El objetivo fundamental del proyecto fue la identificación de zonas de similar respuesta ante los movimientos sísmicos, de manera de poder ajustar el diseño de las edificaciones a la diversidad de escenarios en la ciudad y de esta manera contribuir a la mitigación del riesgo sísmico en la capital venezolana. La definición de las microzonas requiere de la incorporación de la información de carácter geológico, sismológico, geofísico y geotécnico, adecuadamente procesada e integrada (Hernández et al., 2006). Su desarrollo conllevó un conjunto de actividades que requirió la participación de diferentes disciplinas científicas y técnicas de forma integrada, así como el manejo coordinado de la información en un Sistema de Información Geográfico (SIG), que permite la utilización y actualización futura de la información elaborada.

METODOLOGÍA Y PRINCIPALES RESULTADOS

La estimación del movimiento del suelo en diferentes áreas de una ciudad constituye una herramienta eficiente para la mitigación del riesgo sísmico, siendo las amplificaciones de sitio un factor preponderante para el comportamiento local (Bard, 1999). A continuación se presenta un resumen de la metodología utilizada en el estudio y los principales resultados obtenidos, los cuales serán detallados en las respectivas secciones de este manuscrito. El objetivo de la microzonificación sísmica es definir los niveles de amenaza sísmica y los efectos locales probables. El estudio se basa en un conjunto de investigaciones previas (e.g. Briceño et al., 1978; Kantak et al., 2005; Yamazaki et al., 2005; Rocabado et al., 2006). Con base en los resultados del estudio, deben emprenderse acciones concretas que permitan traducir los conocimientos adquiridos en reducción del riesgo sísmico, mediante su implementación en ordenanzas y planes activos municipales (Martínez, 2006), que permitan la planificación del uso de los terrenos, la adecuación de construcciones existentes y el diseño de las nuevas según la respuesta sísmica esperada en cada microzona.

En el proyecto de microzonificación sísmica se evaluaron un conjunto de factores para determinar los movimientos que se esperan en un sitio para un escenario específico, y se utilizaron los siguientes análisis:

1. Caracterización de la fuente: sismicidad histórica, análisis neotectónico, paleosismológico, sismológico y sismogénico diferenciado. En la Figura 1 se muestra el modelo sismogénico producto de este análisis y su cobertura dentro del estudio de la amenaza probabilística en afloramientos rocosos, en donde resalta como uno de los principales insumos.  

Figura 1. Cobertura de fuentes sismogénicas utilizadas en el Estudio.

Los principales sistemas de fallas que resaltan en el modelo son: El Sistema de Fallas de San Sebastián, Sistemas de Fallas de la Victoria (Principalmente las Fallas Guacamaya, Cabrera, El Horno, Pichao y Tacatá), Falla Tacagua – El Ávila, Falla Río Guarico, Falla El Limón, Falla Santa Rosa y algunos otros accidentes estructurales menores y corrimientos.

2. Evaluación probabilística de la amenaza sísmica en afloramiento rocoso; variación de la amenaza dentro de la zona de estudio (de sur a norte en el Área Metropolitana de Caracas). Esta variación de la amenaza se consideró en la amplitud de los espectros de respuesta tipificados (Figura 2).

La amenaza sísmica en el área de Caracas corresponde a una aceleración pico en roca de 0,3 g, para un período de retorno de 475 años según la Norma de Edificaciones Sismorresistentes (COVENIN, 2001). En este estudio, se detalló la amenaza para el AMC mediante un estudio probabilístico, utilizando un modelo sismogénico revisado y leyes de atenuación mundiales válidas en nuestro ambiente tectónico (Azuaje y Hernández, 2005; Hernández, 2007; 2009), con las cuales se obtuvieron espectros de amenaza uniforme, en lugar de sólo aceleración pico como en la norma sísmica. Los espectros se caracterizaron mediante la aceleración pico en roca (A0), variable entre 0,265 g y 0,30 g en el AMC, y la respuesta espectral a periodo de 1 s (A1) probables, variable entre 0,28 g y 0,21 g en el AMC, ambas para periodo medio de retorno (T) de 475 años.

Las diferentes tendencias de variación de A0 y A1 indican que la relación fija entre ambas, presente en la norma sísmica, es una simplificación y se toma en cuenta su contraste para el proyecto de microzonificación sísmica de Caracas. Otro resultado de interés fue la variación con el periodo de respuesta del factor de importancia para edificaciones esenciales, en lugar del factor fijo normativo α, a partir de las relaciones entre los espectros del estudio de amenaza sísmica para T = 975 años (5% de excedencia en 50 años) y T = 475 años. Se eligieron 4 macrozonas básicas: N (norte), CN (centro-norte), CS (centro-sur) y S (sur), para las que se refieren valores de {A0; A1}, y se definen espectros básicos en afloramiento rocoso (Hernández y Schmitz, 2009a; Figura 8).
 

3. Estudio paramétrico de respuesta dinámica 1D usando análisis equivalente lineal con el programa SHAKE (Schnabel et al., 1972), variando el espesor de sedimentos (entre 10 y 350 m) y la velocidad promedio de ondas de corte de los primeros 30 m (Vs30 entre 150 y 650 m/s), los cuales se agruparon dentro de 12 clases (Tabla 1) de acuerdo con su comportamiento típico. Los resultados dinámicos de cada grupo (Figura 3) están calibrados y corregidos mediante su comparación con espectros de terremotos reales (PEER, 2005) y con funciones de transferencia experimentales.

 Tabla 1. Grupos de perfiles de la selección final.

Figura 3. Espectros de respuesta en superficie promedio por clase de sitio.
 

4. Efectos generales de sitio: inclusión de efectos 2D- 3D de cuenca. Los efectos 2D y 3D de la cuenca, han sido un factor determinante en la distribución de los daños del terremoto de Caracas de 1967. Utilizando los espectros obtenidos por Papageorgiou y Kim (1991) para la zona de Los Palos Grandes, y rehaciendo los análisis 1D con los parámetros geotécnicos/geofísicos utilizados por ellos, se obtuvieron amplificaciones 2D respecto a 1D hasta un período de 2 s, para cada microzona de distinto espesor de sedimentos, más consideraciones de la calidad del suelo superficial según Bard y Bouchon (1985), ampliando este rango hasta 4 s mediante un estudio 3D de la respuesta de pulsos cuasi-mono-frecuenciales (Figura 4) en suelos homogéneos y roca sin atenuación (Delavaud, 2007). Las amplificaciones obtenidas se aplican a los previos espectros 1D, lo que resulta en espectros con efecto de cuenca 2D y 3D.

Figura 4. Amplificaciones por efectos 2D y 3D de la cuenca según la profundidad de sedimentos y el promedio de la velocidad de onda de corte en los primeros 30 m de profundidad (Vs30).
 

5. Definición de microzonas de respuesta sísmica similar. Para la delimitación y ajuste de las microzonas sísmicas del Área Metropolitana de Caracas y Barquisimeto, se añadieron varias fuentes de información, como el análisis geomorfológico, geológico y geofísico de los sedimentos en el valle, el análisis de las rocas expuestas en laderas, la evaluación de la topografía y el análisis de los daños reportados durante el terremoto de Caracas de 1967 (Figuras de la 5 a la 12).

Figura 5. Mapa de las principales unidades cuaternarias del Valle de Caracas.



Figura 6. Mapa de las principales unidades cuaternarias de Barquisimeto y Cabudare.



Figura 7. Mapa del espesor de sedimentos del Valle sedimentario de Caracas.



Figura 8. Mapa del espesor de sedimentos tanto en Barquisimeto como en Cabudare.



Figura 9. Mapa de distribución de velocidades de ondas de corte en los primeros 30 m de profundidad (Vs30), tanto en el Valle sedimentario de Caracas como en las zonas de cerros y laderas.



Figura 10. Mapa de distribución de velocidades de ondas de corte en los primeros 30 m de profundidad (Vs30), en Barquisimeto y Cabudare, tanto en sedimentos como en cerros y laderas.



Figura 11. Mapa de microzonas sísmicas del Área metropolitana de Caracas (2014).



Figura 12. Mapa de microzonas sísmicas de Barquisimeto y Cabudare.
 

6. Fuera de las áreas sedimentarias, el peligro de movimientos en masa activados por terremotos ha sido evaluado usando información geológica, geotécnica, geomorfológica, de pendientes y modificaciones antrópicas, mediante índices cuantitativos. Los resultados permiten identificar las áreas de mayor prioridad para intervención (Figura 13).

Figura 13. Mapa del peligro de deslizamientos en laderas activados por sismos.
 

7. El estudio incluye la evaluación de edificaciones existentes respecto a su comportamiento estructural típico, orientada a establecer prioridades para su reforzamiento según su localización en las diferentes microzonas. Toda la información generada dentro del proyecto ha sido incorporada en un Sistema de Información Geográfico (SIG), el cual permitirá la interacción con las instituciones locales y planificadores urbanos para la rápida implementación de las recomendaciones.

Asimismo, la interacción con las comunidades locales está organizada por el “Aula Sísmica Madeleilis Guzmán” de FUNVISIS, cuyo esfuerzo se enfoca en la educación de prevención de desastres.