞ ďĂũŽ ŐƌĂǀĂ ĂůƵǀŝĂů Ž ĐŽůƵǀŝĂů
ŽŶĂ ///
ƌĞŶĂ ĞſůŝĐĂ ;ƐŝŶ ĂŐƵĂͿ
ŽŶĂ /s
ƌĞŶĂ ĞſůŝĐĂ ;ĐŽŶ ĂŐƵĂͿ
ŽŶĂ s
ZĞůůĞŶŽƐ
ƐşƐŵŝĐĂƐ
ůƚŽ DƵLJ ĂůƚŽ
&ƵĞŶƚĞ͗ /^D/ ͬ W ^ ' ;ϮϬϬϱͿ͕ WƌŽLJĞĐƚŽ ^/Z ;ϮϬϭϬͿ
A continuación se presenta el mapa final de zonificación sísmico-geotécnica y de peligros correspondientes
163
Zonificación Sísmico-Geotécnica del Área Metropolitana de Lima y Callao y peligros correspondientes
l
Peligro sísmico* Bajo Relativamente bajo Alto Muy alto Zona urbana
Suelos correspondientes
Peligro sísmico
Zona I
Roca
Bajo
Zona II
Suelos granulares finos y suelos arcillosos sobre grava aluvial o coluvial
Relativamente bajo
Zona III
Arena eólica (sin agua)
Alto
Zona IV
Arena eólica (con agua)
Zona V
Rellenos
Zonas geotécnicas sísmicas
Muy alto
Fuente: CISMID (2005), Proyecto SIRAD (2010)
0
5 Km
Fuentes: investigación Proyecto SIRAD 2010 * Niveles de peligro según la zonificación sismica de Lima-Callao (CISMID 2005; IGP - SIRAD 2010)
164
Proyecto SIRAD - IRD - COOPI - 2010
Distritos
BIBLIOGRAFIA
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ANEXOS Los siguientes Anexos se encuentran en el CD adjunto en formatos Word, Excel, Autocad, GIS y JPG
ANEXO 1: Mapas de distribución espacial de calicatas - Geotecnia ANEXO 2: Base de datos de calicatas - Geotecnia ANEXO 3: Base de datos de Corte Directo - Geotecnia ANEXO 4: Base de datos de Granulometría - Geotécnica ANEXO 5: Mapas de geología, geomorfología y suelos - Geotecnia ANEXO 6: Mapa de distribución de registros sísmicos – Sísmica ANEXO 7: Base de datos fotos de puntos de medición VA ANEXO 8 Mapas sísmicos: períodos dominantes, amplificación máxima relativa y zonificación sísmico-geotécnica (CDS)
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