microzonificación sísmica

La microzonificación sísmica se define como el proceso de subdividir un área potencialmente sísmica o propensa a terremotos en zonas con respecto a ciertas características geológicas y geofísicas de los sitios, tales como la intensidad del movimiento del suelo, la susceptibilidad a la licuefacción , el riesgo de deslizamientos de tierra y caída de rocas, y las inundaciones relacionadas con terremotos, de manera que se puedan identificar correctamente los peligros sísmicos en diferentes ubicaciones dentro del área. La microzonificación proporciona la base para el análisis de riesgo específico del sitio, lo que puede ayudar a mitigar los daños causados ​​por terremotos. ^{[ 1 ]} En términos más generales, la microzonificación sísmica es el proceso de estimar la respuesta de las capas del suelo bajo excitaciones sísmicas y, por lo tanto, la variación de las características del terremoto en la superficie del terreno. ^{[ 2 ]}

La geología regional puede tener un gran efecto en las características del movimiento del suelo. ^{[ 3 ]} La respuesta del sitio al movimiento del suelo puede variar en diferentes ubicaciones de la ciudad según la geología local. Por lo tanto, un mapa de zonificación sísmica para todo un país puede ser inadecuado para una evaluación detallada del peligro sísmico de las ciudades. Esto requiere el desarrollo de mapas de microzonificación para grandes ciudades para un análisis detallado del peligro sísmico. ^{[ 4 ]} Los mapas de microzonificación pueden servir como base para evaluar el análisis de riesgo específico del sitio, que es esencial para estructuras críticas como centrales nucleares, metros, puentes, autopistas elevadas, trenes aéreos y sitios de presas. La microzonificación sísmica puede considerarse como la fase preliminar de los estudios de mitigación del riesgo sísmico. Requiere contribuciones multidisciplinarias, así como una comprensión integral de los efectos de los movimientos del suelo generados por terremotos en las estructuras construidas por el hombre. ^{[ 5 ]} Muchas grandes ciudades alrededor del mundo se han esforzado en desarrollar mapas de microzonificación para una mejor comprensión del peligro sísmico dentro de las ciudades. ^{[ 6 ]}

Desde hace tiempo se reconoce que la intensidad del movimiento sísmico durante los terremotos y los daños asociados a las estructuras están significativamente influenciados por las condiciones geológicas y del suelo locales. ^{[ 3 ]} Se ha observado que los sedimentos no consolidados amplifican el movimiento del suelo durante los terremotos y, por lo tanto, son más propensos a sufrir daños sísmicos que los suelos con estratos duros . Las ciudades modernas construidas sobre sedimentos blandos son especialmente vulnerables a los daños causados ​​por la amplificación del movimiento del suelo.

El terremoto de la Ciudad de México del 19 de septiembre de 1985 es un buen ejemplo de los daños que un sismo puede causar en una ciudad moderna construida sobre sedimentos blandos. Aunque el epicentro se ubicó a unos 350  km de la ciudad, las zonas con depósitos de arcilla blanda experimentaron una enorme amplificación del movimiento del suelo, lo que provocó graves daños. La Ciudad de México está construida sobre una gruesa capa de suelo blando sobre un estrato duro. La parte occidental de la ciudad se encuentra al borde de un antiguo lecho lacustre, mientras que los depósitos de arcilla blanda que rellenan dicho lecho subyacen a la parte oriental. En la zona del lecho lacustre, los depósitos de arcilla blanda presentan velocidades de onda de corte que oscilan entre 40 y 90  m/s, y los estratos duros subyacentes tienen una velocidad de onda de corte de 500  m/s o superior. Durante el terremoto de 1985, las ondas sísmicas quedaron atrapadas en los estratos blandos. La capa de suelo blando permitió que las ondas de corte ascendentes se propagaran fácilmente; sin embargo, los estratos duros inferiores actuaron como reflectores y devolvieron las ondas descendentes. Este tipo de atrapamiento de ondas creó una resonancia y, en consecuencia, produjo una enorme amplificación del movimiento del suelo. Como resultado, la zona del lecho del lago sufrió daños catastróficos; sin embargo, en la parte suroeste de la ciudad, los movimientos del suelo fueron moderados y los daños en los edificios fueron menores. La aceleración registrada en las zonas de colinas correspondió a movimientos del suelo de amplitud relativamente baja y período corto, en comparación con los movimientos del suelo de alta amplitud y período largo registrados en las estaciones ubicadas en la zona del lago. ^{[ 7 ]}

Se observaron amplificaciones similares del movimiento del suelo en el terremoto de Loma Prieta en octubre de 1989. ^{[ 8 ]} Los depósitos profundos de arcilla que se encuentran debajo de los sitios alrededor del perímetro del área de la Bahía de San Francisco amplificaron enormemente el movimiento del suelo en el área de San Francisco y Oakland, causando graves daños. El puente de la Bahía de San Francisco-Oakland , construido sobre un terreno arcilloso profundo, sufrió daños considerables en este terremoto.

El fenómeno de amplificación sísmica observado durante estos terremotos puso de manifiesto la posibilidad de fuertes movimientos del terreno en lugares con perfiles de suelo blando situados a gran distancia de las fallas causantes, y subrayó la importancia del análisis de riesgos específico para cada lugar.

Las características dinámicas del sitio, como el período predominante , el factor de amplificación, la velocidad de las ondas de corte y los valores de las pruebas de penetración estándar , pueden utilizarse para la microzonificación sísmica. La medición de la velocidad de las ondas de corte y las pruebas de penetración estándar suelen ser costosas y no es factible realizarlas en un gran número de sitios para la microzonificación. La medición de vibraciones ambientales (también llamada microtemblor ) se ha convertido en un método popular para determinar las propiedades dinámicas de los estratos del suelo y se utiliza ampliamente para la microzonificación. Las observaciones de microtemblor son fáciles de realizar, económicas y pueden aplicarse incluso en lugares con baja sismicidad; por lo tanto, las mediciones de microtemblor pueden utilizarse convenientemente para la microzonificación.