TESIS TIZIANO Leyes de Atenuación. de La Ciudad de Puebla
-
Upload
miguel-angel -
Category
Documents
-
view
252 -
download
1
Transcript of TESIS TIZIANO Leyes de Atenuación. de La Ciudad de Puebla
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
1/127
m
UNIVERSIDAD POPULAR AUTNOMA
DEL ESTADODEPUEBLA
FACULTAD DE INGENIERA CIVIL
OBTENCIN D E LEYE S DE
ATENUACIN SSMICA
PARA LA CIUDAD DE PUEBLA
TRABAJODEINVESTIGACIN
PRESENTADO POR:
TIZIANO PEREA OLVERA
PUEBLA,
PUE., MEX.
OCTUBRE
DE 1996
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
2/127
Mxico
D .
F.
a
23 de
septiembre
de
1996.
lng. Mario Jimnez Surez.
Director de la Facultad de Ingeniera Civil de la UPAEP.
Presente:
Por medio de la presente le comunico que el C. Tiziano Perea Olvera,
estudiante de su facultad de ingeniera civil, con nmero de matricula70071,ha
terminado satisfactoriamente con su tesis
"OBTENCIN DE LEYES DE
ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA", cumpliendo COll los
objetivos planteados para sta.
Para los fines que a la institucin convengan, se extiende la presente a los 23
das del mes de septiembre de 1996.
A T E N T A M E N T E .
>r. Emilio Sordo Zabay. ,.
M
, ,.,
bol /
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
3/127
A G R A D E C I M I E N T O S
:,;s
L a presente investigacin no se hubiera logrado sin la asistencia de especialistas en el rea,
a quienes les agradezco su apoyo, colaboracin y profesionalismo; en especial a los
ingenieros:
Dr. Emilio Sordo Zabay
por su excelente direccin y asesora
M. I Jess Iglesias Jimnez
por su revisin crtica a la obra
A gr ad ez co los com entarios y sugerencias que hicieron a la misma los ingenieros:
Manuel Cuatlayotl Sarmiento
Jaime Jurez Botello
Mario Jimnez Surez
Gerardo Lpez Arciga
Tambin agradezco el apoyo recibido por la Universidad Popular Autnoma del Estado de
Puebla (UPAEP) y por el rea de estructuras de la Universidad Autnoma Metropolitana
(UAM).
Deseo expresar un profundo reconocimiento al Grupo Interuniversitario de Ingeniera
Ssmica (GIIS), al Instituto de Ingeniera de la UNAM, al Instituto de Geofsica de la
UNAM, al Centro Nacional de Prevencin de Desastres (CENAPRED) y al United States
Geological Survey (USGS) po r la valiosa informacin proporcionad a p ara el buen desarrollo
de la investigacin.
El autor.
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
4/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA. RESUMEN/ABSTRACT
RESUMEN
En este trabajo se estudian los efectos producidos en la ciudad de Puebla por los
mecanismos y fuentes sismognicas de relevancia cercanas a la misma, a travs de la
obtencin de leyes de atenuacin locales. Para tal fin se recopila en primer lugar la
informacin acelerogrfica local disponible misma que se clasifica de acuerdo a la
localization epicentral de los sismos asociados a los registros. Con base en esta informacin,
se obtienen leyes de atenuacin propias para la ciudad de Puebla asociadas a diferentes
zonas sismognicas, utilizando los 33 espectros de respuesta correspondientes a los eventos
disponibles registrados por estaciones ubicadas en suelo moderadamente blando de la
ciudad. Dichas leyes se obtienen de relacionar los espectros de respuesta de
pseudoaceleraciones, de cada registro, con
los
parmetros de magnitud y distancia epicentral
de
la
fuente.
Se comparan los espectros calculados a partir de las leyes de atenuacin propuestas con
aquellos obtenidos de los registros que se usaron para la generacin de las mismas. Se
comenta la dispersin de las leyes obtenidas con base en los resultados derivados del clculo
de las desviaciones estndar. Adems, se incluye la comparacin del espectro de respuesta
del sismo del 15 de julio de 1996 con el que se obtiene a partir de las leyes de atenuacin de
la zona correspondiente.
Son evaluados varios escenarios considerados mximos, tanto histricos como hipotticos.
Los espectros de respuesta para estos escenarios mximos, calculados a partir de las leyes
obtenidas, son comparados con el espectro de diseo para zona II del reglamento vigente y
con otras propuestas de diseo para dicha zona.
ABSTRACT
Seismic effects at the city of Pueblafromhe nearby seismic zones are evaluated through the
statistical computation of local attenuation relationships. First, available acelerographic
information is processed and classified according to the epicentral location of the
corresponding ground motions. From this information, attenuation relationships for the city
of Puebla are obtained for different seismic zones, based on the 33 response spectra
registered by Puebla stations, located on moderate
soft
soil.
Response spectra directly computedfromhe ground m otion records are compared with the
spectral values predicted by the attenuation relationships. The statistical limitations of the
attenuation relationships are discussed, based on the computed standard deviations and
confidence intervals. The response spectrum of the 15th of July, 1996 earthquake is
compared with that predictedbythe relationships.
Some important historic and hypothetic scenarios were evaluated through the attenuation
relationships, and their predicted response spectra were compared with the design spectrum
for moderate soft soil of the current local building code and with the design spectra
proposed by several researchers.
1
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
5/127
OBTENCIN DE LEYES DEATENUACIN SSMICAPARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
CONTENIDO
CONTENIDO
RESUMEN / ABSTRACT 1
CONTENIDO ~ 2
INTRODUCCIN ~ 4
1.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 6
1.1 INTRODUCCIN 6
1.2JUSTIFICACIN
6
1.3 ANTECEDENTES 6
1.4 OBJETIVOS Y LIMITACIONES 8
2.SISMICIDAD 9
2.1 INTRODUCCIN 9
2.2 ORIGEN DE LOS SISMOS 9
2.3 OBTENCIN DE REGISTROS SSMICOS 13
2.4 SISMICIDAD EN EL MUNDO 15
2.5 SISMICIDAD DE LA REPBLICA MEXICANA 20
2.6 SISMICIDAD EN EL ESTADO DE PUEBLA 24
2.7 MECANISMOS Y ZONAS SISMOGNICAS QUE AFECTAN A
LA CIUDAD
DE PUEBLA 30
2.8 ZONIFICACIN SSMICA DE LA CIUDAD DE PUEBLA 31
2.8.1 CONFIGURACIN GEOLGICA Y GEOTCNICA 31
2.8.2 CARACTERSTICAS GEODINMICAS 31
3.
INFORMACIN ACELEROGRFICA 36
3.1 INTRODUCCIN 36
3.2 INSTRUMENTACIN ACELEROGRFICA EN LA CIUDAD DE PUEBLA 36
3.3 INFORMACIN ACELEROGRFICA DISPONIBLE 39
3.4 INFORMACIN SISMOLGICA 45
3.5 ZONAS SISMOGNICAS CONSIDERADAS 47
3.6 PROCESAMIENTO DE
LAS
SEALES 48
4.LEYES DE ATENUACIN PARA LA CIUDAD DE PUEBLA 60
4.1 INTRODUCCIN 60
4.2 LEYES DE ATENUACIN EXISTENTES 60
4.3 MODELO MATEMTICO SELECCIONADO 62
4.4 CRITERIOS EMPLEADOS 65
4.5 OBTENCIN DE LAS LEYES DE ATENUACIN 66
4.5.1 LEYES DE ATENUACIN PARA LAS ZONA SISMOGNICA 1 67
4.5.1.1Utilizando los canales N-S y E-Ocomoregistros independientes 67
4.5-1.2
Utilizando la envolvente espectral de los canales N-S y E-O 70
4.5.2 LEYES DE ATENUACIN PARA
LAS
ZONA SISMOGNICA 2 72
4.5.2.1
Utilizando los canales N-S y E-O como registros independientes 72
4.5.2.2
Utilizando la envolvente espectral de los canales N-S y E-O 75
4.5.3 LEYES DE ATENUACIN PARA LAS ZONA SISMOGNICA3 78
4.5.3.1
Utilizando los canales N-S y E-O como registros independientes 78
4.5.3.2
Utilizando la envolvente espectral de los canales N-S y E-O 81
i
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
6/127
OBTENCIN DE LEYES DEATENUACIN SSMICAPARA LA CIUDAD DE PUEBLA .contenido
4.5.4
LEYES
DE
ATENUACIN PARA
LAS
ZONAS SISMOGNICAS
2 Y
3
84
4.5.4.1Utilizando los canales
N-S
y
E-O
como registros independientes
84
4.5.4.2
Utilizando
la
envolvente espectral
de los
canales
N-S y E-O 89
4.5.5LEYESDEATENUACIN PARALASZONA SISMOGNICA4 94
4.5.5.1Utilizando los canalesN-S y E-Ocmo registros independientes 94
4.5.5.2Utilizando
la
envolvente espectral
de los
canales
N-S y E-O 97
4.5.6
DISPERSIN
DE LAS
LEYES
DE
ATENUACIN OBTENIDAS
100
4.6SISMODEL15DEJULIODE 1996 101
5.EVALUACINDEESCENARIOS MXIMOS 102
5.1INTRODUCCIN 102
5.2
SISMOS ORIGINADOS
EN LA
TRINCHERA MEXICANA
103
5.2.1
SISMOS HISTRICOS INTENSOS
103
5.2.2BRECHADEGUERRERO 105
5.3SISMOS CERCANOSALESTADODEPUEBLA 108
5.3.1
SISMOS HISTRICOS INTENSOS
108
CONCLUSIONES 112
RECOMENDACIONES 114
APNDICE 115
TABLAS
t
118
FIGURAS 119
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 121
REFERENCIAS ELECTRNICAS 124
. i
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
7/127
OBTENCIN DE LEYES DEATENUACIN SSMICAPARA LA CIUDAD DE PUEBLA.INTRODUCCION
INTRODUCCIN
Sihayuaramade ade laingeniera que necesitaapoyarse primordialmenteen datos de
campo , esta es laingenierassmica;y de dichos datos, con mucho , losms valiosos son
los
registros
de sismos fuertes. El papel
toral que desempean tales registros obedece
a lo
sumamente complejos
que son los
procesos
sismognicos, al grado que todas las teoras
que alrespectose handesarrollado necesitan haceru so de losregistrosy a n assiguen
preadas de enormesincertidumbres (E .
Rosenblueth, prlogo del "catlogo de estaciones
acelerogrficas 1960-1992", 1993).
Es obligacin del ingeniero civil disear y construir estructuras que cumplan con estados
limites mnimos de seguridad, tanto de falla como de servicio. Atencin especial deber
tener el anlisis ssmico en construcciones localizadas en regiones de alta sismicidad. Las
solicitaciones ssmicas a las que deber responder una estructura dependen de las
caractersticas de sismicidad de la regin donde se edifique, que generalmente resultan
diferentes de una zona a otra . El diseador deber entonces contar con parmetros de diseo
ptimos para cada regin, que aseguren el buen comportamiento de las estructuras sin elevar
excesivamente los costos de construccin.
Los daos y prdidas provocados por sismos tuertes en nuestro pas han resaltado la gran
responsabilidad que tiene el ingeniero civil al disear y construir. El terremoto del 19 de
septiembre de 1985 no slo afect drsticamente la infraestructura urbana de algunas
ciudades del pais, sino tambin sacudi con fuerza su estructura social En particular, en la
ingeniera civil se produjo una profunda reflexin crtica sobre la normatividad y su prctica
profesionalyacadmica.
Se ha hecho evidente la necesidad prioritaria de impulsar la investigacin en esta rea de la
ingeniera en elpas,y basarla en registros de sismos fuertes y en teoras bien fundadas. Los
primeros trabajos en materia de sismicidad hicieron patente la falta de informacin sobre
sismicidad local, debida a la carencia de instrumentacin ssmica de que adolecen la mayora
de los centros urbanos del pas. Esto gener conciencia entre los investigadores sobre la
necesidad de instrumentar las ciudades con el fin de retroalimentar estudios previos. El
sismo de 1985 dej al descubierto la escasa instrumentacin ssmica en la ciudad de Mxico
y en ciudades de provincia que han tenido gran desarrollo demogrfico, y que por su
situacin geogrfica conllevan unriesgossmico importante.
La motivacin que el sismo de 1985 provoc en los profesionistas se encauz a la creacin
de nuevos grupos de trabajo que aportaron ideas
frescas,
gracias a las cuales se avanz con
rapidez en la interpretacin del fenmeno y en la conscientizacin de su importancia social.
Este entusiasmo no slo se dio en la capital del pas, sino tambin en aquellos estados
sujetos a los efectos de la actividad ssmica.
La ciudad de Puebla, a to largo de su historia ha sido sacudida por varios sismos
provenientes de diversas provincias o zonas sismognicas que han puesto en peligro la
seguridad estructural de sus construcciones, y con ello, el patrimonio y la vida de sus
ocupantes.
4
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
8/127
OBTENCIN DE
LEYES
D EATENUACIN SSMICAPARA LA CIUDAD DE PUEBLA
.
INTRODUCCION
Se han puesto en operacin por todo el mundo estaciones acelerogrficas para la medicin
de sismos fuertesy,particularmenteenMxico, la ciudad de Puebla no ha sido la excepcin.
En 1993 la Universidad Popular Autnoma del Estado de Puebla (UPAEP) y la Universidad
Autnoma Metropolitana (UAM), integrantes del Grupo Interuniversitario de Ingeniera
Ssmica (GIIS), pusieron en operacin dos estaciones de registro para sismos fuertes en la
ciudad de Puebla. Dichas estaciones se sumaron a las cuatro instaladas por la Benemrita
Universidad Autnoma
de
Puebla (BUAP) y a una del Instituto de Ingeniera de
la
UNAM.
El GIIS es una agrupacin de siete universidades del pas creada con el objetivo de estudiar
los fenmenos de sismicidad en algunos centros urbanos de la Repblica Mexicana. El GIIS
ha venido trabajando desde su fundacin en la integracin y operacin de una red
aceieromtrca, dando origen as a la Red Interuniversitaria de Instrumentacin Ssmica
(RUS), cuyo fin es la obtencin de registros del movimiento del terreno en las ciudades
instrumentadas (Sordo et. a l., 1994; 1996). Las siete universidades que integran al GIIS y a
la RUS son: Universidad Autnoma Metropolitana (UAM), en Mxico D.F.; Universidad
Autnoma de Guerrero (UAG), en Chilpancingo; Universidad Autnoma del Estado de
Mxico (UAEM), en Toluca; Universidad Michoacana de San Nicols de Hidalgo
(UMSNH), en Morelia; Universidad Autnoma de Chiapas (UNACH), en Tuxtla Gutirrez;
Instituto Tecnolgico de Estudios Superiores de Occidente (ITESO), en Guadalajara; y la
Universidad Popular Autnoma del Estado de Puebla (UPAEP), en la ciudad de Puebla.
Los registros aceierogrfcos de Puebla disponibles hasta la fecha, permiten conocer la
respuesta espectral y realizar estudios de peligro ssmico de la ciudad. Si se conoce el
peligro ssmico se pueden efectuar estudios de riesgo y analizar tos parmetros de diseo
con enfoques deterministicos y probabilsticos. La comparacin de los resultados obtenidos
con
ambos
enfoques permitirn elaborar una propuesta
final
razonable.
- i
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
9/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICAPARA LA CIUDAD DE PUEBLA .
CAPITULO 1
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1 . 1 I N T R O D U C C I N
En este captulo se expone la necesidad de realizar el estudio de riesgo ssmico para la
ciudad de Puebla con base en la informacin acelerogrfiea disponible enlaciudad.
Se incluye un resumen de la evolucin del reglamento de construcciones para la ciudad de
Puebla con nfasis en la seleccin de los parmetros de diseo ssmico, as
como
tambin se
describe el desarrollo habido en la instalacin y operacin de aparatos que registren sismos
fuertes. Para
finalizar,
se plantean los objetivos que se persiguen en el presente trabajo de
investigacin.
1 .2 JUSTIFICACIN
Se estima que aproximadamente del 80 al 90% de la actividad ssmica mundial se genera en
lo que se conoce como cinturn Circunpacfco o zona del fuego, que incluye la costa
mexicana del ocano Pacfico. En particular, el 3% de la actividad ssmica mundial se
produce en la zona de subduccin de la placa de Cocos con la placa de Norteamrica,
tambin conocida como trinchera mexicana, que abarca desde las costas de Jalisco hasta las
de Chiapas en la Repblica Mexicana (Fundacin
ICA,
1987).
El estado de Puebla est prximo a la zona de mayor actividad ssmica del pas, que es la
zona de subduccin, siendo adems vulnerable a otras fuentes sismognicas como el eje
neovolcnico mexicano, sismos de falla normal a la subduccin, fallas locales, etc. De
particular inters resulta entonces estudiar el riesgo ssmico de la ciudad de Puebla, capital
del estado del mismo nombre, considerada entre las ciudades ms importantes de la
Repblica Mexicana, tanto por su situacin geogrfica como por su desarrollo demogrfico
e industrial. En la actualidad la ciudad de Puebla tiene aproximadamente 1.2 millones de
habitantes y cuenta con una de las plantas industriales ms importantes del
pas.
1 . 3 A N T E C E D E N T E S
El primer reglamento de construcciones para el estado de Puebla fue decretado en 1935,
reimprimindose en 1952. En dicho reglamento no se contemplaba todava una propuesta de
espectros de diseo ssmico (ELSP, 1935; 1952). Es hasta el "Reglamento de
Construcciones paraelMunicipio de Puebla" de 1987 (AMP, 1987) cuando se proponen por
primera vez parmetros de diseo ssmico (CICPAC, 1984); sin embargo, stos fueron
adaptados del reglamento de construcciones para elD.F.(DDF, 1976) sin considerar alguna
modificacin basada en las caractersticas sismolgicas locales.
Conscientes de esta situacin, los ingenieros locales diseaban sus estructuras por sismo
usando directamente el "Reglamento de Construcciones para el D.F." (DDF, 1962; 1976;
1987) o el "Manual de Diseo de Obras Civiles"
(IIE,
1969;1981;1993), segn el criterio del
calculista.
6
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
10/127
OBTENCIN DE LEYES DEATENUACIN SSMICAPARA LA CIUDAD DE PUEBLA
Para 1993 se hace una revisin del reglamento municipal de 1987, y como resultado se
expide el "Reglamento de Construcciones para el Municipio de Puebla" (AMP, 1994), en el
cual, ensuttulo quinto sobre "Diseo estructural, requisitos de seguridad y servicio para las
estructuras" propone parmetros de diseo ssmico propos para el municipio de Puebla.
stos son resultado de un estudio que se basa en relacionar las intensidades de Mercalli
Modificada (MM) asociadas a sismos histricos con coeficientes de cortante basal resistente
(K) de edificios daados (C. Ruiz et. al., 1994). Esta relacin se estableci a partir de las
experiencias derivadas del sismo de 1985 (Jara et. al., 1992). Lo anterior es un primer
acercamiento al anlisis del riesgo ssmico, justificable ante la ausencia de registros
acelerogrficos de sismos fuertes.
Con motivo de estudios previos realizados en la ciudad de Puebla en el rea de la ingeniera
ssmica, se observ la escasa informacin existente de registros de sismos fuertes. Esto
provoc que diversas instituciones se preocuparan por invertir en equipos que registraran
dichos eventos, para emplear la informacin que se obtuviera en estudiar con ms detalle el
fenmeno de la sismicidad local.
El primer aceler grafo en la ciudad de Puebla
file
un DCA-310 del Instituto de Ingeniera de
la UNAM, el cual se instal en 1978. En 1988 la BUAP instal tres estaciones DCA-333 y
en 1993 se pusieron en operacin dos estaciones SSA-2 por parte de la RIIS, y otro DCA-
333 por
la BUAP
(SMIS, 1993; 1996).
Con la informacin obtenida, desde la instalacin de dichos instrumentos hasta la fecha , se
pueden obtener leyes de atenuacin locales para la ciudad que permitan predecir
intensidades espectrales de diversos escenarios y para varias zonas sismognicas en funcin
de los parmetros que definen al sismo: tpicamente magnitud y distancia. Es indudable que
conforme se obtengan ms registros de sismos importantes, la confiabilidad de las
estimaciones ir en aumento.
Las leyes de atenuacin son la base para realizar estudios de peligro ssmico
que,
junto con
estudios de vulnerabilidad en las estructuras, permitirnfinalmenteevaluar el riesgo ssmico
para la ciudad de Puebla.1peligro o amenaza ssmica es la probabilidad de exceder el nivel
de ocurrencia de un evento, con una cierta intensidad en un sitio especfico y en un periodo
de tiempo determinado. El riesgo ssmico es la probabilidad de exceder un nivel de
consecuencias socioeconmicas, en un sitio especfico y dentro de un periodo de tiempo
determinado, el cual puede mitigarse puesto que no slo depende del peligro, sino tambin
de la vulnerabilidad estructural, la cual es modificante. La vulnerabilidad estructural, es la
prdida potencial especfica de construcciones expuestas en lugares donde el peligro ssmico
es latente. sta ltima, es la nica variable que puede ser modificable por el hombre para
cambiar elnivel deriesgossmico de la regin considerada.
Toda esta serie de estudios permitirn, adems de llegar a conocer el riesgo ssmico que
tiene la ciudad de Puebla, mejorar el reglamento de construcciones local y de esta manera
asegurar un comportamiento ssmico satisfactorio en las estructuras de la ciudad.
7
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
11/127
OBTENCIN DE LEYES DE
ATENUACIN SSMICA
PARA LA CIUDAD DE PUEBLA
Hasta hace muy poco el objetivo de la ingeniera ssmica se centraba en la determinacin del
peligro, llamado hasta entonces riesgo, y en la determinacin de los criterios de diseo
sismo-resistente para ser aplicados en las estructuras. En la actualidad, ha sido necesario
replantear la definicin deriesgo,para entenderse como un problema en el cual se relaciona
al peligro
ssmico
y a la vulnerabilidad de diversas estructuras con caractersticas diferentes y
distribuidos de manera especfica.
Hoy en da, es necesario la determinacin de las polticas de planificacin urbana para
mitigar el riesgo con enfoques interdisciplinarios de sismlogos, gelogos, ingenieros,
arquitectos, administradores, economistas, socilogos, planificadores y otros profesionistas
involucrados en la construccin de infraestructura y de programas preventivos contra
consecuencias catastrficas de los temblores.
1.4 OBJETIVOS Y LIMITACIONES
El presente trabajo est enfocado a proponer leyes de atenuacin locales para el suelo
moderadamente blando de la ciudad de Puebla, basadas en los espectros de respuesta
asociados a los sismos registrados en las estaciones acelerogrficas de la ciudad de Puebla.
Las leyes de atenuacin permitirn predecir espectros de respuesta de cualquier escenario,
proveniente de las zonas sismognicas que involucren un peligro ssmico importante a la
ciudad de Puebla. Los espectros de respuesta generados correspondern al suelo
moderadamente blando, dado que sob se cont con registros de este tipo de terreno.
La evaluacin de varios escenarios, con enfoques determinsticos y probabilsticos,
conllevarn a estudios de peligro ssmico que, junto a un estudio de vulnerabilidad
estructural, completarn el estudio de riesgo ssmico el cual ayudar a mitigar posibles daos
por estos eventos naturales.
X
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
12/127
OBTENCIN
DE LEYES DEATENUACIN SSMICAPARALACIUDADD EPUEBLA
CAPITULO 2
2.
SISMICIDAD
2.1 INTRODUCCIN
En este captulo se definen los sismos, y se describen su origen y la obtencin de los
registros
del
movimiento del terreno que producen. Adems, se presenta la sismicidad en el
mundo, en la Repblica Mexicana y en particular en el estado de Puebla. Se explican los
mecanismos y zonas sismognicas que afectan a la ciudad de Puebla, y se incluye un
resumen
del
trabajo de Bonificacin ssmica de la misma.
2.2 ORIGEN DE LOS SISMOS
Un
sismo
(Fig. 2.1) se puede definir como el movimiento que sufre la superficie terrestre por
la liberacin de energa debida a perturbaciones tales como: explosiones, impactos de
meteoros, colapsos de cavernas, actividad volcnica, tectonismo, etc. Los sismos de mayor
inters para
la
ingeniera son los de origen tectnico (Fig. 2.2), debido a los desastres que en
el mundo han generado por la gran intensidad que pueden alcanzar.
_
2 4 6 8 10
Hfcwceotro
del sismo
Tiempo de avance
de bu odas ttuacnt
en legrados
Fig. 2.L- Localizacion hipocentral de un sismo y la
propagacind esusondasen eltiempoen lasuperficie.
Fig.
2.2.-
Efectos
de un
sismoen
las
construcciones.
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
13/127
OBTENCIN DE LEYES DEATENUACIN SSMICAPARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
Dada la importancia y necesidad de construir estructuras sismo-resistentes, tos ingenieros
civiles se han dado a la tarea de desarrollar e investigar mtodos de anlisis y diseo,
mtodos constructivos, etc., para mitigar los daos que se pudieran suscitar en una
construccin ante solicitaciones que pongan en
riesgo
a seguridad estructural, y con
ello,
no
slo el patrimonio, sino adems la vida de los seres humanos que las habitan. Cada sismo
representa para la ciencia una experiencia nueva y un avance en los conocimientos sobre
sismicidad, asimismo, los sismos son los mejores inspectores de la seguridad de nuestras
estructuras.
Generalmente los sismos fuertes y m oderados son producto del tectonismo de las placas de
las que esta formadalacorteza terrestre.
La Tierra, cuyo radio es de aproximadamente
6,370
km., est constituida por un ncleo de
3,400
km.
de radioformadopor materiales de gran densidad. La parte central de este ncleo
es slida y el resto del ncleo, con un espesorde2,100 km., se encuentra en estado viscoso.
El
manto,
capa intermedia, tienen un espesor de 2,780 km. y sobre l se encuentra la corteza
terrestre con espesor variable que va desde 10 a 60 km,, una densidad promedio de 2.8 y
que est constituida principalmente por granitos y basaltos (Fig. 2.3),
(P.
J. Wyllie, 1975).
Hatfltfr t u ftftv i
HtxlwalKfar
^ f ^
3
"" '
Fig. 2.3.-Corte del planetaen el que semuestra elncleo interior, elncleoexterior, el
man to y la
corteza
terrestre.
A la teora que explica el origen de los sismos por tectonismo se le conoce como "Teora
tectnica de placas", la cual se fundamenta en la "Teora de la deriva continental propuesta
a principios de siglo por el astrnomo y meteorlogo Alfred Wegener, que actualmente es
aceptada de manera generalizada por la comunidad cientfica gracias a los estudios
geolgicos de los fondos marinos y mediciones desde satlite de las distancias entre los
continentes (A Hallam, 1975).
La teora de la tectnica de placas explica que la corteza terrestre est constituida por
fragm entos denominados placas (Fig. 2.4). El movimiento y la alta temperatura en el manto
provocan que en la inferase de las placas se acumule energa y que en un
momento
dado se
libere en forma de un sismo.
10
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
14/127
OBTENCIN DE LEYES DE
ATENUACIN SSMICA
PARA LA CIUDAD DE PUEBLA
.
Fig. 2.4.
-
Placastectnicas en el mundo.
Los desplazamientos relativos que sufren las placas tectnicas pueden ser de tipo lateral,
choque o impacto, subduccin, etc . El desplazamiento lateral es el movimiento de las placas
en sentidos opuestos una respecto de laotra.Ejemplo de
este
movimiento es la falla de San.
Andrs (Fig. 2.5), muy conocida por los desastres que ha ocasionado en las ciudades de
California(USA)y cercanas al estado.
\s
1 \
\ \
\
I III . . - I W . - f c l - l U l . t . l l . * . 1 -
Fig.
2.5.-Falla
de San A ndrs
Las placas pueden tener desplazamientos longitudinales y provocar el choque de una placa
con la otra. Alguna de las placas puede llegar a deslizarse por debajo de otra, provocando
as un desplazamiento de subduccin (Fig. 2.6). Los sismos de subduccin son los ms
frecuentes en nuestro pas, y generalmente son de magnitudes grandes lo que causa daos
importantes enlasestructuras.
1
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
15/127
OBTENCIN DE LEYES DEATENUACIN SSMICAPARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
rt*atoenMc&"'8
7-7.9
6-6.9
5-5.9
4-4.9
3-3.9
2-3
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
22/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATEN UACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
Fig. 2.13.-
Sismo
d el
19 de
septiembre, 1985.
Mxico,
D.F.
M=8.1
(Encarta, 1994)
Fig.2.14.-
Sismo de octubre
de 1989. Lom aPrieta,USA.
M=7.1
(Encarta, 1994)
Fig2.15.-Sismod el
17 de enero
de 1995.
Kobe (Hyogo-Ken
Nanbu),
Japn.
M^7.2
(EQE,http://www.
eqe.
com /publications/kobe/kobe.
htm)
Fig. 2.16.-
Sismodel 9de octubre de 1995. Manzanillo, Mxico. M~7.3
(G1IS,
http://www.pue.upaep. mx/carrs/GHS/manzan illo.
html)
19
http://www/http://www/http://www.pue/http://www.pue/http://www.pue/http://www/ -
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
23/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
2.5 SISMICIDAD DE LA REPBLICA MEXICANA
Mxico est dentro de la zona del cinturn Circunpacfico, y tan slo en l se disipa
aproxirnadamente el 3% de la actividad ssmica mundial (Fundacin ICA, 1987). Por lo
tanto, es de vital importancia que se estudien estos fenmenos en el pas puesto que
representan un gran peligro. El pas a lo largo de su historia, frecuentemente ha sido
afectado por temblores fuertes que han provocado considerables prdidas humanas y
materiales.
El servicio sismolgico del Instituto de Geofsica de la UNAM, a travs de su red de
sismgrafos en la Repblica Mexicana, reporta la sismicidad en el pas, A continuacin se
presenta un mapa
(Fig.
2,17) de la localizacion epicentral de los sismos presentados de 1911
a 1994 en Mxico.
3 2 -
30-
a o
L
N
Gaa-
i
T
ao-
D
18-
16-
14 -
-
i
1 +
^*H
*vV
>
'n
-115
i i i
4 1 X -
1
+
^* v_ / *"S
* ' / r*- * J' ^^^P*"*S
* '
,
+
TftLT
V l
1
r 1
.110 -105 -100
L A T I T U D
i 1
Y "
1
"
I
< < 0 * 16/Ago/171J
22/Nov/1837
3/Mar/1845
7/Abr/I845
^3/Oct/J864
|^19/JuI/1882
1 15/Abr/1907
Magnitud
7.0
7.5
7.0
7.5
6.5
6.0
7.0
7.0
7.5
7.8
Intensidad I
(MM)
J
vni
1
vi I
VII j
VIII 1
VI
J
VII I
VI
I
IX 1
VIII j
v I
Agregada por el autor con bast en informacin
proporcionada por el instituto de Geofsica de (a
UNAM.
z> Sismos que han provocado daos en la ciudad de Puebla.
1 Ing. Jess Figueroa pas gran parte de su vida recuperando informacin de daos
causado p or los sismos y produjo mapas de isosistas para los principales sismos ocu rridos en
los ltimos 150 aos. A continuacin, se presenta n las curva s de isosistas de los sismos del 7
de abril de 1845 (Fig. 2.25), 3 de octubre de 1864 (Fig. 2.26), 19 de julio de 1882 (Fig.
2.27 ), 3 de enero de 1920 (Fig. 2.28) y 28 de ago sto
Golfo de
Mxico
"1
&
^7
Fig. 2.25.-Mapa de isosistas del sismo del 7 de abril de 1845 (M= 7.0). intensidades de IV
a VI en los estado de Puebla. Fuerte en Ciudad Serdn (Figueroa, 1974).
01
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
31/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUA CIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
Fig.
2.26.-
Mapa de isosstas del sismo del 5 de octubre de 1864 (M=7). Intensidades de V
al IX en el estado de Puebla. Es el m s intenso que se tiene memoria en P uebla, donde los
edificios fueron seriamente d aado s y los temp los ms slidos sufrieron a lgunos da os.
Hubo 20 m uertos y un gran n mero de heridos. Se abrieron grandes grietas en el terreno.
Afect con mayor intensidad a las cercanas de Ciudad Serdn (Figueroa, 197 4).
Fig. 2.27.-Mapa de isosstas del sismo del 19 de julio de 1882
(M*=7.5)
Intensidades de IV
a VIH en los estados de Veracruz y Puebla. En Puebla sufrieron bastantes daos los
edificios. (Figueroa, 1974).
28
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
32/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUA CIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
Golfo de
Mxico
Ocano
Pacfico
Fig. 2.28.- Mapa de isosstas del sismo del 3 de enero de 1920 (Sismo de Jalapa, M~7 .8).
Intensidades de Vila Xen el estado de Puebla (Figueroa, 197 4).
- I y >
Fig. 2.29.- Mapa de isosstas del sismo del 28 de agosto de 1 973 (M ^7). Ampliamente
sentido en 400,000 km
2
del centro y sureste de Mxico. Daos mayores en el rea
epicentral, y los mayores efectos se manifestaron en los estados de Puebla, Oaxaca y
Veracruz, (Figueroa, 1 97 4).
20
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
33/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA. C A P T U L O
2
2.7
MECANISMOSYZONAS SISMOGENICAS QUE AFECTANA LA
CIUDADDEPUEBLA.
Laciudad de Puebla est situadageogrficamenteen los
1902'30"
de latitud norte y los
9811'48"delongitud
oeste,
con una elevacin promedio de2,162 m.sobreelnivel delmar.
Elpeligro ssmico para la ciudad de Puebla, as como en general para todo el estado,
provieneprincipalmente de tos mecanismos por fallas locales, por fallas normales, y por
subduccin.
Los sismos que ms daos han provocadoenla ciudad de Pueblaalafecha,se resumen enla
tabla
2.9(Figueroa,1974).
La zonas ssmicasosismognicasalas quese refiere latabla
2.9,
son las mostradas
en
lafigura
3.6.
Tabla2.9.-Sismos ms intensosala fecha en la ciudad dePuebla.
Observaciones.
Se desconoce la localization del sismo. Daos considerables, particularmente en
templo de la Santsima.
Se desconoce la localization del sismo. Resultaron dallados los conventos de Santa
1
Clara, San Francisco y San Juan de Dios. Se cayo el cimborrio de la catedral. Muchas]
casas se destruyeron.
Posiblemente es un sismo por fallamiento local. El instituto de Geofsica lo reporta en el
foco 359 de la carta ssmica de la Repblica Mexicana (mismo que reportan en el sismo
del 28 de agosto de 1973). Es el mas intenso de que se tiene memoria en Puebla, donde
los edificios fueron seriamente daados y los templos ms solidos sufrieron algunos
daflos. Hubo 20 muertos y un gran nmero de heridos. Ver isosfetas (Fig. 2.26J.
Sismo de fallamiento normal, con epicentro en Oaxaca. Daflos en bastantes edificios. Se
cuartearon las torres del templo del Espritu Santo y el templo de San Francisco. Muchas
casas perdieron sus cornisas y almenas, otras resintieron algunos daos. Ver isosstas
Sismo tectnico de subduccin con epicentro en las costas de Guerrero, en la brecha de
San Marcos.
Posiblemente es un sismo por fallamiento local. Figueroa reporta 7.0 a 84 km, y
U.S.O.S.
6.8 a 195 km. de Puebla. Varios edificios daados, entre estos la central d
telfonos, la parroquia de N. S. del Perpetuo Socorro, etc. La iglesia de San Jernimo se
lade.
Los macizos muros del templo de San Francisco quedaron con cuarteaduras. Se
lom una construccin de dos pisos en ht Av. 34 Pte. 518. Ver isosstas (Fie. 2.29).
EttBCfcggBsagwrti'M'iii nwacsaBBMiiSiiiU"iiiiiliill i iumnawcaFBfcaMBttawaiin aiw IBHPIi'W'iBaaaMaoea
Acontinuacin se presenta la tectnica del valle de Puebla (Fig. 2.30), en la que se
representan las principalesfellasgeolgicas dentro del valle(Figueroa,1974).
UkTtoBh
-/- -
MhTuMhWi --/-
/
/
/'
efcSfes-/ '""si
popgcATiPn. /
/
/ Sil
'% MA11HCHE' ^
_jjjflQpKii,.'
y^
j j
mamX, /
/
(MU
.lufuv-wmw
Fig. 2.30.-Tectnica del valle de Puebla(Figueroa,
1974).
30
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
34/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENU ACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
2.8 ZONIFICACIN SSMICA DE LA CIUDAD DE PUEBLA
El trabajo de "Zonificacin Ssmica de la ciudad de Puebla" (C. Ruiz et. al., 1994) presenta
los resultados que incluyen la caracterizacin geodinmica de la ciudad, con base en la
determinacin en campo de las caractersticas dinmicas del terreno. De este trabajo se
presenta un resumen a continuacin.
2.8.1 CONFIGURACIN GEOLGICA Y GEOTCNICA
La configuracin geolgica y geotcnica de la ciudad de Puebla (Fig. 2.31) es la siguiente
(Auvinet, 1976).
Calizas.- Esta formacin aflora en el lmite sur. La roca se presenta en
estratos de 20 a 30 cm. de espesor y se encuentra muyfracturada.Al norte
de la zona de afloramiento de calizas existen b s cerros del Tepozchitl y
Toltepec.
Basaltosytobaslimosas.-
En los lomeros que se encuentran al sur y al este
de la ciudad y en las lomas de Loreto y Guadalupe aparecen lavas baslticas,
recubiertas por tobas limo-arenosas y arenosas de color amarillento,
generalmente compactas.
Escoriasbaslticas.-
El
cerro
de la
Paz,
ubicado en la porcin noroeste de la
ciudad, es unconovolcnico formado por escorias baslticas de color rojizo.
Depsitosvolcnicos y fluviales.- En casi la totalidad de la ciudad se
encuentran tobas interestratificadas con depsitos de origen fluvio-palustre
que vandesde arcillashasta cantos rodados.
D epsitos de travertino. - Existen afloramientos de aguas sulfurosas
templadas asociados a depsitos de travertino que se ubican en la zona de
rancho Colorado, en las proximidades del cerro de la Paz, en el balneario
Agua Azul, en la avenida Jurez y en el centro histrico, a profundidades
muy diversas y en estratos de espesores variables.
D epsitos aluviales.-
A lo largo de los ros Alseseca, San Francisco y
Atoyac, existen depsitos aluviales constituidos por arenas limosas
principalmente.
2.8.2 CARACTERSTICAS GEODINMICAS
Seestimaron los periodos naturalesdelterreno (T), a partir de la informacin proporcionada
por 107 estudios de mecnica de suelos (93 sondeos profundos y 14 superficiales o pozos a
cielo abierto), mediante el modelo elstico de propagacin de ondas de cortante (2-1)
(Zeevaert, 1988).
31
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
35/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUA CIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
> '
SIMSOLOi>)A
0 1 DEPSITOSOE T R AV ER jm O
V~y3)
Qal
DEPSITOS ALUVIALES
DEPSITOS
OE
C E W I A S
f | 0.11 VOLCANCAS
(f f i j j
ab t
BASALTOS
r
tOBAS LIMOSAS
XfflfflU0 (
ESCORIAS BASLTICAS
P^\
K(
C AL I Z AS
FALLA INFERICJA
Yg. 2 5 / . -
Mapa geolgicode la ciudad dePuebla(Auvinet, 1976).
32
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
36/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATE NUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
En
la
egresin
2-1,H i
es el espesor del estrato yVies la velocidad de ondas de cortante, la
cual es funcin del mdulo dinmico de cortante(Gi)y de la densidad del material(Pi).
(2-2)
Para extender la cobertura de la informacin geodinmica, se recurri a la determinacin de
los periodos naturales del terreno a partir de mediciones de vibracin
a m b i e n t a l.E
equipo
utilizado fue una grabadora digital de estado slido Kinemetrics SSR-1, resolucin de 16
bits,
tres canales de acceso, muestreo de 200 muestras por segundo (mps) por canal, y dos
sensores sismolgicos de campo Kinemetrics WR-1 con
frecuencia
nominal de 20 Hz y un
intervalo eficiente de respuesta de 0.05 a 5 seg. de periodo, controlados mediante una
computadora porttil con su software de comunicacin al sismgrafo.
A partir de
los
resultados obtenidos del clculo de los periodos naturales
del
suelo con
los
sondeos y con la vibracin ambiental, se trazaron las curvas de isoperiodos (Fig. 2.32) para
valores de 0 .40, 0.50, 0.60 y 0.70 seg. que definen las propiedades dinmicas del suelo y se
ajustan razonablemente al mapa geolgico.
El mapa de isoperiodos permiti distinguir una zona de terreno
firme,
con periodos menores
de 0.40 seg. del resto de la ciudad, donde el periodo ms grande llega a ser de 0,74 seg. Por
lo anterior se decidi proponer el mapa de zonificacin ssmica (Fig. 2.33), el cual distingue
una zona de terreno firme (Zona A) de otra de terreno moderadamente blando (Zona B);
(Tabla 2.10).
El actual reglamento de construcciones. (AMP., 1994) con base en la propuesta de C. Ruiz
et. al. (1994), en su artculo 333 del ttulo quinto zonifica a la ciudad en las siguientes tres
zonas:
zona de tobas (I) , zona de calizas lacustres y travertino (II) , zona con suelos blandos
o sueltos(III);(Tabla 2.10, Fig. 2.33).
Tabla2.10.-Zonificacin dela ciudad de Puebla.
Zonificacin Ssmica
[(C.
Rute et a l, 1994)
Consistencia de muyfamea dura
i
(zona
firmeo
dura; A).
Reglamento
de
Construcciones
del Municipio de Puebla, Ar t
333.
(AMP., 1994)
Suelos de consistencia de muy
firme
a dura paralimos yarcillas, y de
compactos a muy compactos para suelos granulares. (Zona de Tobas;
i
J-
I
Consistencia de blanda a firm e
(zona moderadamente
blanda;
B).
Suelos de consistencia de m edianamente blanda a
firme
para
limos
y
arcillas, y depsitos arenosos de compacidad mediana. (Zona de calizas
lacustres
y
travertino; H).
Suelos de consistencia de blanda a medianamente blanda para
limos y
arcillas,
y
depsitos arenosos de compacidad suelta (III).
Actualmente, la Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos (SMMS) delegacin Puebla,
est trabajando en la elaboracin de una zonificacin geotcnica para la ciudad, con base en
la informacin contenida en aproximadamente 400 estudios de mecnica de suelos, la que
permitir conocer mejor las caractersticas de los suelos de la ciudad de Puebla (A. Vera,
1996).
3*
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
37/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
S
\ -
/
//ss
"5T
V*
)
h
"4
X>\ \i
\
jUjti.
t-J O,
r
4
r\
W
s
n
A
._
ED
o
M B O
L O G I A
EDI FICtO
IOWC 0 QCOTECHICO
MEOKKW OE VWUCION
MftIFHUl.
CUKW K IS0Pfvn
LIMT t MUf*CI*L
vewO*
P M M C I H L
ClHlHltRlO
HOSPITAL
VI * fR t
RIO
Fig.
2.32.-
Mapa de Isoperiodos de la ciudad de Puebla
(C.
Ruiz
et.
al., 1994).
34
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
38/127
OBTENCIN DE LEYES DE AT ENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
10NDCO OCOTICNICO
E H t o r n 4
E 3 ZONA f
L M t l E MUNICIPAL
1* F C M K *
nrn Mimtnio
^ H 0 J H I 4 L
VEW1D* P OI NC" L
10
Fig.
2.33.-
Mapa de zonificacin para la ciudad de Puebla (C. Ruiz et. al, 1994).
35
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
39/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUAC IN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
3. INFORMACIN ACELEROGRFICA
3 . 1 I N T R O D U C C I N
En este captulo se presenta la informacin acelerogrfica en la ciudad de Puebla obtenida
por las tres instituciones que instalaron y estn operando equipos en la ciudad. Adems, se
describe la informacin acelerogrfica y sismogrfica con la que se cont para el clculo de
las leyes de atenuacinyse muestranlaszonas sismognicas consideradas para la ciudad.
3 . 2 I N S T R U M E N T A C I N A C E L E R O G R F I C A
En la ciudad de Puebla existen a la fecha 7 estaciones acelerogrficas, las cuales son
operadas por distintas instituciones. La ubicacin de dichas estaciones se indica en la figura
3.1,y algunas otras caractersticas en la tabla3.1.
Fig
3.1.
-
Localization de los acelergrafos
en la ciudad
de
Puebla.
El primer acelergrafo en la ciudad de Puebla fue un DCA-310 (Fig. 3.2) del Instituto de
Ingeniera de la UNAM, el cual se instal en 1978. En 1988 la BUAP instal tres estaciones
DCA-333 (Fg. 3.3) y en 1993 se pusieron en operacin dos estaciones SSA-2 (Fig. 3.4) por
parte de la RIIS, y otro DCA-333 por la BUAP (SMIS, 1993; 1996), (Tabla 3.2). Las
caractersticas tcnicas de dichos instrumentos se indica en la tabla 3.3.
36
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
40/127
OBTE NCIN DE LEYES DE ATENU ACIN SSMICA TARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
CAPTULO 3
Tabla3.L- Ubicacin delasestaciones acelerogrfcas enla ciudaddePuebla.
' Segn ubicacin en los mapas de lazonfficacinssmica de la ciudad de Puebla(C.Ra et. al., 1994) y del reglamento de
construcciones para elmunicipiode Puebla
(AMP, 1994).
Fig.
3.2.-
Acelergrafo DCA-310
(Terra Technology)
Fig. 3.3.-Acelergrafo DCA-333
(Terra Technology)
Fig.3.4.-
Acelergrafo SSA-2(K inemetrics).
37
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
41/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
C A P I T U L O 3
Tabla 3.2.- Modelo del acelergrafo e institucin que opera la estacin.
PB
SXPU
PBPP
UAPP
CAPS
RIIS*
I.I.+
BUAP-
BUAP-
BUAP-
ZMPP 1 BUAP-
* Red
Interuniversitaria
de
Instrumentacin Ssmica
+InstitutodeIngeniera,UNAM.
-Benemrita Universidad AutnomadePuebla.
SSA-2
DCA-310
DCA-333
DCA-333
DCA-333
DCA-333
Tabla 3.3.- Caractersticas de los acelergrafos ubicados en la
| Caractersticas
I del acelergrafo
I
Fabricante
\ Tipodeaparato
1
Medio de grabacin
Rango
Frecuencia natural
J Amortiguamiento
Frecuencia de muestreo
Resolucin
Capacidad de grabacin
Memoria
de
pre-evento
j Memoria post-evento
1 Umbral de disparo
| Voltaje de alimentacin
ciudad de Puebla.
M odelo de la estacin acelerogrfica
DCA-310
Terra Technology
digital electrnico
cinta magntica digital
+/- 250 gales
30 Hz
70 % del crtico
100mps.
12bits.
15min.
1 a 4 seg.
omnidireccional por
programa
12 Volts.
DCA-333
Terra Technology
digital electrnico
cinta magntica digital
+/- 250 gales
30
Hz
7 0 % del crtico
100mps.
12bits.
15min.
1 a 4 seg.
omnidireccional por
programa
12Volts.
SSA-2
Kinemetrics
digital electrnico
memoria de estado slido
+/-1000gales
50Hz
70 % del crtico J
200
mps.
I
12 bits J
10rain,estndar 1
0 a
15
seg. 1
0 a 90 seg. I
Ajustable de1 a10gales j
12
Volts 1
3 8
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
42/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD D E PUEBLA.
3.3 INFORMACIN ACELEROGRFICA DISPONIBLE
Para este trabajo se cont en total con 33 aceierogramas que corresponden a 27 sismos
desde 1978 a 1996, todos ellos, registros de las estaciones PC, PB , SXPU, PBPP y UAPP.
La informacin acelerografica
de
los registros disponibles se resume en la tabla 3.4.
Los registros de las estaciones PC y PB pertenecen a la RUS, de la cual la UPAEP forma
parte. Los registros de las estaciones PBPP y UAPP fueron proporcionados por el Instituto
de Ingeniera y los de la estacin SXPU por el Instituto de Ingeniera y por el United States
Geological Survey en una publicacin en disco compacto (L. Seekins et. al., 1992).
Es importante sealar que de acuerdo a la clasificacin del terreno en funcin de sus
caractersticas dinmicas, se considerar como terreno firme aqul cuyo periodo est
comprendido entre 0.1 y 0.4 seg., mientras que el terreno intermedio transicin entre los
perodos de 0.4 y1seg. (Iglesias et. al, 1995).
Las estaciones PC, PBPP, SXPU y UAPP se encuentran dentro de la zona de transicin,
entre la curva de 0.7 y 0.8 seg. las tres primeras, y la ltima entre la curva de 0.4 y 0.5 seg.
en el mapa de isoperiodos (Fig. 2.32). Por su parte la estacin PB, aunque en el estudio de
zonificacin ssmica
(C.
Ruiz
et.
a l , 1994) se ubica en zona
firme,
parafinesde este estudio
se considerar como si estuviera en zona de transicin, ya que el periodo fundamental del
suelo estimado (T=0.36 seg.) se encuentra cerca del lmite de 0.4 segundos (J. R.
Velazquez, 1995). En un futuro, con mayor cantidad de registros se podr analizar el efecto
de esta consideracin en las leyes de atenuacin. Por lo tanto, la generacin de las leyes de
atenuacin en este estudio, est limitado a predecir intensidades espectrales
correspondientes a la zonadetransicin.
Cabe hacer notar que se cuenta en este estudio con todos los aceierogramas registrados a la
fecha en la ciudad de Puebla de las estaciones PC y PB de la RIIS, y de la estacin SXPU
del Instituto de Ingeniera. Se hubiera deseado ampliar la base de datos con los registros del
perodo de 1993 a 1996, obtenidos en las estaciones PBPP y UAPP de la BUAP, e incluso
generar leyes de atenuacin para zona firme con los registros de las estaciones ZMPP y
CAPS,
pero desgraciadamente la BUAP no le facilit esta informacin al autor debido a su
poltica de no proporcionarla antes de su publicacin (G. Gonzlez Pomposo, 1996).
Las grficas que
se
presentan en la
figura
3.5, son los
33
aceierogramas con los que se cont
en sus direcciones norte-sur (N-S) y este-oeste (E-O). Las aceleraciones en el eje de las
ordenadas estn en gales, (un gal equivale a un milsimo del valor de la gravedad), y en las
abscisas se tiene el tiempo en segundos. La clave del registro lleva la siguiente nomenclatura:
DDMAAXX
Donde:
DD Da en
el
que se grab el evento.
M Mes.1 a 9 de enero a septiembre yO,N y D para octubre, noviembre y diciembre.
AA Dos ltimos dgitos del ao.
XX Clave de la estacin.
39
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
43/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA C IUDAD DE PUEBLA..
Tabla3.4.-Resumende lainformacin acelerogrficadisponible.
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11a
11b
12
13
14a
14b
15
16
17
18
19
20
21a
21b
22a
22b
23a
23b
24a
24b
25
26
27
Institucion
qua registro
I.
I.-UNAM
I.
I.-UNAM
I.
I.-UNAM
I.
I.-UNAM
I.
I.-UNAM
I.
I.-UNAM
I.I.-UNAM
I.I.-UNAM
1.I.-UNAM
1.I.-UNAM
BUAP
BUAP
BUAP
BUAP
BUAP
BUAP
BUAP
RIJS
RUS
RUS
RUS
RUS
RUS
RUS
RUS
RUS
RIIS
RUS
RUS
RUS
RUS
RUS
RUS |
Clave
de Registro
(DOMAAXX)
29N78SXPU1
29N78SXPU2
29N78SXPU3
14379SXPU
24N80SXPU
24N81SXPU
017B4SXPU
10285SXPU
19985SXPU
20985SXPU
25489PBPP
25489UAPP
02589PBPP
30569UAPP
16989PBPP
16989UAPP
31590PBPP
24N93PC
23294PB
14394PB
0S594PC
22594PB
10D94PC
10D94PB
14995PC
14995PB
09N95PC
09N95PB
20N95PC
20N95PB
30N95PB
24296PB
25296PB
Fecha y hora
(Local)
29/11/78-13:52
29/11/78-14:04
29/11/78-14:49
14/03/79-05:07
24/10/80- 08:53
24/10/81-21:22
01* 7 / 84 - 22 : 50
10/02/85-18:13
19/09/85- 07:17
20/09/85-19:37
25/04/89-08.29
25/04/89-08:29
02/05/89-03:30
30/05 /89- 07:51
16/09/89-17:21
16/09/89-17:21
31/05/90 - 01:35
24/10/93-01:54
23/02/94-08:15
14/03/94-14:55
06/05/94-16:11
22/05/94-19:44
10/12/94-10:19
10/12/94-10:19
14/09/95- 08:05
14/09/95-08:05
09/10/95-09:38
09/KV95-09 :38
20/10/95-20:40
20/10/95-20:40
30/10/95-08:48
24/02/96-21:08
25/02 /96- 08:27
Duracin
del registro
< g . )
40
32
82
70
30
140
14
14
86
52
200
62
50
18
16
16
32
24
62
72
76
78
94
84
150
210
78
160
96
120
78
105
83
Aceleracin mxima
absoluta (galea)
N-S
15.240
2.319
3.905
15.270
80.720
9.840
8.356
10.570
30.380
25.380
9.111
12.270
2.767
2.436
4.577
1.724
3.760
4.019
6.229
4.287
4.203
4.039
3.397
7.820
11.200
25.810
2.480
4.631
2.778
4.167
2.734
3.286
2.328
V ER
13.860
X
X
9.952
X
7.298
2.769
3.224
18.110
9.045
5.002
8.129
1.440
1.310
1.982
1.374
1.580
2.549
2.840
1.477
2.828
1.783
1.850
2.344
10.420
9.283
1.486
1.331
1.771
1.538
1.009
1.000
1.573
E-0
22.130
2.076
3.945
12.970
70.190
7.329
3.868
7.458
33.440
18.860
6.808
11.380
2.123
1.825
2.435
2.039
3.490
4.533
6.327
3.053
5.094
2.877
3.826
5.873
16.930
26.410
2.300
3.221
3.447
2.721
2.768
3.440
3.104
X No se tiene el
registro
de la componente.
40
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
44/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
CAPITULO3
1X0
w
-114
-
**VO
-2M
3Mto*.n> 1352(1**)
'*' | "T"
OT
> 4 > -f M * l i I -i
- *-
xa
-M
14
-r
1*
M fe:UBfl
''
'
i
I ' ' ' '
t
V ' . i ,
-
-M
Hll lMl l
MMmXPU-3
i ' i f "|
l ' l ' l I I | l ' lI t | l > T I | | I ' '
nsfs
r
-
*2?:*l8Sg
-
,.l
. t . H I I
1-L.l.l
110
1X0
12.
|,H }
{ t n t"f-f---f"ff I t
f
J
L * 1
-1U-
M n
N
JMI
* * -
W - M
45A-
IMA M MOfMXrU
U
A
MOtoMru
WQftAl L B ( U M I )
^ T T ' f ^ i ^ i MIi i | ' i ' i r>n
' i
1
ni
M
Myi * I I IH < I I I M > l > * W # ^
I I
I -
fi
l ' H t
| | . I M | H H | '
'
''Vfefc'
notjfxpu
8
>
'*
. ( . . . ^ 1
4
, 1
*:3*W
i*****
HMv*tag)
fig.
S.S.-
Acelerogramasdisponibles,registrados en la ciudad dePuebla.
41
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
45/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
20.0
' i i i' i >'i" i )' f ft f ) ' < t r i p i " W i " | 'i r i
N-6
3
J M *
nnfcoii- m ore n ;
^uiow 9
r :
+
^t
H H
t-*"*-*-H--*-**l
hM
4*H'H
,
t^j'*jjiUiji ';
f o
te=
i . . . . < . . . . t . . . . t . . . . i . . . . i , . . . i . . . . i
t U 3 0 3 O 4 B P 0 W 1 0 *
2*0
349
1M
-1M
10
I l ' t I [ ' ' f ' t ' " ' j - ' f T l | | " I I '
fcr:*-?t
t + .,.)) . t - n - ^ - H - 4 ^ > )
tezma
- i
S ' I . ' f *-T * * '
-
* ' * ' * ' P ' ' ^
10
20 30
f lHV*
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
46/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATE NUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
SIAUraAD USfUat)
15
r*
'
"
'*"
(
"*"v -r^'T
1
'
i " " f
r
tetmt
40
M M M W
wuitUM>)
18
m f i M -H +^ +H ' ' ' * ' * * j-t ri..fa^*a
| . i
t. t..|fc.a.totlljj,l.J
-4*
19
f i l ' T ' r i ' p ' ^
i 1i"I
n y n i
i p*'
t
(
. ^ X ^ ,
l
l4 .
t
, f ,M ' ^ f - * *H -+ 4^ ^ - ' - * ' n ' i *
ir-.^ri-
pwMnn^iimii i ni
I
1
' iT
' ' i i ' t r ' T
' '
I
' i ' ' t * *
J
i f ' *
* JC 5 W
UtittJM UUftltfUnl) 21a
Fig. 3.5.-
Acelerogramasdisponibles,registradosen la ciudad
de
Puebla(cont.).
43
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
47/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUA CIN S SMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
144 -
-244 -
tu
22b
W ' m uu
< -* H "* "* %
4*"*::*:
1 I ' U
* > .
M IM IM IM
PM3HXB
O f t
17
O - * * )
1 0
MbOK/M
O M M a C U a l }
AaafMMta
t
, . .
r
M r , .
r r
, .
>
, . , . , . , . . .,
r
. ^
.22k
H ^ W B l
i j l l j ^
*
T l H W * l H I
M
I M
M
-
-U -
M M M M t 0 { b w
| 1 - . - , - f - . . . , ^ .
r
T . , . . , . - , . f > . f . .
^
i& z'Mil
t -O
- **-*...-..L.
M -
* 0
Mmtm-m
> U U H M )
> >
m.
M
n
0
IM
TlMv.tatf
w
WW*
-* ('*-fH
,
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
48/127
OBTENCIN DE LEYES DE AT ENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
3.4 INFORMACIN SISMOLGICA
Lainformacin sismolgicade los 27sismos registrados sepresenta en latabla 3.5.Dicha
informacin
fue
proporcionada
por el
Instituto
de
Geofsica
de la UNAM, por el
Centro
Nacional
de
Prevencin
de
Desastres
(CENAPRED), por el
United States Geological
Survey (USGS)
y por la
National Center
for
Earthquake Engineering Research
(NCEER ).
N o
1
2
1
3
8
4
8
s
S
6
1
7
1
8
1
9
1
10
8
U a
1l ib
12
13
14a
| 14b
1
1S
I
16
8
n
1
is
1 19
2
21a
|
2 i b
J22a
| 22b
1 23a
23b
24a
24b
25
26
Fechay bora
(local)
29/11/78-13:52
29/11/78-14:04
29/11/78-14:49
14/03/79-05:07
24/10/80-08:53
24/10/81-21:22
01/07/84-22:50
10/02/85-18:13
19/09/85-07:17
20/09/85 -19:37
25/04/89-08:29
25/04/89-08:29
02/05/89-03:30
30/05/89-07:51
16/09/89-17:21
16/09/89-17:21
31/05/90-01:35
24/10/93-01:54
23/02/94-08:15
14/03/94 -14:55
06/05/94-16:11
22/05/94-19:44
10/12/94-10:19
10/12/94-10:19
14/09/95-08:05
14/09/95-08:05
09/10/95-09:38
09/10/95-09:38
20/10/95-20:40
20/10/95-20:40
30/10/95-08:48
24/02/96-21:08
j 27
J
25/02/96-08:27
Tabla3.5.-Informacin
Latitud
Norte
16.000
15.740
15.740
17.490
18.030
17.880
15.840
16.240
18.081
18.021
16.603
16.603
16.637
17.220
16.210
16.210
17.106
16.755
18.050
15.994
18.335
18.165
18.084
18.084
16.800
16.800
19.147
19.147
16.890
16.890
1 6 4 1 7
16.204
16.165
Longitud
Oeste
96.690
96.830
96.180
101.260
98.290
102.150
99.030
95.100
102.942
101.479
99.400
99.400
99.513
94.830
94.010
94.010
100.893
98.717
97.182
92.428
98.010
100.527
101.184
101.184
98.600
98.600
104.220
104.220
93.451
93.451
98.387
97.963
97.721
Prof.
19
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
49/127
OBTENCIN DE LEYES DE AT ENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
En la tabla anterior, M es la magnitud usada para el clcuto de las leyes de atenuacin, la
cual fue seleccionada tomando el siguiente criterio:
M'=Ms (si Ms>6) M'^Mb (siMs
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
50/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATE NUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
3.5 ZONAS SISMOGN ICAS CONSIDERADAS
La localizacin de los 27 sismos registrados se distribuye en cuatro zonas sismognicas que
se consideran en el presente estudio (Fig. 3.6): sismos con distancia epicentral menor a 170
km. de la ciudad de Puebla cubriendo mecanismos de fallamiento local y normal (zona
sismognica I); sismos provenientes de ia subduccin entre los 100 a
105
envolviendo las
brechas de Colima, Michoacn y Petatln (zona sismognica 2); entre los 96 a 100
cubriendo las brechas de San Marcos, Ometepec, Oaxaca oeste y Oaxaca central (zona
sismognica 3); y entre los 92 a 96 de longitud oeste envolviendo las brechas de Oaxaca
este y Tehuantepec (zona sismognica 4).
Cabe hacer notar que los mecanismos considerados de los sismos en la zona sismognica 1,
son tanto normales como originados por fallas bcales, no habindose hecho ninguna
distincin debido a la escasez de registros acelerogrficos provenientes de esta zona.
Fig.3.6.-Localizacin
de los
sismos asociados
a
los acelerogramasdisponibles.
47
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
51/127
3.6 PROCESAM IENTO DE LAS SEALES
De los registros acelerogrficos, se procedi al procesamiento de la seal con el software
RIISPRO C (E. Sordo y A. Fernndez, 1995), y se obtuvieron los acelerogramas corregidos
por linea base y un filtro pasabanda (bandpass) para minimizar el ruido que pudiera tener la
seal.
A partir de los acelerogramas corregidos se calculan k>s espectros de respuesta elsticos
considerando am ortiguamientos de 0, 2 y 5 % del crtico.
La solucin al calculo de la respuesta e st dada por la integral de Duham e (3-2 ), que
proporciona el valor del desplazamiento (D ) en un instante (t), (Newmark y Rosenbhieth,
1976).
D -
|fl(T)exp{-4
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
52/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA..
Los espectros de
respuesta
pueden ser de desplazamientos, de velocidades, de aceleraciones,
de pseudovelocidades, de pseudoaceleraciones, etc. En este caso se obtuvieron los espectros
de respuesta de pseudoaceleraciones mediante el software de procesamiento RIISPROC (E.
Sordo y A. Fernndez, 1995), que hace un anlisis paso a paso y los calcula multiplicando el
cuadrado de la
frecuencia
circular natural (co
2
) por el valor calculado en la expresin 3-2, es
decir:
Pa = o)
2
D (3-5)
Las grficas que se presentan en la figura 3.7 son los 33 espectros de respuesta elsticos de
pseudoaceleraciones con 0, 2 y 5% de amortiguamiento crtico, en sus direcciones norte-sur
(N00E) y este-oeste (N90E). Las pseudoaceleraciones (Pa) en el eje de las ordenadas estn
referidos al valor de la gravedad (g), y en las abscisas el periodo (T )est en segundos. La
clave del registro tambin lleva la nomenclatura: DDMAAXX
El procesamiento de los registros en estaciones de la RIIS (Estacin PC y PB) se puede
encontrar en detalle en el "catlogo de acelerogramas de la RIIS para la ciudad de Puebla"
(J. Jurez y T. Perea, 1996), donde se incluyen los acelerogramas del registro,
acelerogramas corregidos yfiltrados,os espectros de Fourier en escala semi-logartmica no
corregidos, los espectros de Fourier a escala natural corregidos y los espectros de respuesta
de pseudoaceleraciones elsticos para periodos estructurales de 0.1 a 3.5 seg. y para 0 , 2 y
5%
de amortiguamiento crtico.
49
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
53/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
.2 -
0.2
I t af M ; H O T M X n M
2 W o / S I M a f t M l )
fap*rd f i l ip ina
rt*)i*,2,5
1
'T"l 1-1
"I
1
[ I I 1 I-
|->T^->'T">"t
' f 'H I
>
|'H
NME
M
M
M g M m ZM f M X P U -2
>
I
I
|' I I' 'I J 'I ' * T'vy
| - p " " ' ^ '
NME
i ffW
I I ni I I I I
NME
0.1
0.1
I f c g H i n M W T t C t H M
. W l l l | p i l | I H Hi( * ) , *
>"'>
* ^ l ' l I'll| | | | | | I I
.y^ii|n.
|ii )Hl n" | (. |
N M S
NME
fef*K M l fM N V U
i M m / QM KLaaM )
b f M t o w d i
()>*2,5
8 3 -
MgbttOt 24M KX M J f tg l*n i
. , . i , . . . | . r ^ . M i
V
N M E
ft.1 -
NME
0.1 -
.1
i r
r
. . - j - ^ . .
r
. . -
i f . - . i . i ' f T i . T
NME
1 ' W * ' ' 1 ' ' ^ T 'P'I i' 'r'
NME
N N B
A l
HIbm 2UMPB
l ' f ' l " f 'T"l I"'J < I 'I' I I I I r t j n F ' l ' T p
1
f T ^ ^ ^
1
NMB
frf+-'-HHr^W'y^F^'* +' *4
NM8
teta
emidillMVi
" *
feffcMc MDMP
E*******.
21b
* fr i u l n l i [ ) : . 13
0.1
-
Oil
T " " * ^
''' '"'
NME
NME
Fig.3.7.-Espectros de respuesta
elsticos para
0,
2 y 5%
de amortiguamiento
(cont).
52
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
56/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
fcs
nifcfcn 14M9M
uto
i i n W W - * * ' * "
u
-
t i
M O K A S
MkM:lT
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
57/127
OBTENCIN DE LEYES DE AT ENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
Una vez calculados todos los espectros de respuesta de tos 33 registros, stos se estudiaron
para analizar las caractersticas de la respuesta estructural esperadas en la ciudad de Puebla
en la zona de transicin. Cabe mencionar que slo se estudiaron los espectros de respuesta
con 5%de amortiguamiento y para los canales norte-sur y este-oeste.
Primero se grfico la respuesta espectral de los registros por estaciones, para observar las
caractersticas y la variacin de los espectros en cada una y se pudo notar que existen
algunas variaciones morfolgicas entre ellos (Figs. 3.8 a 3.12).
Fig. 3.8. - Espectros de respuesta elsticos de pseudoaceleraciones con 5% de
amortiguamiento.
Los espectros son
los
calculados
a partir
de los acelerogramas grabados
en la
estacin
P C y
corresponden
a
los registros16,
19, 21a, 22a, 23a y 24a.
Fig. 3.9. - Espectros de respuesta elsticos de pseudoaceleraciones con 5% de
amortiguamiento.
Los
espectros son calculados
a partir de los
acelerogramas grabados
en
la
estacin
P By
corresponden
a
los registros
17,
18,
20,
21b, 22b, 23b, 24b,
25, 26y
27.
54
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
58/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD D E PUEBLA.
0 . 0 4 0 -
0 . 0 3 5 -
0 .0 3 0
0 . 0 2 5 -
0 . 0 2 0 -
0 .0 1 5 -
0 . 0 1 0 -
0 . 0 0 5
-\
.
i
-
-
- - - - - - - - - -
r j S
f*v*~&Xp^
t
s
, , , .0 .5 0
A
r^rJ
v
Jr
^ - x
...., . , ^
1 .90
"
/ \
/ N
1 .50 ,
. . 2.0 0, ,.
E t t t c i n P B P P
2 . S O 3 . 0 0
"
.
-r~r? ,
3..S.0
Fig. 3.10.- Espectros de respuesta elsticos de pseudoaceleraciones con 5% de
amortiguamiento. Todos los espectros son los calculados a partir de los acelerogramas
grabados en la estacin PBPP y correspo nden a los registros nmero Ha, 12,14ay 15.
Fig. 3.11.- Espectros de respuesta elsticos de pseudoaceleraciones con 5% de
amortiguamiento. Todos los espectros son los calculados a partir de los acelerogramas
grabados en la estacin SXPU y corresponden a los registros 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,8, 9 y 10.
Fig. 3.12.- Espectros de respuesta elsticos de pseudoaceleraciones con 5% de
amortiguamiento. Todos los espectros son los calculados a partir de los acelerogramas
grabados en la estacin UAPPy corresponden a los registros nmero 11b,
13
y 14b.
55
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
59/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
En seguida se grafican los espectros de respuesta para diferentes intervalos de magnitud del
sismo, sin importar en que estacin se grab el registro. En este caso fue muy notable la
variacin en la forma de respuestas espectrales en el intervalo de magnitudes entre 4.5 y 6.8
(Fig. 3.13); no as el intervalo para magnitudes de 6.9 a 8.1 (Fig. 3.14), en el que todos los
espectros estn asociados a los acelerogramas de sismos cuyos epicentros estn ubicados
dentro de las zonas 2 y 3,las cuales son
de
un mecanismo similar.
0.005
0 . 5 0
1 . 0 0
1 . 50
2 . 0 0
2 . 5 0
3 . 0 0
3 . 5 0
Fig. 3.13,- Espectros de respuesta elsticos de pseudoaceleraciones con 5% de
amortiguam iento. Todos losespectros son loscalculados a partir de los acelerogramas
asociadosalos sismos cuya magnitud (M') estuvo entre 4.5 a6.8grados.Estos sismosson
los que correspondenalos registros nmero
2,
3,7, 8, 12, 13, 14a, 14b,15, 16 , 17 , 18, 19,
20, 21a, 21b, 24a, 24b,
25
y 27.
0 . 1 4 -
0 . 1 2 -
0 .1 0 -.
0 . 0 8 -
0 . 0 6 -
0 . 0 4 -
0 . 0 2 -
- - - -
0 . 5 0
1 . 0 0 1 . 5 0
2 - 0 0
2 . 5 0 3 . 0 0 3 . 5 0
Fig. 3.14.- Espectros de respuesta elsticos de pseud oaceleraciones con 5% de
amortiguamiento. Todos losespectros son loscalculados a partir de los acelerogramas
asociados
a
los sismos cuya magnitud
(M')
estuvo entre6.9
a
8.1 grados.Estos sismos
son
los
que corresponden
a los
registros nmero 1,
4, 6 , 9, 10, lia,
11b,
22a, 22b,
23a, 23b
y
26.
56
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
60/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD D E PUEBLA.
Finalmente se grafican las respuestas espectrales para las diferentes zonas sismognicas
consideradas (Fig. 3.6). Se puede ver en este caso una mayor similitud en las amplitudes
espectrales, y aunque se siguen observando variaciones apreciables entre espectros, su forma
es
mas
similar que en los otros tipos de grficos (Figs. 3.15 a 3.18).
Fig. 3.15.- Espectros de respuesta elsticos de pseudoaceleraciones con 5% de
amortiguam iento. Todos losespectros son loscalculados a partir de losacelerogramas
asociados
a los
sismos
cuyo
epicentro
estuvo d entro de la zona
sismognica
1, es decir,
para los sismos que se
presentan
a una
distancia
menor de 170 km. de
Puebla.
Estos
corresponden
a
los registros nmero5,
17 y 19.
Z o n a s i sm o g n i c a 2
0 . 5 0
1.00 1 .50
2 . 0 0
2 . 5 0
3 . 0 0 3 . 5 0
Fig. 3.16.- Espectros de respuesta elsticos de pseudoaceleraciones con 5% de
amortiguamiento. Todos losespectros son loscalculados a partir de los acelerogramas
asociados
a los sismos cuyo
epicentro
estuvo dentro de la zona
sismognica
2, es decir,
para los
sismos
que
se presentan
en las
brechas
de
Colima, Michoacn
y Petatln. Estos
corresponden
a
los registros nmero
4,
6 , 9, 10,
15,
20, 21a,
21b,
23a y
23b.
57
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
61/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD D E PUEBLA.
0.12 -
0 .10
0.08 -
0 .06
0.04 -
0.02 -
Ir'f/f
~rf^V-'
,J
^
Z o n a s i s m o g n i c a 3
0 . 5 0
1.00
1 . 5 0
2.00 2.50 3.00
3.50
Fig.
3.17.-
Espectros de respuesta elsticos de pseudoaceleraciones con 5% de
amortiguamiento. Todos los espectros son los calculados a partir de los acelerogramas
asociados a los sismos cuyo epicentro estuvo dentro de la zona sismognica 3, es decir,
para los sismos que se presentan por las brechas de San Marcos, Ometepec, Oaxaca este y
Oaxaca central. Estos corresponden a los registros nmero 1, 2, 3, 7, 11a, 11b, 12, 16,
22a, 22b, 25, 26y 27.
Z o n a s i s m o g n i c a 4
0 .005
0 . 5 0
1 .00
1 .50
2.00 2 . 5 0
3.00
3 . 5 0
Fig. 3.18.- Espectros de respuesta elsticos de pseudoaceleraciones con 5% de
amortiguamiento. Todos los espectros son los calculados a partir de los acelerogramas
asociados a los sismos cuyo epicentro estuvo dentro de la zona sismognica 4, es decir,
para los sismos que se presentan por las brechas de Oaxaca este y Tehuantepec. Estos
corresponden a los registros nmero
8,
13, 14a, 14b, 18, 24a y 24b.
58
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
62/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUACIN SSMICA PARA LA CIUDAD D E PUEBLA
Debido al comportamiento espectral observado, se propuso la obtencin de las leyes de
atenuacin por separado para las zonas sismognicas 1, 2, 3 y 4, as como tambin de las
leyes de atenuacin de las zonas 2 y 3 considerndolas juntas, por ser ambas zonas de
mecanismo similar, cubriendo las brechas desde Colima hasta Oaxaca central.
La mxima intensidad espectral en la ciudad de Puebla asociada a registros de sismos, ha
sido de 0.24g., la cual corresponde al sismo de Huajuapan (24/Oct/80) cuyo epicentro se
ubica dentro de la zona sismognica 1 (Fig. 3.15). Estudios de sismicidad histrica
realizados por Figueroa (1974) muestran que los mayores daos en la cuidad provocados
por sismos se han presentado dentro de esta zona.
Ordenadas espectrales similares se han presentado por registros de sismos provenientes de
las zonas 2 y 3 (Figs. 3.16 y 3.17), en donde las mximas intensidades corresponden a los
sismos de Michoacn (19/Sept/1985) y de Ometepec (14/Sept/1995) respectivamente.
Estudios de sismicidad histrica realizados (Figueroa, 1974) muestran pocos daos
producidos en la ciudad de Puebla por sismos originados en esta zona de mecanismo similar.
Como se observa en la figura 3.18, la mxima ordenada espectral en la ciudad de Puebla
asociada a registros de sismos de la zona 4 ha sido de 0.032g.; no obstante que se incluyen
los asociados al sismo de Villaflores (20/Oct/95) en el que la estacin XC de la RIIS de
Tuxtla Gutirrez registr una aceleracin mxima de 442 gales, mientras que en Puebla sta
fue de 4.2 gales en la estacin PB y de 3.4 gales en la estacin PC (Sordo et. al, 1996). Por
su parte, estudios de sismicidad histrica (Figueroa, 1974) sealan la ausencia de sismos
histricos de la zona que hayan generado daos en la ciudad de Puebla.
Por k> anterior, el peligro ssmico para la ciudad de Puebla, tanto por las ordenadas
espectrales observadas como por los estudios de sismicidad histrica, proviene
principalmente de la zona sismognica I, seguido en cuanto a peigro de las zonas 2 y
3.
Por
su parte, el peligro ssmico de la zona sismognica 4, con la informacin conocida hasta el
momento, indica que es poco significativo para la ciudad de Puebla
59
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
63/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUAC IN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
4.
LEY ES DE ATENUACI N PARA LA CIUDAD DE PUEB LA
4.1 INTRODUCCIN
Es evidente que sismos con diferentes magnitudes producen diferentes aceleraciones en un
mismo sitio; as tambin, terremotos con iguales magnitudes pueden producir diferentes
aceleraciones a diferentes distancias. Sin embargo, las aceleraciones no slo son afectadas
por la magnitud y la distancia, sino tambin por otros factores como el contenido energtico
de cada evento, las propiedades del medio por donde se propagan las ondas ssmicas, las
propiedades locales del suelo en el sitio y la topografa. Prctica comn para predecir
intensidades, sigue siendo an utilizar curvas de atenuacin promedio obtenidas del anlisis
estadstico de los catlogos de eventos disponibles, an cuando sean de regiones alejadas al
punto de inters. Lo anterior
es
justificable cuando no existe, o es escasa, la informacin de
registros intensos en la zona de estudio.
En este captulo se presentan los resultados del clculo de leyes de atenuacin propias para
la ciudad de Puebla, con base en
33
espectros de respuesta elsticos de pseudoaceleraciones
asociados a los acelerogramas disponibles, registrados en la ciudad.
Las leyes de atenuacin son modelos matemticos, los cuales pueden estimar la intensidad
que produce un sismo en un lugar determinado, asociada a una zona sismognica especfica,
si se conoce la magnitud y la localizacin del evento ssmico. Esta intensidad puede ser la
ordenada espectral de pseudoaceleraciones, pseudovelocidades, aceleraciones, velocidades,
desplazamientos, intensidad de Mercalli, o bien valores mximos de ellas. Las leyes de
atenuacin permiten calcular la intensidad esperada y predecir movimientos fuertes del
terreno para diversos escenarios.
4.2 LEYES DE ATENUACIN EXISTENTES
En la mayora de los estudios de riesgo ssmico hechos en Mxico, se han utilizado leyes de
atenuacin derivadas de catlogos de registros que no siempre corresponden al sitio de
estudio. Algunos se limitan a describir slo la atenuacin de la aceleracin mxima del
terreno, que por s sola carece de correlacin significativa con el comportamiento
estructural. O tros ms, usan leyes de atenuacin de otros sitios y las adoptan como leyes de
atenuacin generales. Las anteriores consideraciones pueden conducir a resultados poco
confiables para la prediccin de los efectos de un sismo. Un resumen de algunas de las
relaciones de leyes de atenuacin recopiladas y actualizadas
(B.
Mohraz y
F.
E. Elghadamsi,
1989) son mostradas en la tabla
4.1,
Un primer intento en Mxico para generar leyes de atenuacin para una localidad especfica,
basadas en espectros de respuesta de sismos fuertes registrados en el sitio de estudio, fue
llevado a cabo recientemente por Carballo (1994). La metodologa que se usa en esta
referencia se basa en el ajuste, mediante la regresin estadstica de los espectros obtenidos
de cinco registros locales, a un modelo matemtico ampliamente utilizado en trabajos
previos (Campbell,1985;EERI,
1989;
McGuire,
1976;
Trigos,1988y Esteva, 1970).
En este trabajo, se calculan leyes de atenuacin propias para la ciudad de Puebla, utilizando
esencialmente la metodologa seguida por Carballo (1994), con algunas modificaciones.
Estas leyes de atenuacin estn basadas en los espectros de respuesta elsticos asociados a
registros obtenidos en suelo moderadamente blando de la ciudad de Puebla.
60
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
64/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENU ACIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
Tabla 4.I.- Leyes de atenuacin propuestas por varios autores (B. M ohraz y F. E.
Elghadamsi, 1989).
FUENTE
,Sismo de San Fem ando
9/Feb/197I
- < % , ,
Sismos de California
a-
Blume
Yo=-( b + 3) +0.81M -0.027M
2
b = factor de sitio
Sismos de Japn y
California
0 = 0.167 - %
Tg =Periodo fundamental del suela
Kanai
Cloud (1963) a - 0.0069e
1
"
Af
U e '
1 M
+ /
2
Milne y
Davenport
Cloud (1963)
a^U54e
otu
/(R +25y
L. Esteva
U S . C . & G . S .
6
t? i
^+80j
s v
' 981
Cloudy
Prez
i303 valores
'instrumentales
1-32V
' (A+ 25)"
Donovan
Registros del oeste de
USA.
a= -
0.0193e
OW
tu /
/ ( / ?
2
+ 4 0 0 )
Donovan
USA, Japn, etc.
a =
X/+25)'
Donovan
Registros del oeste de
USA , de Rusia e Irn.
Ln(a)= 3.99 + L28M- \.15Ln{R
+O.H7e
0732M
)
M=Ms para magnitudes>6
M=Mb para magnitudes6
M=Mb pare magmtudes6
R = hipocentral si M
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuacin. de La Ciudad de Puebla
65/127
OBTENCIN DE LEYES DE ATENUA CIN SSMICA PARA LA CIUDAD DE PUEBLA.
4.3 MODELO MATEMTICO SELECCIONADO
Como ya se mencion, las leyes de atenuacin permiten estimar la intensidad de un sismo
asociada a los parmetros de la fuente. A continuacin se presentan los modelos
matemticos comnmente usados para el clculo de leyes de atenuacin: (M. K. Yegian,
1979)
Ley de atenuacin para pseudoaceleraciones espectrales:
P a = V '
M
( R +25)~
flj
(4-1)
Ley de atenuacin para intensidades:
Isitio =c
x
+c
2
l
0
-
c
3
LnA
(4-2)
Ley de atenuacin para velocidades espectrales:
Sv = alO*
M
(R
+25)"
c
(4-3)
Ley de atenuacin para espectros de Fourier:
Ley de atenuacin para la duracin:
= + 0 . 1 5 ( 5 0 - * )
( 4
,
5 )
aX).05 g., R=50 km.
Ley de atenuacin para elndicepotencial de licuefaccin:
hn=a
l
e
aiU
{R +
25)
a%
(4-6)
El primer paso en la elaboracin de leyes de atenuacin para predecir movimientos fuertes
del terreno es la determinacin de los parmetros que intervienen en ellas, tanto los que
definen las variables dependientes como las independientes.
En cuanto a los parmetros a predecir (parmetros independientes), los ms comnmente
usados en estudios previos son la aceleracin y velocidad mxima del terreno, pero estas
intensidades por s solas tiene una correlacin dbil sobre el comportamiento estructural.
Proponer parmetros de diseo ssmico con base en estas intensidades, se justifican cuando
no existe o es poca la informacin de registros acelerogrficos en la zona de estudio. Una
intensidad que se ajusta mejor al verdadero comportamiento estructural es el espectro de
respuesta, por ello, los parmetros independientes a predecir son las ordenadas de
pseudoaceleracin espectral (4-1),
Las variables independientes consideradas son la distancia epicentral y la magnitud, que son
los datos m s accesibles de un sismo.
62
-
7/25/2019 TESIS TIZIANO Leyes de Atenuaci