anÁlisis de peligro sÍsmico y vulnerabilidad · 5.4 supervisión y control de riesgos ..... 47 6...

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“AMPLIACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO EN LA LOCALIDAD DE CHUQUIBAMBA, DISTRITO DE CHUQUIBAMBA, PROVINCIA DE CONDESUYOS, DEPARTAMENTO Y REGIÓN

DE AREQUIPA”

Doc. 001

Rev. 1 INFORME FINAL Fecha Julio 2017

Cliente SERVICIO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE AREQUIPA S.A. Página 1 de 56

“AMPLIACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO EN LA LOCALIDAD DE CHUQUIBAMBA, DISTRITO DE CHUQUIBAMBA, PROVINCIA

DE CONDESUYOS, DEPARTAMENTO Y REGIÓN DE AREQUIPA”

ANÁLISIS DE PELIGRO SÍSMICO Y VULNERABILIDAD

JULIO 2017

CONTROL DE EMISIÓN Y CAMBIOS

Rev. Fecha Descripción Elaborado Revisado Aprobado

1 Julio 2017 DOCUMENTO EMITIDO PARA INFORMACIÓN DEL CLIENTE LKS LKS SEDAPAR

DOCUMENTO EMITIDO PARA INFORMACIÓN DEL CLIENTE LKS LKS SEDAPAR

Firmas de la Revisión Vigente:

Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la

Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento

y Región de Arequipa

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ÍNDICE

1 PELIGRO SÍSMICO ................................................................................................................ 4

1.1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 4

1.1.1 Alcance del Estudio ................................................................................................. 4

1.2 TECTÓNICA Y SISMOTECTÓNICA .................................................................................. 5

1.2.1 Tectónica de Placas ................................................................................................ 5

1.2.2 Marco Tectónico Regional ...................................................................................... 6

1.2.3 Elementos de la Tectónica del Perú ....................................................................... 8

1.2.4 Sismotectónica del Área de Estudio ..................................................................... 13

1.3 SISMICIDAD DE LA ZONA DE INFLUENCIA .................................................................. 14

1.3.1 Sismicidad Histórica del Área de Influencia de la Zona de Estudio ...................... 15

1.3.2 Sismicidad Instrumental del Área de Influencia ................................................... 18

1.3.3 Geodinámica Local ................................................................................................ 18

1.4 EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO .......................................................................... 18

1.4.1 Análisis del Peligro Sísmico Probabilístico ............................................................ 18

1.4.2 Análisis del Peligro Sísmico Determinístico .......................................................... 31

2 PLAN DE GESTIÓN DE RIESGOS ......................................................................................... 33

3 IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS ............................................................................................ 35

3.1 Riesgos Asociados al Proyecto ................................................................................... 36

4 VULNERABILIDAD .............................................................................................................. 39

5 ANÁLISIS CUALITATIVO Y CUANTITATIVO DE RIESGO ....................................................... 40

5.1 Método Cualitativo ..................................................................................................... 40

5.2 Método Cuantitativo .................................................................................................. 44

5.3 Planificación de Respuesta a los Riesgos ................................................................... 46

5.4 Supervisión y Control de Riesgos ............................................................................... 47

6 DISEÑO DE LA INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO

EN BASE AL ÁNALISIS DE RIESGO .............................................................................................. 48

6.1 DESCRIPCIÓN GEOMORFOLÓGICA DE LA ZONA DE ESTUDIO .................................... 49

7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................ 53




3

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla Nº 1 Duración estimada para la ocurrencia de grandes fenómenos tectónicos Elementos de la

Tectónica del Perú .......................................................................................................................... 7

Tabla Nº 2 Coordenadas y Profundidades de las Fuentes Sismogénicas ............................................. 23

Tabla Nº 3 Parámetros Sismológicos de las Fuentes Sismogénicas ..................................................... 23

Tabla Nº 4 Clasificaciones de Sitio según el IBC 2009 para las leyes de atenuación ............................ 25

Tabla Nº 5 Aceleraciones máximas horizontales esperadas ................................................................. 26

Tabla Nº 6 Aceleraciones máximas horizontales esperadas ................................................................. 26

Tabla Nº 7 Espectros de peligro uniforme – Roca (Tipo B) .................................................................... 27

Tabla Nº 8 Espectros de peligro uniforme – Suelo Firme (Tipo D) ......................................................... 28

Tabla Nº 9 Coeficientes y Parámetros para el Diseño de Espectros de Respuesta de Aceleraciones

siguiendo la metodología del IBC 2009 ........................................................................................ 31

Tabla Nº 10 Matriz de prioridades. Amenazas y oportunidades .......................................... 41

Tabla Nº 11 Matriz de probabilidad e impacto .......................................................................... 41

Tabla Nº 12 Clasificación de la severidad de las consecuencias ........................................... 42

Tabla Nº 13 Niveles de Riesgo ........................................................................................................ 42

Tabla Nº 14 Nivel de Prioridad según el Nivel de Riesgo ......................................................... 43

Tabla Nº 15 Análisis Cualitativo de los Riesgos del proyecto ................................................ 44

Tabla Nº 16 Probabilidades del suceso. ........................................................................................ 45

Tabla Nº 17 Frecuencia de Exposición a situaciones de Riesgo ............................................. 45

Tabla Nº 18 Valorización de Posibles Consecuencias ............................................................... 45

Tabla Nº 19 Valor del riesgo e implicación .................................................................................. 46

Tabla Nº 20 Análisis Cuantitativo de los Riesgos del Proyecto ............................................................. 46

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración Nº 1 Principales placas tectónicas de la tierra (Monroy, A, Bolaños, M, 2004) 6

Ilustración Nº 2Tectónica de la Región Andina 7

Ilustración Nº 3 Tendencias medias de la sismicidad asociadas al proceso de subducción de la Placa de

Nazca bajo la Placa Sudamericana (Bernal, I. 2002). 11

Ilustración Nº 4 Distribución zonas Sísmicas en Perú 12

Ilustración Nº 5 Niveles de riesgo en Arequipa‐Chuquibamba 13

Ilustración Nº 6 Ubicación de las fallas cercanas al proyecto. 14

Ilustración Nº 7 Planificación de la Gestión de Riesgos 34

Ilustración Nº 8 Ficha de Evaluación de Riesgos 36

Ilustración Nº 9 Estudio de la Sismicidad del Volcán Misti 37

Ilustración Nº 10 Tipos de Fenómenos en la ciudad de Arequipa‐Chuquibamba 38




4

1 PELIGRO SÍSMICO

1.1 INTRODUCCIÓN

El presente informe sustenta los resultados de la revisión y el análisis de la información de la

actividad sísmica en el área correspondiente al emplazamiento de las obras proyectadas para

el proyecto: Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado

Sanitario en la Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia de

Condesuyos, Departamento y Región de Arequipa. ”.

La evaluación del peligro sísmico se ha realizado por medio de los métodos probabilístico y

determinístico, definiendo niveles de aceleraciones máximas del movimiento sísmico del

terreno para el Sismo Máximo Considerado (MCE) y para el Sismo Base de Operación (OBE)

de acuerdo al International Building Code IBC 2009. Además, se han elaborado espectros de

peligro uniforme para diferentes períodos de retorno considerando un amortiguamiento

crítico del 5% y se proponen valores de coeficientes sísmicos para el diseño pseudoestático de

estructuras.

La evaluación probabilística del peligro sísmico consideró la nueva definición de fuentes

sismogénicas desarrollada por Gamarra y Aguilar (2009) que modelan el buzamiento del

mecanismo de subducción de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana de acuerdo con el

patrón del comportamiento en profundidad de la sismicidad. Estas fuentes han sido

clasificadas según el mecanismo de rotura (interfase e intraplaca) y se caracterizan a través de

sus parámetros sismológicos al año 2012. Cabe señalar que las fuentes sismogénicas han sido

definidas considerando datos de mecanismos focales y la distribución espacial de la sismicidad

de la zona en mención.

1.1.1 Alcance del Estudio

El desarrollo de este estudio comprende los siguientes aspectos:

a) Evaluación del nivel de aceleración máxima del terreno (PGA) por efectos de la

actividad sísmica en el área de influencia del emplazamiento de las estructuras

correspondientes al proyecto “Expediente Técnico –Ampliación y Mejoramiento del

Sistema de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en la Localidad de Chuquibamba,

Distrito de Chuquibamba, Provincia de Condesuyos, Departamento y Región

Arequipa”.

b) Elaboración de espectros de peligro uniforme y espectros genéricos de diseño según

metodología recomendada por el International Building Code.

c) La evaluación de la demanda sísmica en la zona del proyecto se ha realizado a nivel de

roca (Suelo Tipo B) y a nivel de suelo firme (Suelo Tipo D).




5

1.2 TECTÓNICA Y SISMOTECTÓNICA

1.2.1 Tectónica de Placas

La Nueva Tectónica Global (Isacks et al., 1968) presenta un enfoque objetivo del movimiento

de placas y la generación de sismos en la Tierra. Tal es así, que físicamente se comprenden las

causas y la forma en que la energía se acumula en zonas muy restringidas de la Tierra y de qué

manera ocurren los diferentes tipos de sismos.

La explicación más ampliamente aceptada del origen del movimiento de las placas recae en el

requerimiento de un equilibrio termo‐mecánico de los materiales de la Tierra. La parte

superior del manto está en contacto con la Corteza, que se encuentra a menor temperatura,

mientras la parte inferior está en contacto con el núcleo externo, que se encuentra a mayor

temperatura. Obviamente, un gradiente de temperatura debe existir dentro del manto. La

variación de la densidad del manto con la temperatura produce la situación inestable de tener

un material más denso (más frío) apoyándose sobre la cima de un material menos denso (más

caliente). Eventualmente, el material más denso empieza a sumergirse bajo la acción de la

gravedad y el material menos denso empieza a ascender. El material descendido

gradualmente se calienta y se vuelve menos denso; eventualmente, se moverá lateralmente

y empezará a ascender otra vez. Secuencialmente, el material enfriado empezará a

sumergirse. Este proceso es conocido como convección. La corriente de convección

semifundida del manto, impone esfuerzos de corte en el fondo de las placas, desplazándolas

lentamente en varias direcciones a través de la superficie de la Tierra.

Tras la comprobación de que las placas oceánicas se generan en las dorsales y se consumen

en las zonas de subducción, y la ubicación precisa de los sismos, se ha llegado a concluir que

la superficie terrestre está formada por grandes placas y otras de menores dimensiones como

puede apreciarse en la Figura N° 1 en la que se aprecian las principales placas tectónicas de la

Tierra. Finalmente, se ha observado que la mayor actividad sismotectónica en el mundo se

concentra a lo largo de los bordes de estas placas y como producto de la interacción de éstas

se generan eventos sísmicos de gran magnitud.




6

Ilustración Nº 1 Principales placas tectónicas de la tierra (Monroy, A, Bolaños, M, 2004)

Según los estudios realizados por Handschumacher en 1976, la placa de Nazca proviene de

una placa más antigua que se encontraba en subducción y es conocida como Placa Farallón,

producto de una división se dio origen a la placa de Cocos (la componente norte) y a la placa

de Nazca (la componente sur).

1.2.2 Marco Tectónico Regional

El Perú está ubicado sobre el borde occidental costero de Sudamérica, entre Ecuador y Chile,

ocupando un área de subducción activa de corteza oceánica bajo la margen continental (placa

de Nazca bajo la placa Sudamericana). En esta zona tiene lugar un cambio importante desde

los “Andes Centrales” (Perú), con litósfera continental en la costa, hacia los “Andes Norteños”

(Ecuador), con una densa, aislada e inactiva corteza oceánica debajo de la región costera. Este

cambio aparentemente ocurre en una falla transformacional o sutura, actualmente inactiva y

oculta con rumbo NNE, que separa la corteza continental de la corteza oceánica.

La placa de Nazca subduce bajo la placa Sudamericana frente al Perú a razón de 9 cm/año en

promedio aproximadamente. En esta zona de subducción, se generan sismos a diferentes

profundidades y alcanzan un valor máximo de 700 km.

La interacción de la placa de Nazca y la placa Sudamericana ha originado la formación de la

Cordillera Andina, la Fosa Perú‐Chile y los Sistemas de Fallas, a través de un proceso orogénico

evolutivo de diferentes etapas, estos procesos estuvieron acompañados por la ocurrencia de

sismos de diferentes magnitudes.




7

Ilustración Nº 2Tectónica de la Región Andina

En la Tabla N° 01 muestra la duración estimada para diferentes fenómenos tectónicos y fue

tomada del artículo Geodinámica, Sismicidad y Energía Sísmica en Perú (Tavera, H., Bernal, I.

2002), este cuadro nos da una referencia de la ubicación temporal de los fenómenos en

estudio.

DURACIÓN FENÓMENOS SISMOTECTÓNICOS

100 Ma Tectónica de placas

1 – 10 Ma Formación de la Cadena de Montañas en

Frontera de Placas

100 a – 10 Ma Formación de Grandes Fallas

100 – 1000 a Período de recurrencia de grandes sismos

1 – 100 a Deformación geodésica alrededor de fallas

1 día – 1 a Posibilidad de fenómenos precursores

1 – 100 s Duración de la ruptura sísmica

Tabla Nº 1 Duración estimada para la ocurrencia de grandes fenómenos tectónicos Elementos de la Tectónica

del Perú




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1.2.3 Elementos de la Tectónica del Perú

El Perú, por su ubicación, se encuentra próximo a límites de placas muy activas

(principalmente la subducción de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana) y a

importantes sistemas de fallas continentales que se han formado como un efecto secundario

de la colisión de placas, que ha generado la presencia de plegamientos y fracturas en la corteza

terrestre.

A. Placa de Nazca

La placa de Nazca limita al Norte con el Centro de Expansión Galápagos (Sclater y Klitgord,

1973; Anderson et al., 1976); hacia el Nororiente, limita con la placa Caribe por debajo de

Colombia septentrional; al Oriente, se extiende hasta las fosas oceánicas de Colombia,

Ecuador, Perú y Chile; al Sur y Suroccidente, limita con las fallas transformacionales Chile y

Fernández, y al Occidente, con la dorsal Pacífico (Stover, 1973; Pardo‐Casas y Molnar, 1987).

La configuración geométrica de la placa de Nazca, próxima a la costa peruana presenta los

siguientes accidentes geográficos:

- La Dorsal de Nazca

Es una cordillera montañosa que se encuentra sumergida y se ubica entre los 15°S y 24°S.

Tiene una orientación NE‐SW y su eje incide casi perpendicularmente a la línea de la Fosa

frente a la ciudad de Nazca. Está compuesta de rocas volcánicas con una edad aproximada de

5 a 10 Millones de años.

- La Dorsal de Sarmiento y la Dorsal de Alvarado

Estas dorsales volcánicas se localizan frente a las costas de Piura, al norte del Perú y presentan

una orientación NE. Tienen una longitud aproximada de 400 Km con ejes paralelos entre sí y

poseen una altura comprendida de 1 a 2 Km.

- La Fractura de Mendaña

Es una de las características más importantes de la Placa de Nazca en la costa occidental

peruana. Se localiza en el extremo oeste de la región central del Perú entre 11°S y 15°S de

latitud. Presenta una dirección NW, perpendicular a la Fosa, con una longitud que se extiende

hasta 1100 Km aproximadamente y con una altura promedio de 1000 m sobre la corteza

oceánica.

- La Fractura de Nazca

Se encuentra ubicada frente al departamento de Arequipa en el Perú. Después de la Dorsal de

Nazca, constituye la característica batimétrica más notable junto a la Fractura de Mendaña.




9

Posee un lineamiento paralelo a ésta última con una dirección NW que incide

perpendicularmente en la Fosa.

- La Fractura Virú

Se encuentra ubicado paralelamente a la Fractura de Mendaña a 110 Km al norte de ésta.

Constituye un rasgo geomorfológico importante en la estructura de la Placa de Nazca y es una

falla de tipo inversa con una orientación de N15°E.

- La Depresión Submarina de Trujillo

Es una estructura con aproximadamente un ancho de 5 Km en el punto más alto y de 500 m

en el más bajo, que posee una superficie muy accidentada y por ende muy áspera. Presenta

una extensión de 270 Km de longitud

B. Fosa Perú‐Chile

Se ubica frente a las costas ecuatorianas con una orientación NE‐SW y marca el inicio del

proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana sobre una longitud de

más de 5 000 km que abarca desde Colombia hasta Tierra del Fuego en Chile.

C. Placa Sudamericana

El proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana modifica

constantemente la superficie terrestre a través del tiempo y ha originado un progresivo

engrosamiento de la corteza terrestre y plegamiento de los sedimentos.

La evolución tectónica del Perú está vinculada a un proceso de deformación que ha generado

importantes sistemas de fallas en la superficie de la Tierra. Las principales características

geológicas y tectónicas de la corteza peruana se deben al proceso de subducción de placas.

Geográficamente, en la placa Sudamericana del Perú predominan los Andes que dividen la

parte continental en tres regiones naturales, muy distintas (Costa, Sierra y Selva) y que no son

simples expresiones geomorfológicas, sino que también reflejan fundamentalmente

ambientes geológicos diferentes. La configuración estructural de la placa Sudamericana en el

Perú está conformada por:

a) Talud Inferior y Medio

b) Talud Superior

c) Plataforma Continental




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d) La Zona Costanera

e) Pie de Monte Pacífico

f) La Cordillera Occidental

g) El Altiplano

h) La Cordillera Oriental

i) La Zona Subandina

j) La Llanura Amazónica

D. Tipo de Subducción

El Perú presenta una contorsión de la placa de Nazca, al pasar de una subducción de tipo

subhorizontal (al norte y centro del Perú) a una subducción normal (sur del Perú), en una

sección perpendicular a la fosa, con dirección SE que se inicia en el borde costero a 16º de

latitud sur (aproximadamente a la altura de la Fractura de Nazca).

Según Quispe, Tavera y Bernal (2003), la placa de Nazca al norte del Perú subduciría bajo la

placa Sudamericana siguiendo una pendiente del orden de entre 25º y 30º hasta una

profundidad aproximada de 125 km a partir de la cual, la placa de Nazca se desplaza de manera

horizontal hasta una distancia respecto a la línea de la fosa de 750 km en la región norte y 550

km en la región centro, configurando una subducción de tipo subhorizontal; mientras que las

tendencias medias del sur del Perú sugieren un ángulo de subducción de 30º en forma

continua hasta una profundidad de 450 km respecto de la línea de la fosa, configurando una

subducción de tipo normal como puede se puede observar en la Figura N° 2.

Los cambios de las tendencias entre una y otra zona demostrarían la contorsión mencionada

de la placa de Nazca entre los dos modos de subducción anteriormente mencionados.

Finalmente, cabe señalar que las tendencias medias de la sismicidad descritas anteriormente,

son coherentes con las descritas por Pennington (1981), Cooper et al. (1987), Meijer y Wortel

(1992), Coblentz y Richardson (1996), Taboada et al. (1998), y Bourdon et al. (2002).




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Ilustración Nº 3 Tendencias medias de la sismicidad asociadas al proceso de subducción de la Placa de Nazca

bajo la Placa Sudamericana (Bernal, I. 2002).

E. La Neotectónica en el Perú

El desarrollo constante del proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la placa

Sudamericana determina un comportamiento tectónico compresivo del territorio peruano

siguiendo la dirección de la convergencia entre la placa oceánica y continental. Las más claras

evidencias de este comportamiento tectónico compresivo se encuentran en la zona del frente

Subandino, en las fallas inversas y en los pliegues localizados dentro del callejón Interandino.

Es preciso señalar que la llegada de la Dorsal de Nazca a la fosa ecuatoriana podría constituir

una zona de significativa resistencia a la subducción ejerciendo esfuerzos compresivos

adicionales dentro de la placa continental. Por otro lado, existen grandes rasgos estructurales

transversales a la cordillera de los Andes, que afectan la fisiografía de esta región y que

podrían influir en su comportamiento tectónico.




12

Finalmente se puede indicar que las condiciones anteriormente descritas favorecerían la

generación de movimientos dextrales a lo largo de fallas regionales dentro del territorio

peruano. Los principales sistemas de fallas localizados en el Perú se detallan gráficamente en

el Mapa Neotectónico 2007 de Fallas y Pliegues Cuaternarios Anexo D Planos PS‐01‐001.

Ilustración Nº 4 Distribución zonas Sísmicas en Perú

Zonificación: La zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la sismicidad

observada, las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de éstos

con la distancia epicentral, así como en la información neotectónica.

ZONA Z Z

4 0.45

3 0.35

2 0.25

1 0.10

La zona de estudio se encuentra en la zona 4, por lo que le corresponde un valor de Z= 0.45.




13

Ilustración Nº 5 Niveles de riesgo en Arequipa‐Chuquibamba

1.2.4 Sismotectónica del Área de Estudio

Entre el 19 y 20 de febrero del presente, se registraron 31 movimientos sísmicos entre 2.5 y

5.2 ML; destacando el sismo del viernes 19 de febrero a las 21:05, de magnitud 5.2 ML (escala

de Richter), con epicentro a 8 km al sur de Maca y profundidad de 5 Km (Fuente: IGP). Estos

sismos están asociados a la reactivación de la falla geológica activa Pungo – Hornillo,

identificada y estudiada por geólogos del INGEMMET.

Los movimientos sísmicos causaron daños importantes en la localidad de Maca y valle del

Colca, dando lugar a viviendas colapsadas, muros agrietados y caídos, entre otros. Este sismo

confirma que estas fallas son activas y que pueden generar mayor destrucción en diversos

poblados, obras civiles e infraestructura vial.

El INGEMMET como Servicio Geológico del Perú, viene realizando estudios y monitoreo de las

fallas activas en la región de Arequipa, que permitirá generar mapas de amenaza sísmica, los

cuales brindan información necesaria a los gobiernos locales, provinciales e instituciones

inmersas en el tema de desastres y prevención.

Finalmente, los estudios realizados en la región de Arequipa permitieron identificar fallas

geológicas adyacentes a centros urbanos y a obras importantes, como por ejemplo la ciudad

de Arequipa, la represa Aguada Blanca, el canal principal del proyecto Majes‐Sihuas, el

proyecto de la represa Angostura, entre otros. En tal sentido, el Mapa Neotectónico de la

región Arequipa debe ser una herramienta básica para tareas de prevención y planificación de

futuras obras.

A continuación se describen los sistemas de fallas y pliegues que influyen directamente en el

área de estudio:




14

Falla chico Machado PE-27,

Tipo de estructura falla, último movimiento cuaternario (<1.8 Ma), sentido de movimiento

normal, se encuentra al sur del departamento de Arequipa, entre la parte noroeste del cerro

Alto de maedero y la margen sureste de una planicie de erosión de mioceno‐plioceno

(Noller,1993), rumbo NE‐SO,angulo 60°.

La falla de Machaco Chico tiene una expresión geomorfológica muy fuerte sobre sus 16 km de

longitud. El movimiento más reciente en la falla ocurrió en la parte central a lo largo 6 km. con

un movimiento normal, donde la escarpa de 2‐3 m. de alto se desarrolla en depósitos

coluviales. Sin embargo la apariencia fresca de la escarpa en la planicie y en los depósitos

coluviales sugiere que la falla es relativamente joven, posiblemente de edad Pleistoceno

tardío (Fenton et al., 1995).

Fuente INGEMET.

Ilustración Nº 6 Ubicación de las fallas cercanas al proyecto.

1.3 SISMICIDAD DE LA ZONA DE INFLUENCIA

En general, la información detallada de la sismicidad de una determinada región se encuentra

recopilada en registros históricos e instrumentales, siendo estos últimos los que presentan,

en su totalidad, una mejor precisión de la ubicación hipocentral y de la magnitud de los

eventos sísmicos ocurridos.

La información sísmica histórica e instrumental conjuntamente con estudios geológicos y

tectónicos permiten definir las fuentes sismogénicas de una determinada región y




15

caracterizarlas a través de sus parámetros sismológicos. La información recopilada para la

zona de estudio se detalla a continuación.

1.3.1 Sismicidad Histórica del Área de Influencia de la Zona de Estudio

Los registros de sismicidad histórica pueden ayudar a identificar características sísmicas de un

determinado lugar. Los registros históricos de los efectos de los movimientos sísmicos pueden

confirmar la ocurrencia de eventos sísmicos pasados y estimar la distribución geográfica de

sus intensidades.

La recopilación de suficiente información en los registros de sismicidad histórica puede

permitir la determinación de intensidades máximas en la zona, estimar el epicentro y la

magnitud del sismo. Además, dado que los registros históricos poseen información de la fecha

en que ocurrió un sismo, pueden ser utilizados para evaluar la tasa de recurrencia sísmica y la

sismicidad de una determinada área.

La fuente básica para conocer la actividad sísmica y lo concerniente a ésta ocurrida en el área

de influencia del citado proyecto es el trabajo de Silgado (1968, 1973, 1978 y 1992), que

presenta una recopilación de datos sobre los principales eventos sísmicos ocurridos en el Perú

desde el año 1513. A continuación se presentan los sismos más importantes que afectaron la

región y cuya historia se conoce:

- Sismo de Arequipa del 23 de junio de 2001, cerca de las 15.33 h. se presentó un

terremoto de 6.9 mb (Ms=7.9) afectó toda la región sur del Perú, incluyendo Arica e

Iquique en Chile y La Paz en Bolivia. El epicentro del terremoto fue localizado en al

región Sur y Cerca de la línea de Costa, esto es a 82 km al NW de Ocoña en el

departamento de Arequipa, asimismo el terremoto produjo 134 réplicas, las

localidades más afectadas por este terremoto fueron Ocoña, Camaná, Mollendo,

Arequipa, Moquegua y Tacna, la intensidad máxima observada quedó restringida en

VII – VIII en la escala de Mercalli modificada, se informó de 35 muertos, se ha

observado daños materiales de importancia en casi todas las localidades distribuidas

cerca de la costa desde Nazca hasta Iquique en Chile y Cusco, La Paz (Bolivia) hacia el

interior del continente.

- Sismo del 16 de Febrero de 1979. Fuerte temblor en Arequipa. Causó daños en casas

de adobe y sillar en Camaná, Corire y Huancarqui. Intensidad de VII MMI en Camaná

y Corire; VI MMI en Huancarqui, Arequipa, Chuquibamba, Caravelí y Ocoña; en Chivay

y Chala y La Joya V MMI.




16

- ‐Sismo del 26 de enero de 1964. A las 04.00 h. Temblor en el Sur. En Arequipa hubo

cuatro heridos y deterioros en varias casas ya resentidas por sismos anteriores.

Intensidades: Arequipa VI MMI; Mollendo y Ubinas V MMI.

- ‐Sismo del 13 de enero de 1960. A las 10.40 h. Terremoto en Arequipa. Perecieron 63

personas y quedaron centenares de heridos. La población de Chuquibamba quedó casi

en escombros. Igualmente destructor fue en Caravelí, Cotahuasi, Omate, Puquina,

Moquegua y Arequipa. Las carreteras de penetración a Puno y a las localidades del

departamento quedaron intransitables por los derrumbes. Intensidades:

Chuquibamba, Caravelí, Cotahuasi y Arequipa VIII MMI; Moquegua VII MMI; Ica V

MMI; Puno y Cusco IV MMI.

- ‐Sismo del 15 de enero de 1958. A las 14.14 h. Terremoto en Arequipa que causó 28

muertos y 133 heridos. Todas las casas antiguas de esa ciudad sufrieron averías de

diversa magnitud, resistiendo sólo los inmuebles y edificios modernos. Intensidades:

Arequipa VIII MMI; Moquegua VI MMI; Ica, Tacna y Puno III MMI.

- ‐Sismo del 26 de febrero de 1952. A las 06.31 h. Prolongado y suave movimiento

ondulatorio en el Cusco, donde provocó fuertes desprendimientos del estuco de varias

casas. Intensidades: Cusco V MMI; Arequipa IV MMI y Moquegua II MMI.

- ‐Sismo del 20 de febrero de 1952. A las 04.10 h. Sismo ligeramente destructor en el

pueblo de Huánuco, provincia de La unión, Arequipa, donde resultaron varias viviendas

dañadas. Intensidad V MMI en Lomas, Arequipa.

- ‐Sismo del 20 de julio de 1948 a las 06.30 h. Sismo ligeramente destructor en las

poblaciones de Caravelí y Chuquibamba, Arequipa. Intensidades: Caravelí y

Chuquibamba VII MMI; Lima, Arequipa y Moquegua III MMI.

- ‐Sismo del 11 de mayo de 1948. A las 03.56 h. Fuerte temblor en Arequipa, Moquegua

y Tacna. Los daños fueron de consideración en las construcciones antiguas de adobe

y sillar en la ciudad de Moquegua. En Arequipa hubo daños leves. Intensidades:

Moquegua y Samegua VII MMI; Arequipa y Tacna VI MMI.

- ‐Sismo del 18 de setiembre de 1941. A las 08.15 h. Fuerte temblor en el Cusco. Hubo

daños en edificios y viviendas. El movimiento se sintió en Abancay y en los pueblos

situados en las estribaciones de la Cordillera Occidental. Intensidades: Cusco VII MMI;

Abancay VI MMI y Caravelí IV MMI.




17

- ‐Sismo del 11 de octubre de 1922. A las 09.50 h. Fuerte temblor en Caravelí, Arequipa.

Hubo daños importantes en Arequipa y Mollendo. Intensidades: Caravelí VII MMI;

Arequipa y Mollendo. Intensidades: Caravelí VI MMI; Arequipa y Mollendo VI MMI;

Chala y Acarí V MMI; Ica IV MMI.

- ‐Sismo del 28 de diciembre de 1915. A las 18.40 h. Fuerte temblor en Caravelí. Se

produjeron daños en las viviendas. En Acarí causó desplomes de casas. Intensidades:

Caravelí y Acarí VI MMI.

- ‐Sismo del 11 de setiembre de 1914 a las 06:48 h. Terremoto en Caravelí, Arequipa.

Dejó en escombros la ciudad de Caravelí. En Nazca hubo víctimas y daños menores.

En Ica y Atico se sintió fuerte. Intensidades: Caravelí VII MMI; Nazca VI MMI; Atico V

MMI e Ica MMI.

- ‐Sismo del 06 de agosto de 1913 a las 17.13 h. Terremoto en Caravelí, Arequipa. La

ciudad quedó destruida, ocasionando varios muertos. En la ciudad de Arequipa hubo

averías en algunos edificios. Intensidades: Caravelí VIII MMI; Arequipa, Ocoña, Atico y

Cailloma VI MMI y Chuquibamba VIII MMI.

- ‐Sismo del 10 de julio de 1821 a las 08.00 h. Fuerte temblor en Arequipa, causando

grandes daños en los pueblos de Camaná, Ocoña, Caravelí, Chuquibamba y Valle de

Majes. Se contaron 162 muertos. El movimiento principal se sintió en Lima.

Intensidades: Camaná VII MMI; Caravelí VII MMI; Valle de Majes VII MMI; Ocoña VII

MMI; Chuquibamba VII MMI y Lima III MMI.

- ‐Sismo de 22 de enero de 1582. A las 11.30 h., terremoto que dejó en ruinas a la

ciudad de Arequipa. Se derrumbaron 300 casas y perecieron más de 35 personas.

Intensidades: Socabaya X MMI y Arequipa IX MMI.

- ‐Sismo 1513 – 1515. Grandes sismos acompañados de formidables deslizamientos de

tierra. En la costa, el mar sobrepasó muchas veces la línea de playa. Intensidad de VIII

MMI en Arequipa.

- ‐Sismo 1471 – 1493. En la época del Inca Túpac Yupanqui, un gran terremoto destruyó

el primitivo asiento de la ciudad de Arequipa, en que perecieron todos sus habitantes

y hubo erupción del volcán Misti. Intensidad de VIII MMI en Arequipa.




18

1.3.2 Sismicidad Instrumental del Área de Influencia

Los registros instrumentales representan la mejor información disponible para la

identificación y evaluación de las fuentes sismogénicas. Estos registros han sido obtenidos

desde los inicios del siglo XX, es decir desde aproximadamente el año 1900. Sin embargo,

muchos de los que fueron registrados inicialmente se encuentran incompletos o no presentan

una buena calidad.

La limitación más significativa de la sismicidad instrumental es el corto período del tiempo de

observación y recopilación de los registros de eventos sísmicos en comparación con los largos

períodos de recurrencia de grandes sismos. Por otro lado, la localización instrumental del

alineamiento de los epicentros o hipocentros indica la existencia de fuentes sismogénicas y

además el análisis de las réplicas de sismos puede ayudar significativamente en la delimitación

de las fuentes.

La información instrumental en el Perú se encuentra recopilada en el catálogo sísmico del

Instituto Geofísico del Perú y en el catálogo telesísmico del National Earthquake Information

Center (NEIC). La información sísmica utilizada en el presente estudio comprende el período

de 1963 – 2012 y ha sido compilada en base a estos dos catálogos.

1.3.3 Geodinámica Local

En este caso, la zona de estudio no presenta factores desencadenantes debido a que la

zonificación de fallas tectónicas se encuentra alejada, la zona de estudio corresponde a una

zona de tranquilidad tectónica y los factores superficiales de fracturamiento de roca y

deslizamiento son bajos.

1.4 EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO

1.4.1 Análisis del Peligro Sísmico Probabilístico

La evaluación del peligro sísmico por el método probabilístico puede realizarse utilizando la

teoría desarrollada por Cornell (1968).

El análisis probabilístico de peligro sísmico considera la influencia de todos los eventos

sísmicos de las fuentes sismogénicas en el sitio de estudio mediante los parámetros

sismológicos obtenidos de la relación frecuencia – magnitud y los valores de magnitud

máxima. De este modo, se considera la probabilidad de ocurrencia de los sismos y el resultado

final corresponde a la aceleración máxima esperada con una probabilidad de excedencia

determinada y en un período de exposición dado. Finalmente la aceleración obtenida es el

resultado de la combinación de los efectos de todos los sismos de las fuentes sismogénicas y

no de un evento específico.




19

A) Fundamentos de Análisis

El peligro sísmico probabilístico está definido por la probabilidad de que en un lugar

determinado ocurra un movimiento sísmico que genere una aceleración igual o mayor que un

valor dado.

Por otro lado, es evidente que los sismos no son independientes mirados como una serie en

el tiempo. Físicamente se requiere la acumulación de gran energía para generar un evento

sísmico de gran magnitud, lo cual hace poco probable que varios de estos eventos se sucedan

en cortos períodos de tiempo. La ocurrencia de réplicas es otro claro ejemplo de que los

sismos no son independientes entre sí.

A pesar de ello en estudios de peligro sísmico se asume una distribución de Poisson, ya que

ésta se ajusta adecuadamente al comportamiento de los eventos de gran magnitud que son

los de interés en estudios de peligro sísmico, para ello se hace una depuración del catálogo

sísmico, eliminando los eventos considerados réplicas mediante el uso del programa ZMAP

que usa la metodología de depuración propuesta por Reasenberg (1985) y luego de esto poder

aplicar la distribución de probabilidades de Poisson que obedece a las siguientes premisas:

El número de ocurrencias de eventos sísmicos en un intervalo de tiempo es

independiente del número que ocurre en cualquier otro intervalo de tiempo, es decir,

los eventos son independientes entre sí.

La probabilidad de ocurrencia durante un intervalo de tiempo muy corto es

proporcional a la longitud del intervalo de tiempo.

La probabilidad de que ocurra más de un evento sísmico durante un intervalo de

tiempo muy corto es insignificante.

Aplicando esta teoría se puede demostrar que si la ocurrencia de un evento A depende

de la ocurrencia de otros eventos: E1, E2,…. En, mutuamente excluyentes y

colectivamente exhaustivos; entonces, de acuerdo al teorema de la “probabilidad

total” se tiene para la probabilidad de ocurrencia A:

Donde P(A/Ei) es la probabilidad condicional que A ocurra, dado que Ei ocurra.

La intensidad generalizada (I) de un sismo en el lugar fijado puede considerarse dependiente

del tamaño del sismo (la magnitud o intensidad epicentral) y de la distancia al lugar de interés.

Si el tamaño del sismo (S) y su localización (R) son considerados como variables aleatorias

continuas y definidas por sus funciones de densidad de probabilidad, fs (S) y fR (r)

respectivamente; entonces el peligro sísmico definido por la probabilidad que la intensidad I

sea igual o mayor que una intensidad dada, será: P(I ≥ i) y está dada por:




20

Esta es la expresión que resume la teoría desarrollada por Cornell en 1968, para analizar el

peligro sísmico.

B) Definición y Caracterización de las Fuentes Sismogénicas

Para fines de un estudio de Peligro Sísmico se define como fuente sismogénica a aquella línea,

zona o volumen geográfico que tenga similitudes geológicas, geofísicas y sísmicas, de tal modo

que se pueda considerar que posee un potencial sísmico homogéneo en toda la fuente, es

decir, en las que el proceso de generación y recurrencia de sismos es espacial y

temporalmente homogéneo.

Las fuentes sismogénicas cumplen un papel fundamental en la evaluación del peligro sísmico

de una región determinada, de modo que los resultados finales evidentemente dependen de

una adecuada delimitación.

En el presente estudio se han considerado las fuentes sismogénicas definidas por Gamarra y

Aguilar (2009) que analizaron las características de la sismicidad asociadas al proceso de

subducción y a la deformación continental. De esta forma, en base a la Tectónica, la

distribución espacial de los sismos y datos disponibles de mecanismos focales, Gamarra y

Aguilar (2009) identificaron zonas en las que se modifica el comportamiento de la sismicidad

entre una y otra región.

Gamarra (2009) determinó 20 fuentes sismogénicas: 14 fuentes de subducción y 6 fuentes

continentales. Dentro de las fuentes sismogénicas de subducción se determinan 2 grupos: 5

fuentes de subducción de interfase y 9 fuentes de subducción de intraplaca.

El estudio desarrollado por Gamarra toma parte de las fuentes identificadas por Castillo y Alva

(1993).

Las fuentes sismogénicas definidas por Gamarra y Aguilar (2009) se presentan en el Mapa

Anexo D Planos PS‐01‐002 y las coordenadas geográficas y profundidades de las fuentes

consideradas para la zona de estudio se muestran en el Cuadro 2.

La caracterización de las fuentes sismogénicas se realiza a través de sus parámetros

sismológicos en base a la actividad sísmica que presentan en el tiempo. Es decir, la

determinación de los parámetros sismológicos de una fuente, implica la evaluación de la

recurrencia sísmica de ésta. Se empleó la caracterización elaborada por Aguilar (2012).

La recurrencia sísmica se determina de acuerdo a la expresión de Gutenberg y Richter (1944):




21

Log (N) = a‐b.M

Donde:

N = Número de sismos de magnitud M ó mayor por unidad de tiempo.

a, b = Parámetros que dependen de la región.

La expresión anterior también se puede escribir como:

N e0

M

Donde:

0= 10a es el número de sismos por unidad de tiempo con M > 0

β = b x ln 10

Fuente Sismogénica

Mecanismo de rotura

Nº de vértices

Coordenadas Geográficas Profundidad

(km) Longitud (Wº)

Latitud (Sº)

F3 Subducción

Interfase 4

-81.050 -8.931 30

-77.028 -14.811 30

-75.998 -13.999 75

-79.156 -7.834 75

F4 Subducción

Interfase 5

-77.028 -14.811 30

-75.998 -13.999 75

-72.914 -16.397 75

-74.063 -17.768 30

-75.684 -15.501 30

F5 Subducción

Interfase 7

-74.063 -17.768 30

-71.617 -19.68 30

-71.586 -22 30

-69.627 -22 70

-69.641 -18.721 70

-71.427 -17.553 60

-72.914 -16.397 60

F8 Intraplaca Superficial

4

-79.156 -7.834 80

-75.998 -13.999 80

-74.996 -13.218 115

-78.427 -7.363 100

F9 Intraplaca 4

-75.998 -13.999 80

-74.996 -13.218 100

-72.160 -15.453 115




22

Fuente Sismogénica

Mecanismo de rotura

Nº de vértices


(km) Longitud (Wº)

Latitud (Sº)

-72.914 -16.397 80

F10 Subducción Intraplaca

8

-72.914 -16.397 95

-71.427 -17.553 110

-69.641 -18.721 100

-69.627 -22 100

-67.868 -22 165

-68.013 -19.959 200

-69.055 -15.365 275

-70.892 -13.863 245

F12 Intraplaca intermedia

4

-78.427 -7.363 100

-74.996 -13.218 115

-73.973 -12.421 135

-77.177 -6.557 140

F13 Intraplaca 4

-74.996 -13.218 110

-73.577 -12.112 110

-70.892 -13.863 130

-72.160 -15.453 130

F14

Intraplaca

7

-77.177 -6.557 145

-75.600 -5.539 145

-74.400 -6.567 155

-73.589 -8.086 195

-73.914 -9.347 170

-72.963 -11.633 145

-73.973 -12.421 140

F15 Continental 5

-79.156 -7.834 25

-78.084 -7.231 40

-76.340 -10.670 40

-74.760 -13.130 40

-75.998 -13.999 25

F16 Continental 7

-75.998 -13.999 25

-74.760 -13.130 50

-70.176 -15.201 50

-70.434 -15.947 50

-69.134 -17.789 50

-69.641 -18.721 25

-71.427 -17.553 25

F19 Continental 6

-77.143 -9.079 35

-74.422 -7.976 35

-74.170 -9.330 35

-72.480 -11.400 40




23

Fuente Sismogénica

Mecanismo de rotura

Nº de vértices


(km) Longitud (Wº)

Latitud (Sº)

-74.760 -13.130 40

-76.340 -10.670 35

F20 Continental 4

-74.760 -13.130 40

-72.480 -11.400 40

-69.400 -12.966 40

-70.176 -15.201 40

Tabla Nº 2 Coordenadas y Profundidades de las Fuentes Sismogénicas

El valor de λ0 es la tasa media anual de ocurrencia de eventos mayores o iguales que la

magnitud mínima de homogeneidad. Para determinar la tasa se utiliza una variación del

diagrama de Gutenberg y Richter, que consiste en dibujar un número acumulativo de eventos

mayores a una determinada magnitud versus el tiempo. A partir de estos gráficos se puede

determinar la magnitud mínima de homogeneidad (Mmín) y la tasa (λ0). La magnitud mínima

de homogeneidad corresponderá al gráfico cuyo diagrama acumulativo versus magnitud

muestre un comportamiento lineal monotónicamente creciente y el valor de b es la pendiente

de dicha recta. Mmáx es la magnitud máxima probable que puede ser liberada como energía

sísmica (McGuire, 1974).

Los parámetros sismológicos de las fuentes sismogénicas determinados por Aguilar (2012)

mediante la evaluación de la recurrencia sísmica se muestran en el Cuadro 3 y han sido

calculados en base a magnitud Mw (Magnitud Momento).

Fuente Sismogénica

Mw

Mmín Mmáx β Tasa

F3 4.6 8.6 1.555 10.776

F4 4.4 8.4 1.680 10.170

F5 4,4 8,8 1,487 8,620

F8 4.3 7.7 1.350 2.909

F9 4.6 7.8 1.990 2.872

F10 5,0 8,0 2,488 12,90

F12 4.5 7.1 2.083 2.063

F13 4.7 7.5 1.907 1.533

F14 4.7 7.8 2.177 5.090

F15 4.5 6.7 1.410 0.695

F16 4.8 6.9 2.529 1.260

F19 4.8 7.1 2.160 1.563

F20 4.5 6.9 1.000 1.020

Tabla Nº 3 Parámetros Sismológicos de las Fuentes Sismogénicas




24

C) Leyes de Atenuación utilizadas para el Análisis de Peligro Sísmico Probabilístico

Para determinar los efectos que produciría la actividad sísmica en un lugar determinado, es

necesario relacionar la magnitud, la distancia del sitio de interés a una fuente dada y la

intensidad sísmica que se presentaría si ocurriera un sismo en dicha fuente. A las expresiones

que permiten establecer este tipo de relaciones se las conoce como leyes de atenuación.

Para los sismos de subducción se han utilizado las leyes de atenuación para aceleraciones

espectrales propuestas por Youngs, Chiou, Silva y Humphrey (1997) y para los sismos

continentales las leyes de atenuación para aceleraciones espectrales propuestas por Sadigh,

Chang, Egan, Makdisi y Youngs (1997). A continuación se muestran las expresiones de las leyes

de atenuación utilizadas en el presente estudio.

Youngs et al. (1997):

Ley de atenuación para roca:

Ln(Sa) = 0.2418 + 1.414M + C1 + C2 (10‐M)3 + C3 Ln(rrup + 1.7818e0.554M) + 0.00607H +

0.3846ZT

Ley de atenuación para suelo:

Ln(Sa) = ‐0.6687 + 1.438M + C1 + C2 (10‐M)3 + C3 Ln(R + 1.097e0.617M) + 0.00648H +

0.3643ZT

Donde:

Sa = aceleración espectral en g

M = magnitud momento (Mw)

rrup = distancia más cercana al área de rotura (km)

H = profundidad (km)

ZT = tipo de fuente, 0 para interfase, 1 para intraplaca

Sadigh et al. (1997):

Ley de atenuación para roca:

Ln(Sa)=C1+C2M+C3(8.5‐M)2.5+C4Ln(rrup+exp(C5+C6M))+C7Ln(rrup+2)

En el caso de tener la presencia de suelo tipo C, se empleará la ley de atenuación propuesta




25

por Chavez J. (2006) – CISMID (2006):

D) Clasificación del Sitio para Diseños Sísmicos

El International Building Code (IBC 2009) clasifica los suelos en 6 tipos (del A al F) en función

de la velocidad promedio de las ondas de corte de un estrato de 30 m de profundidad. Esta

velocidad está determinada por la siguiente expresión:

∑

∑

Donde:

di: Espesor de cada capa entre 0.0 m y 30 m

vsi: Velocidad de ondas de corte de cada capa (m/s)

Las leyes de atenuación utilizadas en el análisis han sido determinadas por Youngs et al.

(1997), Sadigh et al. (1997) y CISMID (2006) para las siguientes clasificaciones de sitio:

Ley de Atenuación Tipo de SitioNombre del

Perfil del Suelo

Velocidad de las Ondas de Corte Vs

(m/s)

Roca Young et al. (1997)

B Roca 760 < Vs ≤ 1500 Sadigh et al. (1997)

Suelo CISMID 2006 C Suelo muy denso

o roca blanda 360 < Vs ≤ 760

Suelo Young et al. (1997)

D Suelo rígido 180 < Vs ≤ 360 Sadigh et al. (1997)

Tabla Nº 4 Clasificaciones de Sitio según el IBC 2009 para las leyes de atenuación

Ley de Atenuación Tipo de Sitio Nombre del Perfil del Suelo Velocidad de las Ondas de

Corte Vs (m/s)

Para clasificar al suelo en el emplazamiento de las estructuras proyectadas, siguiendo las

recomendaciones del International Building Code, se ha considerado realizar los cálculos para

los tipos de suelo B y D, según el IBC.

En el presente estudio se desarrollará un análisis de peligro sísmico probabilístico a nivel de

roca y suelo firme, obteniéndose espectros de peligro uniforme para diferentes períodos de

retorno, posteriormente se propondrán espectros de diseño, según el tipo de suelo

identificado, siguiendo la metodología propuesta en IBC 2009.




26

E) Evaluación del Peligro Sísmico Probabilístico

Conocidas la sismicidad de las fuentes y las leyes de atenuación de las ondas sísmicas

generadas en cada una de éstas, el peligro sísmico puede ser calculado considerando la suma

de los efectos de la totalidad de las fuentes sismogénicas analizadas, la distancia entre cada

fuente y el sitio de interés o la zona de estudio que se requiere evaluar.

La evaluación del peligro sísmico en el presente estudio ha sido realizada utilizando el

programa de cómputo CRISIS 2007 v7.6, desarrollado por Ordaz et al. (2007), considerando

las leyes de atenuación de aceleraciones espectrales anteriormente indicadas.

La Figura N° 4 y N°5, muestra la curva de peligro sísmico (aceleración vs frecuencia anual de

excedencia) para Suelo Tipo B (roca) y Tipo D (Suelo) y el Cuadro 5 y Cuadro 6, muestra los

resultados obtenidos del programa de cómputo CRISIS 2007 correspondientes a las máximas

aceleraciones horizontales esperadas en la zona de estudio. La selección del movimiento

sísmico de diseño depende el tipo de obra para la cual se está realizando el estudio. Para el

tipo de obra a desarrollarse en el proyecto se ha considerado una frecuencia anual de

excedencia de 2.11 x 10‐3, es decir un período de retorno de 475 años que corresponde a una

probabilidad de excedencia de 5% y un período de exposición de 50 años.

Tabla Nº 5 Aceleraciones máximas horizontales esperadas

Aceleraciones máximas horizontales esperadas para roca (Tipo B) Coordenadas Geográficas Período de Retorno (Tr) / Aceleración (g)

Longitud Latitud 100 200 475 1000 2475 -73.37° -15.77° 0.23 0.29 0.37 0.46 0.59

Tabla Nº 6 Aceleraciones máximas horizontales esperadas

Aceleraciones máximas horizontales esperadas para roca (Tipo D) Coordenadas Geográficas Período de Retorno (Tr) / Aceleración (g)

Longitud Latitud 100 200 475 1000 2475 -73.37° -15.77° 0.37 0.46 0.60 0.74 0.93

F) Estimación de Espectros de Peligro Uniforme

En el presente estudio se han empleado leyes de atenuación correspondientes a diferentes

tipos de sismo y tipo de suelo, esto ha dado paso a la estimación de espectros de peligro

uniforme ponderados para un nivel de exposición dado.

Luego de la caracterización de las fuentes sismogénicas según la distribución espacial de los

sismos y su distribución temporal, y usando las leyes de atenuación se determinan las curvas




27

de probabilidad de excedencia anual de aceleraciones espectrales para diferentes períodos

estructurales que incluyen los efectos de las fuentes sismogénicas influyentes al área de

estudio y las incertidumbres mediante funciones de distribución de probabilidades.

Para determinar un espectro correspondiente a una tasa de excedencia o un período de

retorno dado se toma de cada una de las curvas de peligro generadas la ordenada

(aceleración) espectral correspondiente, con los valores extraídos se construye finalmente los

espectros de peligro uniforme.

El las Tablas 5 y 6 se muestra los valores calculados para los espectros de peligro uniforme con

diferentes períodos de retorno para Suelo Tipo B (Roca) y Suelo Tipo D (Suelo Firme).

Roca (Tipo B)

T (s) Período de Retorno / a(g)

475 975 2475

0 0.37 0.45 0.59

0.075 0.60 0.74 0.93

0.1 0.69 0.83 1.06

0.2 0.79 0.96 1.24

0.3 0.71 0.86 1.10

0.4 0.65 0.79 1.00

0.5 0.59 0.73 0.93

0.75 0.40 0.50 0.66

1 0.30 0.36 0.46

1.5 0.17 0.22 0.28

Tabla Nº 7 Espectros de peligro uniforme – Roca (Tipo B)

Suelo Firme (Tipo D)

T (s) a (g)

475 1000 2475

0 0.60 0.74 0.93

0.075 0.89 1.09 1.42

0.1 1.00 1.23 1.53

0.2 1.30 1.53 1.59




28

Suelo Firme (Tipo D)

T (s) a (g)

475 1000 2475

0.3 1.25 1.53 1.60

0.4 1.09 1.35 1.57

0.5 0.94 1.16 1.51

0.75 0.73 0.88 1.13

1 0.54 0.68 0.86

1.5 0.32 0.39 0.56

2 0.22 0.27 0.35

3 0.12 0.15 0.19

Tabla Nº 8 Espectros de peligro uniforme – Suelo Firme (Tipo D)

G) Estimación Probabilística del Sismo Base de Operación (Operating Basis Earthquake)

De acuerdo a la Norma IBC, 2009, aplicada a edificaciones, el movimiento del suelo debido a

un sismo está definido por los espectros de aceleración correspondientes a los siguientes

escenarios sísmicos:

OBE: Sismo Base de Operación. Corresponde al evento que produce el mayor nivel de

movimiento del suelo durante el tiempo de vida útil de la estructura proyectada.

MCE: Sismo Máximo Considerado. Es aquel evento que debería generar el movimiento más

crítico del suelo al considerar la evaluación de desempeño de una estructura ante las cargas a

las que estará expuesta.

Las aceleraciones de respuesta espectral del OBE por el método probabilístico pueden ser

representadas en un espectro de respuesta con 5% de amortiguamiento crítico determinado

para un 10% de probabilidad de excedencia en 50 años de período de exposición o vida útil,

es decir, para un período de retorno de 475 años. De esta forma, la estimación de la

aceleración horizontal máxima en el terreno (PGA) para el OBE correspondería al valor de la

ordenada espectral con período T = 0.00 seg. El espectro de respuesta para el OBE se muestra

en el Anexo B Espectros de Peligro Uniforme considerando la presencia de suelo Tipo B y D.

Visto lo anterior y de acuerdo con los resultados obtenidos, que se muestran en el Cuadro 5

la aceleración horizontal máxima (PGA) en roca (tipo B) es de 0.37g y suelo (tipo D) es de 0,60

g. En tal sentido, se propone utilizar este valor como aceleración horizontal máxima de diseño

según el tipo de terreno del área de estudio para edificaciones.

Para el diseño de muros y taludes por métodos pseudoestáticos, se recomienda utilizar un

coeficiente pseudoestático igual al 50% de la aceleración horizontal máxima de diseño (PGA)

según la recomendación del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos. (U.S.

Army Corps of Engineers, Hynes y FranKlin, 1984). En el caso de suelo tipo B (Roca) y para un

10% de probabilida de excedencia en 50 años de exposición, se propone un coeficiente




29

pseudoestático igual a 0.185 y de igual manera para un suelo tipo D (Suelo firme) un

coeficiente de 0,30.

H) Estimación Probabilística del Sismo Máximo Considerado MCE (Maximun Considered

Earthquake)

De manera similar a la definición del OBE, el international Building Code ‐ IBC 2009, las

aceleraciones de respuesta espectral del MCE por el método probabilístico pueden ser

representadas en un espectro de respuesta con 5% de amortiguamiento crítico determinado

para un 2% de probabilidad de excedencia en 50 años de período de exposición o vida útil, es

decir, para un período de retorno de 2475 años. De esta forma, la estimación de la aceleración

horizontal máxima en el terreno (PGA) para el MCE correspondería al valor de la ordenada

espectral con período T = 0.00 seg.

De acuerdo con los resultados obtenidos mostrados en la Tabla N° 5; la aceleración horizontal

máxima correspondientes al MCE en roca (Tipo B) es de 0.59g y suelo firme (Tipo D) es de

0,93, para el área de estudio.

I) Estimación del Espectro de Diseño según el International Building Code (IBC 2009)

En el presente estudio se han estimado espectros genéricos de diseño para la zona de estudio

siguiendo la metodología recomendada por el International Building Code – IBC 2009. Los

espectros de diseño determinados consideran la clasificación de sitio: suelo tipo B y D, y están

basados en los resultados de las ordenadas espectrales para 0.2 y 1.0 seg, de los espectros de

peligro uniforme determinados para un período de retorno de 2475 años correspondiente a

un 2% de probabilidad de excedencia en 50 años de período de exposición o vida útil que

representa al MCE (Máximo Sismo Considerado) probabilístico.

La estimación del espectro de diseño sísmico implica la determinación de coeficientes de

ajustes del MCE para períodos cortos (SMS) y largos de 1.0 seg. (SM1) a través de las siguientes

expresiones:

SMS = Fa SS

SM1 = Fv S1

Dónde:

SS : Valor de la ordenada espectral para 0.4 seg. del UHS (g).

S1 : Valor de la ordenada espectral para 1.0 seg. del UHS (g).

Los coeficientes Fa y Fv se obtienen de tablas publicadas en el ASCE/SEI 7‐05, Cap. 11, 2010.

Con los valores de SMS y SM1 determinados se calculan los parámetros para el diseño del




30

espectro de respuesta de aceleraciones de la zona de estudio utilizando las expresiones que

se muestran a continuación:

SDS = 2/3 SMS

SD1 = 2/3 SM1

T0 = 0.2 SD1/SDS

TS = SD1/SDS

Determinados estos parámetros, las ordenadas del espectro de respuesta de diseño (Sa) se

determinan teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

Sa = SDS (0.4 + 0.6 T/T0) ; T ≤ T0

Sa = SDS ; T0 ≤ T ≤ TS

Sa = SD1/T ; TS ≤ T ≤ TL

Sa = SD1 TL/T2 ; T ≥ TL

Dónde:

SDS : Ordenada del espectro de respuesta de aceleraciones para períodos cortos (g).

SD1 : Ordenada del espectro de respuesta de aceleraciones para T = 1.0 seg. (g).

T : Período fundamental de la estructura (seg.).

T0 : Período de inicio de la plataforma de períodos cortos (seg.).

TS : Período final de la plataforma de períodos cortos (seg.).

TL : Período de transición de período largo (seg.).

De esta forma, cuando se requiera estimar el espectro de respuesta de aceleraciones para el

MCE, se multiplicará los valores de las ordenadas del espectro de respuesta de diseño (Sa) por

1.5 (IBC 2009).

El Tabla Nº6 muestra los coeficientes de ajuste del MCE y los parámetros para el diseño del

espectro de respuesta de aceleraciones de la zona de estudio según el procedimiento de

diseño del IBC 2009.

Parámetros IBC

Chuquibamba

Clasificación de Sitio


B D

SS 1.24 1.59

S1 0.46 0.86

Fa 1.00 1.00

Fv 1.00 1.40

SMS 1.24 1.59




31

Parámetros IBC

Chuquibamba



B D

SM1 0.46 1.20

SDS 0.83 1.06

SD1 0.31 0.80

T0 0.08 0.15

TS 0.38 0.75

TL 3.00 3.00

Tabla Nº 9 Coeficientes y Parámetros para el Diseño de Espectros de Respuesta de Aceleraciones siguiendo la

metodología del IBC 2009

1.4.2 Análisis del Peligro Sísmico Determinístico

La evaluación del peligro sísmico por el método determinístico se desarrolla considerando un

escenario sísmico específico para el área de estudio. Dicho escenario debe representar la

generación de un evento sísmico característico en una fuente identificada y localizada a la

menor distancia de la zona de estudio. De este modo, el análisis del peligro sísmico por el

método determinístico permite estimar el movimiento sísmico más desfavorable para el área

de estudio, sin embargo, se debe señalar que este método no proporciona información

referente a la probabilidad de ocurrencia del evento sísmico dominante seleccionado para el

análisis ni de la probabilidad de que éste ocurra en la ubicación asumida. Tampoco provee

información sobre los niveles del movimiento sísmico que pueden ser esperados en un

determinado período de tiempo, es decir los valores de aceleraciones espectrales

determinísticos no están asociados a una probabilidad de excedencia determinada ni a un

período de exposición específico. Además, no cuantifica los efectos de las incertidumbres de

los parámetros asumidos en el proceso de estimar las características del movimiento sísmico.

En el análisis del peligro sísmico determinístico se suele utilizar diferentes términos para

definir el movimiento sísmico capaz de ser generado en la zona de estudio. Estos términos se

mencionan y definen a continuación:

a) Sismo Máximo Creíble (MCE): Se define como el sismo más grande que una fuente

determinada pueda producir bajo condiciones sismotectónicas conocidas.

b) Sismo Máximo Probable (MPE): Se define como el máximo sismo histórico registrado

en la zona de estudio.

c) Sismo Base de Operación (OBE): Se define como el máximo evento que podría ocurrir

en un período de retorno de 200 años.




32

Finalmente se debe indicar que para cada fuente sismogénica considerada en el análisis, el

Sismo Máximo Creíble se determina en base a la información del catálogo sísmico y la

información tectónica de la región. En ese sentido, toda obra civil debe ser diseñada para la

ocurrencia del MCE de tal forma que se puedan admitir daños considerables en la estructura

más no el colapso de la misma.

A) Fundamentos de Análisis

Un análisis típico de peligro sísmico por el método determinístico puede ser descrito

básicamente como un proceso de cuatro pasos que se describen a continuación:

Identificación y caracterización de todas las fuentes sismogénicas capaces de producir

movimientos sísmicos significativos en el sitio de interés. La caracterización de la fuente

incluye la definición de la geometría de cada fuente y su potencial sísmico.

Selección del parámetro de distancia fuente – sitio para cada fuente. En la mayoría de los

análisis de peligro sísmico determinísticos, se selecciona la menor distancia entre la fuente y

el sitio de interés. La distancia puede estar expresada en distancias epicentrales o

hipocentrales dependiendo de los valores usados en las relaciones de predicción.Selección del

sismo dominante (es decir, el sismo que se espera que produzca los mayores niveles de

movimiento), generalmente expresado en términos de algún parámetro del movimiento

sísmico en el sitio. La selección se hace comparando el nivel de sacudimiento producido por

los terremotos identificados en el paso (a), asumiendo que éstos ocurren a las distancias

determinadas en el paso (b). El terremoto dominante se describe en términos de su tamaño

(usualmente expresado por su magnitud) y la distancia del sitio de interés.

El peligro en el sitio es formalmente definido, usualmente en términos del movimiento sísmico

producido en el sitio por el sismo dominante. Sus características son descritas por valores

picos de aceleración, velocidades y ordenadas del espectro de respuesta, parámetros que son

obtenidos mediante relaciones de predicción, basadas fundamentalmente en ecuaciones de

atenuación de ondas.

Como se observa en este procedimiento, el análisis de peligro sísmico determinístico es

bastante sencillo. Este método proporciona directamente la evaluación del movimiento

sísmico para las condiciones más severas y generalmente se aplica para el diseño de

estructuras cuyas fallas podrían tener consecuencias catastróficas, como es el caso de plantas

nucleares o grandes presas.

Cabe resaltar que el análisis de peligro sísmico determinístico involucra decisiones subjetivas,

particularmente en el primer paso, para determinar el potencial sísmico, que puede requerir

la opinión y experiencia de sismólogos, geólogos, ingenieros, analistas de riesgo, economistas,

sociólogos y miembros del gobierno. El amplio rango de especialidades de estos profesionales,

muchos de ellos con metas divergentes, puede causar dificultades para alcanzar un consenso

sobre este tópico.




33

B) Leyes de Atenuación utilizadas para el Análisis de Peligro Sísmico

Determinístico

Además de la ley de atenuación de aceleraciones espectrales propuesta por Youngs, Chiou,

Silva y Humphrey (1997) para eventos producidos por la actividad sísmica de subducción de

interfase e intraplaca, se utilizó la ley de atenuación propuesta por Patwardhan et al. (1978)

que estima las aceleraciones máximas en la zona de estudio producto de la actividad sísmica

de corteza superficial por fallas de tipo transcursivo. Dicha expresión está dada por:

Dónde:

Ms : Magnitud de ondas superficiales.

R : Distancia hipocentral en km.

C : 0.864 e0.46Ms

La estimación de la magnitud de los sismos continentales producidos por la rotura de fallas

superficiales se puede realizar utilizando la expresión de Slemmons (1982), para fallas

normales, la cual está expresada como:

Ms = 0.809 + 1.341 Log (L)

Dónde:

Ms : Magnitud de ondas superficiales.

L : Longitud de rotura en metros.

2 PLAN DE GESTIÓN DE RIESGOS

El Plan de Gestión de Riesgos es un programa de actividades, estrategias, conceptos,

metodologías que se deberán poner en práctica para prevenir, reducir y responder a posibles

desastres que se produzcan durante la construcción del Proyecto “AMPLIACIÓN Y

MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLLADO SANITARIO EN LA

LOCALIDAD DE CHUQUIBAMBA, DISTRITO DE CHUQUIBAMBA, PROVINCIA DE CONDESUYOS,

DEPARTAMENTO Y REGIÓN DE AREQUIPA”.

Para evaluar el riesgo de mejoramiento durante el desarrollo del proyecto, es necesario seguir

un procedimiento que cumpla con los siguientes parámetros:

• Establecer las características de la estructura y sus componentes.

• Determinar cuáles son los fenómenos naturales que representan amenazas

potenciales durante el periodo de construcción.

• Evaluar las amenazas más significativas dentro del área geográfica bajo estudio.

Estos parámetros definen un procedimiento analítico con los pasos generales siguientes:

• Identificación de los riesgos.

• Análisis cuantitativo y cualitativo de los riesgos.




34

• Planificación de las respuestas ante los riesgos.

• Supervisión y control de riesgos.

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Ilustración Nº 7 Planificación de la Gestión de Riesgos

Plan de gestión del proyecto

Acciones correctivas recomendadas Acciones preventivas recomendadas Registro de Riesgos Cambios solicitados Registro de Riesgos

Factores de

Seguridad

Factores de

Ambientales

Definición del

Alcance

Procesos

Constructivos

Planificación de la

Gestión de Riesgos

Identificación de

Riesgos

Desarrollo del Plan de

Gestión de Proyecto

Acciones correctivas aprobadas Acciones preventivas aprobadas Solicitudes de cambio aprobadas

Solicitudes de cambio

Análisis Cualitativo

Análisis Cuantitativo

Análisis de riesgos

Análisis de riesgos actualizaciones

Desarrollo del

Plan de Gestión

Planificación de Respuesta a

los Riesgos

Análisis de riesgos actualizaciones

Gestión de la

ejecución del

Proyecto

Seguimiento y Control de

Riesgos

Cierre del

Proyecto

Control de

Cambios




35

3 IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS

La identificación de los riesgos, que se producirá durante la fase de Proyecto consiste en

observar, identificar, analizar los peligros o factores de riesgo relacionados con los aspectos

del trabajo, ambiente de trabajo, estructura e instalaciones, equipos de trabajo como la

maquinaria y herramientas, así como los riesgos químicos, físicos, biológico presentes durante

la ejecución del Proyecto a desarrollar.

La evaluación deberá realizarse considerando la información del proyecto, las características

y complejidad del trabajo, los materiales utilizados, los equipos existentes, valorando los

riesgos existentes en función de los objetivos.

La identificación de riesgos es un proceso iterativo, porque se pueden descubrir nuevos

riesgos en todas las fases de construcción.

Los documentos del proyecto y en particular de los trabajos, proporcionaran un excelente

marco de referencia para llevar a cabo la identificación de los riesgos proporcionando una

manera de asegurar que los riesgos potenciales de cada fase de la construcción son tratados

y dirigidos de manera que esto permita evaluarlos tanto cualitativamente como

cuantitativamente.

El proceso de identificación de riesgos deberá ser simple, plasmados en una lista. La amplia

variedad de riesgos puede generar a menudo problemas de sobrecarga de información,

provocando que ciertos riesgos sean pasados por alto o duplicados, de esta forma se evitará

generar grandes listados de riesgos al introducir riesgos insignificantes. Las amenazas y

oportunidades que tengan una baja probabilidad de ocurrencia o que tengan un bajo impacto

no deberían ser tenidas en cuenta, ya que se consolidarán varios riesgos en un único riesgo

que sea mayor. Antes de ser analizados, los riesgos identificados deben ser registrados.

La siguiente información es necesaria para el registro de riesgos:

• Nombre del riesgo.

• Código único de identificación del riesgo.

• Breve descripción del riesgo y por qué ocurriría.

• Estimación de la probabilidad y potencial impacto.

• Persona encargada de monitorear el riesgo y sus efectos.

• Detalles de las estrategias de reducción de riesgos.

• Fecha de registro y de última modificación.




36

Ficha para identificar el riesgo:

Evaluación del Riesgo

Riesgo: Código: Evaluación

Inicial Periódica

Localización del Riesgo Fecha: Fecha actualización:

Personal encargado

Causas del riesgo

Probabilidad Alta Media Baja

Impacto Técnico: Operacional: Funcional:

Respuesta

Ilustración Nº 8 Ficha de Evaluación de Riesgos

3.1 Riesgos Asociados al Proyecto

Entre el 19 y 20 de febrero del presente, se registraron 31 movimientos sísmicos entre 2.5 y

5.2 ML; destacando el sismo del viernes 19 de febrero a las 21:05, de magnitud 5.2 ML (escala

de Richter), con epicentro a 8 km al sur de Maca y profundidad de 5 Km (Fuente: IGP). Estos

sismos están asociados a la reactivación de la falla geológica activa Pungo – Hornillo,

identificada y estudiada por geólogos del INGEMMET.

Los movimientos sísmicos causaron daños importantes en la localidad de Maca y valle del

Colca, dando lugar a viviendas colapsadas, muros agrietados y caídos, entre otros. Este sismo

confirma que estas fallas son activas y que pueden generar mayor destrucción en diversos

poblados, obras civiles e infraestructura vial.

El INGEMMET como Servicio Geológico del Perú, viene realizando estudios y monitoreo de las

fallas activas en la región de Arequipa, que permitirá generar mapas de amenaza sísmica, los

cuales brindan información necesaria a los gobiernos locales, provinciales e instituciones




37

inmersas en el tema de desastres y prevención.

Ilustración Nº 9 Estudio de la Sismicidad del Volcán Misti

Finalmente, los estudios realizados en la región de Arequipa permitieron identificar fallas

geológicas adyacentes a centros urbanos y a obras importantes, como por ejemplo la ciudad

de Arequipa, la represa Aguada Blanca, el canal principal del proyecto Majes‐Sihuas, el

proyecto de la represa Angostura, entre otros. En tal sentido, el Mapa Neotectónico de la

región Arequipa debe ser una herramienta básica para tareas de prevención y planificación de

futuras obras.




38

Ilustración Nº 10 Tipos de Fenómenos en la ciudad de Arequipa‐Chuquibamba

Enumeración de Peligros que pueden afectar al Proyecto ámbito de estudio.

• Peligros Naturales:

- Aluviòn

- Crecida de Río

- Deslizamientos

- Granizadas

- Heladas

- Huaycos

- Incendio Urbano

- Inundación

- Lluvia intensa

- Marejada




39

- Nevada

- Sequía

- Sismos

- Vientos Fuertes

• Peligros Socionaturales: peligros generados por la relación hombre naturaleza. Los

cambios surgidos en el medio por ejemplo a causa de:

‐ Movimiento de tierras.

‐ Construcción de infraestructuras

• Peligros Antrópicos:

‐ Incendios forestales

Fenómeno que se presenta cuando uno o varios materiales combustibles en bosques, selvas

y otro tipo de zonas con vegetación son consumidos en forma incontrolada por el fuego, el

mismo que puede salirse de control y expandirse muy fácilmente sobre extensas áreas.

‐ Cambio de uso de los suelos.

Uso irracional de la vegetación debido a diversos factores económicos y sociales de la

población, entre ellos el sobrepastoreo, la deforestación y cultivos de secano en laderas,

incrementando la vulnerabilidad a la ocurrencia de deslizamientos y huaycos.

4 VULNERABILIDAD

Los riesgos naturales son acontecimientos físicos y/o fenómenos potencialmente perjudiciales

que puede causar la muerte o lesiones, daños materiales, interrupción de la actividad social y

económica; o la degradación ambiental. Puede tener un origen geológico, hidrometeorológico

o biológico. Todo riesgo natural se caracteriza por su localización, alcance, magnitud o

intensidad y frecuencia o probabilidad.

Los procesos geodinámicos externos que afectan la parte superior o externa de la corteza

terrestre eventualmente pueden incidir en algún aspecto sobre el área del proyecto en el trazo

de la línea de conducción.

Los riesgos naturales más frecuentes se dan en los diferentes pasivos ambientales

superficiales y subterráneos de la ex unidad minera, por la acción de diferentes fenómenos de

geodinámica externa, principalmente debido a flujos hídricos superficiales y subterráneos,

inestabilidad de taludes, desprendimientos de rocas, inundación, etc. Estas inestabilidades se

ocasionan a consecuencia de factores combinados de morfología, litología, influencia de la

geología estructural, hidrogeología, modificaciones antrópicas, altitud y condiciones

climáticas.




40

En el área de las obras proyectadas la acción de los fenómenos de la geodinámica externa y el

riesgo geológico es mayormente de bajo a moderado. Sobre esta base se deberá considerar

la acción de los siguientes fenómenos geodinámicas.

Los cambios bruscos de temperatura entre el día y la noche. Dichos procesos generan

fracturamiento y meteorización de diferente grado en los afloramientos de roca.

El efecto de los sismos y/o flujos superficiales que ocasionan activación o generación

de derrumbes, produciendo el desplazamiento de material suelto e inestable en

pendientes mayores a 45°, por efecto de la gravedad en las laderas, desestabilizando

los taludes naturales y de los desmontes de mina.

Las precipitaciones, típicas de zonas de alta montaña, que afectan a las fracturas

abiertas de las rocas, ocasionando fragmentos de roca y en sectores suelo residual.

Caída de rocas desde las laderas superiores y medias, en zonas escarpadas de valles,

alta montaña y los flancos de los valles glaciares, hacia las partes bajas.

Deslizamiento de material suelto y remoción de masas por huaycos

Socavamiento, erosión e inundación de algunos cursos de aguas, de quebradas que

drenan en las áreas de estudio.

La actividad sísmica del área, que se describirá en el informe de Peligro Sísmico.

En el trazo de la línea de conducción y las estructuras proyectadas se han identificado una

serie de fenómenos geodinámicos como deslizamientos de masas de suelos, erosión en

sectores puntuales y caídas de rocas que imponen un riesgo a la estabilidad de las obras

proyectadas.

5 ANÁLISIS CUALITATIVO Y CUANTITATIVO DE RIESGO

5.1 Método Cualitativo

El análisis cualitativo que se empleara incluye los métodos para priorizar los riesgos

identificados y poder realizar el análisis cuantitativo y la planificación de respuesta al riesgo.

La mejor práctica para llevar a cabo el análisis cualitativo de riesgos es la de utilizar un

conjunto de valores fijos que representen la probabilidad y el impacto de cada riesgo desde

un punto de vista cualitativo. Estos valores servirán para categorizar y agrupar los riesgos y

proporcionar una guía sobre dónde invertir el mayor esfuerzo.

La evaluación de la probabilidad de los riesgos investiga la probabilidad de ocurrencia de cada

riesgo específico. La evaluación del impacto de los riesgos investiga el posible efecto sobre un

objetivo, como tiempo, coste, alcance o calidad, incluidos tanto los efectos negativos por las

amenazas que implican, como los efectos positivos por las oportunidades que generan. Para

cada riesgo identificado se evalúan la probabilidad y el impacto, es decir, se asocia riesgo a un

valor cualitativo de probabilidad de impacto.




41

La técnica empleada en el análisis cualitativo de los riesgos que se producirán en el proyecto,

constará del uso de tablas de probabilidad e impacto de los riesgos, que consiste en investigar

la probabilidad de ocurrencia de cada riesgo y los efectos del impacto si es que ocurriesen.

Aunque es importante identificar el mayor número posible de riesgos del proyecto como se

ha mencionado anteriormente, en muchos casos el número de riesgos identificados puede ser

abrumador, para lo cual se pueden agrupar los riesgos en función de sus prioridades de tal

forma que se haga enfoque en los más críticos.

Se establece la clasificación de los riesgos de manera cualitativa según: matriz de probabilidad

e impacto, severidad, nivel de riesgo y prioridad.

La matriz de probabilidad e impacto asigna categorías a los riesgos basándose en la

combinación de dichos factores que llevan a la calificación de los riesgos como de prioridad

baja, moderada o alta.

Tabla Nº 10 Matriz de prioridades. Amenazas y oportunidades

Probabilidad Impacto

Nada probable 0.1 Muy bajo 0.05

Poco probable 0.3 Bajo 0.1

Medianamente probable 0.5 Moderado 0.2

Bastante probable 0.7 Alto 0.4

Muy probable 0.9 Muy alto 0.8

Tabla Nº 11 Matriz de probabilidad e impacto

Es la consecuencia de que se produzca un riesgo específico y representa el costo del daño,

pérdidas o lesiones en el personal de la obra.




42

Severidad de las Consecuencias

Definición

Ligeramente Dañino Daños superficiales sin pérdida de jornada laboral, golpes y cortes pequeños, molestias e irritación leves, dolor de cabeza. Pérdidas menores hasta doscientos sesenta soles (s/.260).

Dañino Daños leves con baja temporal, sin secuelas ni compromiso para la vida del trabajador, clientes o de terceros, tales como laceraciones, conmociones, quemaduras, fracturas menores, dermatitis, etc. Pérdida de doscientos sesenta soles (s/.260) hasta doscientos sesenta mil soles (s/.260000). Paralización corto periodo de tiempo el trabajo.

Extremadamente Dañino Daños graves que ocasionan incapacidad laboral permanente e incluso la muerte del trabajador, clientes o terceros, tales como amputaciones, fracturas mayores, intoxicaciones, enfermedades profesionales irreversibles, cáncer, etc. Pérdida de más de doscientos sesenta mil soles (s/.260000). Pérdida de clientes. Quebranto de actividad productiva. Afecta el medio ambiente.

Tabla Nº 12 Clasificación de la severidad de las consecuencias

- Nivel de Riesgo

Una vez estimado el riesgo, se procede a valorarlo. El método brinda una matriz que permite

cualificar el nivel de riesgo, a partir de la conjugación de la severidad de las consecuencias y

de la probabilidad de ocurrencia que el daño propuesto se materialice.

Probabilidad

Severidad de las consecuencias

Ligeramente Dañino

Dañino Extremadamente Dañino

Baja Riesgo Trivial Riesgo Tolerable Riesgo Moderado

Media Riesgo Tolerable Riesgo Moderado Riesgo Importante

Alta Riesgo Moderado Riesgo Importante

Riesgo Intolerable

Tabla Nº 13 Niveles de Riesgo




43

A partir de la conjugación de severidad y probabilidad en una matriz, se determina el nivel de

riesgo. Así mismo cuando se analiza la severidad, y ésta es clasificada como “extremadamente

dañino”, al determinar el nivel del riesgo, se procederá a asumir como resultado, el nivel

inmediato superior del que se obtenga del cruzamiento en la matriz.

- Prioridad según el Nivel de riesgo

Al organizar la ejecución del plan de medidas de control, se deberá comenzar por aquellas

cuyos factores de riesgos generaron riesgos de prioridad I, II, III, IV y por último la prioridad V,

de esta forma se prioriza el control de los riesgos de mayor impacto, maximizando la

prevención a partir del principio de la seguridad integral, científica y participativa.

Riesgo Acción y temporización Prioridad del

Riesgo

Trivial No se requiere acción específica. V

Tolerable No se necesita mejorar la acción preventiva. Sin embargo se deben considerar soluciones rentables o mejoras que no supongan una carga económica importante

IV

Moderado Se debe reducir el riesgo, determinando las inversiones precisas. Las medidas para reducir el riesgo deben implantarse en un periodo determinado.

III

Importante No debe comenzarse el trabajo hasta que se haya reducido el riesgo. Incluso puede que se precisen recursos considerables para controlar el riesgo.

II

Intolerable No debe comenzar ni continuar el trabajo hasta que se reduzca el riesgo, incluso con recursos ilimitados, debe prohibirse el trabajo (riesgo grave e inminente).

I

Tabla Nº 14 Nivel de Prioridad según el Nivel de Riesgo

A continuación se detalla la tabla de riesgos cualitativos asociados al proyecto en cuestión:

Riesgo Probabildiad Impacto Severidad Nivel de Riesgo

Prioridad

Aluvión Baja Moderado Dañino Moderado III

Crecida de Río Media/Alta Moderado Dañino Importante III

Deslizamientos Baja Moderado Ligeramente dañino Moderado III

Granizadas Media/Alta Alto Dañino Importante II

Heladas Media/Alta Bajo Ligeramente Dañino Moderado III

Huaycos Media/Alta Moderado Dañino Importante Ii




44

Incendio Urbano Media/Alta Bajo Ligeramente Dañino Trivial V

Inundación Media/Alta Moderado Ligeramente Dañino Trivial V

Lluvia Intensa Media/Alta Moderado Dañino Moderada III

Marejada Baja Bajo Ligeramente Dañino Trivial V

Nevada Baja Bajo Ligeramente Dañino Trivial V

Sequía Baja Bajo Ligeramente Dañino Trivial V

Sismos Media/Alta Bajo Ligeramente Dañino Trivial V

Vientos Fuertes Media/Alta Bajo Ligeramente Dañino Trivial V

Tabla Nº 15 Análisis Cualitativo de los Riesgos del proyecto

5.2 Método Cuantitativo

- El análisis cuantitativo empleado determinara la medición del impacto y probabilidad

de los principales riesgos que pueden afectar al proyecto. Además, tiene la ventaja de

permitir entender mejor el proyecto ante una gran cantidad de variables y riesgos, y

se puede obtener probabilidades de ocurrencia de potenciales riesgos en

circunstancias específicas del proyecto.

- El análisis de riesgo cuantitativo utiliza técnicas para:

Determinar la probabilidad de conseguir los objetivos específicos del proyecto.

Cuantificar el valor esperado y sus probabilidades, y determinar el costo y la

programación para reservas.

Identificar objetivos de costo, cronograma o alcance realistas y viables.

Determinar la mejor decisión de dirección de proyectos cuando algunas

condiciones o resultados son inciertos.

- El análisis cuantitativo de riesgos se repetirá después de la planificación de la respuesta

a los riesgos, también como parte del seguimiento y control de riesgos, para

determinar si el riesgo general ha sido reducido satisfactoriamente una vez tomadas

las medidas oportunas.

- Valoración del Riesgo

- Para la valoración del riesgo se empleará la metodología de Richard y Pickers; donde

se obtiene una valoración de cada riesgo, resultado de multiplicar las tres variables en

relación a la Probabilidad, Frecuencia y Consecuencia.

Probabilidad del Suceso Valores




45

Ocurre frecuentemente 10

Muy posible 6

Poco usual, pero posible (ha ocurrido) 3

Ocurrencia rara 1

Muy poco usual (no ha ocurrido, pero imaginable)

0.5

Ocurrencia virtualmente imposible 0.1

Tabla Nº 16 Probabilidades del suceso.

Frecuencia de Exposición a situación de riesgo

Valores

Continua 10

Frecuente (diaria) 6

Ocasional 3

Poco usual (mensual) 2

Raro 1

Muy raro (anual)0.5

Ninguna 0.1

Tabla Nº 17 Frecuencia de Exposición a situaciones de Riesgo

Tabla Nº 18 Valorización de Posibles Consecuencias

Posibles Consecuencias Valores

Catástrofe (muchos muertos y/o daños por más de S/.3500000)

100

Desastre (algunos muertos o/y daños de hasta S/.3500000)

40

Muy seria (muchos heridos, algún muerto o/y daños > S/.350000)

20

Seria (daños > S/.35000) 7

Importante (daños > S/.3500) 3

Notable (daños > S/.350) 1




46

Valor de Riesgo Riesgo Implicación

400 Muy alto Paralización de la actividad

De 200 a < 400 Alto Corrección inmediata

De 70 a < 200 Importante Precisa Corrección

< 70 Posible Mantener alerta

Tabla Nº 19 Valor del riesgo e implicación

A continuación se detalla la tabla de riesgos cuantitativos asociados al proyecto en cuestión:

Riesgo Probabilidad Frecuencia ConsecuenciaValor del Riesgo

Nivel de riesgo

Implicación

Aluvión 1 0.5 1 0.5 Posible Mantener alerta

Crecida de Río 6 6 3 108 Importante Precisa Corrección

Deslizamientos 1 3 20 60 Importante Mantener alerta

Granizadas 1 1.5 20 30 Posible Mantener alerta

Heladas 6 6 15 540 Importante Paralización de la actividad

Huaycos 3 3 60 540 Importante Paralización de la actividad

Incendio Urbano

4 0.5 5 10 Posible Mantener alerta

Inundación 4 0.5 20 40 Posible Mantener alerta

Lluvia Intensa 10 3 7 210 Importante Corrección Inmediata

Marejada 1 0.1 1 0.1 Posible Mantener alerta

Nevada 8 0.5 1 4 Posible Mantener alerta

Sequía 1 0.5 1 0.5 Posible Mantener alerta

Sismos 1 1 3 3 Posible Mantener alerta

Vientos Fuertes

2 1 1 2 Posible Mantener alerta

Tabla Nº 20 Análisis Cuantitativo de los Riesgos del Proyecto

5.3 Planificación de Respuesta a los Riesgos

La planificación de respuesta a los riesgos consiste en la implantación de una serie de medidas

para mejorar las oportunidades y reducir las amenazas que se produzcan durante la fase de

construcción.

Estas medidas se agrupan en cuatro estrategias:




47

Evitar: implica cambiar el plan de gestión del proyecto para eliminar la amenaza que

representa un riesgo, aislar el riesgo. Normalmente se elimina la causa del mismo, de

tal forma que el riesgo no pueda afectar al proyecto.

Transferencia: Implica trasladar las consecuencias de un riesgo a una tercera parte

junto con la responsabilidad de la respuesta, como pueden ser seguros.

Mitigar: Significa reducir la probabilidad y/o el impacto de un del riesgo. Adoptar

acciones tempranas para reducir esta probabilidad de ocurrencia es más efectivo que

tratar de reparar el daño después de que ha ocurrido el riesgo. La mitigación de riesgos

puede implicar lo siguiente:

Reducir la probabilidad de ocurrencia de los riesgos apuntando objetivamente

al control de los factores que lo originan.

En caso que la mitigación no reduzca la probabilidad de ocurrencia, se trata de

controlar el impacto del riesgo.

Implementar planes de contingencia y especificarlos en el Plan de Gestión de

Riesgos, incluyendo costos y procedimientos.

Aceptación esta estrategia se utiliza cuando se decide no actuar contra el riesgo

antes de su activación.

Para cada riesgo se deberá nombrar a un responsable de implementar la

estrategia elegida según un plan predefinido una vez se posea toda la

documentación necesaria para elaborarlo. Como consecuencia de esta

implantación pueden aparecer riesgos residuales y riesgos secundarios. Los

riesgos residuales son aquellos que permanecen después de implementar las

respuestas al riesgo.

Los riesgos secundarios son los riesgos que pueden aparecer como

consecuencia de la implementación de la respuesta a un riesgo. Deben ser

gestionados de igual manera a los riesgos primarios, planificando sus

respuestas.

5.4 Supervisión y Control de Riesgos

Este proceso se ocupa del seguimiento de los riesgos identificados durante la fase de

construcción de manera que los planes de riesgo serán ejecutados por los responsables

asignados, de la supervisión de los riesgos residuales, de la aparición de indicadores que

muestran que algún riesgo está a punto de producirse, de la revisión de la priorización de

riesgos realizada, y de la identificación de nuevos riesgos que pudieran presentarse.

El instrumento más potente de control de riesgos son las revisiones de los riesgos. En toda

reunión y revisión del proyecto de “Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable

y alcantarillado Sanitario en la Localidad de Chuquibamba, Distrito de Chuquibamba, Provincia

de Condesuyos, Departamento y Región de Arequipa”.




48

6 DISEÑO DE LA INFRAESTRUCTURA DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y

ALCANTARILLADO EN BASE AL ÁNALISIS DE RIESGO

Para el Diseño de Infraestructura del Sistema de Abastecimiento y Alcantarillado desde el

punto de vista del análisis de riesgos y desastres observamos que la construcción de la Planta

de Tratamiento de Agua Potable y la Planta de tratamiento de Agua Residual aumentan los

niveles de exposición y vulnerabilidad generando una elevación en el nivel de riesgo. Por ello

es importante que los Contratistas, y representantes de la Localidad de Chuquibamba tengan

un conocimiento en los siguientes aspectos:

- Técnicas de Diseño y construcción de la planta.

- Amenazas y riesgos que conllevan la ejecución y la operación de la PTAR y PTAP.

A nivel Regional, Arequipa es una zona donde está expuesto a sismos, inundaciones y

erupciones volcánicas, huaycos, granizadas, vientos fuertes, sequías, heladas etc. Estos

fenómenos atacan la PTAR Y PTAP de forma repetitiva a lo largo de las diferentes estaciones

anuales y generan grietas, fisuras y en general destrucción del concreto del proyecto.

Cabe mencionar que en el ámbito de estudio se encuentra con escasas zonas de derrumbe ya

que las estructuras proyectadas y en la zona de estudio existente se desarrollan depósitos de

material aluvial, morrenico de pendiente moderada, resaltando que estas acumulaciones son

de potencia media.




49

El análisis de cada peligro se efectúa de manera cuantitativa y cualitativa como se ha

demostrado en el apartado 5 de este mismo texto

6.1 DESCRIPCIÓN GEOMORFOLÓGICA DE LA ZONA DE ESTUDIO

La configuración geomorfológica de la zona de trabajo presenta 20° grados de pendiente,

corresponde a una ladera de pendiente baja a moderada, esta ladera se presenta uniforme

ganando altura a medida que nos dirigimos altitudes más altas.

El área descrita geomorfológicamente presenta las características apropiadas para realizar los

estudios geotécnicos con pendientes moderadas.

Vista de las pendientes a ambos lados de la carretera

Pendientes Suaves




50

El material de fundación presenta una capa superior de relleno de material de cultivo (suelo

de cobertura), compuesto por limo arcilloso, plasticidad baja, ligeramente denso, seco, beige,

bajo la cual subyace un suelo homogéneo, compuesto por una limo arcilloso.




51

Vista panorámica de Inspección en la cámara de captación cabracancha donde existe un riesgo

menor de deslizamiento de masas de suelo y roca que debe ser evaluado.




52

Vista menor de deslizamiento de masas de suelo y roca que debe ser evaluado.

Cabe mencionar que a los largo de la trayectoria de la línea de aducción y conducción




53

Se han identificado también otros fenómenos menos recurrentes pero no menos importantes

como son hundimientos o subsidencias.

7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Como se ha analizado en este informe los riesgos sísmicos y geológicos de la zona de

Chuquibamba principalmente analizados por los peligros que se han dado en esta misma zona

a lo largo de los años y las características de la zona de estudio. Éstas vienen dadas por la

distribución tanto de placas como de fallas que influye en el nivel de vulnerabilidad y

peligrosidad a la hora de realizar las obras de construcción. Por este motivo se dan unas pautas

como conclusión y recomendación en este sentido

Desde el punto de vista del análisis de riesgos y desastres observamos que la

construcción de PTAR Y PTAP aumentan los niveles de exposición y vulnerabilidad

generando una elevación en el nivel de riesgo.

Al tener estos problemas en estos puntos el diseño estructural de los elementos que

componen ambas plantas deben de ser estudiados para estudios de carga

desfavorables en este apartado. Además se detalla la importancia de estas

simulaciones de carga a la hora del diseño estructural.

Los niveles de vulnerabilidad a los riesgos geológicos de las obras proyectadas son

considerados bajos debido a la ubicación del trazo y las condiciones topográficas

propias que no imponen mayores riesgos.

De acuerdo a la sismicidad histórica y los mapas de isosistas recopilados, el área de

estudio ha experimentado intensidades de VIII grados en la escala de Mercalli

Modificada.

La distribución espacial de la sismicidad indica que la actividad sísmica predominante

se concentra en la zona de subducción de interfase e intraplaca, con predominancia

de eventos sísmicos de intraplaca.

Para una valoración con mayor grado de certidumbre acerca de la influencia de las

fallas, se recomienda hacer un estudio específico de las fallas locales alrededor de la

zona de estudio.

Para la evaluación del peligro sísmico probabilístico se utilizaron las fuentes

sismogénicas definidas por Gamarra y Aguilar (2009) clasificadas de acuerdo a los

mecanismos de rotura: subducción de interfase, subducción de intraplaca y corteza

superficial.

En el caso de considerar la influencia de la componente vertical del movimiento

sísmico, de acuerdo a la norma de diseño Sismorresistente E.030 (2006), ésta deberá

ser estimada como los 2/3 del valor de la aceleración horizontal máxima de diseño.




54

En el caso de utilizar métodos pseudo estáticos para el diseño de muros y taludes se

sugiere el uso de un coeficiente sísmico igual a ½ de la aceleración pico del suelo (PGA),

en base a la recomendación del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos

(U.S. Army Corps of Engineers, Hynes y Franklin, 1984).

Los principales riesgos geológicos encontrados en el trazo de la línea de conducción y

las obras de agua potable y alcantarillado comprenden problemas de geodinámica

externa como caídas de rocas, deslizamiento de masa de suelo, erosión de ribera,

huaycos que imponen riesgos moderados sobre las obras proyectadas.

Los valores recomendados en el presente informe serán utilizados exclusivamente

para el área evaluada.

Los principales riesgos a nivel local existentes en la zona de estudio que conforman el

proyecto son: caída de rocas, deslizamientos, pendientes poco pronunciadas, suelos

corredizos, arcillas expansivas, torrencialidad, etc.




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ANEXO I

PLANO DE VULNERABILIDAD Y PELIGRO SISMICO

anÁlisis de peligro sÍsmico y vulnerabilidad · 5.4 supervisión y control de riesgos ..... 47 6...

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