L 

Evaluacion del Impacto Ingenieril 
de un Terremoto en Ia 
Peninsula de Nicoya 

Preparado por 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME 
Universidad de Costa Rica 

L 

Coordinador del Proyecto: Ing. Guillermo Santana, Ph.D. 

para 

Comision N acional de Emergencias 

Setiembre 1999 



Evaluaci6n del impacto ... Tabla de contenidos 

TABLA DE CONTENIDOS 

VOLUMENI 

1. Descripci6n del proyecto 1-1 

1.1 Introducci6n 1-1 
1.2 Beneficiaries 1-l 
1.3 Objetivos 1-1 

1.3.1 Objetivo general 1-1 
1.3 .2 Objetivos especificos 1-2 

1.4 Productos 1-2 
1.5 Esquema organizativo 1-2 
1.6 Tareas especificas 1-3 
1. 7 Instituciones y personas contactadas 1-5 
1.8 Programa de giras de comprobaci6n de campo 1-7 
1.9 Evaluaci6n de parte del WSSI 1-8 
1.10 Clasificaci6n de instalaciones 1-8 

2. Sistemas de Informacion Geografica (SIG) 2-1 

2.1 Definicion de un SIG 2-1 
2.2 Ejemplos de aplicaciones de SIG 2-1 
2.3 Paquetes SIG disponibles en el mercado 2-2 
2.4 Atributos y componentes de un SIG 2-3 

2.4.1 Captura de datos 2-3 
2.4.2 Ana.lisis 2-4 
2.4.3 Manipulaci6n 2-6 
2.4.4 Indagaci6n 2-7 
2.4.5 Despliegue y reporte 2-8 

2.5 Caracteristicas de los datos de un SIG 2-9 
2.6 Estructura de base de datos 2-11 

3. Esquema de Analisis de Amenaza Sismica 3-1 

3 .1 Metodo general 3-1 
3.2 Tipo de analisis 3-1 
3.3 Modelaje de sismicidad y fallas 3-1 
3.4 Modelaje de la frecuencia sismica 3-3 
3.5 Modelaje del movimiento del suelo 3-3 
3.6 Estimaci6n de la Amenaza en Sitio 3-4 
3. 7 Analisis de incertidumbre 3-6 
3.8 Efectos locales del sitio 3-6 
3.9 Amenazas colaterales 3-8 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 



Evaluaci6n del impacto ... 

4. Determinacion de Ia Amenaza Sismica mediante SIG 

4.1 Datos digitales requerido 
4.2 Modelaje del movimiento del suelo 

4.2.1 Amllisis probabilistico 
4.2.2 Amilisis deterministico 

4.3 Efectos locales del sitio 
4.3.1 Modificaci6n del movimiento del suelo 
4.3.2 Licuefacci6n 
4.3.3 Deslizamientos 
4.3.4 Ruptura del suelo 

4.4 Amenazas colaterales 
4.4.1 Inundaci6n 
4.4.2 Incendios debidos a sismo 

5. Referencias y figuras 

6. Ilustraciones 

1. Anexos. Formulas de investigaci6n de campo. 

VOLUMEN II 

1. Generalidades 

1.1 Introducci6n 
1.2 Objetivos 

1.2.1 Objetivo general 
1.2.2 Objetivos especificos 

1.3 Alcance 
1.4 Antecedentes 

2. Aspectos teoricos 

2.1 Consideraciones sabre ingenieria sismica 
2.1.1 Tect6nico global y origen de los terremotos 
2.1.2 Transmisi6n de la energia sismica 
2.1.3 Caracteristicas principales de los sismos 

2.1.3 .1 Magnitud del sismo 
2.1.3.2 Foco y epicentro 
2.1.3.3 Intensidad 
2.1.3.4 Momenta Sismica 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

Tabla de contenidos 

4-1 

4-1 
4-1 
4-1 
4-2 
4-3 
4-3 
4-4 
4-5 
4-5 
4-6 
4-6 
4-7 

5-1 

6-1 

7-1 

1-1 

1-1 
1-2 
1-2 
1-2 
1-3 
1-3 

2-1 

2-1 
2-1 
2-2 
2-3 
2-3 
2-5 
2-5 
2-6 

11 



Evaluaci6n del impacto ... Tabla de contenidos 

3. 

4. 

2.1.3.5 Energia Sismica 
2.2 Sistemas de Informacion Geognifica 

2.2.1 Definicion y caracteristicas 
2.2.2 Atributos de un SIG 

2.2.2.1 Captura de datos 
2.2.2.2 Analisis 
2.2.2.3 Manipulacion 
2.2.2.4 Seleccion 
2.2.2.5 Despliegue 

Distribucion de Ia aceleracion del sismo de Nicoya 

3.1 Ubicacion y caracteristicas del sismo 
3.2 Propagacion de Ia onda sismica 
3.3 Distribucion de la aceleracion pico para el sismo de Nicoya 

Evaluacion de dafios en carreteras 

2-6 
2-6 
2-6 
2-7 
2-7 
2-7 
2-8 
2-9 
2-9 

3-1 

3-1 
3-2 
3-5 

4-1 

4.1 Licuacion 4-1 
4.1.1 Probabilidad de licuacion 4-3 
4.1.2 Zonas con probabilidad de licuacion 4-4 
4.1.3 Deformacion permanente del suelo por licuacion 4-5 
4.1.4 Deformaciones en Ia zona de Guanacaste 4-6 

4.2 Deslizamientos 4-6 
4.2.1 Desplazamientos permanentes del terrene por deslizamiento 4-7 
4.2.2 Determinacion de deformaciones en Ia zona de Guanacaste 4-8 

4.3 Determinacion de danos en carreteras 4-8 
4.4 Danos esperados en las carreteras de Guanacaste 4-10 

5. Determinacion de dafios en puentes 5-1 

5.1 Metodologfa de analisis de danos 
5.2 Otros enfoques existentes 
5.3 Descripcion del metodo del "Risk Management Solutions, Inc" 

5.3.1 Clasificacion de puentes 
5.3.2 Definicion de los estados de danos 
5.3.3 Funciones de danos en puentes 

5.4 Revision de Ia metodologfa para el sismo de Limon 
5. 5 Danos causados por el efecto de Ia aceleracion 
5.6 Danos esperados debido a Ia licuacion 
5.7 Danos ocasionados porIa combinacion de efecto de Ia 

aceleracion y Ia licuacion 

6. Conclusiones y recomendaciones 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

5-1 
5-1 
5-3 
5-4 
5-5 
5-5 
5-6 
5-7 
5-8 

5-9 

6-1 

lll 



Evaluaci6n del impacto ... Tabla de contenidos 

6.1 Conclusiones 
6.2 Recomendaciones 

7. Referencias 

6-1 
6-2 

7-1 

Anexo A: Relaciones de atenuacion A-1 

Anexo B: Mapas de aceleracion, geologia y pendientes B-1 

Anexo C: Estratigrafia de Guanacaste C-1 

Anexo D: Curvas de fragilidad D-1 

Anexo E: Clasificacion, daiios calculados y daiios observados 
observados para los principales puentes de la zona de Limon E-1 

Anexo F: Clasificacion, descripcion y daiios esperados para 
los puentes de Guanacaste. F -1 

Anexo G: Definicion y componentes de los puentes G-1 

VOLUMENIII 

1. Generalidades 

1.1 lntroduccion 
1.2 Objetivos 

1.2.1 Objetivo general 
1.2.2 Objetivos especificos 

1.3 Alcance del proyecto 
1.4 Antecedentes teorico y/o practices del problema 

2. Antecendentes 

2.1 Aspectos Generales sobre desastres naturales 
2.1.1 Efectos de los desastres 
2.1.2 Definiciones 
2.1.3 Amenaza y Riesgo Sismico 

2.2 Peligros Geologicos 
2.2.1 Vision general del proceso de la planificacion para el 

desarrollo 

Programa de Ingenierfa Sismica, LANAMME, U.C.R. 

1-1 

1-1 
1-3 
1-3 
1-3 
1-4 
1-5 

2-1 

2-1 
2-1 
2-2 
2-3 

2-4 

2-4 

lV 



Evaluaci6n del impacto ... Tabla de contenidos 

2.2.2 Terremotos 2-5 

3. La Zona de Estudio 3-1 

3.1 Delimitaci6n 3-1 
3.2 Historia Sismica 3-3 

4. Metodologia para Ia Estimacion de Daiio para Edificios en General 4-1 

4.1 Descripci6n de la metodologia 4-1 
4.1.1 Datos de Entrada Requeridos para el Amilisis 4-2 
4.1.2 Funciones de Daiio 4-2 

4.2 Descripci6n de los tipos de modelos para edificios 4-5 
4.2.1 Sistemas Estructurales 4-6 

4.3 Daiio Estructural 4-9 
4.4 Daiio en edificios debido al movimiento del terrene 4-18 

4.4.1 Generalidades 4-18 
4.4.2 Curvas de Capacidad 4-18 
4.4.3 Curvas de Fragilidad 4-20 
4.4.4 Curvas de Fragilidad Estructural para PGA 4-21 

4.5 Daiio en Edificios debido a falla del terrene 4-21 
4.5.1 Generalidades 4-21 
4.5.2 Curvas de Fragilidad-Desplazamiento permanente del 
terrene 4-21 
4.5.3 Asentamiento del terrene 4-23 

5. Distribucion de Ia Aceleracion Pico en Ia Zona en Estudio 5-1 

5.1 Generalidades 5-1 
5.2 Relaciones de atenuaci6n de Youngs et al 5-1 

6. Caracterizacion de las Estructuras de los Centros Educativos 
y de Salud 6-1 

6.1 Problemas de configuraci6n en las edificaciones 6-1 
6.1.1 Longitud 6-2 
6.1.2 Flexibilidad 6-3 
6.1.3 Falta de Redundancia 6-3 
6.1.4 Torsion 6-4 
6.1.5 Flexibilidad del diafragma 6-5 
6.1.6 Concentraci6n de esfuerzo en planta 6-6 
6.1. 7 Concentraci6n de masa 6-6 
6.1.8 Columnas debiles 6-7 
6.1.9 Pisos debiles 6-7 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. v 



'-

Evaluaci6n del impacto .. . Tabla de contenidos 

7. 

8. 

9. 

6.2 Infraestructura de los Centros Educativos 
6.2.1 Aspectos generales 
6.2.2 Centros Educativos en estudio 

6.3 Infraestructura de los Centros de Salud 
6.3 .1 Aspectos generales 
6.3.2 Centros de Salud en estudio 

6.4 Descripci6n de las estructuras analizadas 

Danos en los Centro Educativos y de Salud 

6-8 
6-8 
6-9 
6-15 
6-15 
6-15 
6-18 

7-1 

7.1 Aspectos generales 7-1 
7.2 Descripci6n de daiios de las estructuras considerando el PGA 7-2 

7 .2.1 Daiios esperados para los Centros Educativos 7-2 
7 .2.2 Descripci6n de daiios en Centros de Salud 7-7 

7.3 Daiios por deslizamiento del terreno 7-1 0 
7.4 Daiios por licuaci6n en las estructuras 7-1 0 
7.5 Daiios esperados en las estructuras de los centros educativos 

y de salud 4-10 

Conclusiones y Recomendaciones 

8.1 Conclusiones 
8.2 Recomendaciones 

Referencias Bibliograficas 

8-1 

8-1 
8-6 

9-1 

Anexo A: 

Matriculas en escuela de la zona en estudio 
Colegios de la zona de estudio 

Anexo B: Escuelas y clinicas evaluadas en el estudio 

Escuelas de Puntarenas 
Escuelas de Guanacaste 
Colegios de Puntarenas 
Colegios de Guanacaste 
Clinicas de Puntarenas 
Clinicas de Guanacaste 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

A-1 
A-20 

B-1 
B-12 
B-37 
B-51 
B-79 
B-86 

VI 



Evaluaci6n del impacto ... 

VOLUMENIV 

1. Introduccion 

1.1 Justificacion 
1.2 Objetivos 
1.3 Ubicacion del area de estudio 
1.4 Metodologia 

2. Marco geologico 

2.1 Antecedentes sobre el origen y emplazarniento del Complejo 
de Nicoya y la cobertura sedimentaria 

2.2 Estratigrafia Regional 

2.2.1 Complejo de Nicoya 
2.2.2 Formacion Sabana Grande 
2.2.3 Formacion Conglomerado Barbuda! 
2.2.4 Formacion Rivas o Cu.rU 
2.2.5 Rocas chisticas y biochisticas 

2.2.5.1 Formacion Barra Honda 
2.2.5.2 Formacion Brito 

2.2.6 Formacion Masachapa 
2.2.7 Rocas volcanicas 

2.2.7.1 Formacion Bagaces 
2.2.7.2 Formacion Liberia 

2.2.8 Manglares y Pantanos 
2.2.9 Depositos Recientes 

2.3 Aspectos geomorfologicos y neotectonicos 
2.3 .1 Consideraciones generales 
2.3.2 Formas de origen volcaruco denudacional 

2.3 .2. 1 Serranias de la Peninsula de Nicoya 
2.3.2.2 Meseta volcaruca de Santa Rosa 

2.3.3 Formas de origen sedimentario denudacional 
2.3.4 Formas de origen fluvial 
2.3.5 Consideraciones sobre Neotectonica 

2.4 Aspectos de geologia estructural 

3. Aspectos sismologicos 

3.1 Sismotectonica 
3.2 Sismicidad en la region del Pacifico norte de Costa Rica 

4. Generalidades sobre amplificacion de Ia seiial sismica en el subsuelo 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

Tabla de contenidos 

1-1 

1-1 
1-4 
1-5 
1-6 

2-1 

2-1 

2-4 

2-5 
2-6 
2-6 
2-7 
2-8 
2-8 
2-8 
2-9 
2-9 
2-10 
2-10 
2-11 
2-11 
2-14 
2-14 
2-16 
2-16 
2-17 
2-17 
2-18 
2-18 
2-20 

3-1 

3-1 
3-10 

4-1 

vii 



Evaluaci6n del impacto .. . 

4.1 lntroduccion 
4.2 Caracteristicas del movimiento sismico del terreno 

4.2.1 Parametres de amplitud 
4.2.2 Parametres de contenido de frecuencias 

4.2.2.1 Espectro del movimiento sismico del terreno 
4.2.2.2 Parametres espectrales 
4.2.2.3 Razon Vmaxlamax 

4.2.3 Duracion 
4.2.4 Discusion 

4.3 Factores que afectan e1 movimiento sismico del terreno 
4.4 Influencia de las condiciones del suelo en las caracteristicas del 

movimiento sismico del terreno 

5. Programa de analisis de respuesta sismica del terreno 

5.1 Lirnitaciones que presenta el programa SHAKE (NORAD-
CEPREDENAC, 1997) 

5.2 Modelo matematico del SHAKE 
5.3 El efecto de las propiedades del semi-espacio elastico 
5.4 Transformada de Fourier 
5.5 Comportamiento no lineal del suelo 
5.6 Metodo lineal equivalente 
5.7 Metodo de solucion exacta 

6. Amilisis de Ia informacion obtenida 

6.1 Mapa geologico 
6.2 Mapa tipos de suelos 
6.3 Mapa geologico y sondeos geofisicos 
6.4 Determinacion de los parametres geofiscos del suelo y roca a 

utilizar en el analisis 

7. Resultados del programa de analisis de respuesta sismica terreno 

Tabla de contenidos 

4-1 
4-2 
4-2 
4-4 
4-5 
4-7 
4-8 
4-8 
4-9 
4-10 

4-12 

5-1 

5-1 
5-2 
5-7 
5-8 
5-9 
5-9 
5-11 

6-1 

6-1 
6-2 
6-4 

6-9 

7-1 

7.1 Movimientos sismicos de entrada y su influencia en la amplificacion 
sismica 

7.2 Resultados generales del programa 
7.3 Metodos espectrales y funciones de transferencia 
7.4 Espectros de respuesta propuestos y funciones de transferencia 
7.5 Resultados generales de los tres grupos de pozos estudiados 
7.6 Espectros de disefio propuestos 
7. 7 Limitaciones 

8. Conclusiones 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

7-1 
7-3 
7-4 
7-5 
7-29 
7-33 
7-40 

8-1 

Vlll 



Evaluaci6n del impacto ... 

8.1 Conclusiones 
8.2 Recomendaciones 

9. Bibliografia 

ANEXO 1 Informacion general de los movimientos sismicos utilizados 

ANEX02 Perfiles geol6gicos de los pozos utilizados en los tres grupos 
de estudio y resultados del programa 

• Primer grupo de estudio 

• Segundo grupo de estudio 

• Tercer grupo de estudio 

• Grupo A 

• Grupo B 

Programa de Ingenierfa Sismica, LANAMME, U.C.R. 

Tabla de contenidos 

8-1 
8-5 

9-1 

AI 

A2-l 

A2-2 

A2-3 

A2-4 

A2-5 

A2-6 

ix 



Evaluaci6n del impacto ... 

VOLUMENV 

1. Introducci6n 

1.1 Justificaci6n 
1.2 Objetivos 
1.3 Alcance y limitaciones 
1.4 Metodologia 

2. Vulnerabilidad sismica y tipos de daiios en puentes 

2.1 Generalidades 
2.2 Tipos de daiios en puentes debidos a terremotos 

2.2.1 Desplazamientos 
2.2.2 Danos en columnas 
2.2.3 Fallas en las uniones 
2.2.4 Falla en las fundaciones 

3. Estimaci6n de Ia demanda sismica 

3 .1 Antecedentes 
3.2 Medici6n de los sismos 
3.3 Atenuaci6n de la aceleraci6n del terreno 
3.4 Aplicaci6n de las relaciones de atenuaci6n al terremoto de Nicoya 
3.5 Determinacion del espectro de respuesta para el ana.Iisis 

4. Descripci6n de Ia estructura 

4.1 Localizaci6n 
4.2 Generalidades 
4.3 Especificaciones 

4.3.1 Diseiio y construcci6n 
4.3.2 Materiales 

4.3.2.1 Concreto 
4.3.2.2 Acero de refuerzo 

4.4 Descripci6n de Ia superestructura 
4.4.1 Tramo de vigas de concreto postensado 
4.4.2 Tramo de vigas tipo canaleta 

4.5 Descripci6n de Ia subestructura 
4.5.1 Bastiones 
4.5.2 Pila 

4.6 Apoyos y conexiones 
4.6.1 Claros de vigas tipo I postensadas 
4.6.2 Claro de vigas pretensadas tipo canaleta 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

Tabla de contenidos 

1-1 

1-1 
1-2 
1-2 
1-3 

2-1 

2-1 
2-1 
2-1 
2-4 
2-5 
2-5 

3-1 

3-1 
3-1 
3-3 
3-5 
3-7 

4-1 

4-1 
4-1 
4-1 
4-1 
4-2 
4-2 
4-2 
4-2 
4-2 
4-3 
4-3 
4-4 
4-4 
4-4 
4-5 
4-5 

X 



Evaluaci6n del impacto ... 

5. Consideraciones acerca del modelo y metodo de analisis 

5.1 Descripcion del programa SEISAB 
5 .1.1 lntroduccion 
5 .1.2 Caracteristicas del modelo generado 
5 .1.3 Metodos de analisis 
5 .1.4 Combinacion de respuestas modales 
5 .1.5 Combinaciones de carga 

5.2 Modelo de la superestructura 
5.3 Modelo de la pila 
5.4 Modelo de bastiones y fundaciones 

5.4.1 Efecto del suelo en placas aisladas 
5.4.2 Efecto del suelo en los bastiones 

6. Analisis de resultados 

6.1 Discusion acerca del modelo utilizado 
6.2 Caracterizacion modal 
6.3 Revision de desplazamientos 

6.3.1 Desplazamientos en los bastiones 
6.3.2 Desplazamientos en las conexiones pila-superestructura 

6.4 Revision de la columna de la pila 
6.4.1 Flexocompresion 
6.4.2 Cortante 

6.5 Revision de la placa de fundacion de la pila 
6.6 Revision de conexiones 

6.6.1 Llaves de cortante 
6.6.2 Dovelas 

7. Conclusiones y recomendaciones 

7.1 Conclusiones 
7.2 Recomendaciones 

8. Referencias 

Anexo A: Detalles constructivos para los componentes principales 
del puente sobre el Rio Nosara. 

Anexo B: Diagramas para la estimacion de a y p 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

Tabla de contenidos 

5-1 

5-1 
5-1 
5-1 
5-3 
5-3 
5-4 
5-4 
5-5 
5-6 
5-6 
5-9 

6-1 

6-1 
6-2 
6-3 
6-3 
6-5 
6-6 
6-6 
6-8 
6-9 
6-11 
6-11 
6-11 

7-1 

7-1 
7-4 

8-1 

A-1 

B-1 

Xl 



Evaluaci6n del impacto ... 

iNDICE DE FIGURAS 

Figura 1.1 Ejemplo de enlace de datos dentro del ambiente SIG. 

Figura 1.2 Tres tipos de estructuras de datos. 

Figura 2.1 Pasos de un amilisis probabilistico de amenaza sismica. 

Figura 2.2 Tipos de fallas. 

Figura 2.3 Ejemplo de relaciones de recurrencia. 

Figura 2.4 Ejemplos de acelerogramas registrados. 

Figura 2.5 Diferentes definiciones de distancia de la fuente al sitio. 

Figura 2.6 Ejemplo de funciones de atenuaci6n para aceleraci6n pico 
horizontal vrs. Distancia para M:;:::5.5 , 6.5. 

Figura 2. 7 Ejemplo de curvas de amenaza para una localidad. 

Figura 2.8 Representaci6n de arbol 16gico para incertidumbre. 

Figura 2-9 Tipos de Sitios seg(m la Amplificaci6n Sismica en los Suelos. 

Figura 2.10 Valores para el exponente de amplificaci6n sismica mn. 

Figura 2.11 Indice de severidad de licuefacci6n y curvas de mejor 
ajuste para varios terremotos norteamericanos. 

Figura 2.12 Modelos tipicos de falla superficial. 

Figura 3.1 Modelaje del movimiento del suelo en SIG vectorial. 

Figura 4.1 Ejemplo simplificado de tablas interrelacionadas en un inventario 
de instalaciones. 

Figura 4.2 Ejemplo de tablas de bases de datos interrelacionadas 

Figura 4.3 Ejemplo de reglas de inferencia y procesos de geocodificaci6n 

Figura 5.1 Matriz de Probabilidades de Dafto para estructuras de marcos de 
acero de poca altura 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

Tabla de contenidos 

5-5 

5-6 

5-7 

5-8 

5-9 

5-10 

5-11 

5-11 

5-12 

5-13 

5-14 

5-14 

5-15 

5-16 

5-17 

5-18 

5-19 

5-20 

5-21 

Xll 



Evaluaci6n del impacto. .. Tabla de contenidos 

Figura 5.2 Tasa de dafio medio como una funci6n de Ia Intensidad de 
Mercalli Modificada para viviendas de madera en San 
Francisco, California. 5-21 

Figura 5.3 Curvas de fragilidad para estructuras bajas a base de muros 
de concreto. 5-22 

Figura 5.4 Desarrollo de relaciones heurfsticas de dafio por movimiento. 5-23 

Figura 5.5 Distribuci6n de dafios para edificios de manposteria como 
funciones de MMI con bandas de incertidumbre. 5-24 

Figura 5.6 Enfoque general para el desarrollo de funciones analiticas de 
Fragilidad. 5-24 

Figura 5. 7 Curvas analiticas de fragilidad para edificios a base de marcos 
de concreto. 5-25 

Figura 5.8a Curvas de fragilidad para componentes no-estructurales en 
edificios a base de muros de concreto de mediana altura. 5-26 

Figura 5.8b Curvas de fragilidad para componentes no-estructurales en 
edificios de cortante de mediana altura. 5-26 

Figura 5.9 Tasa de reparaci6n para tuberfas fnigiles despues de un terremoto. 5-27 

Figura 5.10 Ejemplo de analisis de red para la conectividad del sistema 
de transporte con diferentes colapsos de puentes. 5-28 

Figura 5.11 Factor de Dafio Medio para diferentes valores de 
desplazamiento Diferenciales de Falla 5-28 

Figura 5.12 Curvas de fragilidad para varios estados de dafio 
para puentes disefiados convencionalmente, sujetos a 
deforrnaciones perrnanentes del suelo. 5-29 

Figura 5.13 Curva de restauraci6n de funcionalidad para residencias en 
Nivel de Dafio 4. 5-30 

Figura 5.14 Escalade clasificaci6n de lesiones. 5-31 

Figura 5.15 Tasas de lesion y mortalidad. 5-31 

Figura 5.16 Tasa de victimas para diferentes clases de edificaciones 
en estado de dafio moderado. 5-33 

Programa de lngenierfa Sismica, LANAMME, U.C.R. xm 



Evaluaci6n del impacto . .. Tabla de contenidos 

Figura 6.1 Esquema de almacenamiento para datos de el movimiento vs. dafio. 5-34 

Figura 6.2 Ejemplo de calculo de daiio mediante SIG. 5-35 

Figura 6.3 Ejemplo de calculo de daiio por licuefacci6n usando SIG. 5-36 

Figura 6.4 Muestra de costas de construcci6n. 5-37 

Figura 6.5 Ejemplo de estimaci6n de perdida directa para edificios. 5-38 

Figura 6.6 Ejemplo de estimaci6n de perdida indirecta para edificios. 5-39 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. XIV 



Evaluaci6n del irnpacto ... Tabla de contenidos 

iNDICE DE ILUSTRACIONES 

Ilustracion 1. Puente mixto concreto-acero sobre la quebrada Panica, 
provincia de Puntarenas. 6-2 

1- Ilustracion 2. Vista aerea de la Ruta Nacionall, Liberia. 6-2 

Ilustracion 3. Vista aerea de los accesos del futuro puente sobre el rio 
Tempisque. 6-3 

Ilustracion 4. Hoteles y marina del desarrollo turistico de Flamingo. 6-3 

Ilustracion 5. Vista aerea de la ciudad de Liberia. 6-4 

Ilustracion 6. Puente sobre la quebrada La Tigra, colapso por inundaciones. 6-4 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. XV 



L 

Evaluaci6n del impacto ... 

1.1 Introducci6n 

Capitulo 1 
Descripcion del proyecto 

Descripci6n del proyecto 

El proyecto consiste en llevar a cabo un Analisis de Riesgo Sfsmico (ARS) deterministico cuyo 
resultado sirva como instrumento de apoyo en la toma de decisiones para la planificacion de las 
polfticas de reforzamiento estructural de la red vial y de los componentes criticos de la 
infraestructura regional, asf como tambien para el manejo de la emergencia generada por la 
ocurrencia del terremoto maximo creible en la Peninsula de Nicoya. La region de estudio 
comprende la totalidad de la provincia de Guanacaste y la parte de la provincia de Puntarenas 
ubicada en la mencionada peninsula. 

Un elemento clave para este trabajo es el desarrollo de un Sistema de Informacion Geografica 
(SIG), compuesto de varios modulos que contienen los datos y los modelos necesarios para 
implementar cada uno de los pasos del ARS. 

Este procedimiento de ARS tiene varias caracteristicas convenientes. La primera de elias es que 
se llevara a cabo dentro del marco de un SIG, lo cual mejorara el manejo de Ia informacion, la 
eficiencia en el analisis y la presentacion de resultados. La segunda es que el SIG seni modular 
lo cual facilitara la incorporacion de nuevos datos, nuevos procedimientos y nuevos modelos 
conforme estos vayan siendo desarrollados en el futuro. 

Esta gama de resultados brindaria utilidad al ARS como instrumento para la planificacion, Ia 
priorizacion y el establecimiento de criterios, para el reforzamiento sfsmico de la infraestructura 
existente en Ia region. 

1.2 Beneficiarios 

Los principales beneficiarios del trabajo propuesto seran Ia Comision Nacional de Emergencia, 
los gobiemos municipales y provinciales de la region Chorotega y los Ministerios de Obras 
Publicas y Transporte, de Turismo y de Salud. Esto por cuanto el sistema a establecer proveera 
los instrumentos necesarios para la planificacion y organizacion de acciones de prevencion y 
mitigacion a to mar ante la ocurrencia de un terremoto de magnitud 7,5 en la Peninsula de 
Nicoya mediante la escenificacion del impacto del sismo sobre la infraestructura de la region. 

1.3 Objetivos 

1.3.1 Objetivo general 

Proveer a la CNE y a las autoridades pertinentes de los gobiemos locales, provinciales y el 
nacional con los instrumentos necesarios para Ia planificacion y organizacion de acciones de 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 1-1 



Evaluaci6n del impacto ... Descripci6n del proyecto 

prevencwn y mitigacion a tomar, ante Ia ocurrencia de un terremoto de subduccion de 
magnitud 7,5 en Ia Peninsula de Nicoya mediante la escenificacion del impacto del sismo sobre 
la infraestructura de la region. Este objetivo se lograni mediante la implementacion de un 
sistema computarizado de Amilisis de Riesgo Sismico basado en un Sistema de Informacion 
Geognifica. 

1.3.2 Objetivos especificos 

);;> Estudiar Ia vulnerabilidad sismica de Ia red vial de la region, esto es, las carreteras 
nacionales y regionales. 

);;> Estudiar el potencial de amenazas colaterales como licuacion y fallas del suelo en los 
principales centros de poblacion. 

);;> Determinar las caracteristicas sismo-resistentes de los todos los puentes existentes en la 
region, de acuerdo a su importancia. 

);;> Estudiar la vulnerabilidad sismica de las edificaciones de importancia primaria, tales 
como hospitales y clinicas; estaciones de policia, bomberos y Cruz Roja; escuelas 
primarias y secundarias; iglesias; aeropuertos y campos de aterrizaje. 
Estudiar la vulnerabilidad sismica de lineas vitales tales como represas; canales de 
riego; lineas de conduccion electrica de alta tension y red de subestaciones electricas. 

1.4 Productos 

- Simulacion del impacto del terremoto max1mo creible a ocurrir en Ia region de estudio 
mediante el uso del Sistema de Informacion Geognifica preparado para tal efecto y con 
capacidad para realizar el analisis deterministico del riesgo sismico. 

- Base de datos computarizada conteniendo la informacion ingenieril completa de todos las 
carreteras y puentes integrados en la red vial de Ia region de estudio. 

- Base de datos computarizada conteniendo Ia informacion ingenieril completa de todas las 
instalaciones deterrninadas como criticas para Ia atencion de Ia emergencia sismica y descritas 
anteriormente, i.e., hospitales, aeropuertos, escuelas etc. 

1.5 Esquema organizativo 

El patrocinio de la Comision Nacional de Emergencia esta coordinado y dirigido por el lng. 
Jorge Arturo Castro; el trabajo del proyecto esta coordinado por el lng. Guillermo Santana, 
Ph.D., del LANAMME. El esquema organizativo complete se presenta en el cuadro 1.1 . En 
este se dan los nombres de cada uno de los individuos participantes y sus respectivas funciones. 
El proyecto se lleva a cabo mediante un convenio entre la Comision Nacional de Emergencia y 
la Fundacion para Ia Investigacion de Ia Universidad de Costa Rica (FUNDEVI). Las 
funciones administrativas se llevan a cabo en el LANAMME y en coordinacion con 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 1-2 



Evaluaci6n del impacto ... Descripci6n del proyecto 

FUNDEVI. Ademas el proyecto cuenta con una auditoria tecnica extema de parte de la 
Iniciativa Mundial de Seguridad Sismica, World Seismic Safety Initiative (WSSI). 

1.6 Tareas especificas 

Durante la primera fase del proyecto se han concluido las siguientes tareas: estudio preliminar 
de la zona; revision de los estudios existentes; digitalizacion y clasificacion de mapas; 
inspeccion de la zona de estudio; recoleccion de caracteristicas de puentes y carreteras; 
creacion de la base de datos espacial (SIG); determinacion preliminar del riesgo sismico 
(ARS); redaccion de informes de avance. La creacion de la base de datos espacial (SIG) y la 
determinacion preliminar del riesgo sismico (ARS) conllevo la redaccion de un reporte de 
fondo que se incluye en el presente informe. Este informe representa, a la fecha, la (mica 
referencia conocida y escrita en espaftol que incluye tanto los elementos basicos referentes a los 
sistemas de informacion geografica como los elementos basicos de la determinacion del riesgo 
sismico mediante esta nueva tecnologia. En resumen, las tareas especificas son las siguientes: 

Resumir el conocimiento vigente y nuevos conocimientos en la generacion de Sistemas de 
Informacion Geografica (SIG). 

Evaluar datos para identificar necesidad de informacion especifica para desarrollar y 
verificar el SIG. 

Generar la informacion necesaria a traves de investigacion de fuentes, visitas de campo, 
inferencias. 

Construccion de bases de datos para el SIG. 

Modelaje del sismo mediante la incorporacion de los datos geologicos, sismologicos, etc. 
en el SIG para generar mapas de intensidades, aceleraciones, etc. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 1-3 



Evaluaci6n del impacto . .. Descripci6n del proyecto 

Cuadro 1.1 : Esquema organizativo del proyecto lmpacto lngenieril de un 
Terremoto en Ia Peninsula de Nicoya. 

CNE 
Jorge Arturo Castro, Director del proyecto 

; 

I 
Asesoria Tecnica (WSSI) 

Haresh C. Shah, Coordinador 
Tsuneo Katayama 

Luis Esteva 
Rodolfo Saragoni 

Franz Sauter 

Lidier Esquivel, Asesor Tecnico 

Administrador del proyecto 
(LANAMME) 
Rosibel Rivera ·· 

Consejo Asesor 
Juan Pastor, Coordinador 

f--- Jorge Manuel Dengo 

Ejecucion 
Guillenrio Santana, Coordinador 

- ·'-- Gaston Laporte-Suelos 
Jorge Gutierrez-Estructuras 

Leonardo Castro-Transportes 
Roberto Rarnirez-Geologia 

Asistencia Tecnica 
Ivonne Arroyo 
Alfonso Bravo 
Mauricio Calvo 

Jonnathan Camacho 
Danilo Hernandez 

Juan P. Montealegre 
Rocio Rodriguez 

Martin Rojas 
Mario Salazar 

Jennifer Tanner 
Angelo Trezza 

Raul Gonzalez 
Jaime Sotela 

PrQgrama de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 1-4 



Evaluaci6n del impacto ... Descripci6n del proyecto 

1.7 Instituciones y personas contactadas 

Una parte considerable del tiempo utilizado se ha dedicado a la obtenci6n de datos generados 
por diversas instituciones nacionales e intemacionales. Esta tarea ha sido bastante fructifera 
dado que se han identificado personas interesadas en ayudar ala realizaci6n del proyecto. 

A continuaci6n se presenta una lista de las instituciones y personas contactadas en cada 
instituci6n: 

-Ministerio de Obras Publicas y Transportes 
Direcci6n General de Planificaci6n 

lng. Maria Lorena Lopez, Directora 
Gerardo Pezoa 
Miguel Cubero 
Ana Lorena Segura 
Jose Fonseca 

Direcci6n de A viaci6n Civil 
Departamento de lnfraestructura Aeromiutica 
lng. Enrique Molina, Director 
Arq. Ana Beatriz Lopez 
Miguel Ramirez 

Instituto Geognifico Nacional 
Geografo Eduardo Bedoya B .. Director 
Ge6grafo Cristian Asch 

Departamente Disefi.o de Puentes 
lng. Jose Rivera, Director 
lng. Maria Ramirez 

Departamento de Geotecnia y Materiales 
Ge6logo Elmer Jimenez 

-Caja Costarricense del Seguro Social 
Proyecto de Modemizaci6n, CCSS 

Dr. Luis Bernardo Saenz. Director 
Departamento de Planificaci6n 

Marielos Benavides 
Luis Viquez 

-Ministerio de Seguridad Publica 
Lie. Laura Chinchilla, Ministra 

-Ing. Jorge Manuel Dengo Obregon 
Ex Vice Presidente de Ia Republica 

-Ministerio de Educacion Publica 
Centro Nacional de Infraestructura Fisica Educativa (CENIFE) 

Pro.grama de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 1-5 



Evaluaci6n del impacto ... 

Arq. Fernando Ulloa, Director Ejecutivo 
Juan de Dios Arce 
Roxana Campos 

- Ministerio de Economia, Industria y Comercio 
Departamento de Estadistica y Censos 

-Universidad Nacional 
Observatorio Vulcanol6gico y Sismol6gico de Costa Rica 

Dr. Jorge Marino Proffi 
Dr. Federico Guendel 

-Universidad de Costa Rica 
PROD US 

Dr. Rosendo Pujol Mesalles, Director 
lng. Alexander Gonzalez 

CIEDES 
Dr. Carlos Quesada Mateo, Director 

-SENARA 
Departamento de Geologia 

Ge6loga Sandra Arroyo, Directora 

-Stanford University, California, USA 
Department of Civil Engineering 

Dr. Haresh C. Shah 
Dra. Stephanie A. King 
Dra. Anne Kiremidjian 

-University of California at Berkeley, California, USA 
Earthquake Engineering Research Center 

Prof Jack P. Moehle, Director 
Cecily Sabey, Librarian 

-Risk Management Solutions, Inc. Menlo Park, California, USA 
Government Services Group 

Dr. R. Scott Lawson, Director 

-Consiglio Nazionale delle Ricerche 
Dr. Sergio Chiesa 

-Federal Emergency Management 

Descripci6n del proyecto 

Gil Jamieson, Chief of Risk Assesment at the Mitigation Directorate 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 1-6 



Evaluaci6n del impacto ... Descripci6n del proyecto 

-Risk Engineering, Inc. 
Dr. Robin McGuire, President 

El resultado parcial de Ia coleccion de informacion se puede ver a traves de la siguiente lista de 
mapas que han sido digitalizados: 

Curvas de nivel para Costa Rica. Intervalos de 100 metros. Escala de digitalizacion 
1 :200 000. Fuente: Ministerio de Agricultura y Ganaderia con colaboraci6n 
holandesa. 

Carreteras Nacionales y Regionales. Escala de digitalizacion 1:50 000. Fuente: 
Ministerio de Obras Publicas y Transportes con colaboraci6n de Ia agencia alemana 
GTZ. 

Geologico. Escalade digitalizacion 1:200 000. Fuente: PRODUS 

Rios. Escala de digitalizacion 1 :200 000. Fuente: Agencia alemana de cooperaci6n 
GTZ 

Tipos de suelos. Escala de digitalizacion 1 :200 000. Fuente: PROD US 

Distritos de Costa Rica. Escala de digitalizacion 1 :50 000. Fuente: PROD US 

Provincias de Costa Rica. Escalade digitalizacion 1:50 000. Fuente: PRODUS 

Geomorfol6gico del Pacifico Norte de Costa Rica. Escala de digitalizacion 1:100000. 
Fuente: Universidad de Costa Rica en colaboraci6n con el Servicio de Cooperaci6n 
Cultural y Tecnica del Gobierno de Francia. 

1.8 Programa de giras de comprobaci6n de campo 

A traves del Ministerio de Obras Publicas y Transportes y el Ministerio de Educaci6n Publica 
se han obtenido los bancos de datos de mantenimiento de puentes y ubicaci6n de escuelas y 
colegios para la region de estudio. Este banco de datos contiene toda Ia informacion referente a 
las caracteristicas geometricas y de materiales de los puentes. Sin embargo, con el objetivo de 
verificar el grado de actualizaci6n de los datos, se ha procedido a realizar una serie de giras de 
campo a la Peninsula de Nicoya. . Para recabar Ia informacion de campo, se disefiaron y 
calibraron formularios de encuesta que se presentan en el anexo. Ademas se realize una gira en 
helic6ptero sobre toda la region, en especial la zona costera de mas dificil acceso por via 
terrestre. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 1-7 



Evaluaci6n del impacto . .. Descripci6n del proyecto 

1.9 Evaluacion de parte del WSSI 

Durante el mes de marzo de 1997, se llev6 a cabo Ia evaluaci6n inicial del proyecto por parte 
del equipo integrado para tal efecto por Ia Iniciativa Mundial de Seguridad Sismica, World 
Seismic Safety Initiative (WSSI). Las reuniones se prolongaron por un lapso de 3 dfas. Para Ia 
reunion inicial se cont6 con la presencia de todos los participantes del proyecto, quienes dieron 
valiosos aportes en cuanto a la marcha del proyecto. Se adjunta el resultado de la evaluaci6n 
como anexo al presente volumen. 

1.10 Clasificacion de instalaciones 

Esta clasificaci6n se adapt6 de la evaluaci6n de daiios por sismo en California segful el A TC-
13, 1985. 

Edificios 

• Madera (bajos) 
• Metalliviano (bajos) 
• Mamposteria sin refuerzo (muro periferico) 

a. Bajos (uno a tres pisos) 
b. Medianos (cuatro a siete pisos) 

• Mamposteria sin reforzar (con muro de carga) 
a. Bajos 
b. Medianos 
c. Altos (mas de ocho pisos) 

• Muro de corte de concreto reforzado (con marcos rigidos) 
a. Bajos 
b. Medianos 
c. Altos 

• Muro de corte de concreto reforzado (sin marcos rigidos) 
a. Bajos 
b. Medianos 
c. Altos 

• Muro de corte de mamposteria reforzada (con marcos rfgidos) 
a. Bajos 
b. Medianos 
c. Altos 

• Marcos de acero arriostrados 
a. Bajos 
b. Medianos 
c. Altos 

• Marcos rfgidos de acero (sistema de marco perimetral) 
a. Bajos 
b. Medianos 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 1-8 



Evaluaci6n del impacto ... Descripci6n del proyecto 

c. Altos 
• Marcos rigidos de acero (sistema de marco distribuido) 

a. Bajos 
b. Medianos 
c. Altos 

• Marcos ductiles de concreto reforzado (sistema de marco distribuido) 
a. Bajos 
b. Medianos 
c. Altos 

• Marcos no-ductiles de concreto reforzado (sistema de marco distribuido) 
a. Bajos 
b. Medianos 
c. Altos 

• Concreto prefabricado (no incluye tilt up) 
a. Bajos 
b. Medianos 
c. Altos 

• De gran luz (de baja altura) 
• Tilt up (bajos) 
• Casas m6viles 

Puentes 

• Convencionales (menos de 150m. de clare) 
a. Claros simples multiples 
b. Continuos/monoliticos (incluye los puentes de un solo claro) 

• May ores (mas de 150 m. de clare) 

Tuberias 

• Subternineas 
• Superficiales 

Represas 

• Concreto 
• Enrocamiento o de tierra 

Tuneles 

• Aluvi6n 
• Roca 
• Corte y cobertura 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 1-9 



... _ 

Evaluaci6n del impacto ... 

Tanques de almacenamiento 

• Subternineos 
a. Liquido 
b. Solido 

• Superficiales 
a. Liquido 
b. Solido 

• Elevados 
a. Liquido 
b. Solido 

Vias y Pavimentos 

• F errocarriles 
• Carreteras 
• Pistas 

Chimeneas (de orden industrial) 

• Mamposteria 
• Concreto 
• Acero 

Gruas 

Fajas de transporte 

Torres 

• Lineas de transmision electrica 
a. Convencionales (menos de 30m.) 
b. Mayores (mas de 30m.) 

• Comunicaciones 
• Observacion 
• Maritimas 

Otras estructuras 

• Canales 
• Retencion de tierra 
• Obras portuarias 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

Descripci6n del proyecto 

1-10 



Evaluaci6n del impacto ... Descripci6n del proyecto 

Equipo 

• Residencial 
• Oficina (muebles, computadoras, etc.) 
• Electrico 
• Mecanico 
• Laboratorios 
• Trenes, camiones, aviones y otros vehiculos. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 1-11 



Evaluaci6n del impacto . .. Sistemas de lnfonnaci6n Geografica (SIG) 

Capitulo 2 
Sistemas de Informacion Geognifica (SIG) 

2.1 Definicion de un SIG 

Un Sistema de Informacion Geografica (SIG) es un paquete informatica diseiiado para permitir 
la captura, manejo, modificacion, manipulacion, analisis, sintesis y despliegue de datos 
referidos en forma geognifica. Los objetos y caracteristicas del mundo real son representados 
como elementos cartograficos con atributos asociadas a ellos. El SIG combina las ventajas de 
los sistemas automatizados de cartografia, sistemas de manejo de bases de datos y sistemas de 
analisis y simulacion. 

2.2 Ejemplos de aplicaciones de SIG 

• La tecnologia SIG es empleada en varies campos con elfin de resolver de manera 
eficaz, problemas que involucran informacion distribuida espacialmente 

• Algunos ejemplos incluyen: 

- Uso de Ia tierra 
- Valoraciones impositivas 
- Manejo de instalaciones 
- Estimacion de amenazas naturales 
- Manejo de recursos naturales 
- Estimacion de impacto ambiental 
- Simulacion de flujo de acuiferos 
- Almacenaje y manipulacion de informacion geotecnica de perforaciones 
- Minerfa 
- Despacho de vehiculos de emergencia 
- Ruteo de flujo de transite 
- Estudios de poblacion 
- Investigacion demografica y de mercadeo 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 2-1 



Evaluaci6n del impacto ... Sistemas de lnfonnaci6n Geogratica (SIG) 

2.3 Paquetes SIG disponibles en el mercado 

Actualmente existen alrededor de 100 productos relacionados con los SIG. Estos varian en 
capacidad, complejidad, abilidad para interactuar con otros paquetes informaticos, precio y 
requisitos de plataforma computacional y sistema operativo. 

Para la realizacion de este proyecto se utilizo el paquete SIG denominado como ARC/INFO PC 
Version 3.5. Algunas de las caracteristicas de los paquetes disponibles son: 

Map Info 

• Programa de mapeo a base de rastreo y hecho para funcionar bajo el ambiente 
Windows. 

• Cuenta con un sistema completo para la visualizacion de los datos y con herramientas 
para el analisis geografico y permite la elaboracion sencilla de mapas sofisticados. 

• Ellenguaje de programacion incluido, MapBasic, puede ser empleado para crear 
aplicaciones Maplnfo o bien para integrar Mapinfo con otras aplicaciones como por 
ejemplo, sistemas de manejo de bases de datos y hojas electronicas. 

• El paquete incluye varios tipos de mapas y datos junto con los programas. 

ARC/INFO 

• Desarrollado por Environmental Systems Research Institute (ESRI) en California, 
U.S.A. 

• Reconocido como el estandar mundial para SIG, con mas de 30 000 usuarios en unas 7 
mil entidades en el mundo. 

• Usado para automatizar, manipular, analizar y desplegar datos geograficos mediante 
cientos de herramientas sofisticadas disefiadas para el cartografiado automatico, 
conversion de datos, manejo de bases de datos, concatenacion de mapas y analisis 
espacial, despliegue e indagacion interactivos, edicion grafica y geocodificacion de 
direcciones. 

• Puede operar tanto con modelos de datos de rastreo como de vectores e incluye una 
interface de manejo de base de datos relacional que permite Ia integracion con sistemas 
comerciales de manejo de bases de datos. 

• La version 3.5 para PC Windows solo puede manejar datos en forma vectorial, la 
version para plataforma Windows NT si permite ambos tipos de datos. 

• El fabricante tambien ofrece otros productos relacionados con el SIG, tales como el 
Arc View, un sistema para computador PC que permite almacenar, indagar, analizar y 
desplegar informacion en el ambiente Windows . 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 2-2 



Evaluaci6n del impacto ... Sistemas de Informacion Geogratica (SIG) 

2.4 Atributos y componentes de un SIG 

• Los atributos y componentes de un SIG pueden dividirse en las siguientes categorias 
(segtm Arbeit, 1990): 

- Captura de datos 
- Amilisis 
- Manipulaci6n 
- lndagaci6n 
- Despliegue/Reporte 

2.4.1 Captura de datos 

• Se refiere a la entrada de datos a un SIG. 
• Objetos del mundo real con ubicaciones geognificas deben ser convertidos en elementos 

cartognificos dentro del SIG. 
• Usualmente la parte mascara y que mas tiempo consume dentro de un proyecto de SIG. 
• Dependiendo de la capacidad del paquete SIG, los datos pueden ser introducidos al SIG. 

mediante lectores 6pticos, digitalizadores, archives ASCII, o por conversion de datos. 

Lectura 6ptica 

- Usado para datos en forma de mapas publicados 
- La calidad de la lectura depende de la resoluci6n del lector 6ptico y la calidad de la 
publicaci6n original 
- El mapa deber ser geo-referenciado (el SIG debe saber donde se ubica el mapa con respecto al 
mundo real en terminos de coordenadas tales como longitud y latitud) 
- Se deben agregar atributos a cada elemento cartografico 

Digitalizaci6n 

- Utilizado tambien para datos en forma de mapas publicados 
- Usualmente mas precise (requiere de menos correcciones) que la lectura 6ptica, pero consume 
mas tiempo 
- Mapa debe ser geo-referenciado en el SIG y se deben agregar atributos a cada elemento 
digitalizado 

Archives ASCII 

- El proceso (y el formate de los datos de entrada) cambia dependiendo del SIG utilizado 
- Usualmente cada elemento cartografico es referido en el archive de texto mediante un nfunero 
de identificaci6n y Ia ubicaci6n de coordenadas (e.g., latitud y longitud) 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 2-3 



Evaluaci6n del impacto . .. Sistemas de Infonnaci6n Geografica (SIG) 

- Es necesario utilizar varias coordenadas para definir elementos linea asi como los hordes de 
elementos area. 

- El metodo mas rapido y facil si los elementos a cartografiar ya han sido ubicados (i.e., 
asignacion de coordenadas de alglin tipo) y han sido leidos en formato digital tal como en una 
base de datos o una hoja electronica. 

Conversion de datos 

- Archivos de datos y mapas pueden ser convertidos de otro paquete SIG o programas similares 
(e.g., sistemas CAD o programas de procesamiento de imagenes de satelite) o de un archivo 
digital de formato estandar (e.g, los archivos en formato DLG producidos por el Servicio 
Geologico de los Estados Unidos (USGS) al SIG seleccionado. 
- La capacidad depende de los programas involucrados en la conversion. 
- Algunas conversiones pueden ser hechas automaticamente dando como resultado mapas libres 
de errores, otros requieren de varios comandos y pueden perder informacion en el proceso de 
conversion. 
- La capacidad de un SIG para leer datos provenientes de otro paquete se vuelve importante 
conforme aumenta Ia disponibilidad de datos digitales en diferentes formatos. 

2.4.2 Amilisis 

• Los tipos de analisis que pueden llevarse a cabo con un SIG varian entre los diferentes 
paquetes disponibles. 

• Los siguientes procedimientos de analisis son tipicos de un SIG (y ayudan a definir al 
paquete como un verdadero SIG y no simplemente un programa de cartografiado 
auto matico). 

Superposicion e interseccion de mapas 

-Las superposiciones de diferentes mapas permiten el analisis de las relaciones 
espaciales entre los diferentes tipos de datos. 

-Interseccion para la creacion de un nuevo mapa a partir de dos o mas mapas. 

-Existen varios tipos de procedimientos de interseccion, pero en el sentido mas general, 
el nuevo mapa contendra todos los elementos de cada uno de los mapas a partir de los 
cuales fue creado. 

Analisis de atributos 

- Los atributos asociados a elementos cartograficos pueden ser analizados con funciones 
tales como expresiones logicas o matematicas 

Programa de Ingenierfa Sismica, LANAMME, U.C.R. 2-4 



Evaluaci6n del impacto ... Sistemas de Informacion Geognifica (SIG) 

- Nuevos atributos son usualmente creados como funciones de atributos existentes, 
especialmente para un nuevo mapa creado a partir de una interseccion de mapas. 

Medici ones 

- Ejemplos de mediciones de datos cartografiados incluyen longitud, area, angulo, 
pendiente, o distancia entre dos ubicaciones. 

- Las mediciones son usualmente dadas en unidades de coordenadas del mapa, de esta 
forma, mapas referenciados mediante latitud y longitud deben ser proyectados a la 
superficie de la Tierra para la medicion en unidades normales (e.g., metros o pies). 

Amilisis de redes 

- Usado para resolver problemas que tratan con la conectividad de elementos 
cartograticos, tales como distribucion de transito o flujo en tuberias. 

- Los esquemas de almacenamiento de datos en la mayoria de los SIG son disefiados 
para facilitar los analisis de red o de conectividad. 

Amilisis de cercania 

- Las relaciones espaciales entre datos cartognificos son analizadas con procedimientos 
de cercania o proximidad. 

- Se pueden to mar decisiones con base en la cercania ( o lejania) que un item dado tenga 
con respecto a otros itemes, especialmente en un mapa nuevo creado a partir de una 
interseccion de mapas. 

Interpolacion 

- Se refiere a la aproximacion de informacion no disponible para una cierta ubicacion 
con base en informacion disponible en las localidades circumvecinas. 

- Existen esquemas de interpolacion de varios tipos en un SIG tales como generar 
contornos o usar promedios de distribuciones espaciales. 

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Evaluaci6n del impacto .. . Sistemas de Infonnaci6n Geognifica (SIG) 

· 2.4.3 Manipulaci6n 

• Los tipos de manipulacion de datos que pueden llevarse a cabo con un SIG varian entre 
los diferentes paquetes disponibles 

• Los siguientes procedimientos de manipulacion de datos son tipicos de un SIG y ayudan 
a definir el paquete como un verdadero SIG y no simplemente un programa de 
cartografiado automatico: 

Fusion de mapas 

- Se refiere a la union de dos mapas, usualmente de regiones diferentes pero adyacentes, 
para formar un mapa combinado que cubre ambas regiones. 

- Los elementos cartognificos y los atributos asociados a ellos generalmente requieren 
ser del mismo tipo y tener las mismas definiciones para que la fusion sea exitosa. 

Proyeccion 

- Usado para representar la superficie curva de la Tierra en una superficie bidimensional 
(i.e., la pantalla de Ia computadora o los mapas impresos). 

- Usado para convertir mapas referenciados mediante latitud y longitud a coordenadas 
que puedan ser medidas en pies o metros. 

- Hay varios esquemas de proyeccion que usan formas geometricas diferentes para 
representar Ia superficie de la Tierra como una superficie plana; Ia mayoria de los 
paquetes SIG respaldan varios de los tipos mas comunes. 

- Un cuadro o ventana de recorte es definido usualmente de acuerdo a las coordenadas 
de sus vertices y las porciones del mapa matriz ubicadas dentro de la ventana son 
copiadas al nuevo mapa. 

Actualizacion 

- Los elementos cartognificos y los atributos asociados a ellos deben ser mantenidos al 
dia con respecto a su ubicacion y a sus datos descriptivos. 

- Procedimientos de actualizaci6n de los mapas y sus atributos varian entre los 
diferentes paquetes SIG, pero la mayoria permiten la actualizaci6n de elementos y 
registros individuates asi como tambien procesamiento en grupo. 

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Evaluaci6n del impacto ... Sistemas de Informaci6n Geogratica (SIG) 

Generalizaci6n 

- Usado para eliminar elementos cartognificos que podrian ser innecesarios o que 
podrian estar afiadiendo confusion o error a un mapa. 

- Usualmente usado para suavizar lineas dentadas mediante Ia eliminaci6n de vertices 
intermedios. 

Agregaci6n 

- Usado para combinar datos de varias maneras dependiendo de Ia capacidad del 
paquete SIG utilizado. 

- V arios elementos cartograficos con sus atributos asociados pueden ser combinados y 
representados como un solo elemento con nuevos atributos que representen el tipo de 
combinaci6n utilizado (e.g., suma, producto, promedio, maximizaci6n). 

2.4.4 Indagacion 

• Una pregunta que es usada para facilitar el acceso a, y el analisis de, un conjunto de 
atributos. 

• Usada para identificar un conjunto especifico de elementos cartograficos sobre los 
cuales se puede hacer un analisis o una manipulaci6n. 

• Los lenguajes de indagaci6n varian entre los diferentes paquetes SIG y de acuerdo con 
los tipos de modelos de datos que se involucren, pero en la mayoria de los casos se usa 
el SQL, Standard Query Language, o bien, alg(m derivado de este. 

• Por ejemplo, un comando SQL con la siguiente sintaxsis: 

SELECT id FROM edificios WHERE perdida> 10000 

dara como resultado los nfuneros de identificaci6n de todos los edificios en el archive 
de datos denominado "edificios" que tengan perdidas mayores a 10 000. 

• Algunos paquetes SIG pueden interactuar con programas comerciales de manejo de 
bases de datos y requieren de comandos especificos del programa para realizar 
operaciones de irtdagaci6n. 

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Evaluaci6n del impacto . .. Sistemas de Informacion Geografica (SIG) 

• Las indagaciones con SIG son usualmente de los siguientes dos tipos: 

lndagaci6n Espacial 

- Usado para preguntas relativas a Ia ubicacion de los elementos cartograficos, asi como 
tambien entre los elementos mismos. 
- Un ejemplo es Ia seleccion de todos los edificios que esten ubicados a menos de 5 Km 
de distancia de una falla activa. 

lndagacion de Atributos 

- Usado para indagaciones relativas a los atributos asociados con los elementos 
cartognificos. 
- El ejemplo del comando SQL presentado anteriormente es una indagacion de atributo; 
otro ejemplo es Ia seleccion de todos los edificios construidos con mamposteria no 
reforzada. 

2.4.5 Despliegue y reporte 

• Uno de los aspectos mas importantes de un SIG es su abilidad para desplegar y reportar 
informacion tal como datos almacenados, superposicion de mapas y analisis de 
resultados. 

• Usado para facilitar Ia transferencia de informacion de los analistas a los ejecutores de 
una manera clara y eficaz. 

• La mayoria de los paquetes SIG pueden desplegar y reportar informacion en los 
siguientes formatos: 

Tab las 

- Usado para reportar atributos, tanto de todos los registros como de aquellos resultantes 
de una indagacion. 

- Los atributos a incluir y el formate de Ia lista son usualmente establecidos por el 
usuano. 

- Puede ser mostrado en el monitor de Ia computadora o impreso en papel. 

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Evaluaci6n del impacto ... Sistemas de Infonnaci6n Geogratica (SIG) 

Despliegue de mapas 

- Permite Ia comunicacion nlpida y clara de la informacion cartografiada (e.g., datos de 
entrada y resultados). 
- Varies mapas pueden ser superpuestos en el monitor para mostrar las relaciones 
espaciales entre los datos o los resultados. 
- La adicion de anotaciones, leyendas y otros itemes ayudan a aclarar la informacion del 
mapa. 
- Los mapas pueden ser mostrados en pantalla de computador o impresos en papel. 

Despliegue en Terminates 

- Tablas y mapas son usualmente desplegados en terminates de computador. 
- Un monitor de alta resolucion y pantalla grande mejora la calidad del despliege. 

Archives de datos 

- Tablas generadas por reportes de datos y resultados son desplegados en terminates, 
impresos en papel o guardados en archives de datos de salida. 
- Dependiendo de la capacidad del paquete SIG, los archives de datos de salida pueden 
ser escritos en varies formatos, tales como formate de hojas electronicas, archives de 
texto ASCII, formatos de bases de datos y otros relacionados con paquetes SIG. 

2.5 Caracteristicas de los datos de un SIG 

• Los datos asociados con un SIG pueden ser divididos en los siguientes dos tipos: 

Datos Espaciales (Graficos) 

• Representaci6n digital (con elementos cartograficos) de objetos del mundo real. 

La representacion de los datos espaciales dentro del SIG es hecha con el modele de 
rastreo o con el modele vectorial (adaptado de Frost & Chameau, 1993) o una variacion 
de alguno de estes dos modelos. 

Modele de Rastreo 

- El area de interes es dividida en celdas y el valor correspondiente a cada celda indica 
el tipo de objeto o caracteristica de la localidad. 
- Si el area es dividida en celdas de 5m por 5m, entonces la ubicaci6n del objeto puede 
ser determinada (micamente con precision de 5m de las direcciones principales. 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 2-9 



Evaluaci6n del impacto ... Sistemas de Informacion Geografica (SIG) 

- Usualmente las celdas no corresponden a la caracteristica que estas representan en el 
mundo real (e.g., se requiere de un grupo de celdas para representar un elemento tal 
como un lago ). 
- V entajas del modelo de rastreo incluyen: 

Operaciones sencillas de estructura de datos y superposici6n de mapas son 
implementadas eficazmente. 
Alta variabilidad espacial es representada eficazmente con el formato de rastreo. 
Formato de rastreo es requisito tipico para el trabajo con imagenes digitales. 

- Desventajas del modelo de rastreo incluyen: 
Menos compacto, usualmente requiere de compresi6n de datos. 
Relaciones topol6gicas son mas dificiles de representar. 
Bordes de los mapas tienden a tener apariencia dentada o escalonada. 

Modelo vectorial 

- Objetos o caracterisiticas del mundo real son representados como puntos, lineas o 
poligonos que definen sus bordes. 

- Ventajas del modelo vectorial incluyen: 
Estructura de datos mas compacta. 
Codificaci6n eficiente de la topologia e implementaci6n mas eficaz de las 
operaciones que requieren informacion topol6gica, tal como analisis de redes. 
Resultado grafico se compara bien con los mapas dibujados a mano. 

- Desventajas del modelo vectorial incluyen: 
Operaciones complejas de estructuras de datos y de superposici6n de mapas son mas 
dificiles de llevar a cabo. 
Representaci6n de variabilidad espacial alta es ineficiente. 
El trabajo con imagenes digitales noes hecho en forma efectiva. 

Datos Tabulares (No Gnificos) 

• Atributos estan asociados con datos espaciales. 
• Son almacenados en formato alfanumerico y son representaciones de las caracteristicas, 

cualidades y relaciones entre elementos cartograficos y localidades geograficas. 
• Pueden ser almacenados en la base de datos intema del paquete SIG, aun cuando estas 

bases son usualmente limitadas en cuanto a su capacidad para almacenar grandes 
cantidades de datos y en cuanto a su capacidad funcional. 

• Algunos paquetes SIG tienen la capacidad de enlazar datos espaciales y tabulares con 
tablas de atributos en un sistema de manejo de bases de datos extemo y de alto nivel 
mediate el uso de una interface. 

La figura 1.1 muestra un ejemplo de enlaces de datos ( espacial, tabular, sistema de manejo de 
base de datos extemo) dentro del SIG. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 2-10 



Evaluaci6n del impacto ... Sistemas de Informacion Geografica (SIG) 

2.6 Estructura de base de datos 

• Un sistema de manejo de bases de datos es un paquete que provee un medic sistematico 
para almacenar, actualizar y recuperar informacion almacenada como datos, usualmente 
en forma de registros en un archive. 

• El manejo de bases de datos de datos espaciales y tabulares constituyen una parte 
integral de un SIG. 

• La mayoria de los paquetes SIG tienen incorporado un sistema de manejo de bases de 
datos que varia en cuanto a capacidad y tipo de lenguaje interne de comandos utilizado. 

• Algunos paquetes SIG tienen Ia capacidad de interactuar con sistemas de manejo de 
bases de datos extemos, lo cual es usualmente necesario cuando los requisites de 
capacidad del manejador superan al sistema incluido en el SIG. 

• Los tres tipos mas comunes de estructuras de base de datos se muestran en la figura 1.2 
e incluyen lo siguiente (adaptado de Frost & Chameau, 1993): 

Estructura Jerarquica 

- La informacion se dispone en forma de conjuntos y subconjuntos, estructurada en 
formate de arbol 0 de ramificacion. 

- El acceso a una pieza especifica de informacion debe hacerse a traves de un camino 
unico, usualmente una busqueda de arriba hacia abajo ode abajo hacia arriba. 

- Para obtener informacion se usa generalmente un lenguaje de indagacion por 
procedimiento, en el cual se adjuntan enlaces adicionales a los registros de datos 
mientras se construyen las bases de datos que luego son usados como una guia durante 
las busquedas. 

Estructura de Red 

- Los registros son agrupados en jerarquias de dos niveles denominados conjuntos, sin 
embargo, una porcion de los datos puede pertenecer a mas de un conjunto 

-Informacion de un mismo conjunto es almacenada muy cerca y puede ser obtenida a1 
mismo tiempo 

- Tambien usa un lenguaje de indagacion por procedimiento para obtener informacion. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 2-11 



Evaluaci6n del irnpacto ... Sistemas de Informacion Geogratica (SIG) 

Estructura Relacional 

- La base de datos consiste en archivos con datos dispuestos en arreglos 
bidimensionales, usualmente como tablas con registros. 

- Permite recombinar los datos individuates para formar relaciones diferentes resultando 
en mayor flexibilidad en el uso de la informacion. 

-Usa un lenguage de indagacion, no por procedimiento (usualmente SQL), sino mas 
bien independiente de la estructura de base de datos permitiendo un medio mas flexible 
para la obtencion de la informacion. 

- Es la estructura primaria usada en la mayoria de paquetes SIG, pero algunos paquetes 
tienen la capacidad de interactuar con sistemas de manejo de bases de datos extemos 
que usan estructuras de datos jerarquicos o de red. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 2-12 



Evaluaci6n del impacto ... Analisis de Amenaza Sismica 

Capitulo 3 
Esquema de Analisis de Amenaza Sismica 

3.1 Metodo general 

• Objetivo: Estimar el movimiento del suelo, la licuefacci6n, el desplazamiento 
diferencial, los deslizamientos, inundaciones y fuego debidos a Ia ocurrencia de un 
terremoto. 

• Proposito: 

- Planeamiento y uso de Ia tierra. 
- Disefio de estructuras sismo-resistentes. 
- Estimaci6n de dafio regional. 
- Estimaci6n de perdidas regionales. 
- Preparatives y respuesta de emergencia. 
- Criterios y normas de reforzamiento de edificaciones. 
- Amilisis de riesgo de seguros. 
- Manejo de portafolios financieros. 

3.2 Tipos de analisis 

• Deterministico (ADAS) 

- Escenario de eventos en fallas conocidas. 
- Atenuaci6n deterministica del movimiento del suelo. 

• Probabilistico (AP AS) 

- Provee Ia probabilidad de excedencia de diferentes niveles de movimiento del suelo. 
- Considera todas las fuentes sismicas en una region. 
- Integra la contribuci6n de todas las fuentes sismicas. 
- Pondera los diferentes eventos con su respectiva probabilidad de ocurrencia. 
- lncluye la incertidumbre de cada pararnetro. 

3.3 Modelaje de sismicidad y fallas 

• Tipos de fallas y su representacion geometrica 

- Corrimiento lateral. Segmentos lineales digitalizados a lo largo de trazas conocidas. 
-Normal o inversa. Pianos buzantes. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 3-1 



Evaluaci6n del impacto .. . Analisis de Amenaza Sismica 

- Fallas ciegas. Pianos buzantes sub-superficiales. 
- Zonas de subduccion. Uno o mas pianos buzantes. 
- Sismicidad de fondo en un area determinada. Fuentes de area someras con sismicidad 
uniforme. 

• Parametros caracteristicos de Ia falla 

- Dimensiones y geometria de la falla. 
- Tasa de Sisrnicidad, dada por: 

log N(m) =a+ bm 

don de 
m = magnitud del evento 
N(m) = nfunero de eventos con M>m 

- Tasa de deformacion. 
-Magnitudes minimas (con base en region geografica y posible aplicacion). 
- Magnitud maxima (historica, tectonica y heuristica). 
- Segmentacion de Ia falla. 
- Relacion longitud de ruptura de falla vrs. magnitud esperada, dada por: 

log L = c + d log m 
don de 

L = longitud de ruptura ( o area de ruptura) 
m = magnitud del evento 

(podria variar dependiendo del tipo de falla; estimacion de la longitud de ruptura: 
superficial, promedio, maxima, etc. Ver Coppersmith & Wells, 1994) 

• Estimaci6n de parametros y datos necesarios 

- Frecuencia sismica - historica e instrumental 
Magnitud -Ms, Mw, ML, rna. 
Intensidad - MMI. 
Ubicacion (latitud y longitud). 
Hora, dia y afio de ocurrencia. 
Profundidad focal. 

- Tasa de deformacion -geologica; geodesica; tectonica. 
- Mapas - traza de fallas; elevacion. 
- Trincheras (para determinar angulos de buzamiento, ubicacion de fallas ciegas, etc.). 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 3-2 



1-

Evaluaci6n del impacto ... Analisis de Amenaza Sismica 

3.4 Modelaje de Ia frecuencia sismica 

• Eventos Poissonianos 

-Usa el modelo estocastico de Poisson (Cornell, 1968; Der Kiureghian & Ang, 1977). 
- Los eventos son independientes en el tiempo. 
-Los eventos estan distribuidos uniformemente en el espacio. 
- V ali do para eventos de pequefios a moderados. 
- Incumple con los mecanismos basicos de generaci6n de terremotos de fuertes a 
gran des. 
- Sencillo y por Io tanto de uso difundido. 

• Eventos caracteristicos - terremotos repetidos sobre el mismo segmento de falla 
(Youngs & Coppersmith, 1985). 

• Eventos dependientes del tiempo- (e.g., Kiremidjian & Anagnos, 1984) 

- Basado en Ia teoria del rebote elastico. 
- Fecha y/o tamafio del siguiente evento depende en Ia fecha y/o tamafio del evento 
anterior. 
- Usado para terremotos de fuertes a grandes. 
- Presenta dificultades para Ia definicion de parametros. 
- Tipos de modelos dependientes del tiempo: 

modelos estocasticos. 
modelos Markov para predicci6n de tiempo. 
modelos Markov para predicci6n de deformaci6n. 

3.5 Modelaje del movimiento del suelo 

Dos enfoques en general: 

• Simulacion del movimiento del suelo 

- Funciones empiricas de Green 
- Metodos de modo normal 
- Metodos de trazado de rayos 

(Requiere de muchos parametros; e.g., area de ruptura, caida de esfuerzos, velocidad de 
ruptura, tiempo de ascenso, momento sfsmico, etc.) 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 3-3 



Evaluaci6n del impacto ... Analisis de Amenaza Sismica 

• Relacion empirica de atenuacion del movimiento del suelo 

donde 
Y = parametro del movimiento del suelo (PGA, Sa, Sv, etc.). 
M = magnitud. 
R = distancia de la fuente al sitio. 
f(fuente) = efecto del tipo de fuente, tales como corrimiento lateral, normal, inversa o 
subducci6n. 
f(sitio) = efecto de la condiciones del sitio. 
C1 a Cs = coeficientes de mejor ajuste. 

Se han desarrollado muchas relaciones de atenuaci6n. 

• Topicos relacionados con el movimiento del suelo 

- Selecci6n del parametro de movimiento sismico. 
PHA = aceleraci6n pico horizontal 
Sa (w,~ = aceleraci6n espectral para frecuencia y amortiguamiento dados 
Sv (w,~ = velocidad espectral para frecuencia y amortiguarniento dados 

- distancia de la fuente al sitio. 
- variabilidad en los datos. 
- volumen de datos para diferentes valores My R. 
- calidad de los datos. 
- dependencias regionales y transferabilidad. 
- clasificaci6n de suelos. 
- incertidumbres. 

3.6 Estimacion de Ia Amenaza en Sitio 

• Evento escenario (Este es el tipo de estimaci6n usado en el presente estudio): 

- Metodo: Especificar la magnitud y ubicaci6n del terremoto y usar una relaci6n 
empirica de atenuaci6n para estimar el movimiento del suelo en sitio; se puede 
requerir de varios escenarios; 

- Resultado: Valor unico del movimiento del suelo. 
- Ventajas: Valor t1nico; de facil manejo. 
- Desventajas: Puede ser muy conservador en relaci6n con el potencial de ocurrencia 

del evento; puede subestimar el potencial de ocurrencia de sismos de tamaiio 
moderado, pero mas frecuentes; puede resultar en diferentes niveles de riesgo para 
el disefio en diferentes localidades. 

Programa de Ingenierfa Sismica, LANAMME, U.C.R. 3-4 



Evaluaci6n del impacto ... Analisis de Amenaza Sismica 

• Estimacion probabilisitica 

- Metodo: Integrar sobre todas las fallas, todas las magnitudes y todas las distancias. 
- Resultado: 

(a) Probabilidad de excedencia de los parametres del movimiento sismico para una 
ventana de tiempo especifica y dada por 

donde 
Y = parametro del movimiento del suelo 
m = magnitud del terremoto 
r = distancia de Ia fuente al sitio 
fx(x) = funci6n de densidad de probabilidades de la variable X 
P{·j = probabilidad de que suceda el evento · 

(b) Movimiento del suelo como funci6n del periodo de retorno, RP, del even to, 

RP=--------------------
1
-------------------

probab il idad .anual.de.excedencia.del.movimiento.sismico 

- Ventajas: Integra Ia contribuci6n de todas las fallas y fuentes sismicas; pondera Ia 
probabilidad de ocurrencia de los diferentes eventos de manera que el movimiento 
sismico para disefio es consistente con el riesgo de exposici6n; incorpora las 
incertidumbres en los parametres y la naturaleza aleatoria del fen6meno sismico; 
permite al usuario hacer una selecci6n a partir de varias opciones. 

- Desventajas: Dificultad de entendimiento para los no expertos; demasiadas 
altemativas de movimiento sismico; movimiento sismico para un nivel de riesgo 
especifico puede ser menor que el resultante de un terremoto atipico. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 3-5 



Evaluaci6n del impacto . .. 

3. 7 Amilisis de incertidumbre 

• Tipos: 

De modelaje 
modelos geometricos de fuente sismica 
modelos de recurrencia 
modelos de atenuaci6n 

Parametrica 
asignaci6n parametrica de la geometria de la falla 

Amllisis de Amenaza Sismica 

formulas de recurrencia (log-lineal, evento caracteristico, deformaci6n, etc.) 
parametres de atenuaci6n 
parametres de longitud 0 area de ruptura 
asignaci6n de magnitud maxima 

• Simulaci6n de Monte Carlo 

- Simula muchos valores para cada modele y cada parametro. 
- Consume mucho tiempo. 

• Enfoque de arboll6gico 

Se consideran differentes parametres y modelos con las correspondientes 
probabilidades. La amenaza en el sitio sera el promedio ponderado de todos los 
modelos y parametres, donde la ponderaci6n se hace con respecto a las 
probabilidades para cada modele y parametro. 

3.8 Efectos locales del sitio 

Requiere del conocimiento de las condiciones locales del suelo; (e.g., pro fundi dad del 
basamento de roca, espesor de las capas de suelo, densidad, velocidad de onda cortante, SPT, 
CPT, nivel freatico) 

• Amplificaci6n del movimiento sismico 

- relaciones empiricas de atenuaci6n (tipos de suelo A, B,C); 
-modele unidimensional de propagaci6n de onda cortante (e.g., SHAKE, DESRA 2D); 
- mode los bidimensionales y tridimensionales ( efecto de cuenca, efecto de curnbre ). 

Un ejemplo de un factor sencillo de amplificaci6n del movimiento que puede ser aplicado al 
correspondiente parametro de movimiento sismico es el propuesto por Borcherdt: 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 3-6 



Evaluaci6n del impacto ... Analisis de Amenaza Sismica 

donde 
v = velocidad de onda cortante en los 30 metros superiores del suelo del sitio 
v0 = velocidad de onda cortante promedio para el tipo de sitio escogido como 
codicion del suelo de referencia 
mn = exponente basado en el periodo y Ia intensidad del movimiento 

• Licuefacci6n - se presenta en suelos granulares saturados; depende de Ia severidad y 
duraci6n del movimiento sismico; se manifiesta como corrimiento lateral y erupciones 
de arena. 

- mapas de potencial de licuefaccion; 
- cartografiado de Ia severidad de licuefacci6n (LSI-indice de severidad de licuefaccion, 
Y oud & Perkins, 1987); 

log( LSI)= -3.49 -1.85logR + 0.98M w ~ 100 

donde 
LSI= indice de severidad de licuefacci6n 
R = distancia superficial del sitio a Ia zona de liberacion de energia (km) 
Mw = magnitud de momento 

- investigacion de sitio - requiere parametros del suelo y acelerograma 
- predicci6n del corrimiento lateral inducido por licuefacci6n, Hamada et al., (1986): 

donde 
o = desplazamiento horizontal del suelo, en metros 
II = espesor de Ia capa licuefable, en metros 
Og = pendiente 

Baziar ( 1991) propuso las siguientes relaciones basadas en el modelo del bloque 
deslizante de Newton 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 3-7 



Evaluaci6n del impacto . .. 

donde 
d = desplazamiento horizontal del suelo 
Vmax = velocidad pico horizontal 
Amax = aceleraci6n pico horizontal 
F = factor de forma 

Analisis de Amenaza Sismica 

• Deslizamientos - falla de las pendientes tanto naturales como artificiales debido a 
inestabilidad del suelo; 

- desprendimientos, deslizamientos, avalanchas de roca; 
- desprendimientos, deslizamientos, avalanchas de suelo; 
- modelaje de suceptibilidad a deslizamientos (funci6n de la magnitud del sismo y de Ia 
distancia a Ia fuente ); 
- modelaje del area afectada (funci6n de la magnitud del sismo y de la distancia a Ia 
fuente). 

• Ruptura superficial del suelo 

- modelaje de Ia longitud de ruptura; 
- modelaje del desplazamiento promedio y maximo de Ia falla; 
- estimaci6n de Ia zona de distorsi6n debida al desplazamiento de la falla. 

3.9 Amenazas colaterales 

Amenazas que pueden ocurrir como resultado de efectos indirectos del evento sismica. 

• Inundacion: - inducida por falla de represas y reservorios; requiere de informacion 
topografica, nivel de almacenamiento, volumen de agua, etc. 

- cartografiado del area de inundaci6n; 
- cartografiado de Ia profundidad de inundaci6n; 
- modelaje del flujo de escombros - volumen y velocidad. 

• Incendios 

- modelaje de fuentes de ignici6n (e.g., a partir de estadisticas de ignici6n, 
identificaci6n de instalaciones con alto riesgo de fuego); 
- modelaje de la disponibilidad de agua (requiere de un analisis de lineas vitales); 
- modelaje de la densidad y distribuci6n de edificios; 

Programa de Ingenierfa Sismica, LANAMME, U.C.R. 3-8 



Evaluaci6n del impacto ... Analisis de Amenaza Sismica 

- modelaje de Ia velocidad y direcci6n de los vientos (variaciones estacionales); 
- modelaje del contenido de humedad ambiente. 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 3-9 



Evaluaci6n del impacto ... Detenninaci6n de Ia Amenaza Sismica mediante SlG 

Capitulo 4 
Determinacion de Ia Amenaza Sismica mediante SIG 

4.1 Datos digitales requeridos 

• Informacion compilada sobre la frecuencia sismica que pueda ser cartografiada como 
puntos en un SIG incluyen la siguiente informacion para cada evento: 

- Ubicacion 
- Magnitud 
- F echa de ocurrencia 
- Profundidad 

• Informacion de la falla incluyendo los siguientes parametres: 

- Ubicacion 
- Longitud 
- Tasa de deformacion 
- Angulo de buzamiento 

• Mapas de ubicacion de fallas estan usualmente disponibles y podrian necesitar ser 
digitalizados o leidos con lector de barrida sino se encuentran en formate SIG. 

• Usualmente es necesario afiadir a mano los atributos parametrales de Ia falla a los 
elementos de linea correspondientes dentro del SIG. 

• Informacion de suelos tal como la siguiente: 
-Mapa de geologia superficial 
-Mapa de profundidad de roca basal 
-Perforaciones de suelo describiendo los perfiles de velocidad de onda cortante, 
densidad, y ubicacion del nivel freatico 

4.2 Modelaje del movimiento del suelo 

4.2.1 Analisis probabilistico 

• El metodo mas sencillo es hacer un enlace a un programa de analisis de amenaza 
sismica que haya sido desarrollado para Ia region y que contemple los siguientes pasos: 

-Dividir la region en una malla de puntos equidistantes. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 4-1 



Evaluaci6n del impacto ... Determinaci6n de Ia Amenaza Sismica mediante SIG 

-Liamar al programa extemo en cada punto de Ia malla usando los parametres de 
entrada utilizados por el programa tales como latitud y longitud, probabilidad de 
excedencia, ventana de tiempo, condiciones del suelo en el sitio y parametro de 
movimiento del suelo a determinar. 
-Usar un programa de determinacion de contomos para presentar los resultados en los 
puntos de Ia malla. 
-Para amilisis de amenaza en un sitio, Hamar al programa para Ia ubicacion deseada con 
los parametres de entrada requeridos. 

• Un metodo mas complejo (pero probablemente mas ampliamente aplicable y capaz de 
ser mejorado) es usar ellenguaje de programacion macro del SIG para realizar el 
anatisis dentro del mismo SIG considerando los siguientes pasos: 

-Modelo de frecuencia de eventos en cada fuente sismica en Ia region (modelo de 
Poisson, modelo de eventos caracteristicos, modelo para eventos dependientes en el 
tiempo, etc.). 
-Para cada fuente, estimar el movimiento sismico en el sitio (incluyendo las condiciones 
de sitio) usando simulacion del movimiento o funciones de atenuacion. 
-En cada sitio, integrar Ia contribucion del movimiento sismico de cada fuente, 
incluyendo la ponderacion de la probabilidad de ocurrencia de los diferentes eventos. 
-EI resultado es la probabilidad de excedencia de los parametres escogidos de 
movimiento sismico para una ventana de tiempo especifica, o movimiento del suelo 
como funcion del periodo de retorno. 
-Dividir la region en una malla de puntos equidistantes y repetir el analisis en cada 
punto de Ia malla. 
-Usar un programa de determinacion de contomos para presentar los resultados en los 
puntos de la malla. 
-Para analisis de amenaza en un sitio, realizar analisis en la ubicacion deseada con los 
parametres de entrada requeridos. 

4.2.2 Amilisis deterministico 

• Para paquetes de SIG capaces de realizar analisis por rastreo, los siguientes pasos son 
comUnmente usados: 

-Dividir la region en una malla de puntos equidistantes. 
-Especificar Ia ubicacion y magnitud del terremoto (terremoto maxrmo creible, 
repeticion de un terremoto anterior, terremoto para politica de planificacion, etc.). 
-Seleccion de la relacion de atenuacion aplicable para la region. 
-Para cada punto de la malla, calcular el movimiento del suelo en el sitio a partir de 
magnitud, distancia epicentral y condiciones locales del suelo. 
-Usar un programa de determinacion de contomos para presentar los resultados en los 
puntos de la malla. 
-Para analisis de amenaza en un sitio, realizar analisis en la ubicacion deseada con los 
parametres de entrada requeridos. 

Programa de lngenierfa Sismica, LANAMME, U.C.R. 4-2 



Evaluaci6n del impacto .. . Detenninaci6n de Ia Amenaza Sismica mediante SIG 

• Para paquetes de SIG capaces de realizar amilisis basado en vectores, los siguientes 
pasos son comlinmente usados: 

-Especificar magnitud y ubicacion del evento sismico. 
-Asignar el evento a una falla cartografiada y/o determinar la ubicacion y longitud de la 
ruptura de la misma. 
-Generar poligonos equidistantes (usualmente espaciamientos de Km) de 
amortiguamiento alrededor de la linea de ruptura de la falla. 
-Asignar a cada poligono de amortiguamiento el nivel de movimiento del suelo basado 
en la distancia del poligono a la zona de ruptura de la falla y la magnitud del evento. 
-Superponer el mapa de geologia superficial u otra informacion parametral del suelo y 
modificar el movimiento del suelo para las condiciones locales de sitio. 
-El resultado finales un mapa del movimiento sismico superficial a base de poligonos. 
-Para un analisis de amenaza en un sitio, simplemente localizar el sitio en el mapa. 
-La figura 3.1 ilustra el modele de movimiento sismico en un SIG con modele vectorial 

4.3 Efectos locales del sitio 

4.3.1 Modificacion del movimiento del suelo 

• Modelos empiricos: 

- Factores de amplificacion o desamplificacion se encuentran usualmente intrinsecos en 
las relaciones de atenuacion. 

- Requiere de la descripcion de las condiciones de suelo en terminos de Ia clasificacion 
utilizada en las relaciones de atenuacion (e.g., A, B, C, D, etc.). 

-En amilisis basados en SIG con utilizacion de malla de puntos, usualmente se le asigna 
un tipo de suelo predominante a cada punto de la malla a ser usado en el modele de 
atenuacion. 
-En analisis basados en SIG con superposicion de mapas de poligonos, se sobrepone un 
mapa de tipos de suelo en el mapa de movimiento sismico en roca para asi amplificar o 
desamplificar el movimiento y producir un mapa final de movimiento sismico 
superficial. 

• Modelos unidimensionales de ondas cortantes: 

- Los modelos requieren acelerogramas en Ia roca basal e informacion sobre las capas 
de suelo suprayacentes (e.g. , velocidad de onda cortante, densidad y espesor de la capa). 

- Los modelos son usualmente considerados mediante programas extemos al SIG en 
cada sitio de perforacion y con acelerogramas en roca dados. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 4-3 



Evaluaci6n del impacto .. . Detenninaci6n de Ia Amenaza Sismica mediante SIG 

- El Jenguaje de programacion macro del SIG usualmente no es lo suficientemente 
sofisticado como para realizar programas de modificacion del movimiento sismico. 

- Se pueden desarrollar mapas de contomos de niveles de movimiento o bien, factores 
promedio de modificacion pueden ser desarrollados para ser aplicados a toda una 
region. 

- El metodo sirve tanto para amilisis por malla de puntos como para anc:ilisis por 
superposicion de poligonos. 

- Tambien es posible primero desarrollar un mapa con las propiedades de suelo 
promedio basado en perforaciones y programas especiales de analisis estadistico 
espacial ( o modelar regiones en teras como un perfil de dos capas, e.g. suelo aluvional 
sobre roca, basado en mapas de Ia geologia superficial y profundidad a roca basal) y 
luego utilizar un programa extemo de amplificacion del movimiento del suelo. 

• Modelos bidimensionales y tridimensionales: 

- Modelos muy complicados usualmente desarrollados para regiones con condiciones 
especificas tales como efectos de cuenca o de cumbre 
- Muchos modelos requieren de paquetes SIG y equipos computacionales de alto nivel 
para funcionar de manera eficaz 

4.3.2 Licuefaccion 

• Enfoque simplificado: 

- Requiere de mapas de potencial de licuefaccion desarrollados previamente para una 
region, que describan el potencial como alto, moderado, bajo y muy bajo. 

- Si no esta de antemano disponible en formate digital, es necesario introducirlo al SIG 
mediante digitacion o con lector optico de barrida. 

• Modelos empiricos: 

- Modele de tipo atenuacion que da Ia severidad de la licuefaccion como una funcion de 
la magnitud del sismo y la distancia epicentral. 

- Los modelos son llevados a cabo en el SIG de la misma manera en que fue descrito 
para los modelos de atenuacion del movimiento sisrnico. 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 4-4 



Evaluaci6n del impacto ... Detenninaci6n de Ia Amenaza Sismica mediante SIG 

• Modelos analiticos: 

- Envuelve el uso de modelos unidimensionales que consideran el incremento de la 
presion de poros. 

- Los modelos son llevados a cabo en el SIG de la misma manera en que fue descrito 
para los modelos de ondas de corte unidimensionales para la estimacion de la 
amplificacion del movimiento sfsmico 

4.3.3 Deslizamientos 

• Enfoque simplificado: 

- Requiere de mapas de potencial de deslizamiento desarrollados previamente para una 
region, que describan el potencial como alto, moderado, bajo y muy bajo. -

- Si no esta de antemano disponible en formato digital, es necesario introducirlo al SIG 
mediante digitacion o con lector optico de barrida. 

• Modelos empiricos: 

- Modelo de tipo atenuacion que da la severidad del deslizamiento como una funcion de 
la magnitud del sismo y la distancia epicentral. 

- Los modelos son llevados a cabo en el SIG de la misma manera en que fue descrito 
para los modelos de atenuacion del movimiento sfsmico. 

• Modelos analfticos: 

- Envuelve el uso de modelos que calculen la aceleracion critica requerida para 
mobilizar una masa de suelo. 

- Los parametros que deben ser usualmente cartografiados incluyen pendiente, 
contenido de agua, covertura de suelo, densidad y la ubicacion de deslizamientos 
preVIOS. 

- Los modelos pueden consistir de funciones simples que pueden ser programadas 
usando ellenguaje macro del SIG o pueden ser mas complicadas requiriendo llevarse a 
cabo como programas extemos. 

4.3.4 Ruptura del suelo 

• Enfoque mas utilizado: 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 4-5 



Evaluaci6n del impacto . .. Detenninaci6n de Ia Amenaza Sismica mediante SIG 

- Estimar la longitud de ruptura de la falla como una funcion de la magnitud del sismo 
(tambien requerido para llevar a cabo modelos de atenuacion del movimiento sismico 
en SIG basados en vectores). 

- Estimar desplazamiento vertical y horizontal de la falla como una funcion de la 
longitud de ruptura. 

- Suponer que regiones dentro de una distancia dada de la ruptura (usualmente de 100 a 
200 metros) son la falla y la zona de arrastre respectivamente. 

- Las regiones de falla y zona de arrastre son definidas en el SIG mediante la creacion 
de poligonos de amortiguamiento alrededor de la linea de ruptura de la falla. 

4.4 Amenazas colaterales 

4.4.1 Inundacion 

• La informacion necesaria de mapas en el formato SIG incluyen lo siguiente: 

- Ubicacion y atributos de todas las represas y reservorios que puedan afectar la region 

- Mapa topognifico 

• Existen algunos modelos que tratan inundaciones inducidas por terremotos, pero los 
pasos generales a seguir en un analisis de inundacion basado en un SIG incluyen lo 
siguiente: 

- Para cada represa y reservorio que pueda afectar la region, determinar el area de 
cobertura y Ia profundidad del agua que ocurriria si la represa fuera a fallar (haciendo 
uso del mapa topografico ). 

- Basado en la estimacion del daiio debido al sismo ( descrito en la proxima seccion), 
suponer que las represas con un nivel de daiio dado fallaran e inundaran la region en un 
area y profundidad determinados en el paso anterior. 

- Hacer una agregacion de todas las aguas de inundacion (area de cobertura y 
profundidad) en la region para todas las represas y reservorios que fallen. 

-Falla de represas y reservorios puede ser tratado tambien de una manera probabilistica. 

- El resultado es un mapa de potencial de inundacion para un anatisis de amenaza 
sismica especifica. 

• Existen modelos mas detallados basados en analisis de inundaciones que incluyen 
simulacion, velocidad del agua y flujo de escombros. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 4-6 



Evaluaci6n del impacto ... Detenninaci6n de Ia Amenaza Sismica mediante SIG 

4.4.2 Incendios debidos a sismo 

• La informacion contenida en el inventario de instalaciones de la region es usualmente 
suficiente para los modelos de incendio debidos a sismo. 

• La mayoria de los modelos para incendios post-terremoto incluyen los siguientes pasos 
basi cos: 

- Modelaje de ignicion (en terminos de ignicion por metro cuadrado en edificios) se 
basa usualmente en la inagnitud del evento (modelos desarrollados con datos 
empiricos ). 

- Modelaje de la propagacion del fuego se base generalmente en parametres tales como 
la velocidad del viento, direccion del viento, estacion del afio, densidad de edificios y 
cualidad combustionante de los edificios. 

- Modelaje de la capacidad extintora se basa generalmente en parametres como el dafio 
al sistema de conduccion de agua, cantidad de equipo y personal para combatir 
incendios disponible en la region. 

• Modelaje de incendios debidos a terremotos basados en sistemas SIG se encuentra en 
una fase inicial de desarrollo (similar al caso de modelos de inundacion). 

• Los modelos vigentes para fuego debido a sismos varian desde simples funciones 
multiplicativas que califican a cada uno de los parametres descritos anteriormente para 
combustion, propagacion y capacidad extintora hasta modelos de simulacion con mucha 
demanda computacional. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 4-7 



Evaluaci6n del impacto ... Anexo 

5. Referencias 

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Information Systems: A Guide to the Technology, Van Nostrand Reinhold, New York, New 
York. 

- Arbeit, D. (1990). Introduction to GIS- Worshop Notes, GIS/LIS 90, Anaheim, California. 

-Aronoff, S. (1989). Geographic Information Systems: A Management Perspective, WDL 
Publications, Ottawa, Canada. 

- Baziar,M., (1991). Engineering of permanent ground deformation due to seismically-induced 
liquefaction, Ph.D. Dissertation, Department of Civil Engineering, Ressenlaer Polytechnic 
Institute, p. 297. 

- Bemhardsen, T. (1992). Geographic Information Systems, Viak IT, Ardenal, Norway. 

- Boore, D.M., (1977). The motion of the ground in earthquakes. Scientific American, pp. 69-
78. 

- Boore, D.M., Joyner, W B. ,and Fumal,T.E., (1993). Estimation of response spectra and peak 
acceleration from western American earthquakes: an Interim Report, US Geological Survey 
Open File Report 93-509. 

- Borcherdt, R. (1994). New development of estimating site response effects on ground motion, 
Proceedings of the Seminar on New Development in Earthquake Ground Motion Estimation 
and Implications for Engineering Design Practice, ATC-35, Applied Technology Council, 
Redwood City, CA. 

-Campbell, K.W. and Bozornia, Y. (1994). Near-source attenuation ofpeak horizontal 
acceleration from worldwide accelerograms recorded from 1957 to 1993. Proceedings, Fifth 
US National conference on Earthquake Engineering, Earthquake Engineering Research 
Institute, Oakland, CA. Vol. 1, pp. 283-292. 

-Coppersmith, K.J. and Wells, D.L., (1994). New empirical relationships among magnitude, 
rupture length, rupture width, rupture area and surface displacement. Bull. Seism. Soc. Am., 
Vol.84, No.4, pp. 974-986. 

- Cornell, C.A. (1968). Engineering seismic risk analysis, Bull. Seism. Soc. Am., Vol. 58, pp. 
1583-1606. 

- Der Kiureghian, A. and Ang, A. H-S., (1977). A fault rupture model for seismic risk analysis, 
Bull. Seismic. Soc. Am., Vol. 67, pp. 1173-1194. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 5-1 



Evaluaci6n del impacto ... Anexo 

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Taylor & Francis, Wahington, D.C. 

-Frost, J.D. and J-L. A. Chameau (1993). Geographic Information Systems and their 
Appication in Geotechnical Earthquake Engineering- Workshop Proceedings, American 
Society of Civil Engineers, New York, New York. 

- FICCDC Techonology Working Group (1988). "A Process for Evaluating Geographic 
Information Systems," Technical Report 1, Open- File Report 88-105, United States 
Geological Survey, Washington, D.C. 

-Hamada, M., Yasuda, S., Isoyama, R. and Emoto, K., (1986). Study ofliquefaction induced 
permanent ground displacements in Japan, p. 87. 

-Johnson, A.I., C.B. Petterson, and J.L. Fulton (1992). Geographic Information Systems and 
Mapping: Practices and Standards, ASTM, Philadelphia, Pennsylvania. 

- Kiremidjian, A.S. and Anagnos, T., (1984). Stochastic slip-predictable model for earthquake 
occurrences, Bull. Seism. Soc. Am., Vol. 74, No.2, pp. 739-755. 

- Obermeyer, N.J. (1994). Managing Geographic Information Systems, Guilford Press, New 
York, New York. 

- Peuquet D.J. and Marble, D.F. (1990). Introductory Readings in Geographic Information 
Systems, Taylor & Francis, New York, New York. 

-Ripple, W.J. (1989). Fundamentals of Geographic Information Systems: A Compendium, 
American Socieety for Photogrammetry and Remote Sensing, Bethesda, Maryland. 

-Star, J. and J. Estes (1990). Geographic Information Systems: An Introduction, Prentice Hall, 
Englewood Cliffs, New Jersey. 

-Taylor, D.R.F. (1991). Geographic Information Systems: The Microcomputer and Modern 
Cartography, Pergamon Press, New York, New York. 

- Tomlia, C.D. (1990). Geographic Information Systems and Cartographic Modeling, Prentice 
Hall, Englewood Cliffs, New Jersey. 

- Youd, T.L. and Perkins, D.M., (1987). Mapping of liquefaction severity index, Jour. 
Geotech. Eng., ASCE, Vol. 113, No. 11, pp. 1374-1392. 

- Youngs, R.R., (1995). The need for detailed uncertainty treatment in probabilistic seismic 
hazard mapping, Proceedings of the National Earthquakes Ground Motion Mapping Workshop, 
A TC-35-2, Applied Technology Council, Redwood City, CA. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 5-2 



Evaluaci6n del impacto ... Anexo 

- Youngs, R.R. and Coppersmith, K. J. , ( 1985). Implications of fault slip rates and earthquakes 
recurrence models for probabilistic seismic hazard assessment, Bull. Seism. Soc. Am., Vol 75, 
No. 4, pp. 939-964. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 5-3 



Evaluaci6n del impacto ... Anexo 

Figuras 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 5-4 



Evaluaci6n del impacto ... 

GIS UNE FEATURE TABLE 
IDtl LENGTH 

I 300 
2 3SO 
3 soo 

.. 

EXTERNAL DATABASE TABLE 
ID I ROUTE I OWNER I OF LANES 

1 101 COUN'lY 2 
2 201 COUN'lY 2 
3 301 STATE 4 

-
ANYfOWN, USA 

EXTERNAL DATA&4SE TABLE 

m• BLDG I FLOORS MATERIAL 
I ll 2 WOOD 
2 12 4 STEEL 
3 13 I MASONRY 

Figura 1.1 Ejemplo de enlace de datos dentro del ambiente SIG. 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

GIS AREA FEATURE TABLE 
m I AREA PERIMETER 

I 200 16 
2 200 20 
3 300 10 

EXTERNAL DATABASE TABLE 

Figuras 

TRAer #I POPULAnON UNITS 
1001 1SOOO 160 
1002 20000 200 
1003 9SOO 100 

5-5 



Evaluaci6n del impacto ... Figuras 

(a) HIER.UOIIAL STRUcnJRB I M I 
I 

I II 

I b c d c e r ' 

3 3 3 3 !I 6 6 

(b) NE'IWORIC STRUCTURB 

I a 1 l 

(c) RE..A TIONAL STRUC'IURB I b 2 3 

I c 3 4 

I a b c d I d 4 1 

-I M I II II c • r ' II • 3 ' 
Map II r !I 6 

II ' 6 4 

( adlped from Artleil. 1990) 
II c 4 3 

Figura 1.2 Tres tipos de estructuras de datos. 

Programa de rngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 5-6 



Evaluaci6n del impacto .. . 

• 
0 

• 

Seismicity and Fault 
Locations 

Ri 

Ground Motion 
Attenuation 

A . 

N(M 

M 

Earthquake Frequency 

P{~a, (O,t)} 

1.0 

0.1 ...... ----lll.. 
o.o ..... ___ ....__ 

ao A 

Site Hazard Curve 

Figura 2.1 Pasos de un amilisis probabilistico de amenaza sismica. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 5-7 

Figuras 



Evaluaci6n del impacto ... 

( It I 

NOIMAL PAULT 

LfPT l A TI!IAL FAULT 

(STIIKI·SLIP) 

II!VUSI FAULT 

Figura 2.2 Tipos de fallas (Seg(m Boore, 1977) 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

LUT LATIIAL ...C.MAL '4ULT 

~-----IL_E_"-.:O_::IUQUI! NO I MAL fAUl T] 

5-8 

Figuras 



Evaluacion del impacto ... 

100 

10 • 
~ ,... 
~ 
~ 

/ Slope,B .¥ 
QJ 
:I z 
t: 
QJ 
w 

1.0 -0 ... cp 
..Q 

E Seismicity 
~ z Data 
-;; 
:I 
c: 
c: 

0.1 M' < 

0.01 

2 3 4 5 6 7 8 9 

Magnitude ( M) 

Figura 2.3 Ejemplo de relaciones de recurrencia. (Seg(m Youngs & Coppersmith, 
1985). 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

Figuras 

5-9 



Evaluaci6n del impacto ... 

So\11111 CRUZ IITNS (lOioiA rRJ(iA) EARrHOUAi<E OCT08ER 17. 1989 17· 04 POT 
WATSONVILLE - 4 · SIOfn COliii£RCTAL BLOC. CIIN 4 : \IP {CIIOUHO fLOCMt !iOIHHEAST Ca!NEII) 

INSUl/II[HI.CORit(CtEO AHO SAHOPASS.-IIL!Eit€0 ACCHUAfiOII. <ti.otl!T IIIII DlSI'lActlLIIT 
IIllER BAND· ~~- I f !0 1J. O ·lS 0 ill. H4,t·.C021S~Uti.OI 0121tO. U:IO-«IIA4St 

1400 
WoU - ~t1 . t 

,._ 
.... u 

~io~~~~~~--~~~~~~------------~--~~--------------------~ 
~~ 

-140L~~~~~~~~I~G~-~~~,LS~~~~~~n-~~.~~~S-L~~~JO~~~~J~,-L~~~ 

rtWE (S!C) 

Figura 2.4 Ejemplos de acelerogramas registrados. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

Figuras 

5-10 



Evaluaci6n del impacto ... 

Surface projection~ 

ITE 

High Stress Zone 

Figura 2.5 Diferentes definiciones de distancia de Ia fuente al sitio. (Segun Joyner & Boore, 1988) 

Campbell and Bozorgnia (1994) Boore et at. ( 1993) 

1.0 1.0 

(a) (b) 
M• 7.5 

§ § M: 7.5 

c c: 
.Q .Q 

~ 0.5 ~ 0.5 
Q) Q) a; Qi t.) (.) 

~ (.) 

< 

0.0 0.0 
1 10 100 1000 1 10 100 1000 

Distance (km) Distance (km) 

Figura 2.6 Ejemplo de funciones de atenuaci6n para aceleraci6n pico horizontal vrs. distancia para M=5.5,6.5 y 
7.5. 

Prograrna de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 5-11 

Figuras 



Evaluaci6n del impacto ... 

1.0 II FIG URE 4.1 tl 
PROBAB ILI TY Of PEAK GROUN 0 

.-
0 • 

A 
~ -.. 

ACCElERATION: P(A ~ oJ 
.75 

SA!f FUUctSCO '0 YEARS 

.50 

. 25 

0.0 0.1 0.2 O.J 0.4 o.s 1).6 0.7 O.ll 1).9 1.0 

~ liiilfliilff Ins 

.............. -...... -.................... -............................ _ ... , .. _ ..... -...... ········-······-····· ....................... .;.. ...................... ~ .. -............ -.............................. _ .............. ~ ...... _.,_ .. ·············-······--··-··· ... ···········-..... ····· .. ·····-······4o·····-······ .. ·············-·····4····"-•;. ..... . ·····!··· ···-! ······!-····· ·: .. ·-·!······-;······~·-····!····· ··'!'-·····~·-···-1-- ······:······ t• •• ··-~···· ··!-····· ······;·· ···:······:·· ... ·· ;· ····-·-:······:-····~·:~--~~·:~·~·--~r·····-·~····;···~·: .... ··:··· ··: .... ··:·· .. .. 
• ·~ ••• ~-· ...... '"! ....... -~·· ..... 4~ 4 .... ••·!• .... ···*!···. ••·!•••••• ··~·····. ~- ... •! ••.••• ·~· .•••• "! •••••. !" ...... -!••• ••.• ~-...... . 
....... +······-f·······;. ......... ~ ....... ~ ......... -4 .......... ~-· .... ·~······+-·· .. ·~······~·····4······;. ..... ~ ....... +-.••• 

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oo-oouoooooooo~oooo•••••••••• ••••,..•••••.,••••••t-ooooo..,.oo•o••~••••••toooooo-oootOO~oooooOOOOoOOOO"f••••••,..•••••• 

······~· ... ···-t······~···· :······r·····'"!'······!-·····-r······r·····.,······t·····i······:···--··-t······r······ 
······ (•• •••••t•·····«· ···)······•·······•·····················•·····•·>·······•····· ... •······•······ ... ······•······ : : • : : : : : : ~ : : : t : 

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1o·· ::::~~::: .:~::::::E:::::~::::::F.::;::~::::::i::::::4::::::E::::~::::::f.::::::~::::::?.:::::i:::::~::::: 
······~· ·····~······!······-~······~······--:-·····-!'-······~······~·····-!'·······-·····~···········~·_,. .... ~ ....... . ······-: ····'"!······'!··--····~······"":•·····.,.·····•!-••••·.,······..-····· .. -···· ... ·····"7·············.,·····~······ · ····· ···--·-t······t-·····-r····-t-····'"""t"'····-·r·-···-t······r-··:···,.--t·····-t···· .. -····--t· .. ····r·-· 
... .............................. , .... ................. .. 4 ............................. 4.•••••··•······ .................... . 

: : '; : : : ! : : : ! : : ; 

······r··-·1······~-··· 1·····--r·····1····-r-··1····-r-···1·-···~·····1······ ····1······t···-
·············.o-t····························· .... ···-···--··-··-· ............................................. -•..•.. 

~ 1 ~ i 1 ~ i1 ~ l l ~ i i 
0.10 0.10 O.lO 0.60 o.so 0.60 0.70 

• (lft~CJ taita) 

Figura 2. 7 Ejemplo de curvas de amenaza para una localidad. 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 5-12 

Figuras 



Evaluaci6n del impacto ... Figuras 

Attenuation Magnitude Maximum 
Model Distribution Magnitude 

Exponential Model 
7.5 (0.3) 

(0.7) 7.75 (0.6) 

Campbell & Bozornia 8 (0.1) 
(0.4) 7.5 (0.3) 

Olaracteristic Model 
(0.3) 7.75 (0.6) 

8 (0.1) 

Exponential Model 7.5 (0.3) 
(0.7) 7.75 (0.6) 

Boore et a1. 8 ,(0.1) 
(0.6) 

01aracteristic Model 
7.5 (0.3) 

(0.3) 7.75 (0.6) 

8 (0.1) 

Figura 2.8 Representaci6n de arboll6gico para incertidumbres. 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 5-13 



Evaluaci6n del impacto ... Figuras 

Nombre Descripcion General Velocidad de Onda Cortante 
(m/s) 

Minima Promedi Maxima 
0 

Ao ROCA 1400 1620 
e.g., roca metam6rfica con fracturas muy espaciadas 

A DE SUELO FIRME A ROCA 700 1050 1400 
e.g. , granitos, rocas fgneas, conglomerados, areniscas con fracturas muy 

espaciadas 

B GRA VAS Y ROCAS DE FIRME A SUAVE 375 540 700 
e.g., rocas igneas y sedimentarias suaves, areniscas, gravas y suelos con 

mas de 20% de grava 

c ARCILLAS FIRMES A SUELOS 200 290 375 
ARENOSOS 

e.g. arenas de sueltas a muy densas, arcil las arenosas y arcillas de 
medianamente firmes a duras y arcillas limosas (N>IS golpes/m) 

D SUELOS BLANDOS 100 150 200 
01 . Suelos Blandos sin Estudio Especial, e .g ., rellenos sueltos 

sumergidos y arcillas de muy suaves a suaves y arcillas limosas (N<IS 
golpes/m) 

02. Suelos Blandos con Estudio Especial, e .g ., suleos licuables, arcillas 
altamente sensibles, arcillas altamente organicas, arcillas de alta 

plasticidad (PI>75%), y suelos blandos de mas de 37 metros 
.. Figura 2-9 T1pos de S1tiOS segun Ia AmphficacJ6n Sfsm1ca en los Suelos. (segun Borcherdt, 1994). 

Periodos Espectrales (segundos) 
s. (g) 

0.1 a 0.5 0.75 a 4.0 

~ 0.1 0.35 0.65 

0.2 0.25 0.60 

0.3 0.10 0.53 

::!:0.4 - 0.05 0.45 
Ftgura 2.10 Valores para el exponente de amphficact6n sism1ca mr1• 

Programa de Ingenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 5-14 



Evaluaci6n del impacto ... 

1000 

10 

Data from: 
0 1906 San FranCISCO 
+ 1964 Alaska 
• 1973 Pt. Mugu 
e 1978 Santa Baroara 
0 1979 Imperial Val ley 
X 1981 Westmorland 
A 1983 Borah Peak 

Honzontal distance from surface projection of energy source (km) 

1000 

Figura 2. 11 Iodice de severidad de licuefacci6n (LSI) y curvas de mejor ajuste para varios 
terremotos norteamericanos. (Seg\m Y oud & Perkins, 1987). 

Programa de Ingenierla Sismica, LANAMME, U.C.R. 

Figuras 

5- 15 



Evaluaci6n del impacto ... Figuras 

(c) 

Figura 2.12 Modelos tipicos de falla superficial: a) plana; b) multiplanar: c) circular; d) no-circular. 

Programa de lngenierla Sismica, LANAMME, U.C.R. 5-16 



Evaluaci6n del impacto ... 

Specify magnitude and location of event 

Create buffer zones with ground shaking 

I 

Final surface ground shaking map 

Figura 3.1 Modelaje del movimiento del suelo en SIG vectorial. 

Programa de lngenieria Sismica, LANAMME, U.C.R. 

Figuras 

Estimate length of fault rupture 

Overlay soil conditions map 

... 6 

~ .S 

==.4 
~ .3 

CJ <.2 

5-17 



Evaluaci6n del impacto ... Figuras 

BUILDING STRUCT1Jltl: TABLE 

unique id lacatioo physia1 
IJ!illiber attribules attributes 

... ... ... 

ENGlNEERING SOCIAL FUNCTION 
CLASSIFICA1lON TABLE CLASSD'ICATION TABLE 

~ i.d DUmber clasa pzobability 4 i.duumbcr uaiqul: sf class 
fdassl number 

... ... . .. ... ... . .. 
~ .. f 

NODAL LD"ELLNE TABLE EXTENDED LIFELINE TABLE 

___,. UDiquei.d loc:aliaD physa1 .... unique id from co Dade pbysia1 

number aaribules attriburcs DUmber DCdcid id attnbutcs 
aamber number ... . .. . .. 

I ... ... I . .. .. . 

1 I 1 
Figura 4.~ Ejemplo simplificado de tablas i