Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica de la Ciudad de Cartago en los Distritos Oriental y Occidental, Costa Rica ' I 'L'/^ ! Tecnológico tec.ac.cr X J_/V> I de Costa Rica CONSTANCIA DE DEFENSA PÚBLICA DE PROYECTO DE GRADUACIÓN Proyecto de Graduación defendido públicamente ante el Tribunal Evaluador, integrado por los profesores Ing. Sonia Vargas Calderón, Ing. Gustavo Rojas Moya, Ing. Adrián Chaverri Coto, Ing. Braulio Umaña Quirós, como requisito parcial para optar por el grado de Licenciatura en Ingeniería en Construcción, del Instituto Tecnológico de Costa Rica. ia Vargas Calderón, Ing. Gus Moya. tación del Director Profesor Guía Ing. Adrián Chaverri Coto. Ing. Braulio Umaña Quirós. Profesor Lector Profesor Observador Abstract Resumen Historically the city of Cartago has been greatly Históricamente la Ciudad de Cartago ha sido muy affected, even it has been destroyed on two afectada, incluso ha sido destruida en dos occasions product of earthquakes, which they ocasiones producto de terremotos, los cuales han have killed hundreds of people. The first of these provocado la muerte de cientos de personas. El occurred in 1841, while the second occurred in primero de estos ocurrió en 1841, mientras que el 1910. Both events associated with the seismic segundo ocurrió en 1910. Ambos eventos fault of Agua Caliente. Because of the historical asociados a la falla de Agua Caliente. Debido a la seismicity than suffers, it is determined that the sismicidad histórica y reciente, se determina que failure of Agua Caliente is the main source of la falla de Agua Caliente es la principal fuente de threat to the city of Cartago. To assess the amenaza para la Ciudad de Cartago. Para seismic vulnerability of the buildings in the area, evaluar la vulnerabilidad sísmica de las before it was necessary to conduct a study of edificaciones en la zona, antes fue necesario seismic hazard for the three seismic scenarios realizar un estudio de la amenaza sísmica, para were presented using the method deterministic, esto se plantearon tres escenarios sísmicos describing the potential for seismic fault. Seismic utilizando el método determinístico, que hazard maps were made in QGIS (2015), using describen el potencial de la falla. Se realizaron motion intensity parameter acceleration and mapas de amenaza sísmica en QGIS (2015), attenuation equation as proposed by Climent et. utilizando como parámetro de intensidad de (1994). For stage 1 of peak accelerations they movimiento la aceleración y como ecuación de were obtained 5,29 m/s2, For stage 2 the 3,35 atenuación, la propuesta por Climent et al (1994). m/s2 and also for the stage 3 the 2,22 m/s2. Se estudiaron tres escenarios, para el primero se Intensities were instrumental VIII, VII and VI obtuvieron aceleraciones máximas de 5,29 m/s2, respectively for each scenario. A visual inspection para el segundo de 3,35 m/s2 y para el tercero de was conducted to classify buildings as one of the 2,22 m/s2. Las intensidades instrumentales fueron types of report (ENR-CAPRA, T2-5). Seven types de VIII, VII y VI para cada escenario in total are obtained, using QGIS (2015) seismic respectivamente. Se realizo una inspección visual vulnerability maps are made by evaluating para clasificar las edificaciones según las seismic vulnerability functions defined by the tipologías del informe (ENR-CAPRA, T2-5). Se report (ENR-CAPRA, T2-5). Finally seismic obtienen 7 tipologías en total, con ayuda de QGIS vulnerability maps are obtained in terms of % (2015) se realizan mapas de vulnerabilidad damage to each building. sísmica, evaluando las funciones de vulnerabilidad sísmica definidas en (ENR- CAPRA, T2-5). Finalmente se obtienen mapas de vulnerabilidad sísmica en términos del %Daño para cada edificación. Keywords: Deterministic method, attenuation Palabras claves: Método determinístico, seismic hazard, seismic vulnerability, maps, atenuación, amenaza sísmica, vulnerabilidad damage. sísmica, mapas, daño. Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica de la Ciudad de Cartago en los Distritos Oriental y Occidental, Costa Rica JUAN CARLOS VILLANUEVA VALVERDE Proyecto final de graduación para optar por el grado de Licenciatura en Ingeniería en Construcción Febrero del 2016 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA ESCUELA DE INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN Contenido Abstract ................................................................ 0 Resumen ............................................................. 0 Prefacio ................................................................ 1 Resumen ejecutivo .............................................. 2 Introducción ......................................................... 7 Marco Teórico .................................................... 10 DETERMINACIÓN ZONA DE ESTUDIO ......... 10 SISMICIDAD Y TECTÓNICA ........................ 13 AMENAZA SÍSMICA .................................. 29 VULNERABILIDAD ..................................... 32 Metodología ....................................................... 45 AMENAZA SÍSMICA .................................. 45 VULNERABILIDAD SÍSMICA ....................... 49 Resultados ......................................................... 57 MAPAS DE AMENAZA SÍSMICA .................. 57 MAPAS DE VULNERABILIDAD SÍSMICA ....... 67 Análisis de Resultados ...................................... 95 MAPAS DE AMENAZA SÍSMICA .................. 95 MAPAS DE VULNERABILIDAD SÍSMICA ....... 96 Conclusiones ................................................... 100 Recomendaciones ........................................... 102 Apéndices ........................................................ 103 APÉNDICE 1 .......................................... 104 APÉNDICE 2 .......................................... 108 APÉNDICE 3 .......................................... 115 APÉNDICE 4 .......................................... 129 APÉNDICE 5 .......................................... 133 Anexos ............................................................. 135 ANEXO 1 ............................................... 136 ANEXO 2 ............................................... 137 ANEXO 3 ............................................... 139 ANEXO 4 ............................................... 140 Referencias ...................................................... 142 Prefacio Costa Rica es un país altamente sísmico Estudios de este tipo son necesarios e principalmente por su ubicación, nos encontramos indispensables para instituciones como las dentro de la zona de subducción de las placas municipalidades, encargadas del ordenamiento Cocos y Caribe a lo largo de la Fosa territorial, y las cuales en muchos casos también Mesoamericana en el margen pacífico, a lo regulan el uso del suelo. interno del territorio existe un complejo sistema de Para la Comisión Nacional de Prevención fallas que lo atraviesa, y además contamos con de Riesgos y Atención de Emergencias (CNE), un sistema montañoso joven, con varios volcanes institución encargada de la mitigación y activos. prevención de desastres naturales, estudios de Siendo estas las tres principales fuentes este tipo son necesarios para definir planes de de sismicidad en nuestra región, varios sismos protección y prevención en casos de terremotos. destructivos han afectado nuestro país a lo largo Así como para definir las medidas de su historia, entre los más desastrosos están necesarias para atender una eventual catástrofe, los terremotos que han destruido la Ciudad de tratando de mitigarla lo más posible. Cartago, el primero de ellos en 1841 y el segundo Además al evaluar la vulnerabilidad en 1910. El último de ellos además de dejar en sísmica de las edificaciones en la zona, se podrán ruinas la ciudad, dejo un saldo 700 muertos. confeccionar mapas en donde se muestren que Dichos eventos son asociados a la zonas son más vulnerables que otras, así como actividad sísmica de la falla de Agua Caliente, la tipos de edificaciones que no sean adecuadas cual se estima posee un potencial de generar para resistir las acciones de un sismo. sismos de una magnitud de hasta 6,5 Mw. La cual Como objetivo principal, un estudio de tiene su ubicación muy cerca de la Ciudad de este tipo pretende poner en evidencia los Cartago. sistemas estructurales existentes, así como los Por dichas razones es la principal fuente utilizados en la zona de estudio, y de este modo de amenaza sísmica para la Ciudad de Cartago y determinar cuáles de estos son más vulnerables, poblados aledaños, en los últimos años la e incluso si ante un eventual sismo se espera el población en la provincia de Cartago ha crecido colapso o daño severo de ciertas estructuras en significativamente. particular, peligrando la vida de sus ocupantes. Y los principales distritos donde se ha De este modo poder tomar medidas acertadas y a asentado dicha población, son los distritos tiempo para evitar en la medida de lo posible la oriental y occidental. pérdida de vidas humanas. Según el Instituto Nacional de Estadística Mi agradecimiento es para los profesores y Censo (INEC) del censo 2011, dichos distritos de la Escuela de Ingeniería en Construcción del son los que poseen la mayor cantidad de TEC, en especial al Ing. Gustavo Rojas Moya, por habitantes y viviendas, sus densidades varían toda la ayuda y orientación brindada en el entre los 5000-6000 hab/km2, mientras que las desarrollo del proyecto. Y muy especial a mi viviendas se encuentran entre las 1500-2000 novia, por su apoyo incondicional en todo viv/km2. momento. Por la gran cantidad de personas aglomeradas en esta zona, como por la gran amenaza