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Estudio de Peligro Sísmico Presa Paucarani

CAPÍTULO I GENERALIDADES

1.1. OBJETIVO: Determinar el peligro sísmico de la zona de ubicación de la Presa Paucarani, con fines de diseño de las obras de encimado del vertedero de demasías, adecuación de la plataforma de operaciones, puente de acceso y demás obras conexas. 1.2. UBICACIÓN: La zona del Proyecto se encuentra ubicada en la Provincia Tacna, Distrito de Palca, Región Tacna, en la cuenca alta del río Uchusuma (Nacientes del río Uchusuma), perteneciente al Sistema Hidrográfico del Pacífico. El área del proyecto se sitúa a una altitud cercana a los 4,600 m.s.n.m. y geográficamente se ubica entre las coordenadas: -69.76 de longitud y 17.53 de latitud que corresponde al eje de la Presa Paucarani. 1.3. ACCESIBILIDAD: El acceso a la zona del proyecto se inicia en la ciudad Tacna, siguiendo por la carretera Tacna – Collpa – La Paz (actualmente Afirmada), variante Paucarani, de donde se derivan una trocha carrozable que conduce a la presa principal. El tiempo de recorrido es de aproximadamente 3.50 horas en vehículo liviano.

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CAPÍTULO II

TECTÓNICA Y SISMOTECTÓNICA

2.1. PRINCIPALES ELEMENTOS TECTÓNICOS DEL PERÚ: Las características tectónicas del Perú, pueden ser descritas o evaluadas en función de su Zonificación Morfológica y Tectónica (Ver anexo Mapas: Elementos Tectónicos del Perú). 2.1.1. ZONIFICACIÓN MORFOLÓGICA: Este tipo de zonificación permite distinguir para el Perú, cinco zonas morfológicas referidas a la estructura y características del relieve terrestre. A continuación se realiza una descripción general de cada una de estas zonas según Tavera y Buforn (1998): a. La Zona Costera (Z.C): Esta zona está formada por una estrecha banda de terreno, la cual está limitada por el Oeste con el Océano Pacífico y por el Este con una estructura maciza de roca ígnea, llamada Batolito costero. Esta zona tiene en promedio un ancho de 150 km en la región Norte y de 40 km en el Sur. La zona costera se extiende hasta una cota de 300 metros sobre el nivel del mar y de 100 metros bajo el nivel del mar. b. La Cordillera Occidental (C.CO): Esta zona se constituye como la de mayor volumen y está formada mayormente por un Batolito granítico cuyas crestas tienen una altitud de 5000 m en la región Norte y Centro de Perú. En la región Sur esta altitud disminuye. Esta zona considera el Batolito costero, parte de la zona del altiplano y su ancho aumenta conforme se extiende hacia el sur. En la Cordillera Occidental, el volcanismo se presenta a partir de 13ºS hacia el Sur por decenas de kilómetros. c. El Altiplano: El Altiplano se encuentra localizado entre la Cordillera Occidental y la Cordillera Oriental nítidamente diferenciada en las regiones Centro y Sur de Perú. Esta unidad se localiza en las altas mesetas del altiplano a unos 3,000 m. El Altiplano prácticamente desaparece hacia el norte por encima de 9ºS. En la parte Central 2

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del Perú, esta unidad tiene un ancho de 10 a 50 km y en la Sur de 120 km al nivel del Lago Titicaca. d. La Cordillera Oriental (C.OR): Esta unidad morfológica se encuentra bien definida de Norte a Sur. La Cordillera Oriental en promedio alcanza una altura de 3700-4000 m. La unidad se localiza entre el Altiplano y la Zona Subandina y está compuesta por una zona extensa de plegamientos en la cual las estructuras buzan en sentido contrario de la dirección de formación de los plegamientos. En la región Sur a la altura de 12°S, la Cordillera Oriental toma una dirección E-W para luego continuar paralela a las unidades mencionadas anteriormente. e. La Zona Subandina: Corresponde a las faldas o laderas de los Andes limitados por el Oeste por la Cordillera Oriental y por el Este con el escudo brasileño. Esta zona es de anchura variable y es aquí en donde se amortiguan las estructuras andinas formando plegamientos de grandes longitudes de onda. En esta zona se localizan los principales sistemas de fallas inversas orientadas en la dirección NW-SE. 2.1.2. ZONIFICACIÓN TECTÓNICA: Este tipo de zonificación permite identificar los diferentes relieves formados en Perú por efectos de la tectónica de placas; es decir, por la colisión de la placa oceánica de Nazca y la placa continental o Sudamericana. Este contacto de placas, conocido como subducción, es causante de todos los procesos orogénicos que se desarrollan en el continente. Entre los principales elementos tectónicos se puede mencionar los siguientes: a. La Fosa Marina: La fosa marina, indica de Norte a Sur y paralelo al litoral costero, el límite de contacto entre la placa oceánica y la placa continental. Este límite tiene la forma de una fosa de gran extensión, la misma que alcanza profundidades de hasta 8000 m. Esta fosa está formada por sedimentos que han sido depositados sobre rocas pre-existentes. b. La Cordillera Andina: La Cordillera Andina se ha formado como producto del proceso de compresión entre la placa oceánica y la placa continental en 3

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diferentes procesos orogénicos. Esta cordillera está conformada en general por rocas ígneas plutónicas que afloraron a la superficie terrestre por procesos tectónicos. La Cordillera Andina se distribuye en el Perú de Norte a Sur, alcanzando un ancho de 50 km aproximadamente en las regiones Norte y Centro hasta 300 km en la región Sur. Así mismo, la Cordillera Andina se orienta en promedio en dirección NW-SE, aunque a la altura de la latitud de 13°S, esta se orienta en dirección E-W a lo largo de la deflexión de Abancay. Estudios de sismicidad, muestran que la Cordillera Andina tiene espesores del orden de 51 km en la región Central (Tavera, 1993); mientras que en la región Sur su espesor sería de 75 km aproximadamente (James, 1978). c. Los Sistemas de Fallas: Los diferentes sistemas de fallas que se distribuyen en el continente, se han formado como un efecto secundario de la colisión de placa oceánica y la placa continental. Este proceso generó la presencia de plegamientos y fracturas en la corteza terrestre. Estos sistemas de fallas se localizan en el altiplano y en la región Subandina de Norte a Sur. Asimismo, estos sistemas se localizan en a los pies de las Cordilleras o nevados (Cordillera de Huaytapallana, Cordillera Blanca, Cordillera de Vilcabamba) (James, 1978) y entre los límites de la Cordillera Occidental y la zona costera (Falla de Marcona, Huaypira, etc.) d. La Cadena Volcánica: La formación de la cadena volcánica según algunos autores (Udias y Mezcua, 1997), se debe a la colisión entre los márgenes de las placas Sudamericana y de Nazca; siendo el primero un margen continental y el segundo oceánico. En el Perú, la cadena volcánica se localizada al Sur de la Cordillera Occidentalcon conos volcánicos activos como los de Ampato, Coropuna, Paucarani, Misti, Ubinas, Sarasara, etc. Según Udias y Mezcua (1997), los volcanes de la región Sur de Perú deben su origen al tipo de subducción característico de esta región; es decir, una subducción de tipo normal de mayor pendiente mediante el cual el material del manto participa en los diferentes procesos que producen el ascenso del magma. En la región Norte y Centro de Perú hay un ausentismo de volcanes debido a el proceso de subducción en estas regiones tiende a ser casi horizontal. e. Dorsal de Nazca: Esta cadena montañosa o cordillera se localiza en el océano Pacifico entre 15ºS y 19ºS. La dorsal está formada por rocas volcánicas con capas de minerales en los cuales predomina el hierro, magnesio, potasio y sodios cálcicos (Marocco, 1980); siendo, estos minerales más comunes en la corteza terrestre. La 4

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estructura de la Dorsal de Nazca es producto de un proceso de distensión de la corteza oceánica y se estima que su formación tiene una edad de 5 a10 millones de años (Marocco, 1980). Estudios recientes sobre anomalías magnéticas, permite considerar la hipótesis de que la dorsal debe su origen a una antigua zona de creación de corteza.

2.2. SISMOTECTÓNICA REGIONAL: Las principales fallas que se encuentran en la región de Tacna (Ver anexo Mapas: Fallas en la región de Tacna) son: 2.2.1. Sistema de Fallas Incapuquio-Challaviento: Es un sistema que pasa por el límite norte de la cuenca con dirección andina NO-SE. Se Trata de un sistema transpresivo sinestral (Jacay y otros, 2002), conformando en el área de Mal Paso-Palca una estructura de bloques en flor positiva (Pino, 2003). El sistema es de carácter litosférico, evidenciado por el emplazamiento de numerosos intrusivos y conforma un control de las características geomorfológicas regionales (Sempere y otros, 2002). 2.2.2. Sistema de Fallas Calientes-Chuschuco (Sempere y otros, 2002): Constituye un importante alineamiento estructural que corre 26 km en dirección NO-SE, a través de los sectores de Higuerani, Chuschuco y Calientes. Además existen otras pequeñas fallas de dirección subparalela al alineamiento principal. La falla limita un bloque alzado al NE donde afloran unidas antiguas Jurasico-Cretácico, y otra hundida al SO con unidades más jóvenes; esta relación de campo sumado a las características geomorfológicas sugieren un comportamiento inverso. Otra evidencia de un juego de rumbo lo proporciona la falla normal de Cerro Dos cumbres que es perpendicular al alineamiento principal. Las evidencias sugieren un sistema de alto ángulo con juegos inversos y de rumbo (Flores, En prensa). 2.2.3. Sistema de Fallas Cerro Desconocido- Solitario (Flores, En prensa): Se trata de un alineamiento estructural de dirección NO-SE, que corre 27 Km en territorio peruano, pasando los cerros Precipicio, Desconocido y Solitario, y prolongándose hacia territorio chileno.

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En las fotografías aéreas se nota claramente que los niveles guía de la Formación Huaylillas se encuentran afectados por el sistema, formando algunas flexuras y aflorando como falla inversa en Cerro Desconocido. Las evidencias sugieren que se trate de un sistema mayormente ciego de alto ángulo e inverso, similar al Sistema Calientes-Chuschuco. 2.2.4. Sistema de Fallas Magollo-Escritos (Flores, En prensa): Corresponde a un alineamiento estructural de orientación NO-SE de 36 km. de largo, que pasa por Magollo, Cerros La Garita, Hospicio antiguo y Escritos, hacia territorio chileno. El rasgo más claro de esta falla constituye el quiebre de los cerros antes mencionados hacia el cono deyectivo del Río Caplina (Pampas de La Yarada), constituyendo un límite marcado. Además, en las fotografías aéreas se puede observar flexuramientos y pequeñas fallas normales con compartimientos NE alzados. Las evidencias sugieren un funcionamiento normal, comportándose aparentemente como importante control en la disposición del cono deyectivo del río Caplina. 2.2.5. Sistema de fallas en los Cerros La Yarada: Corresponde a un sistema de fallas normales, que constituyen bloques hundidos uno con respecto al otro tanto hacia el SE, hacia las pampas de La Yarada, como hacia el SO, es decir hacia el litoral. Las pequeñas fallas son de poca longitud, presentando dos o rientaciones principales NE-SO (perpendiculares a la playa) y NO-SE (paralelo a la playa), limitando bloques y afectando a las Formaciones Chocolate y Millo. La relación y comportamiento de este sistema de fallamientos sugiere un sistema tipo Horst, como propuesto por muchos años para la evolución de la Cordillera de la Costa.

De todos los sistemas de fallas de mayor importancia en la región de Tacna, que podrían afectar a la zona donde se ubica la Presa Paucarani, el Sistema de Fallas Incapuquio-Challaviento es el que podría afectar a la Presa, sin embargo la falla no presenta mayor información para que pueda ser modelada en la evaluación de riesgo sísmico.

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CAPÍTULO III SISMICIDAD

3.1. SISMICIDAD EN EL PERÚ: El Perú está comprendido entre una de las regiones de más alta actividad sísmica que hay en la tierra, formando parte del Cinturón Circumpacífico. El importante índice de actividad sísmica en el Perú es debida principalmente a los rasgos tectónicos de la región occidental de Sudamérica (anteriormente descritos) como son el proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la Sudamericana, presente de Norte a Sur en su borde Oeste, con una velocidad relativa de 8 cm/año (De Mets, 1990). El margen Oeste de Sudamérica, donde la litosfera oceánica subduce bajo la continental, es uno de los más activos debido a su alta velocidad de convergencia, la misma que permite se genere un fuerte acoplamiento entre ellas. A fin de realizar un mejor análisis de la distribución espacial de los sismos, estos han sido clasificados de acuerdo a la profundidad de sus focos en sismos superficiales (h < 70 km.), intermedios (71< h < 300 km.) y profundos (h > 300 km.). 3.2. SISMICIDAD EN EL ÁREA DE ESTUDIO: Para la identificación de las fuentes sismogénicas y la caracterización de su actividad, la evaluación del peligro sísmico, además de los estudios geológicos y tectónicos, requiere de una información detallada de la sismicidad del área de influencia. Esta información, que es obtenida de catálogos de sismos históricos e instrumentales, permite delimitar en forma más precisa la ubicación de las fuentes sismogénicas y la estimación de la frecuencia de ocurrencia de sismos en los últimos cientos de años. 3.2.1. SISMICIDAD HISTÓRICA: En la zona de estudio históricamente han sucedido 53 eventos sísmicos de gran magnitud, delimitados con un radio aproximado de 300 km, los cuales afectaron directamente a la ciudad de Tacna desde el año 1604 con intensidades de VI a XI MMI (Escala modificada de Mercalli), el mayor evento sucedido es el del 13 de agosto de 1868 con una intensidad de IX, lo que indicaría que en la ciudad de Tacna se presenta un gran silencio sísmico. 7

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En el Anexo F.1 se presenta una descripción resumida de los sismos que han ocurrido en el área de influencia del Proyecto. Este Anexo está basado fundamentalmente en el trabajo de Silgado (1943-1992), Proyecto SISRA (Sismicidad de la Región Andina), patrocinado por el Centro Regional de Sismología para América del Sur (CERESIS) y datos sísmicos del Instituto Geofísico del Perú (2009). Los sismos más importantes que afectaron la región y cuya historia se conoce son: el sismo de 1581 con intensidad de IX MM en Yanaoca, Cuzco; el sismo del 22 de Enero de 1582 con intensidad de X MM en Socabaya; el sismo del 19 de Febrero de 1600 con intensidad X MM en Omate; el sismo del 31 de Marzo de 1650 con intensidades de IX MM en Yaurisque, Oropesa y Paucartambo y VIII MM en Cuzco; el sismo de 1747 con intensidad VIII MM en Ayapata, Puno; el sismo del 13 Mayo de 1784 con intensidad de VIII MM en Arequipa; el sismo del 18 de Setiembre de 1833 con intensidad de VII MM en Tacna; el sismo de 1847, con intensidad de VII-VIII MM en Huacarama, Apurimac; el sismo del 13 de Agosto de 1868 con intensidad de X MM en Arica y IX MM en Arequipa; el sismo del 9 de Mayo de 1877 con intensidad VII MM en Arica; el sismo del 6 de Agosto de 1913 con intensidad de VIII MM en Caravelí; el sismo del 9 de Abril de 1928 con intensidad de VIII MM en Ayapata; el sismo del 24 de Agosto de 1942 con intensidad de IX MM en Nazca; el sismo del 21 de Mayo de 1950 con intensidad VIII MM en Cuzco; el sismo del 15 de Enero de 1958 con intensidad de VIII MM en Arequipa; el sismo del 13 de Enero de 1960 con intensidad de VIII MM en Arequipa; el sismo del 18 de Agosto de 1972, con intensidades de VI-VII MM en Canapo y Huamanquiquia y VII MM en Huancasancos; el sismo del 16 de Febrero de 1979, con intensidad de VII MM en Camaná; el sismo del 5 de Abril de 1986 con intensidad VIII MM en la Laguna Qoricocha, Cuzco; el sismo del 12 de Noviembre de 1996 con Intensidad VII MM en Nasca, Ica; el sismo del 3 de Abril de 1999 con intensidad de VI MM en Camaná y el sismo del 23 de Junio del 2001 con intensidad de VI y VII MM en Arequipa. (Ver anexo F.2: Mapa de Isosistas)

3.2.2. SISMICIDAD INSTRUMENTAL La información sísmica en el Perú ha mejorado a partir del año 1963, con la instalación de la red sismográfica mundial La información sísmica instrumental para la zona de estudio se encuentra recopilada en cuatro catálogos sísmicos: 

Catálogo Sísmico República del Perú (1471-1982), desarrollado por Leonidas Ocola. (Proyecto SISAN – 1984) 8

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Catálogo Sísmico del Perú (1500-1984), desarrollado por A. Espinoza, L. Casaverde, J. Michel, J. Alva, J. VargasNeumann. (Instituto Geográfico Nacional de España, USGS, PUCP, UNI – 1985) Catálogo Sísmico del Perú (1500-1982), desarrollado por Daniel Huaco, Instituto Geofísico del Perú. (Proyecto SISRA, 1986) Catálogo sísmico del International Seismological Centre (ISC) de los años 1960 hasta el abril del 2009, debido a que los datos del 2010-2011 para adelante no han sido corroborados por el ISC.

La información utilizada en este estudio es la recopilada en el catálogo sísmico del Proyecto SISRA (1985), hasta el año 1992 con los datos verificados publicados por el ISC (International Seismological Centre) y actualizados hasta abril del año 2010 por el IGP. El mapa de distribuciones de máximas intensidades sísmicas observadas (Ver anexo Mapas: Mapa de Intensidades Ref. Ing. Jorge, Alva Hurtado). Se presenta el mapa de distribución de epicentros en el área de influencia del Proyecto (Ver anexo Mapas: Mapa Sismotectónico Ref. Ing. Jorge, Alva Hurtado), elaborado en base al catálogo sísmico del Proyecto SISRA (Sismicidad de la Región Andina) patrocinado por el CERESIS. Dicho mapa presenta los sismos ocurridos entre 1963 y 1992, con magnitudes en función de las ondas de cuerpo, mb. Además, se han dibujado las diferentes profundidades focales de sismos superficiales (0-70 Km), sismos intermedios (71-300 Km) y sismos profundos (301-700 Km). Se presenta también un perfil transversal perpendicular a la costa con un ancho de 200 Km pasando por el área en estudio lo que nos permite ver la profundidad del sismo con respecto a la distancia (Ver anexo Mapas: Perfil sísmico Ref. Ing. Jorge Alva Hurtado).

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CAPÍTULO IV PELIGRO SÍSMICO

4.1. PELIGRO SÍSMICO: El Peligro Sísmico se define por la probabilidad de que en un lugar determinado, ocurra un sismo de una intensidad igual o mayor a un valor fijado. Este término “intensidad” se refiere a cualquier parámetro físico que permita medir el tamaño de los sismos, como la magnitud, aceleración máxima, distancia epicentral, distancia hipocentral, el tipo de material como puede ser rocas ígneas, sedimentarias o volcánicas a través del cual las ondas se transportan, etc. 4.2. ANÁLISIS DE PELIGRO SÍSMICO PROBABILÍSTICO A diferencia de los métodos deterministas, los probabilistas consideran los efectos de todos los terremotos que pueden afectar a un emplazamiento dado, y tienen en cuenta las leyes de recurrencia de los mismos. Dan como resultado estimaciones de la probabilidad de excedencia para cada valor de la intensidad del movimiento esperado en el emplazamiento, durante un periodo de tiempo dado, quedando así representada la peligrosidad por curvas de probabilidad. El análisis de peligro sísmico probabilístico también puede ser descrito como un proceso de cuatro pasos: a. El primer paso, que consiste en la identificación y caracterización de las fuentes sismogénicas b. Seguidamente, se debe caracterizar la sismicidad o distribución temporal de la recurrencia sísmica. c. Mediante el uso de relaciones de predicción (leyes de atenuación) se debe determinar el movimiento sísmico que puede ser producido en el sitio por terremotos de cualquier tamaño posible que ocurran en cualquier punto de la fuente. d. Finalmente, se combinan las incertidumbres en la ubicación, tamaño y en los parámetros de predicción del movimiento sísmico para obtener la probabilidad de que el parámetro del movimiento sísmico sea excedido durante un periodo de tiempo particular. 4.3. PRINCIPALES FUENTES SÍSMICAS Las fuentes sismogénicas utilizadas para representar la sismicidad del País corresponden a una actualización a las propuestas en 1993 por Castillo y Alva. Castillo y Alva basados en la distribución espacial de la sismicidad y en los aspectos neotectónicos del Perú definieron 20 fuentes sismogénicas con características particulares. 10

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El hecho que la actividad sísmica en el Perú es el resultado de la interacción de las placas Sudamericana y de Nazca y el proceso de reajuste tectónico del Aparato Andino, nos permite agrupar a las fuentes en: Fuentes de Subducción y Fuentes Continentales. Las Fuentes de Subducción modelan la interacción de las placas Sudamericana y de Nazca. Las Fuentes 1, 2, 3, 4 y 5 están ubicadas a lo largo de la costa y representan la sismicidad superficial en la zona de Benioff (0-70 Km). Las Fuentes 13, 14, 15, 16, 17, 18 y 19 representan la sismicidad intermedia (71 a 300 Km). La Fuente 20 representa la sismicidad profunda en la superficie de Benioff (500 a 700 Km). Las Fuentes Continentales 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 12 están relacionadas con la actividad sísmica superficial andina (Ver anexo figuras: Fuentes sismogénicas superficiales, intermedias y profundas Referencia CISMID).

Para la identificación de las principales fuentes sismogénicas que afectan a la zona de estudio, se analizaron las características generales de la sismicidad asociada al proceso de subducción, deformación continental y fuentes con origen en los principales sistemas de fallas geológicas cercanas a la zona de estudio.

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Tabla N°1: Coordenadas geográficas de las fuentes de subducción superficiales y de las fuentes continentales. FUENTES FUENTE 1

FUENTE 2 FUENTE 3 FUENTE 4 FUENTE 5

FUENTE 6

FUENTE 7 FUENTE 8 FUENTE 9 FUENTE 10

FUENTE 11 FUENTE 12

COORDENADAS GEOGRÁFICAS -80.29 02.00 -78.32 02.00 -81.39 -00.97 -79.65 -01.21 -81.52 -02.39 -80.19 -02.50 -82.00 -03.39 -80.17 -03.45 -82.00 -06.83 -80.67 -05.42 -81.17 -09.00 -79.27 -07.90 -81.17 -09.00 -79.27 -07.90 -77.00 -14.80 -75.84 -13.87 -77.00 -14.80 -75.84 -13.87 -74.16 -17.87 -73.00 -16.53 -74.16 -17.87 -73.00 -16.53 -71.85 -19.87 -69.21 -19.00 -71.85 -22.00 -69.21 -22.00 -77.50 01.58 -76.92 01.19 -79.83 -01.65 -78.90 -02.53 -79.96 -02.46 -78.97 -03.43 -80.92 -02.96 -80.79 -03.44 -78.28 -08.20 -77.86 -08.07 -77.21 -10.47 -76.83 -10.23 -75.84 -13.87 -74.76 -13.13 -73.00 -16.53 -71.41 -14.67 -73.00 -16.53 -71.41 -14.67 -69.71 -18.67 -68.12 -16.13 -76.92 01.19 -76.50 01.00 -78.90 -02.53 -77.35 -02.40 -79.10 -05.20 -77.00 -04.77 -79.10 -05.20 -75.10 -04.33 -76.34 -10.67 -74.17 -09.33 -74.76 -13.13 -72.48 -11.40 -74.76 -13.13 -72.48 -11.40 -68.12 -16.13 -67.76 -13.80

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Tabla N° 2: Coordenadas geográficas de las fuentes intermedias y profundas. FUENTES FUENTE 13

FUENTE 14 FUENTE 15 FUENTE 16 FUENTE 17

FUENTE 18 FUENTE 19 FUENTE 20

COORDENADAS GEOGRÁFICAS -78.73 02.00 -76.00 01.82 -81.00 -00.67 -79.59 -02.55 -81.00 -03.07 -79.20 -03.07 -81.00 -03.07 -79.20 -03.07 -81.93 -05.73 -78.60 -04.00 -79.80 -00.13 -77.17 -06.53 -79.80 -08.13 -77.17 -06.53 -76.38 -14.30 -73.86 -12.46 -76.38 -14.30 -73.86 -12.46 -73.28 -16.87 -71.21 -14.40 -73.28 -16.87 -71.21 -14.40 -70.86 -18.80 -68.93 -15.73 -70.38 -22.00 -67.98 -22.00 -79.59 -02.55 -77.50 -00.73 -78.60 -04.00 -75.51 -02.06 -77.17 -06.53 -75.27 -05.33 -77.17 -06.53 -75.27 -05.33 -73.86 -12.46 -72.03 -11.13 -72.31 -06.67 -71.00 -06.33 -71.14 -11.30 -69.69 -10.93

4.4. EVALUACIÓN DE LA RECURRENCIA SÍSMICA: Para evaluar la variación en el tamaño de los eventos sísmicos que cada fuente sísmica pueda generar es necesario conocer la recurrencia sísmica de la fuente. La recurrencia sísmica representa el número de eventos mayores o iguales a alguna magnitud dentro de la fuente y está descrita por la pendiente de la relación de recurrencia de Gutenberg y Richter (b), la tasa media anual de actividad sísmica (v), la magnitud mínima y la magnitud máxima. Para cuantificar la relación de recurrencia de la actividad sísmica de la zona en estudio se utilizó la expresión propuesta originalmente por Ishimoto-Ida en 1939 y posteriormente adecuada por Richter (1958). Log N = a - bM Donde N es el número de sismos con magnitud mayor o igual a M, a es igual al logaritmo del número de sismos de magnitud mayor que cero y b es la proporción de sismos de una cierta magnitud. 13

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La expresión anterior también se puede describir como: N= T0e

-βM

Donde: a To = 10 es el número de sismos por unidad de tiempo con M > 0. ß = b x ln 10. Los parámetros estadísticos de recurrencia para cada una de las fuentes sismogénicas se han calculado utilizando la magnitud Ms y la magnitud de momento Mw, debido a que las nuevas leyes de atenuación utilizadas están expresadas en magnitud de momento (Mw), y se requiere uniformizar la entrada de datos para la integración de la amenaza sísmica. Se calculó la siguiente relación entre las magnitudes mb y Ms (Ver anexo figuras: Correlación Ms-Mw). Mb = 3.30 + 0.40 Ms. Para la relación entre Ms y Mw se consideró la obtenida por Bolaños y Monroy (2004) (Ver anexo figuras: Correlación Ms-Mb) utilizando el método de mínimos cuadrados en una muestra de eventos registrados en Perú y Chile que reportaron tanto Ms como Mw, la relación propuesta se presenta en tres rangos: Mw = 0.740 Ms + 1.742 Mw = 0.683 Ms + 2.039 Mw = 1.093 Ms – 0.593

Ms ≤ 6; 6 < Ms 6.5 ∶ 𝐶1 = −1.274 ; 𝐶2 = 1.1 ; 𝐶3 = 0 ; 𝐶4 = −2.1 ; 𝐶5 = −0.48451 ; 𝐶6 = 0.524 ; 𝐶7 = 0 𝐷𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟𝑑 = 1.39 − 0.14𝑀 ; 0.38 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑀 ≥ 7.21

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Ley de atenuación para suelo profundo ln(𝑎) = 𝐶1 + 𝐶2 𝑀 − 𝐶3 ln(𝑅 + 𝐶4 𝑒 𝐶5 𝑀) ) + 𝐶6 + C7 (8.5 − M)2.5 𝐶1 = −2.17 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑠𝑖𝑠𝑚𝑜𝑠 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠; 𝐶1 = −1.92 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑠𝑖𝑠𝑚𝑜𝑠 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑠 𝑦 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑝𝑢𝑗𝑒 𝐶2 = 1.0 ; 𝐶3 = 1.70 ; 𝐶4 = 2.1863 ; 𝐶5 = 0.32 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑀 ≤ 6.5 ; 𝐶4 = 0.3825 𝑦 𝐶5 = 0.5882 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑀 > 6.5 ; 𝐶6 = 0 ; 𝐶7 = 0 𝐷𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟𝑑 = 1.52 − 0.16𝑀

Donde: a = aceleración del suelo (g) M = magnitud momento (Mw) R = distancia más cercana a la rotura (km)

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Estudio de Peligro Sísmico Presa Paucarani

CAPÍTULO V RESULTADOS Una vez conocida la sismicidad de las fuentes y los patrones de atenuación de las ondas generadas en cada una de ellas, incluyendo los efectos de la geología local, puede calcularse el peligro sísmico considerando la suma de los efectos de la totalidad de las fuentes sísmicas y la distancia entre cada fuente y el sitio donde se encuentra el proyecto. Se ha determinado el peligro sísmico en la zona de estudio utilizando el programa de cómputo CRISIS 2007 versión 7.0, desarrollado por el Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), considerando la ley de atenuación de Young et al (1997) para los sismos de subducción y la ley de atenuación de Sadigh et al (1997) para sismos continentales. Las coordenadas geográficas de la zona de ubicación de la Presa Paucarani son: -69.76 de longitud y -17.53 de latitud, respectivamente. En el anexo F.4 Resultado de análisis probabilístico, se presenta la aceleración máxima en función a la probabilidad anual de excedencia, para un mallado que cubre el área de influencia del proyecto y una corrida con la coordenada de ubicación de la Presa Paucarani. La Tabla N°5 muestra las máximas aceleraciones esperadas para periodos de retorno de 50, 100, 200, 475, y 1000 años. PERIODO DE RETORNO EN AÑOS

ACELERACIÓN MÁXIMA ESPERADA (%g)

50

0.168

100

0.219

200

0.268

475

0.345

1000

0.428

La selección del movimiento sísmico de diseño depende del tipo de obra. Para la zona en estudio se considera un periodo de retorno de 475 años para el sismo de diseño, que corresponde a estructuras con una vida útil de 50 años y un nivel de excedencia del valor propuesto de 10%, que en el presente caso corresponde a un valor de 0.345g.

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Estudio de Peligro Sísmico Presa Paucarani

Para calcular la aceleración espectral en cada una de las direcciones analizadas, se utiliza un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones definido por: 𝑆𝑎 =

𝑍𝑈𝐶𝑆 𝑅

∗𝑔

(01)

Dónde: Z = 0.40 (Zona 1) U = 1.5 (Categoría A, edificaciones importante) S = 1 (Suelo rocoso) Tp = 0.4 del tipo de suelo 1 R = 7 (sistema dual) g = 9.81 (Aceleración de la gravedad m/seg2) C = 2.5 x (Tp/T) C: 2.5 (Factor de amplificación sísmica) Con estos parámetros y haciendo la salvedad que el valor de Z obtenido con la corrida del programa CRISIS 2007 es 0.345g, pero hemos adoptado un valor conservador de 0.40g obtenido de la norma E-030, luego se elaboró el espectro inelástico de pseudo-aceleraciones. Se ha considerado que en la zona en que se asienta la torre del vertedero, está compuesta por roca blanda constituidas por tobas, por lo cual el fenómeno de amplificación sísmica por efecto de sitio no se presentará. En el CUADRO Nº 01 y GRÁFICO Nº 01, se presentan los datos y curva del espectro de aceleraciones a utilizar en el análisis sísmico. CUADRO Nº 01 VALORES DEL ESPECTRO DE ACELERACIONES DE DISEÑO Periodo

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

1.05

Aceleración (m/s2)

2.10

2.10

2.10

2.10

2.10

2.10

2.10

2.10

2.10

1.87

1.68

1.53

1.40

1.29

1.20

1.12

1.05

0.99

0.93

0.89

0.84

0.80

Periodo

1.10

1.15

1.20

1.25

1.30

1.35

1.40

1.45

1.50

1.55

1.60

1.65

1.70

1.75

1.80

1.85

1.90

1.95

2.00

2.05

2.10

Aceleración (m/s2)

0.76

0.73

0.70

0.67

0.65

0.62

0.60

0.58

0.56

0.54

0.53

0.51

0.49

0.48

0.47

0.45

0.44

0.43

0.42

0.41

0.40

GRÁFICO Nº 01 CURVA DEL ESPECTRO DE ACELERACIONES Espectro de Aceleraciones 2.50 2.00

Sa

1.50 Espectro de…

1.00 0.50 0.00 0.00

1.00

2.00

Periodo

20

3.00

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Se ha considerado el mismo espectro de pseudo-aceleraciones para ambas direcciones, debido a que en ambas direcciones el sistema estructural es el mismo (sección de anillo circular o tubo).

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