ppi 201502ZU4659
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ISSN 0254-0770 / Depósito legal pp 197802ZU38
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
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DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA
REVISTA TÉCNICAREVISTA TÉCNICA
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interés Cultural desde 2001
Fecha de Construcción:
1954-1958
Diseño: Arquitecto Carlos Raúl
Villanueva, con elementos
novedosos de adaptación
climática.
Policromía de la obra: Artista
Zuliano Victor Valera.
VOL.42 SEPTIEMBRE - DICIEMBRE 2019 No.3
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 3, 2019, Septiembre-Diciembre, pp. 104-151
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 3, 2019, 104-111
Response Spectrum for the Caracas Earthquake of 1967.
Alejandra J. Guerrero1* y Oscar A. López2
1Dpto. de Ingeniería Estructural, Facultad de Ingeniería, Universidad Central de Venezuela, Caracas, 1053,
Venezuela
2Profesor, IMME, Facultad de Ingeniería, Universidad Central de Venezuela. Caracas, 1053, Venezuela. Asesor de
FUNVISIS
*Autor de Contacto: guerrerocale@gmail.com
https://doi.org/10.22209/rt.v42n3a01
Recepción: 19/01/2019 | Aceptación: 15/04/2019 | Publicación: 01/09/2019
Abstract
The 1967 Caracas earthquake caused the collapse of several buildings of medium height located in Los Palos
Grandes-Altamira (LPG-A). The objective of this work is to determine representative spectra of the event, which were not
measured in 1967, using new seismological information, microzoning studies and the new generation of attenuation models.
was estimated at 0.19 g on deep sediments and 0.12 g on rock. The observed effects of directionality were incorporated by
adopting an East-West spectrum with an intensity of 30% of the North-South. From international data, 4 events consisting
of accelerograms pairs adjusted to the surface spectrum were selected, with which 18 buildings that resisted the earthquake
were studied and for which damage information and measured periods were available. For the event 2 the calculated damage
reproduces the one observed in 10 of the 18 cases and in the other 8 cases the error is not greater than one level of damage
Espectro de Respuesta del Sismo de Caracas de 1967
Resumen
El objetivo de este trabajo es determinar espectros representativos del evento, que no fueron medidos en 1967, utilizando
terreno se estima en 0,19 g en los sedimentos profundos y de 0,12 g en roca. Se incorporaron los efectos de direccionalidad
observados adoptando un espectro Este-Oeste con una intensidad de 30% del Norte-Sur. De datos internacionales, se
movimiento ocurrido en 1967.
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Espectro Caracas 1967
Introducción
El terremoto de Caracas de 1967 ocasionó
presentaban las mismas características estructurales y
en la ciudad, conviene conocer las características del
movimiento vibratorio, el cual no fue medido en 1967, a
El objetivo de este trabajo es determinar el movimiento
vibratorio en LPG-A, considerando información
actualizada: la revaluación de los parámetros sismológicos
generación de modelos de atenuación publicada en el
2014 [4]. Mayores detalles de la investigación se pueden
consultar en [5].
Sismo de Caracas de 1967: Magnitud y
localización
El 29 de Julio de 1967 a las 8:00 pm, Caracas
fue afectada por un terremoto [1]. El Observatorio Cajigal
dio el epicentro en las coordenadas 11° 00´ N y 67° 15´
O (Figura 1) y una magnitud Richter (MR) entre 6,1 y 6,3
[6] [7] a unos 70 km de LPG-A. El USGS dio el epicentro a
10,6° N y 67,3° W, a unas 35 millas de LPG-A, con foco a
10 km y MR de 6,5 (Pasadena), 6,3-6,5 (Berkeley) y 5,7-6
(Palisades) [8]. En este trabajo se adoptan los resultados
de Suárez y [2] de 1990 quienes interpretan
cuatro sub-eventos de forma secuencial en sentido Oeste-
Este, con un momento total de 8,6 x 1018 N.m, equivalente
a una magnitud Mw=6,6, siendo el segundo sub-evento
el de mayor momento y más cercano con profundidad de
14,1 km, epicentro en 67,03° O y 10,75° N y buzamiento
de 69° Norte. En este trabajo se adoptan como valores
representativos del sismo Mw=6,6 con el epicentro,
profundidad y buzamiento del segundo sub-evento. Esta
Mw es igual a la adoptada por Hernández [9].
A partir de las relaciones empíricas entre Mw y
la geometría del plano de falla [10], se estimó un ancho
de 10,5 km y una longitud de 33,3 km. Suponiendo que la
ruptura se inició (foco) en la mitad del ancho, el plano de
ruptura no alcanza la superficie y está a una profundidad
de 8,6 km. El plano de falla se localizó suponiendo que
la ruptura se inició en el extremo oeste y progresó hacia
el este, paralela a la falla de San Sebastián (Figura 1). La
menor distancia de LPG-A al plano de ruptura es 28,7 km.
Nótese que las distancias entre LPG-A y los epicentros de
Fielder y USGS son mayores a la distancia entre LPG-A y
el plano de falla adoptado.
Valores previos de aceleración en roca y
en suelo
Durante el sismo de 1967 no se obtuvieron
registros de aceleraciones. El único registro fue el de un
sismoscopio en el Observatorio Cajigal (Figura 2) [6].
Fiedler [6] estimó aceleraciones entre 11,7 cm/s2 y 69,6
cm/s2 en roca firme en Cajigal y un valor cuatro veces
mayor en aluvión [7]. Una aceleración entre 0,06 y 0,08
g fue estimada en LPG-A con base al análisis de una
pérgola ubicada en el edificio Covent Garden [8]. Skinner
una aceleración máxima de 0,05 g en roca y 0,10 g en la
superficie de los aluviones. Seed et al. [12] consideraron
una magnitud de 6,4 a 56 km de Caracas y obtuvieron una
aceleración en roca de 0,03 g y de 0,065 g en la superficie
de los sedimentos de la zona de LPG-A. Los resultados se
pueden consultar también en Alonso [13]. Papageorgiou y
Kim [14] estudiaron la propagación de las ondas durante
el sismo en un modelo bidimensional del valle en la
zona de LPG-A y obtienen una aceleración de 0,10 g en
roca y de 0,20 g en la superficie de los sedimentos. Más
recientemente Hernández [15] obtiene una aceleración en
roca de 0,11 g, con base a los datos sismológicos de Suarez
observados en edificios de LPG-A, Urich estima una
aceleración de 0,14 g en la superficie de los sedimentos
[16].
Figura 1.
[2], epicentros de USGS [8] y Fiedler [6, 7] y zona de LPG-A
Dirección predominante del movimien-
to vibratorio
Diversas observaciones de campo coinciden en
La pérgola del Hotel Macuto Sheraton, una losa de
concreto armado soportada por 48 columnas (tubos) [8],
quedó desplazada permanentemente hacia el sur. Dada
las propiedades de igual rigidez en cualquier dirección
horizontal, el desplazamiento indica que el movimiento
sísmico estuvo orientado N-S. En la Figura 2 (izquierda)
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106 Guerrero y López
Figura 2. Registro del Sismoscopio mostrando mayores
amplitudes en dirección Norte-Sur [6], [17].
se muestra el registro del sismoscopio instalado sobre
roca en el Observatorio Cajigal en Caracas [6]. En la Figura
2 (derecha) se muestra el dibujo de Robson et al. [17]
a partir de un análisis del registro de donde se puede
deducir un movimiento E-O del orden de 0,25 veces el
N-S. Fintel y otros [18] examinaron el comportamiento
dirección N-S fueron predominantes. Urich [16] evaluó
movimiento del terreno fue más intenso en la dirección
horizontales. Por ejemplo, el registro en la Estación
Mount Wilson (Northridge, 1994) muestra aceleraciones
espectrales en la dirección de menor intensidad de 0,47
veces la de mayor intensidad, en la banda entre 0 y 1
segundo, con un mínimo de 0,28 en algunos períodos.
Con base al registro del sismoscopio se adopta
que las aceleraciones del sismo de Caracas de 1967 en
la dirección E-O son un 30% de las de la dirección N-S,
adelante conduce a validar esta hipótesis.
Espectro de respuesta
Varios autores han propuesto espectros en roca
[12]
consideraron varios modelos del depósito de suelos,
la roca, el registro de Taft (Kern County, 1952), escalado
a una aceleración máxima de 0,03 g y un período
predominante de 0,3 s.
análisis considerando otros acelerogramas dan resultados
similares. Papageorgiou y Kim [14] (PPGK) estudiaron
sismo de 1967 mediante un modelo bidimensional en una
sección N-S de LPG-A.
Para los efectos de desarrollar un espectro
representativo en el sitio LPG-A con base a la información
actual, se utilizó el plano de falla mostrado en la Figura
1 y la nueva generación de modelos de atenuación
[4] que se basan en el análisis estadístico de varios
tres modelos (Abrahamson & Silva; Kamai, Campbell
& Bozorgnia; Chiou & Youngs) que incluyen los efectos
de cuenca y se aplicaron a las condiciones locales del
sitio LPG-A en la zona de sedimentos profundos, para
una magnitud Mw=6,6, el plano de falla determinado
previamente y un mecanismo transcurrente. Se seleccionó
para el sitio un valor de Vs30 de 300 m/s [19] y una
profundidad de sedimentos de 360 m [20]. Se determinó
el espectro probable utilizando los tres modelos de
atenuación seleccionados y se promediaron sus resultados.
Es un espectro de pseudo-aceleración que corresponde a
la mediana de todas las direcciones horizontales (Sa RotD50).
Dicho espectro medio fue luego convertido a un espectro
de aceleración máxima (Sa RotD100) usando factores de
0,01 s hasta 1,29 para un período de 10 s [21]. El espectro
Sa RotD100 representa la máxima aceleración espectral
considerando todas las direcciones horizontales posibles
y se asocia en este estudio a la dirección N-S en el evento
de 1967. Siguiendo un procedimiento similar se generó
el espectro en roca usando una velocidad de propagación
Vs30 de 760 m/s y promediando los valores de los cinco
modelos del proyecto NGA-West2 [4]. El espectro en la
dirección de menor intensidad (E-O) se adopta igual al N-S
multiplicado por 0,30 con base a la discusión presentada
previamente. La Figura 3 muestra los espectros
resultantes, en suelo y en roca, para las direcciones N-S y
E-O. Para la dirección N-S, la aceleración en roca es 0,12 g
Figura 3. Espectros de aceleraciones obtenidos en este
estudio, en roca y en suelo.
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Espectro Caracas 1967
Figura 4
calculada a partir de los espectros de Seed et al. [12] y
PPGK [14].
Figura 5. Espectro en LPG-A de este estudio (dirección
N-S) y espectros obtenidos por Seed et al. [12], PPGK [14]
y Urich [16].
Acelerogramas
De la base de datos de PEER [22] se seleccionaron
cuatro pares de acelerogramas para representar el
en LPG-A. Para la selección se consideró un rango de
magnitudes MW entre 6 y 7, mecanismo transcurrente, una
distancia al plano de ruptura entre 25 y 35 km, un valor de
Vs30 entre 250 y 350 m/s y una duración de la fase fuerte
D9-95 entre 15 y 25 s. El espectro de cada acelerograma
se ajustó al espectro generado en este estudio (Figura 3,
condición Suelo), minimizando la diferencia entre ambos
en la banda entre 0,1 y 5 s. El procedimiento se aplicó para
la dirección N-S y para la E-O. Los eventos seleccionados
son los NGA 930, 2700, 3908 y 3969, denominados aquí
como eventos 1 a 4, respectivamente. Las direcciones
H1 y H2 de cada componente del registro original,
se hacen corresponder con las direcciones N-S y E-O,
respectivamente. Los factores de escala para multiplicar
el registro original son 1,37, 1,51, 0,99 y 0,96 para las
componentes H1 y son 0,51, 0,76, 0,22 y 0,35 para las
componentes H2. La Figura 6 muestra los acelerogramas
para los 4 eventos en las dos direcciones horizontales N-S
y E-O.
Figura 6. Acelerogramas de los eventos representativos
del sismo de 1967. Aceleraciones en g.
de la profundidad y rigidez de los sedimentos se puede
el cociente entre la aceleración espectral del suelo y de
la roca, la cual se muestra en la Figura 4, apreciándose
las funciones de transferencia que se deducen de los
espectros presentados por Seed et al. [12] y PPGK [14].
En la Figura 5 se compara el espectro obtenido en este
estudio (N-S) con los espectros obtenidos por los autores
citados. Seed et al. [12] tomó en cuenta un epicentro a
una distancia mayor, por lo que se aprecian aceleraciones
menores. Debe tenerse presente que este estudio utiliza
la atenuación NGA-West2 que promedia los espectros de
muchos registros obtenidos bajo condiciones similares de
rigidez y profundidad de sedimentos e incluye efectos de
cuenca y de la respuesta no lineal de los suelos. Seed y otros
se basan en un modelo 1D del depósito de sedimentos
sujeto a un único acelerograma en roca y PPGK se basan
en un modelo 2D de la cuenca sujeto también a un solo
acelerograma en roca. El espectro de Urich [16] basado en
al espectro de este estudio.
En la Figura 7 se muestra el espectro de
aceleraciones para cada uno de los 4 eventos y el espectro
de este estudio, para las direcciones N-S y E-O. Para
cada dirección, se aprecia que en ciertos períodos puede
haber una diferencia apreciable entre las aceleraciones
espectrales de los cuatro eventos, así como entre un evento
específico y el espectro suavizado que les dio origen,
variaciones estas que suelen caracterizar los espectros de
los acelerogramas. Es decir, el proceso de simulación de
los cuatro eventos en donde se controlan los parámetros
de magnitud, mecanismo focal, distancia al plano de
falla y condiciones locales de rigidez y profundidad
de sedimentos, no es suficiente para reducir toda la
dispersión implícita en el proceso y persisten diferencias
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108 Guerrero y López
significativas entre las aceleraciones espectrales de un
evento a otro. De aquí que son de esperar diferencias
parecidas entre las respuestas estructurales ante dichos
eventos.
Figura 7. Espectros de los 4 eventos sísmicos y
comparación con el espectro de origen.
Desempeño observado y calculado de
una muestra de edificios en el sismo de
1967
de LPG-A fueron estudiados por la Comisión Presidencial
[1] por lo que se tiene información del número de pisos,
permite evaluar la representatividad de los acelerogramas
y sus espectros. El análisis fue realizado solamente en
intensidad sísmica. La muestra está conformada por
altura oscila entre 9 y 17 pisos, con periodos medidos
(vibración ambiental) comprendidos entre 0,38 s y 1,7
CPES [1] mostrada en la Tabla 2. T es el período medido
períodos son los medidos en [5].
Tabla 1.
sismo de 1967. Datos de CPES [1].
Edicio N°
Pisos T (s) Daño
CPES
N° Nombre
1 Anacoco 11 0,70 0
2 Arichuna 15 0,97 0
3 Coral Este 10 1,42 2
4 Coral Oeste 11 1,45 2
5 Covent Gardens 14 1,18 3
6 El Dorado 13 0,54 0
7 Guipellia Norte 17 1,58 2
8 Guipellia Sur 17 1,23 2
9 Le Roc Este 15 1,05 3
Edicio Nº
Pisos T (s) Daño
CPES
Nº Nombre
10 Le Roc Oeste 16 1,49 3
11 Lassie 9 0,59 0
12 Manaure 14 0,84 0
13 Petunia I 15 1,42 2
14 Petunia II 21 1,70 3
15 Pasaquire 12 1,10 2
16 Palace Corvin
Oeste 10 1,13 3
17 Royal 11 1,16 3
18 Belaire 9 0,38 0
Deriva asociada a daños
CPES
niveles de 0 a 4 que se muestra a la izquierda en la Tabla
2. Para los efectos de este estudio se reenumera la escala
de deriva basado en Ghobarah [23] y FEMA [24] para
pórticos de concreto armado rellenos de paredes. La escala
menores a 1,5
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109
Espectro Caracas 1967
parcialmente y se asocia a una deriva mayor a 7 ‰.
Demanda de desplazamientos y derivas
La demanda de desplazamientos en cada
el procedimiento descrito dentro del método de análisis
estático no lineal del ASCE [25]. Para ello se requiere
determinar el período efectivo de cada estructura el
cual es mayor que el obtenido de la vibración ambiental.
En [26] se presenta el caso del Kajima International
Building con un período efectivo de 1,5 veces el de
vibración ambiental. Para los cálculos se usaron en esta
investigación tres factores multiplicadores del periodo
de tomar en cuenta las incertidumbres asociadas al
por la norma de 1955 por un factor de sobrerresistencia
de 3 [24]. Con la aceleración espectral para cada evento
sísmico, se obtuvo el desplazamiento en el último nivel.
La deriva global es el desplazamiento entre la altura de
la estructura. Para transformar la deriva global en deriva
máxima, se multiplicaron las primeras por un factor de 1,5
+0,56, +0,22, -0,56 y -0,50 para los eventos 1 a 4,
respectivamente. Todos los cuatro eventos generan en
de sobreestimación y otros dos de subestimación. El
y se considera el evento que mejor reproduce lo ocurrido
en el sismo del 67. En la Figura 8 se aprecia la influencia
cualquiera de los eventos pudiese ser representativo del
sismo de 1967 dado que fueron generados con los mismos
parámetros sismológicos y geofísicos locales, la respuesta
puede cambiar sensiblemente de un evento a otro.
Conclusiones
Con base al análisis sismológico más reciente y al uso
de reconocidas relaciones entre la magnitud y las
características de las fallas, se estimó una localización
y geometría del plano de falla del sismo de 1967. Con la
generación de modelos de atenuación del Proyecto NGA-
WEST2 se obtuvo un espectro probable de aceleraciones
aceleración del terreno de 0,19 g en la dirección N-S. La
aceleración espectral en aluvión es aproximadamente 3,5
[23].
Tabla 2.
Escala CPES [1] Deriva ∆ (‰) para cada grado de la escala
modicada
Grado Descripción Deriva Descripción Grado
0 Sin daño ∆≤1,5 Sin daño 0
01 Grieta Solo en paredes 1,5<∆≤2 Muy Leve 1
1Fisuras en elementos Estructurales (pocos). Algunas paredes
con suras o grietas 2<∆≤3 Leve 2
2 Elementos estructurales rotos (localizados) 3<∆≤4 Moderado Reparable 3
3Elementos estructurales agrietados o rotos en número
apreciable. La tabiquería muy dañada. derrumbada 4<∆≤7 Moderado Irreparable 4
4Edicio derrumbado total o parcialmente 7<∆Severo 5
Daño estimado y daño observado
de acuerdo a lo indicado en la Tabla 2 y se escogió como
<0
se subestima.
y cada evento. El evento 2 reproduce correctamente el
escala de cinco niveles.
veces mayor que la de roca en la banda entre 1 y 2 s donde
Con base al
registro del sismoscopio del Observatorio Cajigal y a las
observaciones de campo se estima que las aceleraciones
en la dirección E-O fueron aproximadamente un 30% de
las aceleraciones en la dirección N-S. Se generaron cuatro
eventos representativos del sismo de 1967, seleccionados
de la base de datos del PEER, conformado cada uno por
pares (N-S y E-O) de acelerogramas cuyos espectros se
ajustaron al espectro probable del sismo. Los espectros
muestran variaciones importantes de un evento a otro,
diferencias en los acelerogramas no controladas en el
proceso de selección.
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 3, 2019, Septiembre-Diciembre, pp. 104-151
110 Guerrero y López
Figura 8.
Altamira (LPG-A) que estuvieron expuestos al sismo de
los cuatro eventos representativos del sismo de 1967
observados. El evento 2 (PEER NGA 2700) reproduce los
escala de cinco niveles. Los otros eventos tienen un menor
nivel de precisión. Estos resultados permiten corroborar
el espectro y los acelerogramas del evento 2 como
representativos del sismo de 1967.
Agradecimientos
parcialmente por el FONACIT, Proyecto Nº 2011000716,
Proyecto SismoCaracas de FUNVISIS y el IMME-FI-UCV.
Los autores también agradecen al Ing. Julio J. Hernández y
al Prof. Michael Schmitz por sus valiosos comentarios.
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UNIVERSIDAD DEL ZULIA
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Esta revista fue editada en formato digital y publicada en
Septiembre de 2019, por el Fondo Editorial Serbiluz,
Universidad del Zulia. Maracaibo-Venezuela
Vol. 42. N°3, Septiembre - Diciembre 2019, pp. 104 -151_________
