universidad nacional de ingeniería (uni)cecfic.uni.edu.pe/archivos/tesis/estrada/evaluacion del...
TRANSCRIPT
CONVENIO DE COLABORACIÓN INTERINSTITUCIONAL ENTRE EL MINISTERIO DE VIVIENDA, CONSTRUCCIÓN Y SANEAMIENTO Y LA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA PARA LA ELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS DE MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA Y ANÁLISIS DE RIESGO
EN LAS ÁREAS URBANAS DE LAS MUNICIPALIDADES DISTRITALES DE: SANTIAGO DE SURCO, SANTA ANITA (PROVINCIA Y DEPARTAMENTO DE
LIMA), LA PERLA (PROVINCIA CONSTITUCIONAL DEL CALLAO) Y MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE JAÉN (DEPARTAMENTO DE
CAJAMARCA)
Facultad de Ingeniería Civil (FIC)Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y
Mitigación de Desastres (CISMID)
Universidad Nacional de Ingeniería (UNI)
Sala de Proyectos del Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, San Isidro 3 de Mayo de 2017
Antecedentes: Convenio VIVIENDA - UNI
• En vista de los intereses comunes para el beneficio de la población peruana, se firma un Convenio de Colaboración Interinstitucional entre el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento y la Universidad Nacional de Ingeniería.
• Objetivo del Convenio: Realizar estudios de Microzonificación Sísmica y Análisis de Riesgo en los Distritos de Santiago de Surco, Santa Anita (Provincia y Departamento de Lima) La Perla (Provincia Constitucional del Callao) y Municipalidad Provincial de Jaén (Departamento de Cajamarca).
• Por parte del Ministerio de Vivienda a través del Programa Nuestras Ciudades, definir los trabajos técnico-científicos de las diferentes disciplinas de la ingeniería y sismología para determinar las áreas de intervención, así como los productos a entregar de manera que sean útiles para la elaboración de planes de reducción y mitigación del riesgo sísmico y dar el financiamiento necesario.
• Por parte de CISMID, se realizarán todos los trabajos necesarios en sismología, geología, ingeniería geotécnica, ingeniería estructural e ingeniería geomática, además de proveer todo el equipamiento para elaborar los mapas e informes de riesgo sísmico.
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Sismos Recientes• Sin Prevención = Mayores pérdidas de vidas y
materiales. Mayor Costo de Reconstrucción.
• Con Prevención = Menores pérdidas de vidas y materiales. Menor Costo en Reconstrucción.
NAZCA 1996 PISCO 2007MOQUEGUA 2001
Procedimientos para el Estudio de Riesgo Sísmico
• Evaluación del peligro sísmico
• Estudio de microzonificación sísmica
• Evaluación de la vulnerabilidad de edificaciones
• Evaluación del riesgo sísmico de edificaciones
• Evaluación del peligro por tsunami
• Evaluación preliminar de redes de agua
• Elaboración de mapas y reportes
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Mecanismo Detrás del Nacimiento de un Desastre
Riesgo = Función (Peligro, Exposición, Vulnerabilidad)
Peligro Exposición
Vulnerabilidad
Riesgo ante
Desastres
Sismos,
Inundación,
Tsunamis
Personas, Propiedades
Susceptibilidad a peligros naturales
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Riesgo ante
Desastres
Mecanismo para Reducir los Efectos de un Desastre
PeligroExposición
Vulnerabilidad
Reubicación de Personas y propiedades
Básicamente sin cambio
pero hay “cambios
climáticos”
Incremento de la
resistencia de las
estructuras
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
ENFOQUE METODOLÓGICO SATREPS - CISMID
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Modelo de Fuente
Estructura base
Propagación de TsunamiMovimiento de Roca
Batimetría
Contramedidas
Capacidad Sísmica
Diagnóstico del riesgo
Evaluación de Daños
Plan de Mitigación de Desastres Gobierno Local
Movimiento superficial Altura de ola
Daños por Tsunami
Topografía & Suelos
Base de Datos GeoSpatial
Diagnóstico de respuesta sísmica
Sismología e Ing. Geotécnica
Tecnologías de informaciónIngeniería Estructural
Ingeniería de Tsunami
Es un proceso multidisciplinario que
involucra la realización de estudios
sismológicos, geológicos, geotécnicos y
evaluación de zonas de inundación por
tsunamis. El resultado es el mapa de
microzonificación sísmica, donde se
establecen diferentes zonas con
características uniformes de respuesta
ante un sismo.
Microzonificación Sísmica
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO PARA LA CIUDAD DE LIMA
Terremotos Históricos en el Perú
Sladen et al. (2010)
1940 05 24 Huacho, M8.2
1942 08 24 San Juan, M8.0
1966 10 17 Barranca, M8.1
1974 10 03 Lima, M8.1
2001 06 23 Atico, M8.4
2007 08 15 Pisco, M8.0
Nazca ridge
271 years
149 years
1746
1868
EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO PARA LA CIUDAD DE LIMA
Sismo escenario para la zona central del Perú (Pulido et al, 2011)
C(x)*vo
• Slip deficit since 1746 (271 years)
• Maximum slip is 15 m
• Magnitude Mw~8.9, neglecting the 20 century
earthquake sequence
S(x)=C(x) * vo * t S(x): slip, t : elapsed time
EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO PARA LA CIUDAD DE LIMA
Acelerogramas Sintéticos en la Roca Base (Pulido et al, 2011)
Aceleraciones máximas probables
(Roca base)
Escenario sísmico con ruptura en el
extremo norte de la falla
EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO PARA LA CIUDAD DE LIMA
Valores de PGA y PGV para el escenario sísmico más desfavorable
Ámbito de Estudio:
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Distrito de Santa Anita
Distrito de La Perla
Distrito de Surco
Distrito de Jaén
Análisis del Peligro SísmicoFuentes Sismogénicas de Subducción
A parte de la actividad sísmica producto de la subducción de la Placa de Nazca por debajo
de la Placa Sudamericana, no hay evidencias documentadas de ocurrencia de eventos
sísmicos relacionados a sistemas de fallas activas. Sin embargo, esta información
muestra que la fuente de subducción superficial puede generar fuertes sismos de
magnitudes de hasta 8.8 Mw en esta región.
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Distrito Aceleración
(cm/s2)
Santiago de Surco 467.04
Santa Anita 465.57
Jaén 286.70
La Perla 469.63
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Evaluación de la Geología Local – Mapas de Peligro Geológico
Distrito de Santa Anita
Distrito de La Perla
Distrito de Surco
Distrito de Jaén
Los peligros geológicos
son los peligros de origen
natural, que involucra
deslizamiento de masa,
desprendimientos de
bloques de roca, tsunami,
etc. )
Exploración de Campo
Ejecución de Calicatas, Ensayos de
Penetración estándar (SPT) y Ensayos de
Penetración Dinámica Ligera (DPL)
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
La Perla: En la Calicata C-10, de 0.00 a 0.40 m
se encontró terreno de cultivo, de 0.40 a 2.80 m,
Arcilla delgada con arena (CL) y de 2.80 a 3.00 m,
Arena limosa (SM).
La Perla: Ejecución de Ensayo DPL y SPT
Características Dinámicas del SueloEnsayos de Microtremores, MASW, Refracción Sísmica y
Arreglo de Microtremores
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
El ensayo MASW o Análisis de Ondas
Superficiales en Arreglo Multicanal es un
método de exploración geofísica que
permite estimar la velocidad de
propagación de ondas de corte (Vs) en
el suelo o perfil sísmico del suelo.
La medición de microtremores se
realiza para conocer el período de
oscilación lateral del suelo, parámetro
dinámico que define el
comportamiento sísmico de un
determinado lugar.
Ciudad de Jaén
Ubicación de calicatas, microtremores, MASW
ejecutados y recopilados, distrito de Santiago de Surco
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Características Dinámicas del Suelo
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
El perfil de velocidades de ondas de corte
(Vs) permite determinar la compacidad y el
comportamiento dinámico del suelo. Este
parámetro es utilizado por la nueva norma
NTE E-030 para clasificar el tipo de suelo.
El periodo de oscilación del suelo nos
permite identificar el tipo de suelo (rígido,
intermedio y flexible)
La PerlaJaén
MAPA DE ACELERACIONES MÁXIMAS ESPERADAS – SURCO
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Zona Factor Aceleración
(cm/s2)
I 1.00 467.04
II 1.05 490.39
III 1.10 513.74
IV 1.20 560.44
V 1.30 607.15
MAPA DE ACELERACIONES MÁXIMAS ESPERADAS
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Zona Factor Aceleración
(cm/s2)
I 1.00 465.57
II 1.05 488.85
III 1.10 513.74
IV 1.20 560.44
V 1.30 607.15
MAPA DE ACELERACIONES MÁXIMAS ESPERADAS
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Zona Factor Aceleración
(cm/s2)
I 1.00 286.70
II 1.20 344.04
III 1.40 401.38
MAPA DE ACELERACIONES MÁXIMAS ESPERADAS
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Zona Factor Aceleración
(cm/s2)
I 1.00 469.63
II 1.05 493.11
Evaluación de la Vulnerabilidad
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
• Inventarios de edificaciones
• Materiales
• Sistema estructural
• Condición de la edificación
• Uso
• Condiciones de sitio
• Niveles de vulnerabilidad
Evaluación Estructural
Plantilla de encuestaPara la valoración en campo de las características de las edificaciones se utiliza una ficha de evaluación desarrollada en CISMID.
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
CODIGO DE MANZANA CODIGO INTERNO
Material Mamposteria Concreto Observaciones
Estado de Conservación Regular Malo
Asentamiento No
Humedad en la Base No
Adobe
Madera
Caña
Torta Barro
Otro
Fisuración
Columnas NOTA Fisura Vertival (V)
Vigas Sin Fisuras (X) Fisura Diagonal (D)
Muros Fisura Horizontal (H)
Unidad Industrial Sólido Tubular/Hueco
Confinamiento No
Fisuras No
Tarrajeo No
Estado de conservacion Regular Malo
Si
Si
Si
Bueno
Fisuras
Fisuras
Estado de Muros
Artesanal
Elementos Estructurales
Fisuras
Calamina Placa Colaborante
Otro Otro
Losa de CA Losa de CA
Aligerado Aligerado
Techo
Mamposteria Concreto Otros
Adobe
Bueno
CimentaciónSí
Sí
CONVENIO CISMID/FIC/UNI - MINISTERIO DE VIVIENDA COSNTRUCCION Y SANEAMIENTO
ESTUDIO DE RIESGO SISMICO DEL DISTRITO DE COMAS
ESTRUCTURACIÓN
Achurar lote representado
1AVMR
1AVMR
2AVMR
2CYPR
1AVMR
Achurar lote representativo
1AVM1R
1AVM1R1AVM1R
1AVSR2MCMB
2SVSR
1AVSR
3MMMB
Base de Datos GeoespacialNombre del Campo Descripción
AcelMax Aceleración máxima del terreno en cm/s2
Avg_GRID_C Promedio del porcentaje del costo de reapración
CimentA Asentamiento en la cimentación
CimentH Humedad en la cimentación
Codaza Código de la manzana
Confina Confinamiento en muros
CostRep3 Porcentaje del costo de reparación calculado
Esen_Dano Uso de suelo y nivel de daño
Estado Estado de la edificación
FabricaAlb Tipo de unidad de albañilería
FID Identificador de elemento
FisuraCol Fisuras en las columnas
FisuraMur Fisuras en muros
FisuraVig Fisuras en vigas
FotoEsq1 Foto de una esquina de la manzana
FotoEsq2 Foto de una esquina de la manzana
FotoEsq3 Foto de una esquina de la manzana
FotoEsq4 Foto de una esquina de la manzana
FotoRepres Foto del lote representativo
LoteRepre Característica del lote representativo
Material Tipo de material construcción
MatNivDan Tipo de material y nivel de daño
Max_GRID_C Valor máximo del porcentaje del costo de reparación interpolado
Min_GRID_C Valor mínimo del porcentaje del costo de reparación interpolado
Num Número de manzana interopolada
NumMza Número de sector y manzana
Pisos Número de pisos promedio en la manzana
Rango_Dano Nivel de daño final
SD_GRID_CODesviación estándar de los valores del porcentaje de reparación
interpolados
Shape Tipo de entidad geométrica
Sist_Est Sistema estructural
Tarrajeo Existencia de tartajeo
Techo Tipo de techo
TipoAlb Tipo de unidad de albañilería
Uso Tipo de uso
Verifica Se evalúa
Se elabora una base de datos con los campos descritos en la tabla presentada que es llenada
con la ficha de evaluación de campo. La base de datos se desarrolla en una plataforma SIG.
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Mapas Temáticos – Sistema EstructuralDistrito de Santiago de Surco
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
M Mampostería armada o confinada con diafragma rígido
N Mampostería armada o confinada con diafragma flexible
P Estructura de concreto armado con placas
I Pórticos de concreto con vanos rigidizados con mampostería
C Pórticos de concreto
A Adobe y/o quincha
L Construcción informal en albañilería
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Mapas Temáticos – Sistema EstructuralDistrito de Santa Anita
M Mampostería armada o confinada con diafragma rígido
N Mampostería armada o confinada con diafragma flexible
P Estructura de concreto armado con placas
I Pórticos de concreto con vanos rigidizados con mampostería
C Pórticos de concreto
A Adobe y/o quincha
L Construcción informal en albañilería
Mapas Temáticos – Sistema EstructuralDistrito de Jaén
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
M Mampostería armada o confinada con diafragma rígido
N Mampostería armada o confinada con diafragma flexible
P Estructura de concreto armado con placas
I Pórticos de concreto con vanos rigidizados con mampostería
C Pórticos de concreto
A Adobe y/o quincha
L Construcción informal en albañilería
Mapas Temáticos – Sistema EstructuralDistrito de La Perla
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
M Mampostería armada o confinada con diafragma rígido
N Mampostería armada o confinada con diafragma flexible
P Estructura de concreto armado con placas
I Pórticos de concreto con vanos rigidizados con mampostería
C Pórticos de concreto
A Adobe y/o quincha
L Construcción informal en albañilería
Evaluación de la Vulnerabilidad
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Distrito de Santa Anita
Distrito de La Perla
Distrito de Santiago de Surco
Distrito de Jaén
Cálculo de la
vulnerabilidad de las
edificaciones
Se utilizó el método de
estimación rápida de la
respuesta sísmica de
edificaciones, basado en
la metodología para la
estimación rápida de
desplazamientos
máximos y distorsiones
de entrepiso, para las
diferentes tipologías
constructivas en el Perú.
Evaluación del Riesgo Sísmico Adoptado
• Demoliciones S/.
• Mallas de refor. S/.
• Reparaciones S/.
• Pinturas S/.
• Otras reparaciones
__________________
Costo de Reparación
Costo de Reparación = Función (Tipo de estructura, Aceleración del terreno, Nivel de daño)
Inventario
urbano Microzonificación
Sísmica
Ensayos de
laboratorio
Edificación Daño por Sismo
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Monitoreo del Crecimiento Urbano (Collique)
Imágenes multitemporales: 2006 – 2016
PhD. Ing. Miguel Estrada Mendoza
Generación de Modelo 3D -MDT
Atrás(Backward)
Nadir
Adelante(Forward)
Modelo 3D
Modelo de adquisición de datosProduce imágenes estereoscópicas
PhD. Ing. Miguel Estrada Mendoza
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Evaluación de Daño Probable en las Redes de Agua
Descripción de la base de datos del sistema de distribución de agua para el distrito de La Perla
Campo Descripción
DIAMETER Diámetro de tubería en milímetros
MATERIAL Material de tubería de agua
REALLENGTH Longitud de tubería en metros
SHAPE_Length Longitud de tubería en metros
Velocidad Velocidad de partículas del suelo
YamazakiNúmero de roturas por kilómetro de
tubería según Yamazaki (2008)
IsoyamaNúmero de roturas por kilómetro de
tubería según Isoyama (2000)
Mat_Diam Material concatenado con el Diámetro
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Vulnerabilidad de Líneas Vitales
Numero de Roturas por Km.
CIP= Hierro Fundido y PVC 100-150 mm.
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
PGV (cm/s)
Nu
me
ro d
e r
otu
ras
po
r K
m.
Isoyama Yamazaki Rm-Y Rm-A
Numero de Roturas por Km.
CIP= Hierro ductil 100-150 mm.
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
PGV (cm/s)
Nu
me
ro d
e r
otu
ras
po
r
Km
.
Isoyama Yamazaki Rm-Y Rm-A
Número de roturas en las tuberías de distribución de agua por tipo de
material y diámetro
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Vulnerabilidad de Líneas Vitales – Número de roturas/km
Distrito de Santa Anita
Distrito de La Perla
Distrito de Santiago de Surco
Distrito de Jaén
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Ubicación de los terremotos y réplicas que produjeron tsunamis que afectaron al Perú y otros países
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Escenario Sísmico – Deformación Inicial
Primer escenario sísmico
280 sub fallasSegundo escenario sísmico
5 sub fallas.
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Altura de Olas Máximas – Distrito de La Perla
Alturas de olas máximas a lo largo de la costa
del Distrito de La Perla
Mapa de Inundación del Tsunami – 3D
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Alturas de inundación para La Perla con el escenario sísmico de
magnitud 8.9Mw.
Mapa de Inundación del Tsunami – 3D
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Alturas de inundación para el Distrito de Santiago de Surco con el
escenario sísmico de magnitud 8.9Mw.
Mapa de Inundación del Tsunami – Distrito de La Perla
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Alturas de inundación para el Distrito de La Perla con el escenario
sísmico de magnitud 8.9Mw.
Mapa de Manzanas Afectadas por TsunamiDistrito de La Perla Escenario Sísmico 8.9Mw
PNC/MVCyS – CISMID/FIC/UNI
Nº Distrito
Cantidad de Manzanas
Afectadas
Porcentaje de
Afectación
Mw 8.8 Mw 8.9 Mw 8.8 Mw 8.9
1 La Perla 3 79 0.45 % 16.7 %