Universidad de La Salle Ciencia Unisalle Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 2007 Evaluación probabilística de la amenaza sísmica regional para la ciudad de Ibagué Mario Cesar Romero López Universidad de La Salle, Bogotá Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil Part of the Civil Engineering Commons Citación recomendada Romero López, M. C. (2007). Evaluación probabilística de la amenaza sísmica regional para la ciudad de Ibagué. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/180 This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería Civil by an authorized administrator of Ciencia Unisalle. For more information, please contact [email protected]. EVALUACIÓN PROBABILÍSTICA DE LA AMENAZA SÍSMICA REGIONAL PARA LA CIUDAD DE IBAGUÉ MARIO CESAR ROMERO LÓPEZ UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2007 EVALUACIÓN PROBABILÍSTICA DE LA AMENAZA SÍSMICA REGIONAL PARA LA CIUDAD DE IBAGUÉ MARIO CESAR ROMERO LÓPEZ Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Civil Director Andrés José Alfaro Castillo Asesora metodológica Mag. Rosa Amparo Ruiz Saray UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2007 Nota de aceptación: _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ Firma del presidente del jurado _________________________________________ Firma del jurado _________________________________________ Firma del jurado Bogotá D.C., 2007 AGRADECIMIENTOS El autor Expresa su agradecimiento: Al Señor de los Cielos y de mi vida, creador de todo lo que hay, fuente de inspiración y fortaleza, luz en medio de la oscuridad, viento de calma en medio de cualquier tempestad, artífice principal de este logro. A mis padres quienes sacrificando todo me han otorgado su apoyo incondicional, su ejemplo, amor, paciencia y compañía, Los Amo con todo el corazón. A Héctor Manuel López, tío y ejemplo de Esfuerzo y constancia. Muchas gracias por tu apoyo. A mis hermanos Diana y Harold, hermoso regalo de Dios a mi vida, motivo de mi esfuerzo. A Deisy Arias, amiga, hermana, confidente, maestra, luz de Dios a mi corazón. A Mónica Andrea Bohórquez y Edgar Fajardo, amigos y compañeros inseparables, por su amistad, su confianza y su apoyo. Al Ingeniero Andrés José Alfaro Castillo, director del trabajo de investigación. Por sus valiosos aportes, colaboración, total dedicación y el apoyo brindado durante el desarrollo de este proyecto. A la Magíster Rosa Amparo Ruiz Saray, asesora metodológica. Por la ayuda y el apoyo brindado durante el transcurso de la investigaciónA WXW\VTgbe\T T Å|á ÑtwÜxá? VxátÜ ç ]tÇxàA dâ|á|xÜt xávÜ|u|Ü ÑtÄtuÜtá wx Ät Åöá wxÄ|vtwt ÑÜÉát ÑtÜt xåÑÜxátÜ ÄÉ tzÜtwxv|wÉ Öâx Åx xÇvâxÇàÜÉ vÉÇ âáàxwxá? ÑxÜÉ vÜxÉ Öâx Ät xà|ÅÉÄÉz•t wx Ätá ÑtÄtuÜtá ÇÉ áxÜ•t áây|v|xÇàx ÑtÜt xåÑÜxátÜ Ät xÅÉv|™Ç Öâx xÅutÜzt Å| vÉÜté™Ç tÄ átuxÜ Öâx zÜtv|tá t âáàxwxá? |ÇáàÜâÅxÇàÉá w|ä|ÇÉá? {x vÉÇÖâ|áàtwÉ xáàx áâx©ÉA f|ÅÑÄxÅxÇàx ÄÉá TÅÉA `tÜ|É VxátÜ eÉÅxÜÉ _™Ñxé EVALUACIÓN PROBABILISTICA DE LA AMENAZA SÍSMICA DE IBAGUÉ Resumen El presente trabajo contiene la evaluación probabilística de la amenaza sísmica para la Ciudad de Ibagué. Se tomó un área de 40.000 Km2 en la cual se revisan las fallas potencialmente activas (cuaternarias) y se analizó la sismicidad histórica e instrumental utilizando como magnitud de corte Ms ≥ 4.0. Posteriormente se buscó el intervalo de tiempo en el cual la ocurrencia de los sismos se ajustara a un proceso de Poisson, para luego utilizar diferentes ecuaciones de atenuación y así estimar el valor de la aceleración del terreno en función de diferentes periodos de retorno (475, 1000 y 2000 años). Se encontró un valor promedio de 326 gales para un periodo de retorno de 475 años, lo cual difiere en un 66.3% del valor propuesto por la Norma Sismorresistente Colombiana, 196 gales (NSR 98). A pesar de la diferencia obtenida, los resultados obtenidos son congruentes con las condiciones geológicas, geotécnicas y tectónicas de la ciudad de Ibagué, que hacen de la misma una ciudad en condición de amenaza sísmica importante. Se elaboró un análisis con el periodo total de tiempo en el cual se presentaron sismos y los resultados fueron menores que los obtenidos con el periodo en el cual se ajusta un proceso de Poisson. La razón por la cual los resultados son menores se debe a que si se toma todo el tiempo, se considera que los sismos de magnitud 4.0Ms se producirán en intervalos muy altos de tiempo, lo cual no es necesariamente correcto. Palabras Clave: Ibagué, Colombia, Evaluación Probabilística, Proceso de Poisson, Magnitud representativa, Aceleración pico, Tiempo de retorno, amenaza sísmica. LISTA DE TABLAS TABLA Pág. Tabla 1. Variables objeto de estudio 29 Tabla 2. Presupuesto recursos financieros. 30 Tabla 3. Presupuesto recursos materiales. 30 Tabla 4. Presupuesto recursos tecnológicos. 31 Tabla 5. Presupuesto recursos humanos. 32 Tabla 6. Presupuesto de viáticos. 32 Tabla 7. Presupuesto Transporte. 32 Tabla 8. Leyenda de las Zonas Geomorfológicas de Ibagué. 37 Tabla 9. Características generales de las fallas presentes en el área de 53 estudio. Tabla 10. Zonificación geotécnica zona montañosa de Ibagué. 56 Tabla 11. Zonificación geotécnica zona plana de Ibagué. 57 Tabla 12. Grupos de suelos de Ibagué. 59 Tabla 13. Número de sismos con Magnitud ≥ a 4.0 Ms. 74 Tabla 14. Distribución por magnitudes y frecuencia para el periodo de 74 tiempo en el cual se cumple un proceso de Poisson en el tiempo. Tabla 15. Distribución por magnitudes y frecuencia para el periodo 75 tiempo total. Tabla 16. Tasas medias anuales de ocurrencia. 77 Tabla 17.Tasas medias anuales de ocurrencia por unidad de área. 79 Tabla 18. Ecuaciones de Atenuación utilizadas. 80 Tabla 19. Sarma Srbulov (1998) - Relación entre distancias y 83 aceleraciones para magnitudes Ms dadas, relaciones de área (46 años). Tabla 20. Sarma Srbulov (1998) - Relación entre distancias y 84 aceleraciones para magnitudes Ms dadas, relaciones de área (412 años). Tabla 21. Ocurrencia anual media del movimiento sísmico (46 años). 86 Tabla 22. Ocurrencia anual media del movimiento sísmico (412 años). 87 Tabla 23. Periodos de retorno para aceleraciones fijas en la ciudad de 89 Ibagué. Tabla 24. Ambraseys & Douglas (2000) - Relación entre distancias y 90 aceleraciones para magnitudes Ms dadas, relaciones de área (46 años). Tabla 25. Ambraseys & Douglas (2000) - Relación entre distancias y 91 aceleraciones para magnitudes Ms dadas, relaciones de área (412 años). Tabla 26. Fukushima et al. (1988) & Fukushima & Tanaka (1990) - 92 Relación entre distancias y aceleraciones para magnitudes Ms dadas, relaciones de área (46 años). Tabla 27. Fukushima et al. (1988) & Fukushima & Tanaka (1990) - 93 Relación entre distancias y aceleraciones para magnitudes Ms dadas, relaciones de área (412 años). Tabla 28. Sarma Srbulov (1996) - Relación entre distancias y 94 aceleraciones para magnitudes Ms dadas, relaciones de área (46 años). Tabla 29. Sarma Srbulov (1996) - Relación entre distancias y 95 aceleraciones para magnitudes Ms dadas, relaciones de área (412 años). Tabla 30. Partwardan et al., (1978) - Relación entre distancias y 96 aceleraciones para magnitudes Ms dadas, relaciones de área (46 años). Tabla 31. Partwardan et al., (1978) - Relación entre distancias y 97 aceleraciones para magnitudes Ms dadas, relaciones de área (412 años). Tabla 32. Aceleraciones pico (46 años). 99 Tabla 33. Aceleraciones pico (412 años). 99 LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Imagen Satelital Ibagué 19 Figura 2. Modelo Geomorfológico de Ibagué 38 Figura 3. Modelo Geológico de Ibagué 45 Figura 4. Zona de estudio para la identificación de las fallas presentes 56 Figura 5. Caracterización Geotécnica de Ibagué 66 Figura 6. Mecanismos Focales de sismos con magnitudes mayores a 74 5.5 de 1976 – 2005 Figura 7. Localización de los sismos presentados Ms ≥ 4.0 en el Área 82 en estudio Figura 8. Historia de ocurrencia de los sismos con magnitud 83 4.0≤Ms ≤ 8.0 presentados en el área de estudio Figura 9. Número total de sismos previos con una magnitud mayor o 85 igual a 4.0 Ms Figura 10. Comparación entre las ecuaciones de atenuación 91 Figura 11. Curva de amenaza sísmica para Ibagué usando Sarma & 98 Srbulov (1998) Figura 12. Aceleraciones pico (ΔT=46 Años) 108 Figura 13. Aceleraciones pico (ΔT=412Años) 109 LISTA DE ECUACIONES Pág. Ecuación 1. Ecuación de Gutenberg – Richter o ley de recurrencia 86 sísmica Ecuación 2. Tasa media anual de ocurrencia 87 Ecuación 3. Relación de área 92 Ecuación 4. Ocurrencia anual media de movimiento sísmico en el 95 sitio, para una magnitud determinada Ecuación 5. Probabilidad de Ocurrencia 98 Ecuación 6. Tiempo de retorno 99 LISTA DE ANEXOS ANEXO Pág. Anexo A. Catálogo USGS (PDE, SISRA, 2007) 124 Anexo B. Sismos con mecanismo focal (ISC, 2007) 131 Anexo C. Costo de la investigación 141 CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN 16 1. EL PROBLEMA 18 1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN 18 1.2 TÍTULO 18 1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 19 1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 24 1.5 JUSTIFICACIÓN 24 1.6 OBJETIVOS 25 1.6.1 Objetivo general 25 1.6.2 Objetivos específicos 25 2. MARCO REFERENCIAL 27 2.1 MARCO TEORICO CONCEPTUAL 27 2.1.1 Geomorfología 28 2.1.2 Litografía y estratigrafía 28 2.1.3 Estructuras tectónicas activas 29 2.1.4 Caracterización geotécnica 29 2.3 MARCO CONTEXTUAL 30 3. METODOLOGÍA 32 3.1 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 32 3.1.1 Fases de la Investigación 32 3.2 OBJETO DE LA INVESTIGACIÓN 33 3.3 VARIABLES 33 3.4 COSTO DE LA INVESTIGACIÓN 33 4. TRABAJO INGENIERÍL 34 4.1 MODELO GEOLÓGICO - GEOTÉCNICO 34 4.1.1 Geomorfología 35 4.1.1.1 Descripción de unidades geomorfológicas 39 4.1.1.2 Rasgos geomórficos 42 4.2 LITOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA 44 4.2.1 Rocas metamórficas 46 4.2.2 Rocas ígneas 46 4.2.3 Depósitos cuaternarios 47 4.3 ESTRUCTURAS TECTONICAS 49 4.3.1.