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ESTUDIO DE RIESGO SISMICO

I.

GENERALIDADES 1.1.

Objetivo del Estudio Se efectuó los trabajos de exploración Geotécnica y la evaluación del riesgo

sísmico con fines de cimentar donde se proyecta la construcción del Puente Vehicular Urasqui. Se llama riesgo sísmico a la probabilidad de ocurrencia, dentro de un plazo dado, de un sismo que cause, en un lugar determinado, cierto efecto definido como pérdidas o daños determinados. En el riesgo influyen el peligro potencial sísmico, los posibles efectos locales de amplificación, directividad, etc., la vulnerabilidad de las construcciones y las pérdidas posibles.

1.2.

El estudio determinara:

➢

El comportamiento de la estructura en un evento sísmico.

➢

Determinar los espectros de diseño que definirá las componentes horizontal y

vertical del sismo a nivel de cota de cimentación

II.

REQUISITOS MINIMOS Y REGLAMENTACIÓN De acuerdo a la norma en ningún caso las fuerzas sísmicas serán menores a las especificadas en la sección 2.4.3.11.Efectos de sismo Manual de Diseño de Puente MTC. Coeficiente de respuesta sísmica elástica y Aceleración Espectral en Puentes

C (t ) Sa(t ) = *g R

C (t ) = 1.2 *

A* S 2

t3

t

= Periodo de vibración del n-esimo modo(s)

A

= Coeficiente de aceleración especificada en el artículo 2.4.3.11.3

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S

III.

= Coeficiente de sitio

DETERMINACIÓN DEL ESPECTRO DE ACELERACIONES PARA EL PUENTE 3.1 Coeficiente de aceleración sísmica (Mapa de isoaceleraciones) Este valor se obtiene del mapa de isoaceleraciones sísmicas tal como lo indica el reglamento de Diseño de Puentes, obsérvese que este valor es A=0.46 que es valor de la aceleración de la gravedad (0.46*g) (g=980galileos), es la aceleración máxima que tiene una probabilidad de 10% de ser excedida en un periodo de 50 años. (en el puente), para este caso corresponde a 0.46 x 980gals. = 450.8gals.

Fig. N° 1 Mapa de Isoacelaciones, obsérvese que A=0.46, para la zona del proyecto

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3.2 Factor de Suelo (TIPO II ), S=1.20 Para

nuestro

caso

particular,

tomamos

el

valor

de

S=1.20

correspondiente a un suelo intermedio del TIPO II de acuerdo con los resultados del estudio de mecánica de suelos y la geotecnia. (Gravas con arenas). Para el suelo seleccionado, corresponde un periodo del terreno de Tp=0.6seg.

3.3 Factor de Modificación de Respuesta sísmica elástica

Para nuestro caso particular, tomamos el valor de: (considerando la presencia de pilares en el puente que son del tipo tarjeta, de acuerdo con los planos y diseños que se presentarán).R = factor de modificación de

respuesta (1.50 para PILAR TIPO PLACA) ESENCIAL _______________________________________________________________________________ CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE VEHICULAR URASQUI SOBRE EL RIO OCOÑA, DISTRITO MARIANO NICOLAS VALCARCEL, PROVINCIA DE CAMANA - AREQUIPA

Fig. N° 2 Diagrama que muestra el Espectro (envolvente) de aceleración para el Puente URASQUI necesarios para obtener las cargas sísmicas sobre el puente en la dirección XX e YY. _______________________________________________________________________________ CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE VEHICULAR URASQUI SOBRE EL RIO OCOÑA, DISTRITO MARIANO NICOLAS VALCARCEL, PROVINCIA DE CAMANA - AREQUIPA

IV.

GEOLOGIA Y SISMICIDAD DEL AREA EN ESTUDIO

Ubicación y Accesibilidad El área de estudio se encuentra ubicada políticamente en la Región Arequipa, provincia de Camaná, distrito de Mariano Nicolás Valcárcel, poblado de Urasqui, se encuentra comprendida entre los meridianos 73°00’ y 73°30’ de Longitud Oeste y paralelos 16°00’ y 16°30’ de Latitud Sur, aproximadamente entre las siguientes: Coordenadas UTM (Zona 18S, WGS 84): Inicio de Puente: 8`226,161 N – 696,307 E Final de Puente: 8`226,286 N – 695,567 E La altura del área de estudio varía aproximadamente desde los 342 m.s.n.m. en la zona de eje del río Ocoña y 394.00 m.s.n.m. en la zona de empalme de la carretera. (Ver figura siguiente).

Colombia

Ecuador CULIPAMPA

CAYARANI

Brasil

15º 00'

MINAS SAN MIGUEL

MINAS ARCATA

MINAS SUCUYTAMBO

MINAS ARES COTAHUASI

AREQUIPA MINAS MADRIGAL

N SOLIMANA

RY auc a

R Aca ri

MINAS ORCOPAMPA

16º 00'

Chile

MADRIGAL

N COROPUNA MINAS ARIRAHUA CARAVELI MINAS OCOÑA MINAS POSCO

LIMA

MINAS CAYLLOMA

Bolivia

CERRO BLANCO

CHUQUIBAMBA

N AMPATO

CHIVAY N HUARANCANTE

LA VICTORIA

R Atico

HUACA APLAO

URASQUI

VOLCAN MISTI

ña R Oco

OCEANO PACIFICO

CUNO CUNO

PIUCA

Qu ilc a

CAMANA

R

DE LA Z ONA

li R Chi

MINA Cº VERDE

R

UBICACION

AREQUIPA Ca ma na

OCOÑA

itor RV

MINAS CHAPI LA JOYA

MUNICIPALIDAD DISTRITAL MARIANO NICOLAS VALCARCEL 17º 00'

MAPA DE UBICACION

73º 00'

74º 00'

PLANO N° BVZ MAR MAR

CAPITAL PROVINCIA CAMP. MINERO NEVADO - VOLCAN RIOS

Fig. N° 3 Ubicación del proyecto

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ESCALA FECHA:

4.1.- Unidades Litoestratigráficas

4.2.- Complejo Basal de la Costa (PPe) Las rocas de este Complejo forman escarpas y a lo largo del litoral constituyen farallones y acantilados. Tierra adentro continúan debajo de las rocas Permocarboníferas y cenozoicas y están expuestas en los flancos de las Quebradas Pescadores y Ocoña, extendiéndose estos afloramientos hasta más allá del límite del Cuadrángulo.

En esta zona afloran rocas bajo el nombre genérico de granito, granodiorita gneisiforme y tonalitas. En el margen izquierda del rio Ocoña, frente a Urasqui. Se observa rocas paleozoicas. En dicho sector se presenta la granodiorita gneisifiorme, granito rojo, completamente plegado, distorsionado y diaclasado, con bandas persistentes y de regular grosor, con diferentes matices dentro de la gama de color pardo rosado, estos gneis están atravesados por numerosos diques y brechas de tonalita.

Dentro de los gneises, se han diferenciado paragneises tienen una gran exposición en la quebrada de Pescadores y principalmente en la de Ocoña, habiéndoseles reconocido desde las inmediaciones de la hacienda de Santa Rita hasta después de límite Norte del Cuadrángulo. Los datos con que se cuenta no son suficientes para poder determinar la edad geológica de este Complejo basal, pero por sus relaciones con el Complejo de Lomas y con el gneis de Charcani es que se le correlaciona con ellos y se asigna una edad correspondiente al Paleozoico inferior a Pre-Paleozoico. (Ver Foto Nº 04).

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Complejo Basal de la Costa Ortogneis, Granito rojo

Tonalita

Granodiorita gneisiforme Cuaternario Fluvial

Fig Nº 04: Se observa rocas del Complejo Basal de La costa (ortogneis, granodiorita gneisiforme, Tonalita). 4.3.- Formación Paracas (Te-p) Esta formación comprende un conjunto de rocas sedimentarias horizontales de gran extensión, cubriendo a la peniplanicie formada en el Complejo basal y rocas del Paleozoico superior. Las mejores exposiciones de estas rocas se encuentran en las quebradas de Pescadores, Ocoña y Tinajones.

Esta secuencia litológica esta conformada en tres miembros, desde la base hacia el tope se tiene: conglomerados, arenisco-tobaceo y hacia el tope se tiene bancos calcáreos coquiníferos.

El miembro inferior conglomeradico presenta una potencia entre 70 y 80 cm. que va aumentando hacia el norte donde esta constituido por clastos redondeados y sub-

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redondeados de granito, granodiorita, cuarcitas y en mayor proporción areniscas, que a veces alcanzan los 40 cm. de diámetro.

Los depósitos del miembro medio tal como se observa sobre la margen izquierda sobre el Ocoña a la altura de Latiqueña (1,400 m.s.n.m.) están formados por tobas redepositadas de color blanco a rojizo, con abundantes inclusiones de lapillí, pómez y lavas. Además, estos horizontes tobaceas tienen un contenido de varias sales tales como nitratos, sulfatos, cloruros, etc. y geodas tapizadas por cristales de calcita; también hay lentes de cenizas y sílice coloidal, todos alternan además con areniscas de grano fino a grueso, areniscas tobaceas y conglomerados.

Tentativamente se puede correlacionarlos con la formación Paracas de edad Eocénica superior y el miembro superior posiblemente corresponda a la formación Pisco (Oligo Miocénica). (Ver foto Nº 05).

Fm. Paracas

Complejo Basal

Foto Nº 05: Se observa afloramientos de la Fm. Paracas. 4.4.- Volcánico Chachani (Qv-ch) Estos volcánicos los encontramos cubriendo parcialmente las rocas terciarias y preterciarias descritas que afloran en la meseta, yace en discordancia angular un depósito de rocas volcánicas de naturaleza tobacea. _______________________________________________________________________________ CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE VEHICULAR URASQUI SOBRE EL RIO OCOÑA, DISTRITO MARIANO NICOLAS VALCARCEL, PROVINCIA DE CAMANA - AREQUIPA

Las tobas son de composición riolítica en menor proporción dacítica, esta constituida por vidrio volcánico de naturaleza vítrea, cristalina y lítica; los principales minerales que se observan macroscópicamente son los siguientes: feldespato potásico, plagioclasas, cuarzo, vidrio volcánico, biotita y óxidos de fierro. También encontramos englobados en estas tobas fragmentos de lapilli, pómez, escoria y lavas, los cuales carecen de selección de tamaño y naturaleza, variando en sus formas desde redondeadas hasta angulares raras veces se ha notado en las tobas deleznables inclusiones angulares de las rocas subyacentes. La coloración que presentan estas tobas son tonos de gris a blanco y la otra de marrón claro a rojizo, los primeros son de mayor abundancia y más compactas. En la quebrada de Ocoña, directamente sobre el Complejo basal se observa la continuidad con las tobas sobre la meseta, se encuentran unas lavas de color gris a negro, de composición andesítica y basáltica. Se presenta en forma pseudo estratificada llamada tetras, como se puede apreciar. (Ver foto Nº 06). A los volcánicos de Ocoña por la similitud litológica y posición estratigráfica tan parecidos al volcánico de Chachani en el área de Arequipa, se les correlaciona en parte y se les asigna una edad Pleistocénica.

Volc. Chachani Fm. Paracas

Complejo Basal de la Costa

Foto Nº 06: Se observa en la cima depósitos de volcanico Chachani _______________________________________________________________________________ CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE VEHICULAR URASQUI SOBRE EL RIO OCOÑA, DISTRITO MARIANO NICOLAS VALCARCEL, PROVINCIA DE CAMANA - AREQUIPA

4.5.- Depósitos Coluviales (Q-co) Estos depósitos son acumulados en la pendiente de los cerros y transportados por acción de la gravedad. Estos depósitos se exponen en casi todo el tramo de la carretera; están conformados por rocas de diferentes tamaños de formas angulosas a subangulosas, sostenidos en una matriz areno -arcillosa, areno-limosa como producto del fracturamiento de las rocas. (Ver foto Nº 07).

Foto Nº 07: Se aprecia depósitos coluviales en la carretera 4.6.- Depósitos fluviales (Q-fl) Dichos depósitos están conformados por cantos rodados, guijarros, gravas fluviales así como arenas, que se encuentran en el lecho del Río Ocoña, también encontramos en las terrazas fluviales existentes como resultado de los procesos de sedimentación y erosión, los que están compuestos por gravas, arenas y arcillas que viene a conforman parte del valle del Río Ocoña, tienen un espesor de aproximadamente 1.20 m., se amoldan a la topografía del terreno. Desde una clasificación SUCS es: GP, GM, SM, SP. En el trazo del puente se encuentran a lo largo del fondo y cauce del río Ocoña. (Ver fotos Nº 08 y 09).

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Foto Nº 08: Se observa depósitos fluviales del río Ocoña

Foto Nº 09: Se observa depósitos de terrazas fluviales del río Ocoña 4.7.- Deposito Antrópico (Qr-h) Se denomina a suelo trabajado por el hombre en su actividad agrícola. En el proyecto encontramos en los alrededores del pueblo de Urasqui, La Atiqueña, Piuca. Se describe como una areno-limosa o una areno-arcillosa de color beige, mal graduada, poco plástica, no presenta estratificación. (Ver foto Nº 10). _______________________________________________________________________________ CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE VEHICULAR URASQUI SOBRE EL RIO OCOÑA, DISTRITO MARIANO NICOLAS VALCARCEL, PROVINCIA DE CAMANA - AREQUIPA

Foto Nº 10: Se aprecia depósitos antrópicos a lo largo del río Ocoña

4.2 Sismicidad de Urasqui De acuerdo a la NTE - E30 y el predominio del suelo bajo la cimentación se recomienda adoptar los siguientes parámetros: Factor de zona 3

Z=0.46

Factor de amplificación de suelo

S= 1.2

Periodo que define la plataforma del espectro

Tp=0.60seg

El suelo esta constituido por material Gravoso-arenoso, arena bien graduada a arena pobremente graduada con poco fino , de forma angulosa y bolonería de 8 pulg. en un 6% , arenas gruesas a finas de color gris claro.

V.

METODOS DE ANALISIS Determinación de máxima aceleración y máximo sismo creíble

5.1. De la Instrumentación Existente en la Zona EL CISMID Centro de Investigación sísmica y Mitigación de Desastres de la Universidad Nacional de Ingeniería Es la Entidad que impulsa y dirige la Red Nacional de acelerógrafos especialmente en el sur del Perú.

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Distribución de intensidades en el sismo del 23 de junio 2001 el distrito de URASQUI se encuentra en el tipo VII y VIII escala de Mercalli Modificado.

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REGISTROS DE ACELERACIONES ESTACION MOQUEGUA SISMO 23 JUNIO 2001 REGISTRO DE ACELERACION

Estación Moquegua - Componente N-S

300 200 100 0 -100 -200 -300

Aceleración (gal)

Aceleración (gal)

Estación Moquegua - Componente E-W

0

20

40

60

80

100

120

Tiempo (seg)

300 200 100 0 -100 -200 -300 0

20

40

60

80

100

Tiempo (seg)

Aceleración (gal)

Estación Moquegua - Componente U-D TIEMPO HISTORIA DE ACELERACIONES DEL SISMO DE OCOÑA DEL 23/06/01 (Ms 8.1) Aceleración Máxima: E-W 295.3 gal, NS 220.0 gal, U-D 160.6 gal

300 200 100 0 -100 -200 -300 0

20

40

60

80

100

120

Tiempo (seg)

ESTACION ICA SISMO 15 AGOSTO 2007 REGISTRO DE ACELERACION

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120

PARAMETROS DE SUELO * (SERA DETERMINADO POR EL ESPECIALISTA NO SERA MENOR DE S3)

VI.

DETERMINACION DE LA ACELERACION PROBABLE El Cálculo del peligro sísmico se evalúa con la finalidad predecir probabilísticamente las aceleraciones para un periodo de retorno. Para el caso de Urasqui la fuente de sismo es subducción y continental. Se uso para la atenuación fuente asociada a mecanismo de subducción (Casaverde)

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Para la atenuación de aceleración asociada a mecanismo continental (Mac Guire)

VII.

CONCLUSIONES -

Aceleración sísmica adoptada para el puente URASQUI A= 0.46g

-

Comparación de eventos sísmicos en el sur de Perú De los eventos registrados Por la red Nacional de Acelerógrafos de la Universidad nacional de Ingeniería CISMID ZONA

SISMO DE MOQUEGUA 23-Jun-01

ACELERACION MAXIMA ESTE OESTE

NORTE-SUR

VERTICAL

0.295

0.22

0.161

0.272

0.334

0.192

TIEMPO 120 SEG

SISMO DE ICA 15-Ago-07 TIEMPO 160 SEG

-

Al estar en una zona sísmica Nº 3 se recomienda evaluar el potencial de licuación de arenas y gravas ya que el sismo del 2001 se evidencio este fenómeno en el puente Locumba Panamericana Sur.

-

El Mapa de distribución de aceleraciones para 10 % de excedencia en 50 años elaborado por Alva y Castillo es similar al propuesto por la AASHTO en EEUU.

-

Y para el caso de Urasqui coincide con el valor de 0.46g de aceleración.

-

La aceleración máxima encontrada para el puente Urasqui es de 7.52m/s² que se ha graficado previamente para la aplicación sobre la estructura del puente a analizar.

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