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3 1Revista Respuestas - Universidad Francisco de Paula Santander Año 10 No. 2 - Diciembre 2005

Po r :C. H. Flórez Góngora1 , C. T. Medrano2 , M. SarmientoM3 ., C.F.Lozano L.4

RESUMEN

Este proyecto establece una recopilación y análisisbásico de la información disponible en lo que respectaa estudios geológicos y geotécnicos desarrollados enun periodo de 20 años (1982-2003) en la ciudad deSan José de Cúcuta. Se apoya en la metodología dela Asociación Francesa de Ingeniería Sísmica (por susigla en francés AFPS, 1995) en lo referente a estudiosde Microzonificacion sísmica de Nivel A. Lainvestigación produjo: 1) un mapa digitalizadogeotécnico, sustentado en una base de datos quecomprende 199 estudios de suelos y 309 excavacionesde un periodo de 20 años y 2) Espectros de respuestacon un amortiguamiento con respecto al critico del5% para cuatro perfiles de suelo, con profundidadesde 104m, 255m, 192m y 83m sobre el lineamientolimnologico del Río Pamplonita. Lo anterior constituyeuna simulación teórica de amplificación por análisisunidimensional utilizando el programa EERA.

Palabras claves: Microzonificacion sísmica,Espectro de respuesta.

ABSTRACT

This project establishes a compilation and basicanalysis of seismic records obtained from geologic andgeotechnical studies and collected over 20 years(1982-2003) in different locations of the city of SanJosé de Cúcuta. We follow the procedure manual ofthe French Association of Seismic Engineering (by itsFrench abbreviation AFPS, 1995) regarding seismicstudies of Level A Microzonification (earthquake hazard

ANÁLISIS Y RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN SECUNDARIAPARA LA ELABORACIÓN DE LA MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA

PRELIMINAR DE SAN JOSÉ DE CÚCUTA, COLOMBIA

1 Ingeniero Civil, MSc. Profesor investigador Departamento de Geotecnia y Minería UFPS. Director Grupo [email protected] Ingeniera Civil. Esp. UFPS, Departamento de Matemáticas y Estadística.3 Ingeniera Civil UFPS, 2004.4 Estudiante Ingeniería Civil, UFPS. Co-investigador Grupo GIGA.

map). Our results show: 1) a digitized earthquakehazard map based on 199 soil samples analyses and309 ground excavations performed over a period of20 years and 2) Response spectrum estimation (forthe 5% damping) for four soil profiles with depths of104m, 255m, 192m and 83m on the limnologic lineof Pamplonita River. This study is a theoreticalsimulation of seismic response amplification by aunidimentional analysis using the software EERA.

Key words: Seismic microzonification, Responsespectrum.

1. INTRODUCCIÓN

La ciudad de Cúcuta, capital del departamento deNorte de Santander, se localiza en la margen occidentaldel río Pamplonita, a 10 Km de la frontera con laRepública de Venezuela. Su ubicación corresponde alos 7º54� de latitud norte y 72º31� de longitud al oestede Greenwich. El Valle de Cúcuta se encuentra en unpiso térmico cálido, siendo un valle interandino conlarga época de sequía (Guhl, 1975), e inmerso enuna región definida por una altitud sobre el nivel delmar entre los 100 y los 500 metros, (320 m snm paraCúcuta) y por una temperatura media anual de 27.5ºCa 29.5ºC, (27.5ºC para Cúcuta), precipitación mediaanual 763 mm y dista de Bogotá 653 Km.La ubicación de San José de Cúcuta sobre una zonade alta sismicidad sobre la falla frontal de la cordilleraoriental de Colombia, con una aceleración pico efectivahorizontal de diseño de 0.30g (NSR-98), exige llevara cabo estudios de rigor sobre los distintos aspectostécnicos y científicos que cubre un estudio completode Microzonificacion, entendiéndose esta, como elproceso de determinación de la amenaza sísmica,absoluta o relativa, en varios lugares con el fin dedelimitar microzonas sísmicas ( AIS, 1996).

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Desde el punto de vista de la actividad sísmica losterremotos más destacados en la región son losocurridos en los años 1644, 1796, 1875, 1950,1952, 1980 y 1981. El más intenso ocurrió el 18de mayo de 1875 causando daños en todas laspoblaciones vecinas de Colombia y Venezuelaubicadas a casi 80 Km de radio del área epicentralmuy cercana a la ciudad de Cúcuta. Estosantecedentes sísmicos, hacen urgente implementarmedidas que les permitan a las autoridadesmunicipales conocer el verdadero nivel de amenazasísmica en San José de Cúcuta.

2. METODOLOGÍA

El desarrollo de este proyecto se apoyó en lametodología de la Asociación Francesa de IngenieríaSísmica (por su sigla en francés AFPS, 1995) en loque respecta a estudios de Nivel A, el cual sefundamenta en la recopilación e interpretación de lainformación disponible.

3. INFORMACIÓN GEOLÓGICA, DE AMENAZASÍSMICA REGIONAL Y GEOTECNICA.

A partir de la obtención y clasificación de estudiosgeotécnicos y geológicos para distintas zonas de laciudad se desarrolló una base de datos utilizada parala realización de un mapa geotécnico digitalizado aescala 1:25000. (Ver Anexo No 1). Se presenta acontinuación un resumen de los aspectos geológicos,de amenaza sísmica regional y geotécnicos másrelevantes de la zona de estudio, constituyéndose unresumen básico de los trabajos de AIS (1996), InproasLtda. (1992), e Ingeominas-TNO (1981).

3.1. Información Geológica.San José de Cúcuta se encuentra sobre una estructurageológica binacional, dominada por una serie defallamientos asociados al sistema de fallas de Boconóy la falla Uribante Caparo del occidente de Venezuela;una actividad tectónica proveniente del nudo sísmicode Bucaramanga al sur-occidente perteneciente a la

Análisis y Recopilación de información secundaria para la elaboración de la Microzonificación Sísmica Preliminarde San José de Cúcuta, Colombia

denominada falla frontal de la cordillera oriental deColombia.

La geología predominante de la ciudad corresponde aunidades sedimentarias estratificadas y no estratificadasdel Terciario y Cuaternario. Al Terciario correspondenlas unidades litológicas del grupo Guayabo, formaciónLeón y formación Carbonera, caracterizados por unasecuencia de ínter estratificación de arcillolitas y deareniscas. Se describen a continuación las unidadespredominantes en la zona.

3.1.1. Terciario-eoceno; Formación Mirador(Tem). Está compuesta por arenitas de cuarzo, enparte conglomeráticas, con algunas intercalacionesde lodolitas grises. Esta formación, aflora en el flancoOeste del Anticlinal Tasajero; formando extensosplanos estructurales buzantes al Oeste; también afloraen los dos flancos del anticlinal de Cúcuta.

3.1.2. Terciario-mioceno; Grupo Guayabo(Tmg). Este grupo esta dividido en dos formaciones:� Formación Cúcuta. Constituida por lodolitas en

capas planas paralelas, con intercalacionesdelgadas de arenitas.

� Formación Cornejo. Compuesta por lodolitasalternadas con arenitas y capas ferruginosas.

Aflora entre Cúcuta y Ureña a la margen derecha delRío Pamplonita. También hace parte del flanco Estedel Anticlinal Tasajero, conformando el cierre periclinalhacia el Norte. Conforman los anticlinales volcadosque separan el Valle de Cúcuta de la Terraza de JuanAtalaya (Comuna 9), así como el sinclinal volcadodel Pamplonita cuyo eje pasa próximo a la localidadde San Faustino donde esta cubierto por depósitos deterrazas y aluviones del Río Pamplonita y la QuebradaSan Faustino. También aflora por la vía Cúcuta � ElZulia, en la Quebrada la Floresta y Quebrada Seca.

3.1.3 Terciario-oligoceno; Formación Carbonera(Tec). Consta de una alternancia de lodolitas grises,sideríticas, con arenitas grises verdosas; hacia la basey parte alta se tienen capas de carbón y estratos


delgados de caliza. Deriva su nombre de la QuebradaCarbonera. Esta formación, aflora en el flanco estedel anticlinal de Cúcuta y en el flanco Oeste delAnticlinal de Tasajero, donde forma un plano estructuralextenso y prolongado que controla la morfología delárea; sobre la vía a Ricaurte, se encuentra expuesta yen contacto fallado con el grupo guayabo.

3.1.4. Terciario-Oligoceno; formación León(Tol). Consta de arcillolitas grises verdosas que varíana limolitas hacía la parte superior e inferior. Laformación León aflora al Norte y Sur de Cúcuta,conformando el flanco Este del anticlinal de Cúcuta;sobre la margen izquierda del Río Pamplonita desde lasinmediaciones de la localidad de la Garita; hasta losalrededores del Grupo Mecanizado Maza N°35, al Surdel área urbana de Cúcuta. También se encuentra bienexpuesta sobre el flanco Oeste del Anticlinal Tasajero;por la margen derecha que de Cúcuta conduce a PuertoNuevo, y por la carretera Cúcuta � Villa de Rosario allado derecho del Río Pamplonita en contacto falladocon rocas del grupo Guayabo. Al Oeste infrayace encontacto discordante el Complejo de limos y cantosrubificados de las terrazas de Juan Atalaya y Belén.

3.1.5. Depósitos Cuaternarios (Qt, Qal,Qcr). Depósitos pleistocénicos y más recientes quese distribuyen a lo largo de los valles de los RíosPamplonita, Zulia y Táchira; y aquellos que seencuentran en las terrazas levantadas por tectonismo.De los cuales se diferencian los siguientes.

� Qt (Cuaternario de Terraza). Constituido pordepósitos antiguos que incluye abanicos aluvialesy terrazas abandonadas.

� Qal (Cuaternario Aluvial). Constituido poraluviones recientes formados por los cauces de losríos mayores.

� Qcr (Cuaternario). Compuesto por un complejode limos y cantos rubificados.

Estos depósitos están en la planicie del peaje, al frentede San Pedro, donde el Valle se amplía, apareciendo

extensos depósitos de terrazas, disectados por la accióndinámica del río, que va estallando gradualmente ydejando acumulados grandes depósitos de materialde arrastre en la llanura y lechos actuales. Estatendencia se mantiene, hasta la confluencia con el RíoTáchira al Norte de Cúcuta.

3.2. Amenaza sísmica regional.A continuación se presenta una descripción de dosdel más importante sistema de fallas que afectan lazona sobre la cual se emplaza la ciudad de San Joséde Cúcuta.

3.2.1. Falla Bocono.La falla Bocono se define desde la costa Venezolanahasta la cordillera oriental de Colombia, al sur deCúcuta, (AIS, 1996). La zona de falla de Boconó esuno de los rasgos geotectónicos mas importantes dela parte noroccidental de América del Sur, secaracteriza morfológicamente por una alineación devalles y depresiones lineales (cuencas de tracción),orientados aproximadamente en dirección N45°E. Seextiende por más de 500 Km. entre la depresión delTáchira (al sur de Cordero) y el Mar Caribe (área deMorón, Edo.Carabobo), cruzando en forma oblicuaa los Andes merideños y cortando el extremo occidentalde las Montañas del Caribe (Cordillera de la Costa ySerranía del Interior). A lo largo de toda su extensión,se observan una o varias trazas activas, denominadasfalla de Boconó, la cual se caracteriza por escarpasde falla, canales fluviales desplazados, lagunas de falla,lomos de falla y otros rasgos geomorfológicos típicosde fallas rumbo-deslizantes. (PDVSA, 1997), (ROD,1956a; Alberding, 1957; Von Der Osten y Zozaya,1959; Bushman, 1959).

3.2.2. Falla Frontal de la cordillera Oriental.La Falla Frontal de la Cordillera Oriental presenta unaserie de sismos asociados de todo tipo de magnitud yde profundidades focales que llegan hasta unos 50 o60 Km. Conforma uno de los sistemas principales másactivos de los Andes del Norte, el cual se prolongahasta el Golfo de Guayaquil. El tipo de fallamiento,



su longitud y su posición, se combinan con losparámetros de sismicidad para asignarle una magnitudúltima posible de 8 en la escala Ms. (AIS, 1996, p.20).En el cuadro No 1 se puede observar la magnitudmáxima y mínima asociada a cada una de las fuentessismogemnicas cercana a San José de Cúcuta. Parala Falla Frontal de la Cordillera Oriental, se asociauna magnitud máxima (Mu) de 8.0; una tasa anualde sismos ( ) igual 1.16 y una profundidad mediade 22 kilómetros, lo cual representa una fuentesismogénica de alta capacidad destructora.

Cuadro No. 1. Parámetros de sismicidad de las fuentessismogenicas cercanas a San José de Cúcuta.

3.3. Información Geotécnica.

En esta fase se recolectó información correspondientea los estudios de suelos existentes en el área de SanJosé de Cúcuta. Para la elaboración de la zonificacióngeotécnica se consultaron 199 estudios de suelos,repartidos por comunas para facilitar la recopilacióny procesamiento de datos. En base a la informaciónen los cuales se presenta una descripción de lascaracterísticas geotécnicas a partir de ensayos delaboratorio; características geológicas y el perfilestratigráfico típico del sector donde se llevo a cabo elestudio de suelos, se produjo el primer mapadigitalizado de zonificacion geotécnica para San Joséde Cúcuta (Ver Anexo). Este mapa se desarrolló conla colaboración de la Secretaría de Planeación Municipalde Cúcuta y también se encuentra sustentado en los

mapas geológicos para la ciudad del Ingeominas ydel estudio de Inproas Ltda. (1992).

El análisis de la información recopilada establece quepara el periodo de 20 años estudiado, en la ciudadno se han registrado perforaciones para estudiosgeotécnicos a profundidades mayores a los 5 metros,existiendo escasos estudios con registros deperforaciones mayores a 10 metros y cero estudiospara caracterización dinámica de los suelos.

La Gráfica No 1 presenta en porcentaje sobre el totalde estudios analizados los estudios geotécnicosllevados a cabo en los últimos 20 años,correspondiendo al año de 1992, el periodo de mayorrealización de estudios y con bajas dramáticas paralos demás años. Esta información permite inferir el bajonivel de conocimiento del subsuelo de la ciudad quese ha podido establecer a través de los estudiosgeotécnicos. La Gráfica No. 2 muestra que en solotres comunas (1, 2 y 5) de las diez correspondientesal casco urbano de la ciudad, representanespacialmente la mayor concentración de estudiosgeotécnicos. Lo anterior se explica por la mediaexpansión urbana sufrida sobre los suelos en las zonas,básicamente en construcción de vivienda unifamiliar yedificaciones no mayores de cinco pisos.

A partir de la revisión de los diversos estudiosgeotécnicos de las firmas de consultoria privada de laciudad y de tesis de grado sobre geología y geotecniaurbana local, se presenta por comunas lascaracterísticas mas relevantes de los suelos de laciudad (numerales 3.1.1 a 3.1.10).

Gráfico No 1. Porcentaje de Estudios geotecnicos realizadospor comunas


Fuente: Adaptada de AIS (1996).

Fuente Mo MuProfundidadPromedio

(Km)

Boconó 4.0 8.0 0.052 0.770 38

-SantaBucMarta Norte

4.0 6.5 0.105 1.732 29

-SantaBucMarta Sur

4.0 6.5 0.264 1.474 39

Frontal

Cordillera

Oriental

4.0 8.0 1.16 0.988 22

UribanteCaparo

4.0 7.0 0.079 0.758 18


Gráfico No 2. Estudios geotécnicos realizados por comunas.

3.1.1. Comuna No 1.En la zona predominan, superficialmente materialesde tipo granular y fino. Bajo la superficie se encuentrangravas arcillosas con algo de arena, de color amarillorojizo, con plasticidad baja a media, se clasifica comoGC y GM-GC. Es probable encontrar por debajo delos estratos anteriores un suelo de naturaleza arenoso,denso, de textura granular media a gruesa, se clasificacomo una arena algo limosa que presentaocasionalmente vetas cementadas de arena arcillosade color gris verdoso y amarillo se clasifica como SM.La plasticidad es baja a nula. Cómo material desoporte aflora mantos aluviales de grava arenosa algolimosa de densidad media.

3.1.2. Comuna No 2. Sector Centro Oriental.Los registros estratigráficos hallados confirman lapresencia de suelos típicos del cuaternario. El perfilsuperficial de los suelos está representadopredominantemente por series de capas de espesoresreducidos compuestas de limos arenosos y en algunoscasos, areno limosos ocasionalmente materiales derelleno con predominio de tamaños de arenas ydensidades variables. Todas estas capas apoyadassobre los depósitos fluviales del río Pamplonitacaracterizados por gravas, arenas con guijarros ycantos rodados de diferentes diámetros. Las capasde sedimentos que subyacen a los depósitosgranulares muestran una litología heterogénea contendencias hacia los granos y en general exhibiendodensidades bajas. Los espesores de estas capasoscilan entre los 0,0m y 2,0m.

3.1.3. Comuna No 3. Sector Sur Oriental.La estratigrafía de la zona esta representada porgravas, guijarros y cantos rodados aglutinados pormatrices areno arcillosas precedidos de capas dereducido espesor de sedimentos finos, con alto gradode cementación. Los suelos de esta zona presentanuna tendencia creciente de la resistencia con laprofundidad. Suelos normalmente consolidados; laexpansividad de las capas superficiales es media a bajay un grado de permeabilidad y compresibilidad bajo

3.1.4. Comuna No 4. Sector Oriental.Los suelos predominantes en el área son del tiporesidual y corresponden a la meteorización de losdepósitos cuaternarios presentes en el área,conformando suelos arcillo arenosos y gravo arcillososcon cantos rodados, estos últimos del complejo decantos y limos rubificados. El contenido de humedades relativamente bajo, tendencia creciente con laprofundidad. La fracción fina muestra un grado deplasticidad nulo y una resistencia al corte alta. El gradode compresibilidad es bajo y la expansibilidad de lascapas superficiales del perfil es muy baja a nula. Elgrado de permeabilidad puede estimarse como medioa alto para las capas de arena limosa.

3.1.5. Comuna No 5. Sector Nor Oriental.Se encuentra caracterizado por terrazas de origenaluvial, pertenecientes a los depósitos cuaternarios quedescansan sobre las Formaciones León, Carbonera yGrupo Guayabo. La estratigrafía esta representadapor gravas, guijarros y cantos rodados aglutinados pormatrices arcillo arenosos de reducido espesor desedimentos finos; frecuentemente con alto grado decementación. Predominio de suelos areno limosos yarcillosos o arcillas y limos arenosos de color marrónamarillento y plasticidad media a baja. Los suelosencontrados desmejoran fácilmente sus propiedades deresistencia y deformación al aumentar su humedad.

3.1.6. Comuna No 6. Sector Norte.En el área aflora predominante las formaciones León,formación Carbonera, complejo de Limos y cantos



rubificados y al sur de la formación Guayabo. Sepresentan suelos residuales de característicaspredominantemente arcillosa formadas de losprocesos de meteorización de las rocas arcillolitas dela formación carbonera; estos suelos son altamentesusceptibles a la erosión y presentan un potencial decambio volumétrico medio a alto y baja permeabilidad.

3.1.7. Comuna No 7. Sector Nor Occidental.Según estudios geotécnicos para los perfilesestratigráficos en la zona, se encuentran sueloscorrespondientes al periodo cuaternario y queconstituyen la Formación Guayabo. La zona secaracteriza por presentar mantos intercalados decalizas y arcillolitas. Las arcillolitas son de color amarillorojizo a amarillo pardo, correspondiéndoles unadescripción de roca blanda, la cual se meteorizafácilmente con la presencia de agua. El perfilestratigráfico típico arroja conglomerado, gravas yguijarros ocasionales, embebidos en matriz areno-limosas; color amarillo; seco superficialmente yhumedad creciente con la profundidad; densidad altaa media.

3.1.8. Comuna No 8. Sector Occidental.Desde el punto de vista geológico se presentan en elsector unidades de suelo y unidades de roca; lasunidades de suelo están conformadas por suelosresiduales provenientes del proceso de meteorizacióny erosión de rocas arcillosas pertenecientes a laformación León. En la zona predominan suelos deorigen residual no transportados (coluviones), estossuelos están conformados por arcillas inorgánicas deplasticidad alta, clasificados como CH según el sistemaunificado de clasificación de suelos y como A-7-6según el sistema de clasificación AASHTO.

3.1.9. Comuna No 9. Sector Sur Occidental.En la zona se presentan depósitos coluvio-aluviales dela edad cuaternaria, producto de avalanchas y flujosde lodos de formaciones que son sedimentarias. Sectorintermedio de conos coluvio-aluviales que conformaronel valle donde se construyó Cúcuta. Mantos de limos

arenosos, color marrón de gran espesor, al profundizarse encuentra una formación de limos arenosos, colormarrón y arcillas arenosas de color amarillo,relativamente blandos.

3.1.10. Comuna No 10. Sector Sur.Deposito cuaternarios y terciarios, las unidadeslitológicas son complejo de limos y cantos rubificadosy formación Guayabo respectivamente. Los perfilesestratigráficos típicos de la zona presentan suelosarcillosos con algo de arena, color marrón en los0,50m superficiales y habano amarillento y grisáceoa mayor profundidad; secas; plasticidad alta;consistencia muy dura. También se encuentranconglomerado de gravas y guijarros en matriz dearenas arcillosas, color habano amarillento, secas,plasticidad media y densidad alta.

4. Análisis de estratigrafías paramodelamiento dinámico.A partir de la obtención de cuatro registros deperforaciones profundas (104m, 255m, 192m y83m) ejecutados por el Ingeominas y TNO para elestudio de abastecimiento de agua de la ciudad deCúcuta en el año de 1981 sobre el lineamiento del ríoPamplonita, se estableció un modelo geotécnico al cualse le calcularon de manera teórica sus propiedadesdinámicas utilizando los modelos hiperbólicos decomportamiento dinámico de suelos de (Broker yIrebend (1965), Hardin y Black (1968), y Hardin yDrnevich (1972). En el anexo No 2 se encuentra elcuadro de propiedades dinámicas de los perfilesanalizados, que corresponden a unidades litológicasdel valle aluvial del Río Pamplonita (Sectores Oriental,Sur Oriental). El análisis permitió obtener informacióndel comportamiento local para los cuatro perfiles desuelos de la ciudad (efecto de sitio) ante la eventualidadde ser sometidos a tres señales de fuentes sísmicasdiferentes, utilizando el sismo de Loma Prieta y dossismos del nido de Bucaramanga. La informaciónbásica de los mismos se establece en el cuadro No 2.y a continuación sus registros acelerográficos.



0 5 10 15 20 25 30 35 40-0.12

-0.1

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

Acelerograma Sismo Loma Prieta

Tiempo (s)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Sismo Loma PrietaSismo Nido de B/ga Est. CúcutaSismo Nido de B/ga Est. Ocaña

Acelerograma Nido de B/ga Est. Cúcuta

Tiempo (seg)

0 5 10 15 20 25 30-3

-2

-1

0

1

2

3

Acelerograma nido de B/ga Est. Cúcuta

Tiempo (s)

Gráfico No 5. Acelerograma Sismo Nido de BucaramangaEstación Ocaña

5. Resultado teórico de amplificación por análisisunidimensional utilizando el programa EERA.De las graficas de espectros de respuesta (GráficosNo 6,7, 8 y 9) para los perfiles de suelo analizadoscon un 5% de amortiguamiento con respecto al critico,se establece que los periodos (T) dominantes devibración de los depósitos, puede resumirse así:Perfil 1, 0,1<T<0,5; perfil 2, T=0,5; perfil 3 con unperiodo T de 0,3 segundos y perfil 4, 0,2<T<0,9segundos.

Lo anterior establece periodos dominantes bajos y unamayor amplificación de la señal para el sismo del nidode Bucaramanga captado en la estación Cúcuta.

Gráfico No 6. Espectros de Respuesta para el Perfil 1.

Latitud

Norte

Longitud

Oeste

6.820ø

73.140ø 170 6.1

Cúcuta

(CCUC1) 7.878ø 72.509ø

Nido deB/manga 6.90ø -73.18ø 160 6.5

Ocaña

(CCONA) 8.20 ø -73.40 ø

Nido deB/manga

Sismo Epicentro Prof.(km) Ms Estación UbicaciónEstación

Latitud

Norte

Longitud

Oeste

DiamondHts

(USA)Loma Prieta

Fecha

14/04/99

08/11/99

17/10/89 - - 19 7.1 - -

0 5 10 15 20 25 30 35 40-10

-5

0

5

10

15

Acelerograma nido de B/ga Est. Ocaña

Tiempo (s)


Cuadro No. 2. Información de las Señales sísmicasutilizadas para el cálculo de espectros de respuesta.

4.1. Registros acelerográficos.En las gráficas No 3, 4 y 5 se muestran los registrosacelerográficos de las señales utilizadas para obtenciónde espectros de respuesta. La primera correspondienteal sismo de Loma Prieta, seguidamente dos sismosoriginados en el Nido de Bucaramanga.

Gráfico No 3. Acelerograma Sismo Loma Prieta

Gráfico No 4. Acelerograma Sismo Nido de BucaramangaEstación Cúcuta


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

0.5

1

1.5

2

2.5


Ace

lera

ció

n(g

)

Periodo (seg)

6. CONCLUSIONES

1. La información obtenida permitió realizar el primermapa digitalizado de zonificacion geotécnica de laciudad de Cúcuta, el cual deberá mejorarse con losestudios que para tal fin se ejecuten en un proyecto deMicrozonificacion sísmica. Se requiere una mayorinformación de las estratigrafías para las distintasunidades litológicas dominantes en la ciudad, porcuanto los estudios de suelos realizados hasta elmomento cubren los primeros tres metros deprofundidad, medida que se encuentra por debajo dela profundidad mínima exigida en estudiosgeotécnicos, según Titulo H de la NSR-98.

2. Los aspectos de sismicidad histórica e instrumentalno se tuvieron en cuenta para el presente análisis porcuanto la información obtenida a nivel local esirrelevante frente al Estudio General de AmenzaSísmica de Colombia, AIS(1996), Ingeominas (1998).

3. De acuerdo al estudio teórico de amplificación poranálisis unidimensional utilizando el programa EERA,se puede inferir:

3.1. Los espectros de respuesta muestran amplificaciónen la mayoría de los perfiles y probados para las tresseñales, en periodos bajos (0,1 < T< 1,0 s). Estopodría indicarnos que en la eventualidad de ocurrenciade un sismo con magnitudes comprendidas entre 6.5y 7.1. Las estructuras que sufrirían mayor impactoserían aquellas estructuras de bajos periodos, talescomo edificaciones pequeñas de vivienda unifamiliary edificios menores a 5 pisos. Este aspecto deberácorroborarse en la ejecución de la micro zonificaciónsísmica, por cuanto los resultados obtenidos sonproducto de una simulación teórica a partir de datosexistentes y de supuestos sobre la teoría desarrolladahasta el momento para el cálculo de las propiedadesdinámicas de depósitos de suelos (arenas y arcillas).

3.2. Los perfiles estratigráficos presentan las siguientesrangos de aceleraciones espectrales: perfil 1:

0 1 2 3 4 5 6 70

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1


Tiempo (seg)

Ace

lera

ció

n(g

)Análisis y Recopilación de información secundaria para la elaboración de la Microzonificación Sísmica Preliminarde San José de Cúcuta, Colombia

0 1 2 3 4 5 60

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5Sismo Loma PrietaSismo Nido de B/ga Est. CúcutaSismo Nido de B/ga Est. Ocaña

Ace

lera

ció

n(g

)

Periodo (seg)

Gráfico No 7. Espectros de Respuesta para el Perfil 2

Gráfico No 8. Espectros de Respuesta para el Perfil 3

Gráfico No 9. Espectros de Respuesta para el Perfil 4.


materiales y obras civiles. Bogotá: Universidad de losAndes, 2003.108 p.

Guhl, Ernesto. Colombia: Bosquejo de su geografíatropical. Tomo 1. Instituto Colombiano de Cultura,1975.

Ingeominas-TNO. �Estudio Hidrogeológico para elAbastecimiento de Agua en la zona de Cúcuta�.Cúcuta: 1981.

Ingeominas-Universidad de los Andes, Microzonificación Sísmica de Bogotá, Agosto 1997.

Inproas Ltda. Estudio Preliminar de zonificacion deáreas según la aptitud del uso del suelo en San Joséde Cúcuta, 1992.

Ministerio de Ciencias y Tecnología. III Coloquio sobreMicrozonificación sísmica, del 15 al 18 de julio del2002, Fundación Venezolana de InvestigaciónSismológicas, Venezuela: Ministerio de Ciencias yTecnología, 2003.

Norma Colombiana Sismo Resistente (NSR 98),Decreto Ley 400 de 1997.

Rodríguez G, Edgar E. Proyecto de MicrozonificaciónSísmica del Área Metropolitana de Cúcuta (Norte deSantander), Colombia. Cúcuta: Ingeominas. 1994.257 p.

Sarriá Molina, Alberto. Ingeniería Sísmica. EdicionesUniandes. Bogotá: 1995. 164 p.

Sarriá Molina, Alberto. Métodos geofísicos conaplicaciones a la ingeniería Civil. Bogotá: Uniandes,1996. 145 p.

Villamizar Laguado, William y Rodríguez Sarmiento,Jesús Alfonso. Tentativa de Evaluación del RiesgoSísmico para el Norte de Santander, Obtención deParámetros Sísmicos. Cúcuta: U.F.P.S., 1991.258 p.

ANEXOS

Anexo 1. Mapa de Zonificacion Geotecnica de Cúcuta.Anexo 2. Cuadro de parámetros dinámicos para losperfiles analizados.

Fecha recibido: Octubre 20 de 2005Fecha aceptación: Noviembre 30 de 2005


1,5g<a<1,8g; perfil 2:0,55g<a<0,9g; perfil3:1,3g<a<2,2g y perfil 4: 0,42g<a<0,52g. Loanterior indica que los depósitos similares a los delperfil 3 presentarían la mayor aceleración espectral,2,2g. Sin embargo, puede concluirse que dada lasimilitud de los perfiles, por encontrarse sobre la mismaunidad litológica, y solo variando la profundidad, larespuesta de los depósitos son similares, dado que noexiste variaciones abruptas que pudieran inferir unadeficiencia en la información o la existencia de factores nocabalmente comprendidos en este tema. (Sarria, 1995).

4. Las conclusiones anteriores deben guiarnos haciauna investigación completa de los aspectos dinámicosde los depósitos de suelos de la ciudad para orientarlos sistemas de construcción ajustados a lasespecificaciones técnicas del uso del suelo y cumplircon la reglamentación de la Norma Sismo Resistente,la cual se centra en la prevención de catástrofes yperdidas humanas por causa de terremotos.

5. La micro zonificación deberá orientar trabajos endistintas áreas: recopilación de la información sobreel riesgo sísmico; historia sísmica y sismicidad actual;geología y tectónica (causa de los sismos); paleo-sismología; conocimiento de las propiedadesdinámicas de los suelos de Cúcuta; amenaza sísmica(estadística).; censo de las construcciones;digitalización del plano base de San José de Cúcuta.;simulación numérica de terremotos y el análisis deseñales de fuentes sismogénicas de campo cercano.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

Asociación de Ingeniería Sísmica, Comité AIS 300.Estudio General de Amenaza Sísmica de Colombia,Octubre 1996.

Association Française du Génie Parasismique-.Guidelines for microzonation studies. Paris: AFPS.1995.1p.

Braja, M Das. Pprinciples of Soil Dynamics. California:State University, Brooks/Cole 1993. 159 p.

CEDERI. Microzonificacion Sísmica y Estudios deVulnerabilidad y Riesgo. Centro de investigación en



Anexo 1. Mapa digitalizado de la Zonificación Geotécnica de San José de Cúcuta.


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Análisis y Recopilación de información secundaria para la elaboración de la Microzonificación Sísmica Preliminarde San José de Cúcuta, Colombia.

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