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SIMPOSIOINSTRUMENTACION SISMICADE TEMBLORES FUERTES

24 Y 25 DE SEPTIEMBRE1991

(T10.112

)

FifiVt'ren

INDICE

Introducción

Programa del Simposio

Palabras de BienvenidaLic. Salvador Pomar FernándezDirector General del CENAPRED

Importancia del Simposio "Instrumentación Sísmica deTemblores Fuertes"

Dr. Roberto Meli PirallaCoordinador de Investigación del CENAPRED

PONENCIAS

Observation-Based Strong Motion SeismologyDr. Kazuyoshi KudoEarthquake Research Institute, Tokyo,•Japan

Breve Historia de la Instrumentación Sísmica en MéxicoM.I. Roberto Quaas W.Centro Nacional de Prevención de Desastres

Red de Observación Sísmica del Centro Nacional dePrevención de Desastres

R Quaas, E. Guevara, R GonzálezCentro Nacional de Prevención de Desastres

La Red de Acelerógrafos del Norgeste de MéxicoDr. Luis Munguta Orozco, Víctor Wong OrtegaCentro de Investigación Científica y de Educación Superiorde Ensenada (CICESE)

5

35

41

50

Registro de Temblores Fuertes en Grandes Presas de laComisión Federal de Electricidad

Ing. J. Enrique Mena SandovalComisión Federal de Electricidad

Estaciones Acelerográficas de la Fundación ICA en laciudad de México

M.I. Juan Antonio Otero PliegoFundación ICA

El Centro de Instrumentación y Registro Sísmico A.C.Ing. Juan Manuel Espinosa ArandaFundación Javier Barros Sierra

Recent Progress in Strong Motion Seismology: TheContribution of Accelerograph Networks (Abstract)

Dr. John G. AndersonMackay School of Mines, University of Nevada, USA

Guerrero Strong-Motion Accelerograph Array: New Dataand Results on Site Effects

Dr. John G. Anderson, Roberto Quaas, JamesR. HumphreyMackay School of Mines, University of Nevada, USA.

Ocurrencia de Sismos en el Estado de ChiapasM.I. Rafael Aranda HernándezUniversidad Autónoma de Chiapas

Anteproyecto de Instrumentación Sísmica en el Estado deChiapas: Red Universitaria

Ing. José Alonso Figueroa GallegosUniversidad Autónoma de Chiapas

El Centro Internacional de Ciencias de la Tierra, y laInstrumentación de Movimientos Fuertes. Universidad deColima

Dr. F. Alejandro Nava P.Universidad de Colima

51

55

60

70

71.

82

83'

87

Espectros de Diseño para el Estado de MéxicoIng. Daniel Angel Romero DávilaUniversidad Autónoma del Estado de México

La Universidad de Guerrero en la Instrumentación Sísmicade Temblores Fuertes

M.I. Alberto Salgada Ing. Lázaro CastilloMiranda, Ing Andrés Gama GarcíaUniversidad Autónoma de Guerrero

Red Acelerográfica de la Zona Metropolitana deGuadalajara (RAZMG)

Dr. Mario ChávezAyuntamiento del Municipio de Guadalajara, Instituto deInvestigación para la Ingeniería A.C.

Tres Estaciones Sísmicas para la Ciudad de Morelia,Michoacán

Ing. Francisco Hurtado SotoUniversidad Michoacana

Proyecto Sismotectónico del Estado de OaxacaIng. Mario Cruz Clemente, Ing. Héctor MercadoGuagnelliInstituto Tecnológico de Oaxaca

Instrumentación Sísmica en el Estado de PueblaIng. Jorge Antonio de Gante González, MC.Jorge Guillermo González PomposoUniversidad Autónoma de Puebla

Red de Instrumentación Sísmica de la UniversidadAutónoma Metropolitana

Ing. Jesús Iglesias JiménezUniversidad Autónoma Metropolitana, Azcapotzalco

CLAUSURA

Fumio EndohJefe de la Misión Japonesa en el CENAPRED

93

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INTRODUCCION

Con el apoyo de la Agencia de Cooperación Internacional del Japón(JICA), el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED),llevó a cabo, del 24 al 25 de septiembre de 1991 en sus instalaciones, elSimposio "Instrumentación Sísmica de Temblores Fuertes", en el queparticiparon diversas instituciones dedicadas a la investigación en estecampo.

El presente documento tiene como objetivo difundir las ponenciasexpuestas por los participantes, que contienen los avances más recientesen lo que se refiere al registro de temblores fuertes, así como algunasexperiencias de los sistemas de observación sísmica que se encuentranen operación en los Estados Unidos y en el Japón.

Con la publicación de esta memoria, el Centro Nacional dePrevención de Desastres busca cumplir con uno de sus objetivosfundamentales: difundir la investigación sísmica y promover lainteracción entre los diversos grupos e instituciones interesados eninstrumentación e ingeniería sísmica.

SIMPOSIOInstrumentación Sísmica de Temblores Fuertes

Martes 24 de septiembre

9:00 Bienvenida e Inauguración

9:30 - 11:00 Dr. Kazuyoshi Kudo: "Observational approach to strong motion seismology. Case study at theEarthquake Research Institute, Tokyo University Japan"

11:00 -11:30 Receso

11:30 - 12:30 M. I. Robe rto Quaas Weppen: "Breve historia de la instrumentación sísmica en México, los sistemas deregistro acelerográfco del Instituto de Ingeniería, UNAM y el sistema de observación sísmica delCENAPRED"

12:30 12:45 Receso

12:45 - 13:15 Dr. Luis Mungufa Orozco: "Red de acelerógrafos del noroeste de México"

13:15 - 13:45 Ing. Enrique Mena Sandoval: "La instrumentación sísmica en centrales de la Comisión Federal deElectricidad"

13:45 -16:00 Tiempo para comida

16:00 - 16:30 M. I. Juan Antonio Otero Pliego: "Estaciones acelerográficas de la Fundación ICA en la ciudad deMéxico"

16:30 - 17:00 Ing. Juan Manuel Espinosa Aranda: "Red básica de acelerógrafos digitales del D. F." Fundación JavierBarros Sierra.

17:00 - 17:15 Receso

17:15 - 17:45 Dr. Gerardo Suárez Reynoso: "Sistema nacional de observatorios sismológicos del Servicio SismológicoNacional.

17:45 -18:00 Video: "Nunca más"

18:00 - 18:45 Visita a las instalaciones y exposición del CENAPRED

Miércoles 25 de septiembre

9:00 - 10:30 Dr. John G. Anderson: "Recent progress in strong motion seismology The contribution ofaccelerograph networks"

10:30 - 10:45 Receso

10:45 - 13:00 Diversas presentaciones de grupos relacionados con la instrumentación sísmica en México:

10:45 M. I. Rafael Aranda Hernández, Universidad Autónoma de Chiapas

11:00 Dr. Alejandro Nava P., Universidad de Colima

11:15 Ing. Daniel Rome ro, Universidad Autónoma del Estado de México

11:30 M. I. Alberto Salgado Rodríguez, Universidad de Guerrero

11:45 Dr. Mario Chavez, Guadalajara, Jalisco

12:00 Ing. José Manuel Jara, Universidad Michoacana

12:15 Ing. Mario Cruz, Instituto Tecnológico de Oaxaca

12:30 M. C. Guillermo González Pomposo, Universidad Autónoma de Puebla

12:45 Ing. Jesús Iglesias Jiménez, Universidad Autónoma Metropolitana

13:00 - 13:15 Receso

13:15 - 14:00 Mesa redonda: "Necesidades y perspectivas de la instrumentación sísmica en México", Moderador Dr.Shri Krishna Singh

14:00 Clausura

PALABRAS DE BIENVENIDA

Lic. Salvador Pomar Fernández

Señoras y Señores

Reciban la más cordial bienvenida al. Centro Nacional de Prevenciónde Desastres por parte de todos los que, desde diferentesresponsabilidades, trabajamos en el logro de las metas de estaInstitución.

El Centro, como la mayoría de ustedes lo sabe, tiene en laInvestigación, Capacitación y Difusión, su eje básico para participarcomplementariamente y de manera conjunta con otras instituciones quehan venido trabajando, desde hace tiempo, en estudios dentro delcampo de la prevención de desastres, colaborando en la noble tarea deofrecer mayor seguridad a las personas y sus bienes frente a fenómenosperturbadores, especialmente en lo que toca al aspecto sísmico.

Este Simposio que hoy nos reune, permitirá a los participantesconocer lo que están realizando, diferentes instituciones de nuestro paísen materia de instrumentación sísmica, lo anterior facilitará conjuntaresfuerzos y recursos en apoyo a la investigación, lo que traeráseguramente grandes beneficios para todos.

Asimismo, tendremos la oportunidad de escuchar a dosinvestigadores de reconocido prestigio internacional, los doctores Kudoy Anderson a quienes quiero expresar mi especial agradecimiento porcompartir con nosotros sus conocimientos, que estoy convencido seránde gran utilidad para el desarrollo de nuestras actividades.

Finalmente y también de manera muy especial agradezco a laAgencia de Cooperación Técnica del Japón, su patrocinio mediante elcual ha sido posible la organización de este Simposio, que esperosatisfaga las expectativas de todos ustedes.

Es para mi un grato honor, en representación del señor Subsecretariode Protección Civil y de Prevención y Readaptación Social, Lic. DionisioPérez Jácome, agradecer nuevamente su presencia y declararformalmente inaugurado el Simposio "Instrumentación Sísmica deTemblores Fuertes".

Muchas Gracias

IMPORTANCIA DEL SIMPOSIO "INSTRUMENTACIONSISMICA DE TEMBLORES FUERTES"

Dr. Roberto Meli Piralla

Nos da mucho gusto, tanto a mí personalmente, como alCENAPRED, el recibirlos hoy aquí en sus instalaciones.

Los organizadores y los promotores de esta reunión, creemos que esla primera de este tipo que se lleva a cabo, en cuanto que reúne apersonas interesadas e involucradas en la instrumentación sísmica, y enla colocación, operación, instrumentación y uso de los registros. Una delas funciones del CENAPRED es coordinar, promover y llevar a caboactividades relacionadas con los distintos aspectos de la prevención dedesastres, en particular, en lo que se refiere a Ingeniería Sísmica, temaque cuenta con el muy valioso apoyo del gobierno del Japón, a través delProyecto de Cooperación Técnica sobre Ingeniería Sísmica ySismología. La Agencia de Cooperación Internacional del Japón (JICA),ha dado su apoyo a México, en primer lugar, a través de la construccióny donación de estas instalaciones y de las redes de instrumentaciónsísmica, (mismas que ustedes tendrán oportunidad de conocer cuandovisiten la exposición preparada especialmente para esta ocasión), y ensegundo lugar, a través del apoyo en la organización de actividades queayuden, en México, a promover y mejorar el conocimiento en la materiay fomentar la colaboración entre los distintos sectores interesados enestos temas.

En lo particular, considero muy importante esta reunión, y el temaque aquí se trata, debido a que, a partir de 1985, ha habido un granavance en México en lo relativo a instrumentación sísmica, tanto en loque se refiere a calidad, como a cantidad. En aquel entonces, seobtuvieron registros de gran calidad que fueron procesados ydistribuidos en tiempos muy breves, a nivel nacional e internacional. Porotra parte, es muy importante para nosotros saber las posibilidades queesta instrumentación sísmica presenta.

En algunas zonas, el número de aparatos era muy reducido, y elconocer la necesidad de complementar y mejorar esta instrumentación,ha dado un resultado muy espectacular en la ciudad de México, ya quees aquí donde se ha colocado lo que podríamos llamar una red muyamplia, muy completa, que nos ha proporcionado resultados muysatisfactorios en lo relativo al conocimiento de las distintascaracterísticas que presenta el movimiento del terreno durante sismosen la ciudad de México.

Existe un gran número de instituciones que han aunado sus esfuerzoscon los de los primeros dos o tres grupos que existían en 1985. Ahora elnúmero de grupos ha aumentado en forma extraordinaria y, la presenciade ustedes, es una muestra del interés que hay en los diversos estados einstituciones aquí representados. Creo que ese crecimiento demuestra lanecesidad, o la conveniencia, a través de reuniones como ésta y de lasacciones que de ésta se deriven, de una colaboración y cooperaciónentre las distintas instituciones para que se conozca cuál es el estadoactual, cuáles son las posibilidades actuales de instrumentación, ya quetambién en ese aspecto ha habido un salto muy importante debido a quela tecnología de instrumentación sísmica está cambiando a una granvelocidad; ahora existen aparatos con posibilidades que antes no tenían.Por esta razón, hemos invitado a dos de los especialistas más conocidos,los profesores Kudo y Anderson, quienes nos darán, en estos dos días, supunto de vista sobre el estado actual de la instrumentación sísmica y cuáles la tecnología de la que se depende hoy en día. Esto será muy útil paraque muchos de nosotros nos actualicemos.

Otro de los objetivos que pretende esta reunión, es la de la simpleconvivencia, el conocimiento de quién es quién, saber qué se estáhaciendo, qué se ha hecho y qué se planea hacer en México entre losdistintos grupos dedicados a este tema. Es importante que todo mundoesté enterado de lo que se hace para qué se puedan planearadecuadamente las actividades en este campo. Por eso es muyimportante conocernos, convivir y saber qué planes y qué cosa tiene enmente cada uno.

Sin embargo, el objetivo más importante de la reunión es lacoordinación. Creemos que el tamaño y número de las instalaciones hallegado a un nivel tal, que es muy importante que la información que seobtiene se conozca y difunda de manera que pueda ser utilizada portodo el mundo y pueda ser procesada de una manera uniforme.

Será muy deseable que, como resultado de los trabajos y lasdiscusiones, se llegue a la conclusión de que es necesario tener un bancode datos, o encontrar la forma de distribuir más uniformemente losresultados, empezando, por lo menos, con un catálogo para saber cuál esla instrumentación que existe actualmente y qué es lo que se planeahacer. Este seria un primer paso, después habría que estudiar la manerade que esta información se distribuya más eficientemente que hastaahora.

Creo, que hasta hoy, las instituciones han hecho un trabajo excelenteen lo que se refiere a la oportunidad con la que han hecho públicos losresultados de sus trabajos, por lo menos de los principales, en un plazorelativamente corto, pero ha llegado el momento de dar un paso másallá y tratar de que esta información se automatice y distribuya de unamanera más adecuada.

Pongo a su consideración la conveniencia de hacerlo y la mejor formade lograrlo.

Estoy seguro de que el CENAPRED y otras muchas institucionesvan a estar en la mejor disposición para apoyar las sugerencias quesalgan de aquí para mejorar, tanto las instalaciones propiamente dichas,como la información generada y eI uso que se dé a ésta.

Por todo lo anterior, les repito que me da mucho gusto recibirlos aquíy les deseo mucho éxito en sus actividades.

OBSERVATION-BASED STRONG GROUND MOTION SEISMOLOGY

Introducing Recent Activities of Strong Earthquake Motion Observation Center (SEMOC),Earthquake Research Institute, University of Tokyo

CONTENTS

1. Introduction and Two Array Networks of ERI2. Installed Accelerographs and Quality of data3. Telemetering4. Data Acquisition

1) Reproducing2) Filling and Standard Format Data3) Database

September, 1991

Earthquake Research Institute, University of Tokyo

Kazuyoshi Kudo

1. Introduction and Two Array Networks of ERIRecognizing the importance of the results by the Workshop in Hawaii, Earthquake Re-

search Institute (ERI), University of Tokyo, has installed the strong motion observation sta-tions along coastal lines of the Suruga Bay and the Izu Peninsula, Central Japan in 1981 and1982 (Tanaka et al., 1984). This accelerograph array net focuses to record the strong motionsfrom the anticipated Tokai earthquake and to examine the dynamic focal process of the largeearthquake. The instruments are on the outcrop of rock to get rid of the effects of surfacegeology. The distances between sites are approximately 20 km.

To understand and verify quantitatively the effects of surface geology on seismic motions isalso inevitable for assessing the shaking severity site-by-site in an earthquake and for mitigat-ing earthquake disasters. For this purpose we have installed a local strong motion accelero-graph array in the Ashigara Valley where surface soils deposit and composite of a basin(Kudo et al., 1988). At mountain side, accelerographs were installed on outcrops of eithersedimentary or volcanic rock. They are focused to observe less distorted incident waves to thevalley. While those installed on the free ground surface in the valley are directed to discrimi-nate wave-types, propagation velocity and direction and amplification/deamplification mecha-nism in the sedimental basin. At a central part of the valley, a down hole array observation (-10, -30, -100, -467m) has also been carried out.

Figure 1 as well as Table 1 show the strong motion observation stations maintained bySEMOC (Strong Earthquake Motion Observation Center, ERI).

In this chapter, we would like to discuss on the quality of accelerograph data, maintenanceproblems, telemetering, data acquisition and a planning of database focused on the dataobtained in our observation network.2. Quality of data and design accelerograph

The first generation of digital accelerographs, e.g. DSA-1, DCA-333 commonly used anA/D converter of 12 bits/word. An upgraded type with a gain-ranging amplifier, e.g. PDR-1,was also used in the strong motion observation. SMAD-1/2 in the SEMOC network keeps anintermediate dynamic-range between DSA-1 and PDR-1. While the second generation isrepresented by a 16 bits/word instrument. We planned an accelerograph array in the AshigaraValley about five years ago, to use an A/D converter of 16 bits/word together with a gain-ranging amplifier. However, as a reliable resolution of a conventional A/D converter was 14bits/word at that time, we were obliged to use the two lowest bits for gain marks (1/4, 1/16).That is, SMAD-3 has a resolution of 14 bits (78dB) and an apparent dynamic range of 108dB.The specifications of accelerograph (SMAD-3) used in the Ashigara Valley net are shown inTable 2. Figure 2 compares the records in similar acceleration level but in different resolu-tions: the least significant values of acceleration are 0.5 gal(cm/s) for DSA-1, 0.13 gal forSMAD-1 and 0.015 gal for SMAD-3.

We know that the quality of records has gradually been improved and then the analysis ofweak motion data becomes valuable to predict seismic strong motion using an empiricalGreen's function (e.g. Irikura, 1983), and to characterize the site response by spectral ratio(e.g. Rogers et al., 1984). A strong motion accelerograph is, as named, designed to recordstrong motion. However, the opportunity to record moderate and weak motions is morefrequent than that to observe strong motions. We should continue our efforts to improve astrong motion seismograph so as to record moderate and weak motions in better accuracy andto acquire those data urgently.

How high we have to expect the maximum acceleration near and at the source? It may bereasonable that the observable maximum level is set to either ig (10m/s/s) or 2g for a conven-tional strong-motion accelerograph. The recent strong motion data show, however, that theacceleration at a short distance to a source sometimes exceeds ig and the 1985 Nahanniearthquake gave maximum acceleration exceeded 2g (Weichert et al., 1986). Judging from

these records, the maximum level as of 2g for a conventional accelerograph should, at least, beassigned and it is hopeful to be even 4 - 5g for the observation at a very near distance to afault.

The frequency range is the another significant specification of accelerograph. The fre-quency range of seismic motion in the field of engineering as confined to the band of 0.2-10Hz, however, it has been expanded from 0.03 to 50 Hz. A digital accelerograph of 200Hz ormore sampling covers the frequency range, but that of 100Hz sampling is available only in therange less than 25Hz. Glassmoyer and Borchert (1990) addressed that the maximum accelera-tion at 400Hz sampling is larger by a factor of 1.5-3 times than that low-pass filtered at 30Hz.Figure 3 shows the accelerograms obtained by DSA-1 (200Hz sampling) and the Fourierspectrum of vertical component from a recent submarine volcanic eruption. The spectrumamplitudes decay rapidly at higher frequency than 50Hz. This can be corresponds to theresponse of accelerometer of DSA-1, hence we c an assume that this event included significantcontents at higher frequencies than 50Hz. We do not say most urgently that a conventionalstrong motion accelerograph has to cover the higher frequencies than 50Hz, however, the highfrequency nature of seismic motions may be important for understanding of a seismic faultcreation as has been suggested by the results from laboratory experiments.3. Telemetering

We have brought the telemetric monitoring system into the Suruga Bay and the Izu Penin-sula strong motion observation network about a decade ago, for a desire of reducing themaintenance tasks. The telemetric instrument sends out the maximum acceleration of eachcomponent, triggered time and duration time of triggering. In addition, it informs us whetheror not any abnormal state occurs at a station in the following items: commercial power supply,low battery, recording tape and station's door open/close. These data are summarized atSEMOC in Tokyo, using the public telephone lines with a transmission speed of 120 bits/s.The central station at SEMOC has functions to send commands for calibrating accelerographand for receiving the stored data at a station.

There is a limitation that this telemetric system cannot afford the waveform (time history)data at all. We learned, however, from runs of this system in a decade that the telemeteringactually reduced the maintenance tasks of us. For example, we can see the remains of record-ing tape and the state of instruments including a clock, before we go to stations. The mainte-nance and data acquisition have been carried out by only two persons during this decade,hence, the telemetering has been of a great benefit.

In 1988 an upgraded telemetry for strong motion observation was introduced in the arrayobservation at Ashigara Valley. The telemetry makes use of both low cost private (dedicated)telephone lines (50 bits/s) and public ones. The dedicated telephone lines are used for con-trolling trigger on/off of the whole stations, synchronizing the clock at each station, indicatingthe instrument errors, controlling the order of data dispatch by using public telephone lineand so on. These functions are executed through the pre-fed program at a specified con trolstation in the Ashigara Valley net. The waveform data are acquired at the central station(SEMOC in Tokyo) or at the control station by using the public telephone line. The transmit-ting speed in case by a public telephone line attains 4800 bits/s at its maximum. We can saythe necessary time to acquire the waveform data is required almost twice of the real iecordingtime. The central station supported by a personal computer (NEC-9801) can also con trol thetrigger level at each station and specification of triggering by communicating with the localcontrol station using public telephone line. An outline of telemetering system is shown in Fig.4. The major functions of telemetry system are listed in Table 3.

Through the three years of running experience of this telemetering system adopted to theAshigara Valley observation network, we confirmed following advantages: a quick acquisitionof whole data, simultaneous recordings of weak motions, an accurate timing and considerable

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reduction of maintenance tasks. At present, half of all the stations among the Ashigara Valleynet (consisting of 18) are linked by telephone lines. We have a hope to extend this system ygetting financial supports.4. Data acquisition

A digital accelerograph has brought us the quickness or the expediency in the data acquisi-tion and processing. However, the recording format is not uniform yet among the strongmotion accelerographs so that some kinds of complexity still exist in the data acquisition. Inorder to reduce the troublesome in the data acquisition, we have been attempting to introducea new system for data acquisition as shown in Fig. 5. We aim to manage the data acquisitionof first stage by using a personal computer (PC-9801). Some parts of this new system in Fig. 5have not yet completed and are under construction. Followings are brief explanations ofmajor items.1) Reproducing

SMAR-PF The proper reproducing instrument is necessary for the magnetic tape record-ing. SMAR-PF reproduces the magnetic tape recordings of all SMAD-series and the data arestored again on IC-card memory (1Mbytes). One running of a cassette magnetic tape makesone file on the IC-card memory, even if plural numbers of events are recorded on the tape.The playback speed of SMAR -PF is 2 times faster than the original recording speed. It is sohandy that we are able to reproduce the data by SMAR-PF in the field. The data stored onthe IC-card memory are acquired on a floppy disk or transmitted directly to the main frame(SUN-4/280) through a PC-9801. The communication between SMAR-PF and PC-9801 ismade using GPIB and the PC-9801 is connected with the SUN-4 through the local area net-work (PC-NFS).

SMAC-DR This is a device to read the data on IC-card memory using PC-9801. TheRS232C is used for communication between SMAC-DR and PC-9801. The data transmissionby SMAC-DR takes much more time (several times) compared with that of SMAR-PF.

PI-1 It is well-known that PI-1 is a proper reproducing device for DSA-1 and'PDR-1recordings. The open reel magnetic tape of IBM compatible is provided. As the density ofthe tape is 800BPI and it is not supported by the SUN-4 in SEMOC, we put another digitaloutput into PI-1 so as to get data through RS232C by using PC 9801.2) filling and standard format data

All raw binary data are transmitted to the SUN-4 which is a main frame of data processingdevice in SEMOC from a terminal PC-9801. A directory "phasel" in Fig. 5 is provided as a silofor raw binary data. These raw binary data consist of a series of 2 bytes data, however, the bitcompositions of the data are different according to the type of accelerographs. In addition,the data from the cassette magnetic tape recordings generally include more than one event sothat we have to make data files by identifying event by event.

We have prepared the editing program on the SUN-4 aiming to involve the diversity of rawdata. Figure 6 shows the first menu screen of the editing program. In this case the SMAD-1data of which file name "it89j002" is displayed. The next screen shown in Fig.7 displays wholedata in one component, in which the amplitudes are artificially clipped at a level of 10gal(cm/s/s). Watching this display, a conversion of data such as a bit shift or recovery of gainranging is carried out. This stage is provided for identifying manually the separation of events.By clicking the mouse at the position of the beginning and the ending for editing data, whichare shown by small open triangles in Fig. 7, we will obtain multi-filed data. Figure 8 shows thetime history of one file (12th event in Fig. 7). We can see the details of record by zooming upas shown in Fig. 9 which are enlarged part of a square box in Fig. 8, then we can assign the P-wave arrival. The other window is suitable to identify the S-wave arrival as shown in Fig. 10.We sometimes face to data errors in cassette magnetic recordings. An example is shown inFig. 11. Our editing program works such data correction. By zooming up a box part in the

figure, we can correct the missing part of data (Fig. 12-13). Figure 14 shows the resultingwave form by performing these procedures. Data from DSA-1 and PDR-1 are processed by asimilar manner. While, we get files of all events from SMAD-3 series, SMAC-MD ones andSSA1, therefore, the editing is simple compared with the previous case. In some cases, we donot need so much pre-event that only the later data than the position shown in Fig. 15 bytriangles are stored as the processed fmal data set. Other functions such as zooming and datacorrection are commonly applicable to all kinds of data as far as shown in the menu.

The final stage of editing is to confirm the file name, station, channel and triggered time.This editing program will come to end after resorting the processed data with a standardformat under the directory of "phase2". The data of our st andard format consist of a headerand individual channel data files. The header file includes the filename, station number (code,trigger time, earthquake name (region of epicenter), channel information, data number,sampling time, maximum acceleration and P- and S-wave arrival times. Each channel data fileconsists of header of two lines and time history. These data file are written in use of ASCIIcode of 80 bites record-length so as to make the data compatible with the other computers.3) Database

The data distribution would become an easy task after the completion of the database. Weare ongoing to accomplish the database in the manner as stating below.

The strong motion database should be composed of a set of earthquake source data, sta-tion table and observed strong motion data. The known strong motion data files, from almostall the organizations such as Institute de Ingeniera UNAM, US Geological Survey, Ca liforniaDivision of Mines and Geology and Port and Harbor Research Institute of Japan, includethese fundamental data. The same style will be followed in our side, but added to this we areplanning to make the user-friendly database system. We-introduce a relational databaseapplication soft, 'G-base, Richo Company, LTD', on SUN-4 computer. The first stage is toregister the three kinds of data: earthquake source, station (instruments) and strong motiondata. The necessary earthquake source data are copied from the monthly report by the JapanMeteorological Agency. On strong motion data, the G-base can hold the header data whichconsist of file name, earthquake name, trigger time, component and its maximum acceleration,sampling time, data number, P- and S-wave arrival times, epicentral/hypocentral distances,azimuth and back-up MT number. The header data file of initial stage is made automatically,as previously mentioned, in the course of the processing of strong motion data. Supported bysuch processing, we only need to register the header data to the G-base. The epicentral dis-tance, azimuth and MT number are appended to the header file, followed to the earthquakesource data registration. The relational key indices among the three kinds of data are theorigin time, trigger time, the station code and the file name. The strong motion observationnet at Ashigara Valley triggered approximately 100 events during 4 years running as listed inTable 4. At this moment the number of the events is not so large, but it will become difficultto handle without a help of database.

Above stated is an outline of our ongoing database construction. To hear ideas and criti-cisms from seismologists and earthquake engineers, makes the construction improved. Thefirst version will be put into practice within this year of 1991.

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Acknowledgment

This manuscript is prepared for the SIMPOSIO SOBRE INSTRUMENTACION SISMI-CA DE TEMBLORES FUERTES which is held at Centro Nacional de Prevencion de Disas-tres (CENAPRED) during 24-25 of September in 1991. I would like to thank CENAPRED,Japan International Cooperation Agency and Prof. K. Irikura who give me a opportunity topresent a paper at the Symposium. I am also grateful to Prof. Y. Ohta who reviewed thismanuscript.

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References

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. Munro, 1986, Vertical Earthquake

of the Missing Peak, Bull. Seism.

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Table 1. Station list

No. Code

Station name

Lat. (N) Long. (E) Geology

Type of Instr.

201 OMZ Omaezaki

202 YIZ Yaizu

203 SMZ Shimizu

204 FJK Fujikawa-Cho

205 NMZ Mumazu(Kanukiyama)

206 HDA Heda

207 MTZ Matuzaki High School

208 MIZ Minami-Izu

109 YGS Yugashima(Tsukigase)

110 KWZ Kawazu(Yatsu)

111 YHN Yahatano

112 STG Shimotaga

115 OSM Oshima(Motomachi)

116 KOT Koto(Sarue Park)

117 SEM Earthq. Res. Inst.

218 ABR Abratubo Obs.(Vault)

119 TKH Takenohana, Odawara

150 NBK Nebukawa

151 SOF Shiohukizaki(Ito-Arai)

152 TKD Takada Water Supply

153 MAG Minami-Ashigara

300 CTS Control Station

301 KNO Kuno

302 SJJ Saijoji(Minami-Ashigara)

303 HSR Hisari(Yamakita-Machi)

304 AKD Akada(Ooi-Machi)

305 KHZ Kohzu(Ishii Lab.)

306 NSK Nishi-Sakawa

307 NRD Naruda(Toyokawa P-School)

308 KYM Kayama(Johoku High School)

309 SKW Sakawa(Sakawa P-School)

310 HYK Hayakawa

311 JNI Jonai(Shiryokan)

312 KNP Kuno Primary School

313 KNS Kuno Nokyo

314 KRD Roudo Center

160 TSK Tsukuba Observatory

330 KOG Koganei

120 ITO Ito City Hall

154 ITG Ito GAS

155 USM Usami GYOKYO

34 36 02. 138 13 46.0

34 53 33.0 138 20 52.0

35 01 04.0 138 26 31.0

35 08 47.0 138 37 14.0

35 05 38. 138 52 41.

34 57 39. 138 48 49.

34 45 18. 138 47 33.0

34 37 00. 138 52 04.

34 54 39. 138 55 35.0

34 44 18.0 138 58 47.0

34 51 55.0 139 06 19.0

35 02 38.0 139 04 58.0

34 44 46. 139 21 52.0

35 41 00. 139 49 16.

35 42 56. 139 45 47.

35 09 26.0 139 37 02.

35 15 12.0 139 09 53.3

35 12 00. 139 08 27.

34 58 04. 139 07 35.

35 17 05.0 139 11 41.0

35 17 43 139 07 32.0

35 16 28. 139 11 29.

35 16 14.0 139 07 30.

35 17 58. 139 04 43.

3 5 2 2 01. 0 13 9 0 6 14. 0

35 19 59.0 139 11 22.0

35 17 10. 0 139 12 38. 0

35 15 54.0 139 10 54.0

35 17 02. 0 139 10 12.0

35 18 37.0 139 09 04.0

35 15 59.0 139 11 41.0

35 14 18.0 139 08 47.0

35 14 47.0 139 09 36.0

35 16 10.6 139 08 24.7

35 15 59.6 139 09 05.9

35 15 52.7 139 09 02.3

3 6 12 3 5. 0 140 06 36.0

35 42 07.0 139 29 37.

34 58 04.0 139 06 07.0

34 58 42.9 139 05 49. 0

35 00 19.2 139 05 39. 1

Mudstone, Miocene SMAD-1, Tel. Monitor

Basalt, Miocene SMAD-1, Tel. Monitor

Sandstone, Pliocene SMAD-1. Tel. Monitor

Andesite, Miocene SMAD-1, Te l. Monitor

Dacite SMAD-1, Tel. Monitor

Andesitic Lavas SMAD-1, Tel. Monitor

Andesitic Lavas SMAD-1. Tel. Monitor

Andesitic Lavas SMAD-1, Tel. Monitor

Andesite SMAD-1, Tel. Monitor

Dacite SMAD-1, Tel. Monitor

Andesitic Lavas SMAD-1. Tel. Monitor

Basaltic Lavas SMAD-1, Tel. Monitor

Basaltic Lavas SMAD-1, Tel. Monitor

Sand, Allvium SMAD-1, Tel. Monitor

Sand, Diluvium

Mudstone, Pliocene

Peat. Alluvium

Lavas

Basaltic Lavas

Sand, Alluvium

Sand, Diluvium

Sand, Alluvium

Andesite

Andesite SMAD-3, Telemetry

Conglomerate, Neogene SMAD-3, Telemetry

Basalt, Paleogene SMAD-3, Telemetry

Mudstone, Neogene SMAD-3

Sand/Gravel, Alluvium SMAD-3, Telemetry

Sand, Alluvium SMAD-3, Telemetry



Andesite

Sand, Diluvium

Sand, Diluvium

Peat, Alluvium

Peat, Alluvium

Granite

Sand, Diluvium

Sand, Alluvium

Lavas

Sand, Alluvium

SMAD-2, PDR-1

SMAD-2

SMAD-1

DSA-1

DSA-1

DSA-1

DSA-1

SMAD-3(15ch), Telemtry

SMAD-3, Telemetry

SMAD-3

SMAD-3

SMAD-3

SMAC-MD(9ch)*

SMAC-MD*

PDR-1

SMAD-3(15ch)

SMAD-i

DSA-1

DSA-1

15

Table

Major specifications of accelerograph (SMAD-3)

Sensor

Resolution

Dynamic Range

Frequency Range

Sample Rate

Pre-event Memory

Clock

Channel

Recording media

Digital out

Force balance accelerometer(fo=450Hz)

14bits (78dB)

108dB (xl, xl/4, xl/16, gain ranging)

DC-30Hz (DC-60Hz)

100 or 200 samples/sec, selective

20 sec

Synchronized by external signal (NHK or others)

3 or 15

Cassette tape, Cartridge tape, IC-Card

FIFO

Table 3 Major functions of telemetry system

;Public telephone line use

1. File header display ( maximum acceleration, duration, time)

2. Acquisition of complete data set

3. Remote calibration

4. Manual start of recording

5. Setting trigger level and selecting stations for triggering

6. System reset

7. Status display

8. Initializing

9 Delete files at observation station

;Dedicated telephone line use (continuous)

1. Synchronizing clock at each station by master clock(Control st.)2. Controlling start/stop of recording for all stations

3. Controlling the order of data dispatch from each station

4. Transmitting commands: Change the triggering level, system reset,;

selection of data dispatch mode

5. Error or event flag: seismograph, telemeter interface, status of

communication, power supply, door open/close

16

Table 4 Earthquake source list recovered by SEMOC stations in Ashigara

Valley

UMBER DATE TIME ONGITUDE

(E)ATITUDE'EPTH

(N) (*10M)

AGNITUDE*0.01)

NAME

,A8701i9870417 6334030 1401417 357417 7680 .10 ORTHERN CHIBA PREF

A8702 9870423 5132340 1416267 370883 4680 50 OFF FUKUSHIMA PREF

A8703 9870510 0384300 1392450 349200 1480 00 OFF IZU PENINSULA



A8706 9870510 7580710 1392533 349300 1180 00 0FF IZU PENINSULA

A8707 9870511 6155560 1392667 349217 850 c80 OFF IZU PENINSULA

A8708 9870511 6351850 1392583 349283 1490 •00 OFF IZU PENINSULAA8709 9870511 5563870 1392433 349150 1460 90 ' OFF IZU PENINSULA

A8710 9870511 i6425660 1392317 348900 1200 30 OFF IZU PENINSULA

¡mgA8716

î9870530

3=59870604

M=i9870716

9870511

9870630

9871018

16582130 1392317 348917 1560 80 OFF IZU PENINSULA

7212740 1412733 370533 4930 50 OFF FUKUSHIMA PREF

7561760 1397550 359450 8780 40 ASTERN SAITAMA PREF

8170770 1400883 361833 5650 90 W IBARAKI PREF

4462850 1382850 331000 2450 30 AR S OFF TOKAI DISTRICT

3411030 1391433 355167 3240 80 ASTERN YAMANASHI PREF

i 9871027 2564200 1395483 345350 2320 10 EAR NIIJIMA ISLAND

9871212 3273690 1393817 351400 2660 90 AGAM1 BAY REGION

A8719 9871217 i1081680 1404967 353717 5790 .70 UJUKURI COAST BOSO PEN


A8802i9880112 3153100 1392717 349133 700 - OFF IZU PENINSULA

A8803 9880116 0421120 1404133 353867 4760 •20 UJUKURI COAST BOSO PEN

A8804 9880128 1584090 1395050 354433 2290 60 ANAGAWA PREF

A880519880220 4503430 1392217 349283 1190 40 OFF IZU PENINSULA

A8806i9880220 i1355750 1392400 349300 1300 50 ' OFF IZU PENINSULA

A8807 9880220 01543230 1392500 349383 1400 430 ' OFF IZU PENINSULA


A8809i9880318 5342940 1396467 356617 9610 00 OKYO PREF

A8810 9880318 9121630 1396717 356683 9130 10 OKYO PREF

A8811

innmig711331mo

A8818

î 9880731

9880319

9880731

7570410 1389717 355083 1900 60 ASTERN YAMANASHI PREF


8404400 1392167 349633 510 •20 OFF IZU PENINSULA

9880731 12423910 1392033 349500 880 70 OFF IZU PENINSULA

i9880731 i3312510 1392033 349600 710 40 OFF IZU PENINSULA

î 9880731

i 9880731

9880731


1254100 1391900 349533 760 90 ' OFF IZU PENINSULA


A8819 9880801 1101900 1391633 349617 150 90 OFF IZU PENINSULAA9920

^'

î 9880801

9880801

^'^^^^^

3172490 1391800 349417 250 <90 OFF IZU PENINSULA

3184980 1391683 349217 990 90 ' OFF IZU PENINSULA

^ ^ ^ 70 ' OFF IZU PENINSULA

7:^^f^^.^f i

7133113331um

î 9880801

' + : ^ : i

9880802

i , ^^^^ 20 ' 0FF IZU PENINSULA


0160590 1392017 349450 240 •20 OFF IZU PENINSULAi9880812 4145390 1398667 350950 6940 •30 OUTHERN BOSO PENINSULAi 9880903 304890 1392667 348800 920 00 OFF IZU PENINSULA

î 9880905

oA8830i9880905

9880905 492240 1389867 354967 2960 •60 ASTERN YAMANASHI PREF

7310080 1389767 355117 3180 20 ASTERN YAMANASHI PREF08192830 1389750 355000 3300 460 ASTERN YAMANASHI PREF

17

3A8831 9880920 173890 139 8100 356050 ,10520 150 TOKYO PREF

5A883219880929 7233410 1391900 359183 1500 500 YESTERN SAITAMA PREF

3A8833 9881028 5134820 1402300 350967 7550 )10 'E OFF BOSO PENINSULA

^A88341 1391100 352283' 1600 360 ,íAKONE REGION

3A8901 9890204 95b5000 1413167 373100 6100 540 3 OFF FUKUSHIMA PREF

3A8902 9890219 +1270970 1399083 360183_ 5500 360 3W IBARAKI PREF

3A8903 9890 +3 3 944 3 0 1407133 356933 5600 i00 EAR CHOSHI CITY

3A890419890318 1407283 357317 5100 520 1EAR CHOSHI CITY

3A890519890617 +8423630 1383450 318900 38500 380 1EAR TORISHIMA ISLAND39890104 5371240 1391133 349700 400 330 ; OFF IZU PENINSULA

3 9890704 54T5360 1391350 349917 300 380 3 OFF IZU PENINSULA39890704 5505370 1391183 349833 400 340 ; OFF IZU PENINSULA

5A8909198907.04 i8365740 1391250 349767 600 340 3 OFF IZU PENINSULA3A891019890704 1391167 349767 500 340 [ OFF IZU PENINSULA

3A891119890704 18535870 1391200 349750 400 110 3 OFF IZU PENINSULA3 9890704 9370400 1391083 349817 400 390 3 OFF IZU PENINSULA39890704 + 1411010 1 3 9 1 117 349733 400 350 3 OFF IZU PENINSULA

3A891419890704 + 1441150 1391117 349683 100 390 OFF IZU PENINSULA

3A8915 9890704 +1461360 1391133 349867 600 110 [ OFF IZU PENINSULA

5A8916 9890704 + 2184450 1391267 349717 100 490 3 OFF IZU PENINSULA

3A891719890705 1391233 349817 200 170 3 OFF IZU PENINSULA

3A891819890705 1390917 349750 000 110 CENTRAL IZU PENINSULA

3 1391233 3 4976 7 000 420 3 OFF IZU PENINSULA







3A 926 9890709 1091160 1391117 349917 300 550 3 OFF IZU PENINSULA

3A8927 9890709 i1095660 1391000 349883 300 170 . CENTRAL IZU PENINSULA

5A8928í9890709 i2222960 1391267 349867 300 160 3 OFF IZU PENINSULA

3A8929 9890714 5302470 1391067 349867 000 180 3 OFF IZU PENINSULA3 1401383 355500 780.0 160 CENTRAL CHIBA PREF.

3A893119891010 5282400 1400583 155817 7800 480 ENTRAL CHIBA PREF

3A893219891014 1395033 348233 2100 570 EAR IZU-OSHIMA ISLAND

3A893319891023 1391117 352167 1200 300 RHONE REGION

3A893419891102 1430567 398550 000 710 ?AR E OFF SANRIKü5A900119900220 '553398. 1392333 347600 600 350 YEAR IZU-OSHIMA ISLAND3 9900220 i5572410 1392516 348000 800 370 YEAR IZU-OSHIMA ISLAND3 9900220 i6042580 1392467 346317 600 120 YEAR IZU-OSHIMA ISLAND3A900419900220 6175240 1392150 346617 .1400 510 GEAR IZU-OSHIMA ISLAND3 1392167 346600 600 430 4EAR IZU-OSH4MA ISLAND3 1399500 360567 5600 160 5W IBARAKI PREF3 9900503 i6454340 1406133 364533 5800 520 YORTHERN IBARAKI PREF

3A900819900514 120 :INTRAL CHIBA PREF3A900919900516 390 4T. FUJI REGION3A901019900517 0040780 1371050 370483 27200 580 11YAMA BAY REGION5A901119900601 0220920 1407300 356417 5900 300 4EAR CHOSHI CITY

18

SA901219900605 + 2425290 1391967 355533 2300 540 ANAGAWA PREF

SA9013 9900627 1 6544680 1391167 350017 14800 540 OFF IZU PENINSULA

SA901419900704 1 3321420 1401200 360400 7600 510 OUTHERN IBARAKI PREF

SA901519900723 1 9590320 1383833 353167 2800 (30 KAISHI MOUNTAINS REGION'

3A90-1619900808 + 0104950 1402017 357861 11400 470 ORTHERN CHIBA PREF

SA9017i9900823 1 8410720 1403967 353450 5000 ` 540 UJUKURI COAST BOSOPEN

SA901819900823 1445660 1404050 353583 50Q0 520 UJUKURI COAST BOSOPEN

SA901919900924 4 6130670 1386333 331033 6000 360 AR S OFF TOKAI DISTRICT

NOTE:

1. LONGITUDE AND LATITUDE ARE IN THE FORM OF #### DEGREES

2. TIME FORM IS DEFINED AS HH/MM/SS.SS

19

138.0E

140.0EFig.1 Strong motion accelerograph arrays in the Central

Part of Japan maintained by SEMOC, ERI.

20

S0F a) DSA1

b)SMAD1Trlgger T1 me 1989/87/85- 17i57 1 53 d.t -8.2

Original Rccelera4ion(cm/s / s)

MRX• 5.6

1(MRX•4.3

ti W,

c)SMAD3

MAX• 4.8

P .5 i^ ,1 a

Ti me is cc I

MAX• 2.0

KNO Trigger Time: 1998/88/85-16 . 15 : 58 d. ti -0.3

Original Acceleration(cm/e/s)

MRX • 2.9

A

Tlmelsecl

Fig.2 Comparison of weak motion records obtained by the

three accelerographs of which significant levels of

acceleration are different. a) DSA1: 0.5 gal, b)SMAD1: 0.13 gal and c) SMAD3: 0.015 gal.

A 1e

21

Trlyy•r T1r..+ 1999/ 2/ 1 3-19. 4.49 4.1. -2. 9 oMI.N

Orlytnsl Aocslsrstlon(cw/s/ s lSOF

le.FREQUENCY (Hz

1.z_ •, d•

2Tlw•(sal

Fig.3 An example of high-frequency volcanic event recorded

by DSA1.

22

Central Station

---r

Personal Computer', •- - -

IN-19800__ _ J--;1/4 (14.

11 -----^--,

ATI-1000 ; ; ATI-1000

Matter leteriace ; ; Telemeter Iater+ace

1, CPU: HI 1 I CPU: rlll

,

Control Station1

SMAD-16

' (15ch Time code)

1.-'MODEM —! ATI -1000

Telelemetry System in SEMOC

; , Ilee,:1 iN , ^ Neel: l NS - _F--- 1 _

; ^MODEM ; 114 DEM ^1L 4`,

.... ,. '

^Tped,l^'eerter leteríece

1 ' CfU:i' t

bi sisf ; ; lke, : 4 Nb ;1 - - s- - ,1 'Controller.1 t--L `_1, ;MODEM 1

1

'1'11111

1 •'' ^ -.! \ J. e_

`, ^; dicated IiV1L.-. J

^ (50b i t s/^) ^ 1é^léphoneLine^

1 i ^ r -,^, 1 ^ 1 1 - 1 ^ -1.1, ' :t_1-__^=i.

- =r-i.

^^^1¡^¡¡^^ --1 t^ 1 ^ 1 1 . e 1 ' 1' 1

1 It1'NUEM 1. ÍEM : 1 ; . 1 ^ ;. 1 ^ ., ^ . 1 , 1 ;1 ; 1

, 1 1 1, 1 i II 1 I

' ^- I -, 1 '^1 1 5 1 ^ 1' 5 1 1 1

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ii

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1---1---------- , 1 -- ' 1- ' '. ^ --! 1 -- ' 1 -- ' 1 -- '

Observation Stations

Fig.4 Telemetry system introduced in the Ashigara Valleystrong motion accelerograph array.

; ATI-I Mo

; Telt^eter Ielerlace . ^ ^

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1--

AL DE i 7i'"NCÉOPI PE NE457 S

23

J

SMAC-DRSMAR-PF-

RS232C

Flow of Data Acquisition in SEMOC

SMAD1&2CASSETTE MT

SMAD3IC-CARD

SMAD6 &9IC-CARD

SMAD3&15Oa & IC-BOARD

DSA/PDRCASSETTE MT

P1-1

TeIGPIB RS232C meter

PC-9801NFS

C6OOf t

800BP 1

SUN4/pha s e l Raw Binary Data

SUN4 /ph ase2 Standard Format Dat a

Fig.5 Flow of data acquisition system used in SEMOC.

24

III Strong Motion Data Processing Program (Ver 1.1) III

*as Select Data type aas

1. SMAD1 2. SMAD2

3. SMAD3(3ch.) 4. SMAD3(6ch.) 5. SMAD3(9ch.) 6. SMAD3(15ch.)

7. SMAC-MD(3ch.) 8. SMAC-MD(6ch.) 9. SMAC-MD(9ch.)

A. DSA1 ^^8. PDR1 C.SSA1 D. DRF1

-->1

ass Range sss

-->1000 (gal)

ass Sampling time sas .

-->10 (msec)

sas Options tas

sss Input File name aas

-->it89j002

Fig.6 The first menu screen of the editing program for

data acquisition on the SUN computer.

25

ExitSelect-Channel

DEVIDE P: 0.00sec S: 0.00sec File Name : it89j002 E23 .000

Fig.7 The multi-events display reproduced from cassette

tape recording to identify the individual events.

Open triangles are assigned manually. The data

between triangles are only stored to the following

processing.

26

a:a

91/07/09

11:10:10

-0.91(sec)

11

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^

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4.8 0.8

n.a

a:J

37.4

».a

Zoom Zoom Reset P-time S-time Bit Error •

CorrectionNext Cancel Exit

WAVE PROCESS Ps O.00sec S: 0.00sec

File Name : It89J002 Eli .000

Mouse : Change width .. by L_EU1.

Fig.8 Display of identified solitary event( 12th event

shown in Fig.7). A square box shows the area to zoom

up in the next.

27

91/07/09 11i10:10- -0.91(sec)

tr

♦A

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Zoo. Zoo. Reset P-tl.e ^.,^ S-ti.e Bit Error, . ^.Correction

Next -^ Cancel Exit

ZOOM . ^ P s 2.95sec S s 0.00sec Pile.Name .s .1t89J002 E11 .000

Fig.9 The enlarged display of the part in the last figure

for identifying the P-wave arrival time.

28

91/07/09 11:10:10 -0.91(sec)

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Zoom Zoom Reset P-time S-time Bit Error .^

CorrectionNext ^ Cancel Exit

ZOOM P: 2.95sec S: 4.30sec File Name : it89J002 E11 .000

Fig.10 An example of display for identifying S-wave arrival

time.

29

91/07/09 17:16110 -0.18(sec)

r 2c..121) = -21.121(2212 •• 1•41(12c)

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2.4 2.2 4.1 1.2 2.2 11.1 12.1 14.2 114 12.1 22.2 22.2 21.1 21.2 21.1 21.1

Zoos Zoos Reset P-time S-time Bit ErrorCorrection

Next Cancel Exit

WAVE PROCESS P: O.00sec S: 0.00sec File Name : it89002 E17.000

Mouse 1 Change width... by L_BUt.

Fig.11 An example of bit error existed in the data.

30

11.1 :..• 11.7 7a.8 11.1 21.4 7a.7 :1.a 17.1 :7.4 :7.7 :7.9 :a.: :..4 11.714.9

Zoom Zoom Reset P-time S-tike Bit ErrorCorrection.

Next Cancel Exit

ZOOM

P: 0.00sec S: 0.00sec File Name: it89J002 E17 .000

91/07/09 17:16:10 -0.18(sec)

Fig.12 Enlarged display of the part shown in Fig.12. If we

assign 'Bit Error Correction', a thin cross

will appeared and it will replace the old data tonew ones. This process is done manually.

31

91/07/09

17t16:10

-0.18(sec)

i. n11.7 18.0 U.e 11.8 168 18.8 SSA 111.11 18.1 ICI Ub u.: 17.8 57.8 17.4

Zoom Zoom Reset P-tine S-tine Bit ErrorCorrestios

NC= Cancel Exit

ZOOM P: 0.00see St 0.00sec File Name : it89J002 E17 .000

Fig.13 Result of bit error correction processing.

32

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Zoom Reset P-time Bit ErrorCorrection ..

Next Cancel Exit

WAVE PROCESS

P) O.00sec S) 0.00see File Nana 1 lt89J002 E17 .000

Fig.14 Display of three components for confirming datato finally store.

33

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10.1 21.1 . 16.1 i1.1 11.1 Y.1 .110.1 Y.0 04.1 .6S.1 16.1

SelectChannel

Cancel Exit

^

DEYIDE Pr 0.00sec Sr 0.00sec

Fig.15 An example of displaying multi-channel data obtained

by SMAD3-15channels.

34

BREVE HISTORIA DE LA INSTRUMENTACION SISMICAEN MEXICO

Las Redes Acelerográticas del Instituto de Ingeniería, UNAM

M.I. Roberto Quaas W.

Centro Nacional de Prevención de Desastres, CENAPRED, Instituto de Ingeniería,UNAM.

La instrumentación y estudio de la actividad sísmica en México, seremonta a principios de siglo al crearse, en 1910, el Servicio SismológicoNacional del Observatorio de Tacubaya en la ciudad de México. Losprimeros instrumentos allí instalados fueron sismógrafos Wiechert deperiodo corto (figura 1). 81 años después, estos equipos, con algunasmodificaciones y mejoras, continúan en operación y han producido unimportante archivo sismológico.

El macrosismo de julio de 1957 de magnitud 73 y con epicentro enSan Marcos, Guerrero, cerca de Acapulco, causó muchas víctimas ydaños materiales sacudiendo fuertemente la ciudad de México. Fue tansevero el movimiento, que las agujas de los sismómetros de Tacubayasaltaron, perdiéndose gran parte del registro. No se contaba en aquelentonces con instrumentos adecuados para el registro de tembloresfuertes.

En 1960, el Instituto de Ingeniería de la Universidad NacionalAutónoma de México, instaló dos acelerógrafos Akashi SMAC B pararegistrar movimientos intensos en la ciudad de México. Fueron de losprimeros aparatos de este tipo en México. Uno de ellos se colocó en la

35

Figura 1.

Sismógrafo Wiechert de 12 toneladas enoperación desde 1910. Estación SismológicaCentral, Observatorio de Tacubaya, D.F.

36

Alameda Central y otro en Ciudad Universitaria. Con ellos seobtuvieron valiosos acelerogramas de los temblores de Acapulco demayo 1962.

Tres acelerógrafos AR-240 con registro fotográfico, instalados, unoen Tlaltelolco, D.F., otro en el centro de la ciudad de Acapulco y untercero en la cortina de la presa del Infiernillo, registraron el temblor deAcapulco de diciembre de 1965 con magnitud 6.8. El interés porestudiar las respuestas dinámicas de suelos y estructuras bajo laexcitación sísmica, mediante registros instrumentales, condujo a instalaruna red más extensa de acelerógrafos. Para 1970 la red acelerográficaconstaba ya de 25 instrumentos, aproximadamente, entre ellos, los deltipo SMAC B, AR-240 y RFT-250. La mayoría de los aparatos seutilizaron para registrar aceleraciones en las grandes presashidroeléctricas, como Infiernillo, El Novillo, Soledad, Malpaso y SantaRosa, entre otras. Además de los registradores autónomos se inició, en1970, en el Instituto de Ingeniería, la construcción de una redtelesísmica, SISMEX, mediante la cual se enviaban simultáneamente, através de enlaces radiofónicos, señales sismológicas y acelerográficas de12 estaciones ubicadas en el Distrito Federal y estados aledaños, haciaun puesto central en Ciudad Universitaria. Desde 1972 esta red haoperado ininterrumpidamente y sigue siendo de gran importancia parael estudio de la actividad sísmica.

La instrumentación sísmica para fines de ingeniería tuvo unimportante auge durante la década de los setentas con la aparición delacelerógrafo SMA-1, también de tipo fotográfico. Durante estos años, lared para el registro de temblores fuertes aumentó a 80 estacionesaproximadamente, cubriendo todas las zonas sísmicas del país, desdeBaja California Norte, hasta el estado de Chiap as. Aunque el mayornúmero de aparatos estaban sobre estructuras, muchas estacionesfueron instaladas en terreno libre. El catálogo de registros obtenidos hasido muy extenso y de gran valor para la ingeniería. Los estudios einvestigaciones derivadas de esta información instrumental,

37

contribuyeron substancialmente al conocimiento del comportamientodinámico de suelos y estructuras e impulsaron en forma importante laingeniería sísmica en México.

Hacia finales de esa década, con la aparición de tecnologíaselectrónicas de bajo consumo, comenzaron a desarrollarse registradoressísmicos digitales de alta resolución. Con estos aparatos comienza unanueva etapa en la instrumentación sísmica. Para 1983 se operan ya 39acelerógrafos digitales, número que se incrementa a 70 en 1985.

Un punto culminante en la historia de la instrumentación sísmica enMéxico lo marcan los macrosismos de septiembre de 1985. A principiosde ese año, como un esfuerzo conjunto del Instituto de Ingeniería,UNAM, y la Universidad de California, San Diego, se inició lainstalación de una red digital de 30 estaciones en la zona de subduccióndel Pacifico a lo largo de las costas de Guerrero y Michoacán. 20aparatos de este sistema estuvieron en operación en la zona epicentral alocurrir los trágicos eventos de 1985. En esa fecha, el total de'registradores para medición de movimientos intensos instalado enMéxico fue aproximadamente de 150 (figura 2).

En conjunto, esta red instrumental permitió un amplio registro deestos singulares eventos, tanto en la zona epicentral, como en la ciudadde México, en donde ocurrieron los mayores daños. Produjo un extensoy valioso catálogo de acelerogramas, único en la historia, y con unaimportante trascendencia para la sismología e ingeniería sísmicamundial.

A partir de esa fecha, se hizo evidente la necesidad de incrementar elnúmero de estaciones de registro en México con el fin de apoyar elestudio de las características y comportamiento dinámico de suelos yestructuras, particularmente en el Valle de México. Para tal efecto,nuevas instituciones se abocaron a la tarea de expander y complementarlas redes acelerográficas existentes con modernos y sofisticados equipos

38

Figura 2. Instrumentación sísmica para registro de tembloresfuertes en México desde 1960

1960 21965 51970 251975 801980 100

1985 1501987 230

ANALOG

q DIGITAL

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^ ^ ^ %f ^ ^^NIA

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YEAR No. INST.

de registro. Se instalaron aparatos no sólo en superficie, sino también enpozos profundos y en edificios. La mayoría de las estaciones se ubicaronen el D.F. y algunas en las costas de Guerrero y el puerto de Acapulco.

Este esfuerzo coordinado, con un significativo apoyo gubernamental,condujo a consolidar una importante infraestructura de instrumentación.

El balance aproximado actual, a 6 años de ocurridos los temblores deseptiembre de 1985, es el siguiente: en la ciudad de México se tienen120 estaciones de registro, prácticamente todas de tipo digital; a nivel detodo el país, el número posiblemente sea mayor de 300 estaciones. Laestimación de la información acelerográfica acumulada desde 1960 a lafecha en México, es de 2500 registros digitales o digitizados de trescomponentes, cubriendo un amplio espectro de temblores que vandesde magnitud 3, hasta 8.1. Considerando este extraordinario y únicoacervo de datos, junto con la importante red acelerográfica instalada, nosólo en cuanto al número de equipos, sino principalmente en cuanto a laubicación de las estaciones en zonas con muy altas probabilidades deregistrar temblores fuertes en un futuro, sitúa a México, sin lugar a duda,como uno de los países con la mejor instrumentación sísmica a nivelmundial.

40

RED DE OBSERVACION SISMICA DEL CENTRONACIONAL DE PREVENCION DE DESASTRES,

CENAPRED

R. Quaas [1,2], E. Guevara [1], R. González [11

1.Centro Nacional de Prevención de Desastres, Secretaría de Gobernación.

2. Instituto de Ingeniería, UNAM.

RESUMEN

Se presenta un sistema de observación sísmica recientementeinstalado para el estudio de temblores intensos originados en la costa, ysus efectos en los suelos y estructuras de la ciudad de México. Estácompuesto por dos subredes, una formada por cinco estacionesacelerográficas autónomas ubicadas en una línea de atenuación entreAcapulco y México y la otra, integrada por 10 estaciones localizadas enel D.F. Todas las estaciones están enlazadas mediante telemetría a unpuesto central de registro. En adición a los acelerógrafos triaxialessuperficiales, las estaciones en el D.F., tienen sensores de pozoprofundo y dos de ellas con instrumentos en edificios aledaños. Elsistema entró en operación en abril de 1990.

Palabras Claves: Red Sísmica CENAPRED

41

INTRODUCCION

Como parte de un convenio de cooperación técnica entre el gobiernodel Japón y el de México, entró en operación recientemente el CentroNacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) dependiente de laSecretaría de Gobernación y con la colaboración de la UNAM. ElCentro está ubicado en terrenos de la UNAM en la parte sur de C.U.

Una de las principales áreas de investigación y estudio delCENAPRED, es la relacionada con los desastres de origen geológico y,en particular, con los fenómenos sísmicos. Para ello, el gobierno japonésdonó un complejo sistema de observación sísmica que complementa lasredes instrumentales existentes. Dados los trágicos antecedentes de lostemblores de septiembre de 1985, se plantearon, como objetivosprincipales del sistema instalado, los estudios del comportamientodinámico de suelos y estructuras, en particular en la ciudad de México, y'las características de propagación de las ondas sísmicas originadas portemblores intensos en la zona de subducción a lo largo de las costas deGuerrero. La descripción del sistema de observación es el objetivo delpresente trabajo.

DESCRIPCION GENERAL DE LA RED

La red de observación sísmica del CENAPRED está compuesta porun total de 15 estaciones autónomas de registro y un puesto centralizadode recepción y procesamiento de la información ubicado en lasinstalaciones del CENAPRED en C.U. La red, a su vez, está dividida endos subredes, una a lo largo de la línea Acapulco-México, y otra en laciudad de México.

42

Red', de Atenuación

Esta subred, mostrada en la figura 1, consta de cinco estacionesacelerográficas uniformemente distribuidas entre Acapulco y México,ubicadas en los siguientes sitios: Acapulco, Chilpancingo, Mezcala,Iguala y Cuernavaca. El propósito fundamental de este sistema es elregistro de los temblores en la zona epicentral y el estudio de lascaracterísticas de propagación de las ondas en su trayectoria hacia laciudad de México. Para poder registrar en forma óptima el movimientodel terreno, las estaciones se instalaron sobre roca firme.

Cada estación tiene un acelerógrafo digital triaxial de alta resolucióncon registro local en una tarjeta de memoria. Asimismo, está equipadacon sistemas de comunicación para transmitir los parámetrosfundamentales de los eventos registrados vía linea telefónica hacia elpuesto central del CENAPRED. Para el registro preciso del tiempo,cuenta con un receptor de onda corta que capta la señal NHK desde elJapón y con ella sincroniza el reloj interno del acelerógrafo. Paragarantizar una operación continua de los equipos, las estaciones sonalimentadas mediante paneles con celdas solares y baterías en flotación.Los equipos de las estaciones están contenidos en una caseta metálicaespecialmente diseñada para proteger a los sistemas y, a su vez, facilitarsu operación y mantenimiento bajo condiciones climáticas adversas. Lascasetas miden 220 x 1.5 y 2.4 m de altura y están construidas sobre unalosa de concreto firmemente anclada a la roca mediante unacimentación especial, también de concreto armado. Para proteccióncontra descargas eléctricas, todos los equipos, al igual que la caseta,están conectados a un sistema de tierra de baja resistencia.

Red de la ciudad de México

La segunda parte del sistema de observación sísmica está formadopor una subred de 10 estaciones instaladas en distintos puntos de laciudad de México. La distribución de estaciones de esta subred,

43

mostrada en la figura 2, se hizo con base en la zonificación de la Ciudadde acuerdo al tipo de suelo.

Los objetivos principales de este sistema son: el estudio de lascaracterísticas de las ondas sísmicas provenientes de la costa y queinciden en el Valle, y el comportamiento de los distintos suelos bajoexcitación sísmica. Por esta razón se instalaron, en la mayoría de lasestaciones, no sólo acelerómétros triaxiales en la superficie, sinotambién sensores triaxiales en pozos a diferentes profundidades. En elesquema de la figura 3, se muestran las distintas estaciones y se indica elnúmero y ubicación de los sensores. La profundidad de los sensores seescogió con base en estudios de los suelos y de los perfiles estratigráficosde cada sitio. Así se localizaron los sensores del pozo menos profundo ala mitad del primer estrato blando de arcilla, y los sensores másprofundos se colocaron a la mitad del estrato duro.

En dos estaciones, la No. 9 y No. 15, se instalaron tambiéninstrumentos en un edificio cercano con objeto de estudiar su respuestadinámica durante un movimiento fuerte. Asimismo, estos instrumentospermitirán estudiar la interacción suelo-estructura, de gran importanciapara la ingeniería sísmica y mecánica de suelos.

Todos los instrumentos, al igual que los de la red de atenuación, sonacelerógrafos digitales triaxiales con registro local. También lasestaciones de esta red están comunicadas mediante un enlace detelemetría al puesto central en el CENAPRED. El medio decomunicación es a través de radio. Las casetas que alojan los equiposson las mismas, sólo que en esta red cada estación tiene a un lado unatorre autosoportada de 16m, con las antenas de transmisión y elpararrayos. Las cimentaciones y bases de las casetas fueronespecialmente diseñadas para adaptarlas al tipo de suelo. Laalimentación de las estaciones es a través de una línea comercial de 127VAC; los acelerógrafos cuentan con un respaldo de baterías. También

44

están provistas de radioreceptores de la señal NHK para sincronizar losrelojes de los acelerógrafos.

CARACI'ERISTICAS DE LOS EQUIPOS

Equipos de registro

Los equipos de registro, en cada una de las estaciones de observación,son acelerógrafos digitales marca Akashi, modelo SMAC-MD. Esteinstrumento de alta tecnología está basado en un microprocesador quecontrola su operación. Puede registrar y almacenar las señales de 1, 2 6 3sensores triaxiales, es decir, tiene capacidad de hasta nueve canales. Lossensores son servoacelerómetros colocados ortogonalmente:longitudinal, transversal y vertical. Las señales de los sensores soncontinuamente muestreadas y convertidas a palabras digitales de 16 bits.Cuando el criterio de disparo del algoritmo de detección delinstrumento se satisface, la información es almacenada en memoria desemiconductor.

En la tabla 1 se presentan las principales características técnicas del.SMAC-MD

Características del Acelerógrafo SMAC-MD

Fabricante: Akashi Seisakusho, LTD.

Tipo: Digital

Medio de registro: Tarjeta de memoria de semiconductor(RAM)

Tiempo d4 registro: 20 min. (3 componentes a 100 Hz.) portarjeta.

45

Transductores:

Rango:

Frecuencia natural:

Amortiguamiento:

Frecuencia de muestreo:

Longitud de palabra:

Rango dinámico:

Disparador:

Reloj:

Alimentación:

Consumo de potencia:

Tres servoacelerómetros internos y seisexternos tipo force ballance, constante3v/g

+ -1000 gals, + 2000 gals (opcional)

30 Hz.

0.7 (% del crítico)

50/100 o 200 mps

16 bits

96 dB

Lógica "OR" con tres canales

Interno con corrección automática porradio

90 a 260 VCA, 50/60 Hz, o 24 VCD

20 W max

Equipos de transmisión

La unidad de transmisión en cada estación es la encargada deestablecer comunicación entre la estación y el centro de operaciones delCENAPRED. Cada vez que el acelerógrafo "dispara" por la ocurrenciade un movimiento fuerte, se transmite la hora de inicio del evento, losvalores máximos de aceleración y un código de la operación delacelerógrafo. Por medio de esta información se puede verificar elcorrecto funcionamiento del equipo y evaluar oportunamente laactividad sísmica en los sitios. Un diagrama simplificado con los equiposde transmisión se presenta en la figura 4.

46

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17.0 -

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16.0

19.5

19.0

18.5

18.0

17.5

RED DE OBSERVACION SISMICA DEL CENAPRED

-103 -102 -101 -100 -99 -98

fig 1. Localizaciones de las estaciones de la red de atenuación

fig 2. Localización de lasestaciones en laCiudad de México

47

E]

30.

0s•52 6

701IR

12 RI 22 11.3030

12I

66M £13111

C3C3C2

30

MODEM 1---10 UNIDAD DE

RECEPCI ON

DE DATOS

IMPRESORA

TX

ESTACION No. 5 LINEA

TELEFONICA

SMAC-MD TRASMISORDE DATOS —a MODEM --04

ESTACION No. 6 I I

ANT

RADIO IIIANTSMAC-MD TRASMISOR

DE DATOS 4-1> ;')1 nHor--

ESTACION No. 15

SMAC-MO TRASMISORDE DATOS 4-0 TX

RX

102 116

No. de la •stacion

sensorias triaxiales

sensores subterraneosa profundidad h

'enseres en Planta bajay azotea de edificio

telemetria / radio

fig 3. Diagrama esquemático de los equipos instalados en lasestaciones en la Ciudad de México

ESTACION No. 1

SMAC-MD TRASMISORDE DATOS MODEM

ESTACION CENTRAL DE REGISTRO

fig 4. Sistema de trasmisión y telemetría de la red

48

CONCLUSIONES

Con este nuevo sistema de observación y registro sísmico se completaen forma importante la infraestructura de instrumentación sísmica enMéxico. En particular, por las características de los equipos y los sitiosde instalación, el sistema descrito permitirá llevar a cabo novedosasinvestigaciones en las áreas de ingeniería sísmica, mecánica de suelos, eingeniería estructural, con el fin de entender mejor el fenómeno sísmicoy sus consecuencias y prever desastres como los vividos en septiembrede 1985.

La red de observación del CENAPRED entró en operación en abrilde 1990.

49

LA RED DE ACELEROGRAFOS DEL NOROESTE DEMEXICO

Dr. Luis Munguía Orozco, Victor Wong Ortega

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE)

Ensenada, Baja California, México.

La Red de Acelerógrafos del noroeste de México, ha venidooperando desde 1978 hasta el presente. El propósito fundamental deesta red es registrar los movimientos fuertes causados por sismosrelevantes en la región. Hasta mediados de 1984, su instalación ymantenimiento estuvo a cargo de personal de la Universidad deCalifornia, San Diego, y del Instituto de Ingeniería de la UniversidadAutónoma de México. A partir de esa fecha, el personal del grupo deSismología de Movimientos Fuertes del CICESE asumió laresponsabilidad de su mantenimiento y operación.

Actualmente, la red consiste en once acelerógrafos con sistema deregistro digital y diez de tipo analógico, distribuidos, la mayoría de ellos,en la vecindad de fallas activas de la región noroeste de México.

Durante el periodo de existencia de la red, han sido registrados variossismos fuertes, destacando por su importancia los siguientes eventos: eldel Valle Imperial, de octubre 15 de 1979 (ML = 6.6), el de Victoria, dejunio 9 de 1980 (ML = 6.1), el de Cerro Prieto, de febrero 7 de 1987(ML 5.4) y los sismos de Superstition Hills de noviembre 23 y 24 de1987 (MS = 6.2 y 6.6). En la exposición de este trabajo se presentó unadescripción de las características principales de las estaciones y de lainformación obtenida hasta la fecha.

50

REGISTRO DE TEMBLORES FUERTES EN GRANDESPRESAS DE LA COMISION FEDERAL DE

ELECTRICIDAD

Ing. J. Enrique Mena Sandoval

Jefe del Departamento de Instrumentación. Gerencia Ingeniería Experimental yControl. Comisión Federal de Electricidad.

La Comisión Federal de Electricidad (CFE) mantiene en operaciónun importante número de acelerógrafos para registros de tembloresfuertes en las principales centrales de generación de energía eléctrica enel país. Esta red de acelerógrafos, que es operada por la Gerencia deIngeniería Experimental y de Control, se inició con la colocación de losprimeros instrumentos en la presa El Infiernillo en la década de lossesentas. Desde entonces se ha incrementado continuamente el total deaparatos como consecuencia de un mayor número de centralesgeneradoras de gran importancia, de un mayor interés en complementarel conocimiento del comportamiento dinámico de algunas obras,particularmente grandes presas, y de los resultados obtenidos conanterioridad.El número de acelerógrafos de la CFE asciende a la fecha a57, el cual se espera llegará a cerca de 65 a finales del presente año.

La instalación y operación de acelerógrafos en grandes presas deCFE forma parte del programa integral del CFE para realizarmediciones en este tipo de obras que permitan obtener información quecontribuya a:

A. Evaluar la seguridad de grandes presas

B. Obtener datos de su comportamiento que permitan ampliarel estado del conocimiento de este tipo de estructuras.

51

Los datos obtenidos de acelerógrafos se complementan con los desismógrafos, inclinómetros, piezómetros, celdas de carga, celdas deasentamientos, deformómetros, referencias superficiales, etc., paralograr un panorama más complejo del comportamiento de la estructura.Aunque la medición de todos estos instrumentos mencionados se realizaperiódicamente desde la construcción de cada una de las grandes presasde CFE, en este trabajo se presentan únicamente una serie de figuras amanera de ejemplo de la red de acelerógrafos que actualmente se tieneen operación, y alguno de los resultados obtenidos recientemente.

Las presas de CFE en las que se encuentran instalados instrumentospara registro de temblores fuertes se presentan en la figura 1, y en lafigura 2, se muestra el arreglo de acelerógrafos colocados en la presa deLa Villita. Con los datos recabados por la red de CFE se ha formado unavaliosa base de datos que es empleada por la comunidad de ingenierosinteresados en los estudios de grandes presas. En la figura 3 se muestraun ejemplo de datos recabados recientemente en la presa José Ma.Morelos, La Villita.

52

OO NUCLEO IMPERMEABLE

) FILTRO

@ REZAGA

O GRAVA - ARENA

Q ENHOCAMIENTO

O ENROCAMIENTO PESADO

• ALUVION DEL RIO

PANTALLA (CONCRETO)

OO ATAGUIA AGUAS ARRIBA

ATAGUIA AGUAS ABAJO

o le 30 LO .tellessmzionew

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M.O. ^p ,.•.::^ . ^ ...-^^

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• OBRA CE TOMA

C VERTECOR

O CASA DE MAQUINAS

'1 OBRA OE TOMA PARA RIEGO

L- RIO BALSAS r ELEV 60

• ESTACION ACELEROGRAFICA

¡¡SIGLA NOMBRE

^' VIMI

O VIMO

VILLITA MARGEN IZOUIERDA

VILLITA MARGEN DERECHA

VICC¡O VILLITA CORONA CENTRO (A-0)

O VICT VILLITA CORONA TESTIGO

O VIBC VILLITA BASE CORTINA (A)

¡¡O^ V3AR VILLITA 0•355 AGUAS ARRIBA

L;' V3AB VILLITA 0+355 AGUAS ABAJO

O VSBC VILLITA 0.355 BASE CORTINA

1J

VID)

VID2

VILLITA POZO II 25 m

VILLITA POZO N. IOS m

Figura 2

"416+40++*+4P*»0041VILLITA MARGEN IZQUIERDA

VILLITA 0+355 BASE CORTINA

VILL! A 0+35 AGUAS • R: IB.4

MANLLITA • 0 0 h = 1 5

ILLITA POZO h = 25 m

TA 0'0 ENT

100

50

'1)

^ 0 r---^^1'y+^j'I IVI LITA CORONA TESTI 0

U—50

—100

20 30

40

TIEMPO (s)

SISMO ENERO 14, 1991. COMPONENTE,LONGITUDINAL

50 600 10

Figura 3

ESTACIONES ACELEROGRAFICAS DE LA FUNDACIONICA EN LA CIUDAD DE MEXICO

M. I. Juan Antonio Otero Pliego

La Fundación ICA fue constituida el 27 de octubre de 1986. Aprincipios de 1987 inició un proyecto denominado internamente"Respuesta Sísmica en la Ciudad de México", con la colaboración delCentro de Investigación Científica y de Educación Superior deEnsenada (CICESE).

En el plan de trabajo se contempló instalar 30 acelerógrafos desuperficie, dos de pozo y la instrumentación de un edificio. Durante1987 se instalaron 29 estaciones de superficie, difiriéndose la que debíaconstruirse próxima al edificio susceptible de ser instrumentado.

Una vez identificado el edificio Ing. Bernardo Quintana Arrioja,ubicado en el predio del Puesto Central de Control del Metro, duranteel segundo semestre de 1988 se construyó otra estación superficial y enel mismo sitio, en julio de 1989, se instalaron dos acelerógrafos de pozo,uno a 20 m y otro a 40 m de profundidad (fig. 1). Con apoyo en elprograma Tecnología Industrial para la Producción, del CONACYT , endiciembre de 1990 se iniciaron los trabajos preliminares parainstrumentar el edificio, con la colaboración del CICESE.

Las estaciones de la Fundación ICA constan de un cilindro deconcreto reforzado de 2.50 m de diámetro y 1.50 m de altura, de los queun metro queda bajo la superficie del terreno; tienen una acometidaeléctrica que recarga permanentemente cuatro baterías externas queconstituyen la fuente de energía del acelerógrafo. Cuentan además conuna antena para recibir la señal (WWB) para tener la misma referencia

55

de tiempo en los aparatos; este sistema se encuentra en la etapa deimplementación (fig. 2).

En más de la mitad de las estaciones, se instaló una línea telefónicacomercial que permite monitorear, desde las oficinas de la FundaciónICA, el funcionamiento del instrumento y, además, recuperar losregistros que se obtienen durante sismos fuertes.

El instrumento que utiliza la Fundación ICA es el SSA-1 deKinemetrics, que tiene memoria de estado sólido con 512 kbytes,expandible a un megabyte, la frecuencia natural del instrumento es de50 hz, su resolución de 12 bits y un rango dinámico de 72 db.

El procesamiento de la información se lleva a cabo en tres etapas. Enla Etapa I se cambian de formato los datos originales, se edita elacelerograma, se ajusta el tiempo absoluto y se hace la conversión deunidades físicas.

En la Etapa II se diezma la serie de tiempo, se remueven lascomponentes de frecuencia cero y de tendencia parabólica, se corrigepor línea base, se corrige por instrumento y se calculan velocidades ydesplazamientos.

En esta etapa se tiene la opción de aplicar cuatro tipos de filtros:

a) Filtro Butterworth unidireccional

b) Filtro Butterworth bidireccional

c) Filtro Ormsby

d) Filtro con transformada rápida de Fourier

56

En la Etapa III se calculan los espectros de respuesta dedesplazamiento relativo, velocidad relativa y aceleración absoluta. Secalculan los espectros de Fourier en amplitud y fase, se editan losespectros y se guardan en archivos separados.

Con este sistema, la Fundación ICA ha registrado varios temblorescon diez o más registros; se tiene información de ocho sismos leves y deuno moderado que se sintió en la ciudad de México el 25 de abril de1989 (fig. 3).

La información de estos nueve sismos ha sido procesada y se hanformado mapas de distribución de algunos parámetros de interés comoaceleraciones, velocidades y desplazamientos máximos.

A la fecha se está realizando un análisis estadístico que ha permitidodetectar que, en cada sitio, se repiten ciertas características delmovimiento, independientemente de la ubicación del epicentro y de lamagnitud del temblor.

Se estima que desde 1988 se han obtenido en el Valle de México delorden de 500 registros de aceleración por las diferentes institucionesinvolucradas, lo que seguramente permitirá profundizar rápidamente enel conocimiento de este tipo de fenómenos, que en nuestra ciudadcapital es particularmente complejo.

57

FUNDACION ICA, A.C.ESTACIONES ACELEROGRAFICAS

ALAwCOA

S C.U.NARCC

S COIL/3

7 TCCAwACwACO

• vAL,l COwC3

1 1 AUT0000110

11 TLALPAW

IS wlfAwO14TC1

17 IMDAYISTA

1f WLT[NUALCO

7 1 . COU!u OR SA

13 CMS

u P.G.C.

27 MAW

H vRLt Kt wit

SI IIC2AIIWLCO7OTl

33 VCOWIA

33 INNUAC

3, 10107Ni00

31 IOWOOMO

Ai ,yJIGAIIp

CS Ai3AICA

AS IALOCIAS

O COTOCJU

At /IICMOS AIMS

I, MOOR ►OIy1AR$3 WI SNOW

H T10C1.OlM37 CICAWOp1

SI CAWOCLAAA

OINeOLAeIA :- - WWI • RLdObAA--- ANT ilia

MMQ7NN OLOOTMOA

Details IRsleleeioAes ostoeidA tape Figura 2

58

►UNDACIONICA.A.C.RELACION DESISMOS R►di1SIAADO6 POR ►ETACJON

No. 98TAC.ION S/►EB/q 10AMAR419 27/wBR/99 I/ MA 12/AGO/p I1/MAY/90 31/MAYAO 14/ENEN1 UM) Ri91

I ALAMEDA • • • . • • • • • •3 CDJUARQ • - • - • • - •S CHILLES • • • • - • • •7 ICCAMAC.wALCV - - • - - • - -9 VALLLGOMFZ ^ • • . • • . • • • . •u AALL/DROMO ^ _ - . ^ • • - • • - •13 ILAIlAN - - • • • • • • -IS MIRA/MOMS • • • • . • • • • •17 UNDAVISU • • - - - • • •19 MEYEHUALCO • - • • - • - •31 COCKS DU. - - - • • - •D CZIIS - . - • - - - • - -3S P.GC. SUP. • • • • • ... • •3S ►.C.G30MTSr - - - • • • • •D P.C.C.I0MI9. - - - • • • • . ^ •7/ GRANJAS • • - - • • •33 VILLA DEL MAR • • • • • • • • •.31 NPIANUALCbYOTt. • • • • •. : . • . • • ^ •D UCONSA • - • - • - • • •311 TIANUAC _ • _ - . - . - . •37 XOTEPINGO • • • • • • • ^ •39 RONDOJITO - - - • - - - • •41 HANGARES • • ^ • _ • . • . • .. - . •CD JAMAICA • - • • ^ - • • • •M BALL/ERAS • • • • • • • ^ •O ODYOC:W • • • ^ - - • - •i. BU[NOSAI RES • - • • • • •^ • - •SI SECLOR POPULAR • . • . • • • • • -. ^ •.D SAN SIMON • • • - • • •SS RA7ELDLCO • • • • - • • - • •37 [bCCANDON • - • • • • •S9 CANDEIARIA • ^ - . • . - - - . • • •

Figura 3

59

EL CENTRO DE INSTRUMENTACION Y REGISTROSISMICO, A.C.

Ing. Juan Manuel Espinosa Aranda

Director General del CIRES

INTRODUCCION

El Centro de Instrumentación y Registro Sísmico, A.C., creado bajoel auspicio de la Fundación Javier Barros Sierra, A.C., tiene entre susobjetivos principales la investigación y desarrollo tecnológico desistemas de instrumentación sísmica de alta calidad. Desde 1986, lasautoridades del Departamento del Distrito Federal encargaron el diseñoy desarrollo de la Red Básica de Acelerógrafos Digitales del D.F.Actualmente los resultados que se obtienen con este sistema, coadyuvancon estudios para la adecuación de los factores de diseño sísmico de losreglamentos de construcción de obras civiles en México. Asimismo, elCIRES es pionero en la medición de efectos sísmicos en estructuras y elsubsuelo del D.F.

En el campo de desarrollo e innovación tecnológica, el GIREScolaboró con autoridades del DDF en el diseño e implantación delSistema de Alerta Sísmica para generar señales de prevención en laciudad de México ante la ocurrencia de sismos fuertes en la costa deGuerrero. Adicionalmente, el CIRES investiga y desarrolla sistemas demedición y registro, de bajo costo, que permiten registrar y analizar elcomportamiento dinámico de edificios y estructuras sujetas a la acciónde sismos. Esto ha permitido crear tecnología propia en electrónica,computación e instrumentación.

60

E "77'r,Sr_......... ... __^, _

Con el objetivo de promover la formación de recursos humanosespecializados, el CIRES organiza seminarios, cursos, conferencias yeventos que le permiten la divulgación de conocimientos sobre lamedición de fenómenos sísmicos. Asimismo, realiza proyectos deinstrumentación sísmica con la participación de estudiantes deingeniería que desempeñan su servicio social y desarrollan trabajos,como tesis profesionales.

RED BASICA DE ACELEROGRAFOS DIGITALES DELDISTRITO FEDERAL

Después de los sismos de 1985, un grupo de expertos en ingenieríacivil evaluó los daños ocurridos en la ciudad de México y propuso lainstalación de aparatos de registro sísmico para mejorar el conocimientode la respuesta sísmica de los suelos característicos del área urbana delD.F. Los aparatos a cargo del CIRES forman la "Red Básica deAcelerógrafos Digitales del D.F." En la fig. 1, con números pares, seindican las estaciones de la Red en la ciudad de México, así como laszonas de Lago, Transición, Suelo Duro y Máximo Riesgo. El proyecto deDiseño y Construcción de la Red Básica de Acelerógrafos Digitales delD.F., fue patrocinado a través del CONACYT, con recursos del llamado"Fondo para la Reconstrucción de la ciudad de México", durante 20meses. El proyecto se terminó en febrero de 1988.

Actualmente la Red ha captado aceleraciones causadas por 19 sismosocurridos desde marzo de 1987. En la tabla se indican las coordenadasde las sismos, sus magnitudes correspondientes y el número deestaciones con registros simultáneos en cada evento, así como lossegundos de registro acumulados en cada caso, que alcanzan hasta ahorapoco más de 4:30 Hs. El tiempo de referencia de cada registro seobtiene mediante la señal del Sistema de Radio Omega; sin embargo, lacalidad de recepción de esa señal no alcanza el 100% en todos los casos,lo cual hace cuestionable su exactitud. Esta limitación promovió eldesarrollo de un Sistema de Sincronía y Telecontrol, que permite,

61

además del disparo radio-controlado de las estaciones acelerométricasde la Red, las marcas de tiempo de sincronía en los acelerogramascaptados en el área urbana de la Ciudad. La fig. 2, muestra un registrocon la señal de sincronía.

Con el objetivo de apoyar estudios de diseño sísmico para elmejoramiento del Reglamento de Construcción del D.F, se handistribuido informes de la serie RA-DF sobre los eventos captados, amás de 17 instituciones nacionales, entre las que destacan elCENAPRED, los Institutos de Ingeniería y Geofísica de la UNAM, elInstituto Mexicano del Petróleo, la Fundación ICA y el Centro deInvestigaciones Sísmicas de la Fundación Javier Barros Sierra.Asimismo, algunas instituciones internacionales como el Istituto diGeodesia e Geofisica de Italia, el Institud fur Massivbau undBaustofftechnologie de la República Federal de Alemania, y el ESPOLde Guayaquil, Ecuador.

SISTEMA DE ALERTA SISMICA

En el campo de desarrollo e innovación de tecnología, además delSistema de Sincronía y Telecontrol mencionado, en el CIRES se diseñóy construyó el Sistema de Alerta Sísmica (SAS) en tiempo real, para laciudad de México. El SAS tiene como objetivo mitigar los efectosdestructivos de los sismos en la población y los bienes patrimoniales dela ciudad de México, ante eventos que ocurran en las costas del estadode Guerrero a 320 Km de distancia, fig. 3.

El SAS permite conocer la ocurrencia de eventos sísmicosimportantes mediante un conjunto de estaciones sismo-detectoras quecubren la región de epicentros más frecuentes en la costa de Guerrero.Al detectar un sismo, la estación de campo envía por radio hasta laciudad de México señales de alertamiento sísmico en tiempo real; conbase en que las ondas sísmicas viajan más lento que las ondas

62

radioeléctricas, se puede anticipar su llegada hasta en aproximadamente60 s.

Para este sistema fue necesario diseñar un algoritmo que permitereconocer en las estaciones de campo, las aceleraciones causadas porsismos fuertes cercanos, fig. 4. Asimismo, se desarrolló la infraestructuraelectrónica para digitalizar y registrar su proceso. Una vez detectado elsismo, la estación transmite la información de alerta codificada enformatos binarios. Se diseñó y construyó el subsistema detelecomunicación entre Guerrero y el D.F, fig. 5, que permite enlazar en"tiempo real" las 12 estaciones de campo del SAS con la EstaciónCentral de Registro en el D.F.

La información recibida en el subsistema Detector de Señales deAlerta, controla las transmisiones de señales de radio alertajerarquizadas. Cuando la magnitud del sismo detectado es menor del 64Richter, la señal de radio alerta se usa para poner en marcha losacelerógrafos de la Red en el D.F. Asimismo, con el propósito de tomarmedidas que permitan mitigar los posibles efectos causados por unsismo de mayor magnitud, el Sistema controla la transmisión de señalesde alertamiento que pueden alcanzar a la población y servicios vitales enla ciudad de México.

Los sismos son fenómenos menos frecuentes cuanto mayor es sumagnitud y, por ahora, su pronóstico de ocurrencia es poco preciso.Ante esta virtud, la disponibilidad del SAS se asegura mediante eldesarrollo de funciones periódicas de autoevaluación que permiten laverificación frecuente de las condiciones de operación de lossubsistemas y equipos de telecomunicaciones, así como las de cadaestación sismo detectora de campo.

63

CENTRO DE INSTRUMENTACION Y REGISTRO SISMICO, AC

Eventoaño

Fechames dia

HoraGMT

Hora Omegacorrecta (%)

Latitud Longitud Magnitud Estaciones conregistro

Duraciónacumulada

(seg)01 87 Mar 12 18:47 66 --- 4.0 3 45

02 87 Jun 07 13:31 65 --- --- > 45 13 479

03 87 Jun 26 22:00 66 --- > 4.5 3 51

04 87 Jul 05 18:20 50 16.22 98.82 4.7 4 72

05 87 Jul 15 07:16 60 17.33 97.42 5.3 17 1020

p6 88 Feb O8 13:51 52 17.66 102.17 5.5 33 1801

07 88 Sep 26 20:11 100 16.75 102.01 5.3 1 26

08 88 Nav 28 17:33 100 --- --- 35 1 22

09 89 Mar 10 05:19 69 1731 100.75 5.0 13 328

10 89 Abr 2S 14:26 75 1633 9955 6.9 31 5177

11 89 May 02 03:31 70 16.30 99.35 5.0 26 1188

12 89 Ago 12 15:31 65 18.16 100.99 55 17 370

13 89 Oct 08 22:32 50 17.14 100.11 5.3 2 41

14 89 Nov 09 08:36 75 16.72 99.72 5.0 4 59

15 90 Ene 13 02:08 66 16.38 99.67 55 3 125

16 90 May 11 23:43 62 16.70 101.70 5.3 34 1362

17 90 May 31 07:35 83 17.22 100.71 55 41 2968

18 91 Ene 14 21.11 80 17.80 101.80 5.0 16 388

19 91 Abr 01 07:34 84 15.97 98.40 53 25 904

Totales: 291 16,482

RELACION DE SISMOS REGISTRADOS

19.5582

19.35 -

19.45 -

19.25 -

19.5 -

19.4 -

19.3 -

19.2 -

19.15

20NOTAS:

I - ZONA DE LOMASII - ZONA DE TRANSICIONIII - ZONA DEL LAGO

- ZONA DE ALTO RIESGO SISMICO

34

-98.92-99.24

I I 1 T I I I-99.2 -99.16 -99.12

1 I-99.08

I-99.04

I I

-99

I 1 I-98.96

CENTRO DE INSTRUMENTACION Y REGISTRO SISMICO, ACESTACIONES DE LA RED BASICA DE ACELEROGRAFOS

LONGITUD

65

0 4 8 10 12 14 16 18 20T iempo Cseg]

Vertical:Norte - Sur:Este - Oeste:

Maximo Absoluto: 282.86 gals (U )Maximo Horizontal: 43.29 (modulo)

Archivo: A:FB200021Hora de inicio: 10:00:01 GMTFecha: 11-oct-91Estacion: 01Nombre: CIRES, ACUbicacion: Monrovia 907

Max (m/s z ) Min (m/sz)2.82857 -2.074731.56754 -2.222461.44357 -1.66649

n

-28351+285

6.1

^u

L -283^; +283^tJ

------------------------ ------Código Omega Este-Oeste

¡Vertical

CENTRO DE INSTRUMENTACION Y REGISTRO SISMICO, A.C.

fig 2

JC)CENTRO DE INSTRUNENTA(lOH

PROY ECTO:SISTEMA DE ALERTA

SISMICA

FIG Ho.

5

PROY Ho.

c.a /Y}/y o

REV No.

TITULO: El Sistema de Alerta Sísmicapara la ciudad de México

FECHA DIBUJO

ak, 1 In-,

REV

'' l%Y RE6ISTR0 SISNICOi AC

Jf.:%/, Tlax^

j Michoacán ^ ^^México ^

Morelos Puebla

G errero

Papanoa

Oaxaca^ 'II^^Î!^ÎIIII1

°

Acapulco

hI Y .^^^r''^ , Punta

^'I^

-.411 IIII °°II111

Maldonado

1 °^^ ^ ^^ ^~ ti °IIÎIIIIIIII Ii1111uI

pIiI^ I

11111111111110111111^-a!! Î I.Océano Pacifico llllllillili^,

de Guerrero (BG)j i Brecha

Sismo Detector: SISIDE111111 Sistema

0 Estaciones de Campo : ESDECA'S

0 Estación Concentradora Repetidora: ESCORE

Sistema de Comunicaciones Guerrero - DF: SICOGUEDF

e Estación Central de Registro: ESCERE

O

Sistema de Monitoreo, Generación y Difusión de Ale rta Sísmica: SIMOGEDI

Urbana (DF)v 4 Zona

PLANOS DE REFEREHCIA No. REVISION ES FECHA REVISO

cAPROBO HOJA

/ ('7-).,;. a ,^.. ,Zo a-Z,;( 14fa ^^^^

fig 3

6 7

ENERGIA

Tp = 1 .4 = 4.57

Muestras a promediar = 32

Tiempo de observocion = 12

Fact. P = 5 Fact. S = 2

Emax = 5.3 m= 0.9

CENTRO DE INSTRUMENTACION

Y REGISTRO SISMICO A.C.

ALGORITMO DE DETECCION

EVENTO: slui0511 Mc= 5.8

ó 104

0 Reg i s tro

Ñ

oL.)

80_400–

40

-

-

EkTE –

–80

20 - NORTE –7a. 0U

–20 -

80 -

tn40 - V

-RTICAL

a.. 0 -iwil

OEITk

c^ –40 -

–80 -0 5 10 15

Tiempo [seg]

20 25 30

fig 4

CIRES A.C.

ESPECIFICACION SICOGUED-900420

Pi: Radios V ►+ F

P2: Radios v F

Tx: Transmisores

Rx: Receptores

OL: Osciladores Locales de identificación

V: Polarización vertical

H: Polarización horizontal

UHF,V,P21

UHF,H,P2 1

i/

Ola

OL.

1 UHF,V,P2

Ol.i CERRO ELALOURW N

UHF,V,P2

OL, LAS BRISAS(EL VIGIA)

VHF, V. P, VHF,V,P2 VHF,V.P1 VHF,V,P,

;< Ti:::: Tz;Tzn [TI T2: Ti;

VHF,H.P2

ITa!

VHF,V,P, \/HF,V,P, VHF,V,P, NHF,V,P, VHF,V,P, VHF,V,P,

SISTEMA DE ALERTA SISMICASISTEMA DE COMUNICACIONES BRECHA DE GUERRERO- DISTRITO FEDERAL

MEXICO D.F

UHF,V,P2

OLS CERROCHICHINAUTZIN

E, E2 E, Ea ES Eó ET E8 Eg E10 En E,2PAPANOA EL VEINTE TETITLAN CACALUTLA PENJAMO EL JARDIN Sn PEDRO EL CORTES LAS VIGAS EL CARRIZO MAROUELIA HUEHUETAN

fig 5

RECENT PROGRESS IN STRONG MOTION SEISMOLOGY:THE CONTRIBUTION OF ACCELEROGRAPH NETWORKS'

John G. Anderson2

AbstractThe Guerrero accelerograph array and prior collaborative research between United States and Mexican

scientists is presented to illustrate the essential elements for the hardwa re, maintenance, and data processinginvolved in the operation of a strong motion network. Standard data processing includes identification andlocation of the earthquake, integration and computation of spectra of the accelerogram. Advanced processinginvolves modeling the accelerogram. A paper which is submitted to the 1991 Conference of the Mexican Societyof Seismic Engineers is appended to this abstract to summarize the current status of the Guerrero a rray.

Research progress in earthquake source physics c an be said to understand the low frequencies (i.e. belowthe corner frequency) reasonably well. Complexity on the fault probably dominates the structure of the spectrumat intermediate frequencies, and was a major focus of research in the past quadrennium. Models often are sensitiveto the number of accelerograms recording the earthquake, and every near field record is valuable. At highfrequencies, there is still no general resolution of the dominant process for the seismic spectrum. A strong casecan be made that the fall off is at least in part caused by attenuation along the path, but the spectrum of wavesleaving the source is still in doubt. Wave propagation effects have been modeled with some success up to about1-2 Hz. An important factor at regional distances is strong reflections of body waves (especially S waves) fromthe Moho. Conversion of body waves to surface waves at the boundaries of basins is another characteristic thatis common to observations and theoretical models. At higher frequencies, the structure of the Earth becomesso complex, and unknowable, that empirical Green's functions using small earthquakes are extremely valuable.Seismologists and earthquake engineers are beginning to converge on the issue of the role of non-linear soilresponse in strong motion site effects. A relatively thorough review of research, primarily in the United States,prepared as a contribution to the US National Report to the IUGG in Vienna, 1991, is appended to provide moredetails about recent research.

A generalization that can be made from the review of recent research is that essentially all strong motiondata is valuable. Current research problems will in nearly all cases have to be solved by collection of more data.Nearly all of the recent research progress has primarily been driven by the goal of understanding data that h asbeen collected from recent strong earthquakes. Strong motion instruments in recent earthquakes were so sparselydistributed that every instrument provides unique, non-redundant data. The complexity of Earth makes expansionof the networks of strong motion instruments a valuable objective.

1 Presentation for the Simposio Sobre Instrumentacion de Temblores Fuertes, CentroNacional de Prevencion de Desastres, Mexico City, September 24-25, 1991.

2 Associate Professor of GeophysicsSeismological Laboratory and Department of Geological SciencesMackay School of MinesUniversity of NevadaReno, Nevada 89557

Phone: (702) 784-4265FAX: (701) 784-1766email: [email protected]

70

GUERRERO STRONG-MOTION ACCELEROGRAPH ARRAY:NEW DATA AND RESULTS ON SITE EFFECTS

John G. Anderson', Roberto Quaas2, James R. Humphrey'

ABSTRACT

This paper summarizes the data produced by the Guer rero accelerograph array throughDecember, 1990. The data is available for engineering and seismological studies. We also presenta new method to estimate the site effects on the Fourier amplitude spectrum and demonstrate thatthis new method is consistent with previous results.

INTRODUCTION

The Guerrero array consists of 30 digital strong motion accelerographs in Guerrero, and neighboring states,Mexico (Figure 1). The network was designed to record accelerograms from large earthquakes on part of theMexico subduction thrust. At the end of 1990, the network had operated for six years. Important early datawere near field recordings from the September 19 and September 21, 1985 earthquakes (Anderson et al., 1986).The array is above another mature seismic gap, so that within the next few years it is likely to record anothergreat earthquake. Background information on the Guerrero array has been reported to the Mexican Society forSeismic Engineering previously (Anderson et al., 1990c). This paper adds selected results from 1989 and 1990earthquakes, which have now all been relocated.

Moderate sized earthquakes, with M = 3 to M = 6, are recorded weekly at short distances. Consequently,the data is ideal to study the effects of magnitude and distance on strong motion recorded on rock. We haveused these data to study site effects at the stations. Site response has a fundamental influence on the spectralcharacteristics of strong ground motion at high frequencies. However, it remains a problem to characterize theseeffects empirically. We reporta test, by Humphrey and Anderson (1992), of whether it is reasonable to characterizesite effects as the deviation from a very restrictive model for the Fourier spectrum. At low frequencies (belowthe corner frequency) the source spectrum is controlled by the seismic moment (Keilis-Borok, 1957), and thecorner frequency is controlled by source dimension and st ress drop (Brune, 1970). Above the corner frequency,we assume that the acceleration spectrum can be approximated by an exponential decay of the form e'f. AfterAnderson (1991b) the spectral decay parameter, x, is treated as the sum of a site-dependent term and adistance-dependent variable. Residuals from this simple model a re averaged to find site-dependent spectraltransfer functions.

1 Associate Professor, Seismological Laboratory and Department of Geological Sciences,Mackay School of Mines, University of Nevada, Reno, Nevada 89557, United States ofAmerica.

2 Instituto de Ingenieria, Universidad Nacional Autonoma de Mexico, Ciudad Universita-ria, Coyoacan 04510, Mexico D. F., Mexico

3 Research Assistant, Seismological Laboratory and Department of Geological Sciences,Mackay School of Mines, University of Nevada, Reno, Nevada 89557, United States ofAmerica.

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ARRAY DESCRIPTION

The Guerrero accelerograph network consists of 30 accelerographs, located as in Figure 1 (Quaas et al.,1987, 1989) and Table 1. All instruments digitally record accelerations up to 2 g. There a re three types ofinstruments in the array (Quaas et a1., 1987): DSA-1 and PDR-1 accelerographs manufactured by Kinemetrics,and DCA-333 manufactured by Terra Technology. The DSA-1 and DCA-333 operate with a fixed gain, utilizing12 bit analog to digital converters, implying a resolution of about 1 cm/sec2. The PDR-1 utilizes gain rangingin conjunction with the 12 bit A-D converter. The maximum gain is 64; thus in the maximum gain setting, theresolution is about 1/64 cm/sec2. The DSA-1 and PDR-1 record at 200 samples/second; the DCA-333 recordsat 100 samples/second. Accurate timing is achieved using Omega navigation signals. In the current configuration,the four PDR-1 stations are near the highway from Acapulco to Mexico City. Thus the gain ranging capturesevents from the coast at distances where standard instruments do not trigger, providing information about theattenuation of ground motion in the direction of Mexico City.

All instruments are installed on low concrete piers in free-field conditions. The sites are all on the leastweathered rock consistent with the array objectives. Rock type is listed in Table 1. Near the coast, most areon plutonic outcrops. Several inland stations are sited on extrusive volcanic formations. The disadvantage ofextrusive volcanics is that these may be interlayered with sedimentary accumulations. In contrast, it is usuallyreasonable to expect that plutonic or metamorphic outcrops along the coast a re directly connected to unweatheredcrystalline rocks at greater depths.

Instruments are maintained with visits about every other month from personnel at the Instituto de Ingenieria.The climate presents most instruments with a warm, humid environment, but with the current level of mainte-nance, the reliability is nearly 100%.

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TABLE 1Guerrero Accelerograph Station Locations

Station Location Geology

Lat°N Long°W Elev(m) uo(S)

(ms)

Acapulco 16.866 99.862 70 Alkali feldspar graniteArteaga 18.349 102.294 900 28.7 Altered tonaliteAtoyac 17211 100.433 40 30.5 GranodioriteCaleta de Campos 18.071 102.754 100 38.3 Meta-andesite brecciaCayaco 17.045 100.267 10 37.4 Alluvium (sand)Cerro de Piedra 16.761 99.644 100 38.8 GneissCopala 16.610 98.980 100 25.1 Weathered granite gneissCoyuca 16.995 100.120 100 36.1 GneissEl Balcon 18.009 101.222 1700 11.6 AndesiteFilo de Caballo 17.650 99.840 2300 40.3 Porphyritic andesiteLa Comunidad 18.122 100.520 400 18.7 AndesiteLa Llave 17.344 100.830 200 31.2 GraniteLa Union 17.980 101.810 60 26.9 Meta-andesite brecciaLa Venta 16.913 99.819 20 24.3 Granitic gneissLas Mesas 17.008 99.457 400 26.7 Granitic gneissLas Vigas 16.758 99.230 100 34.4 Quartz monzoniteLos Magueyes 17.387 100.594 300 19.8 AndesiteOcotillo 17.036 99.880 700 24.9 Weathered plutonic/ metamorphicOcotito 17.246 99.507 700 40.6 Weathered quartz monzonitePapanoa 17325 101.039 80 29.7 Leucocratic dykes intruding altered

granodioriteParaiso 17.343 100.225 800 26.4 DioritePetatlan 17.539 101.272 60 21.7 Quartz dioriteSan Luis 17.272 100.890 40 GranodioriteSan Marcos 16.772 99.439 100 362 GranodioriteSuchil 17.224 100.639 40 43.6 GranodioriteTeacalco 18.614 99.453 1000 53.2 Rhyodacite tuffTonalapa 18.094 99.559 800 38.3 Shale interbedded w/sandstoneVillita 18.045 102.189 100 41.7 TongueXaltianguis 17.091 99.726 600 24.9 TonaliteZihuatanejo 17.608 101.462 20 31.5 Tonalite

7 3

DATA SUMMARYBetween the installation of the Guer rero array in 1985 and the end of 1990, 782 accelerograms (three

components each) had been recorded from 323 earthquakes ranging in magnitude from 2.2 to 8.1. Data aredocumented in Anderson et al. (1987a,ó; 1988; 1989; 1990a,b; 1991a,b) and Quaas et al. (1988, 1990). Table 2updates the summary from Anderson et al. (1990c) of the rate at which the array h as recorded data, and Figure2 shows the epicenters of all earthquakes located through the end of 1990. Figu re 3 shows the range of magnitudesand epicentral distances that are available within the data set. Data are available on floppy disk from UNR orUNAM.

TABLE 2Number Of Records Obtained By The Guer rero Accelerograph Array

Year Ev' Re2 Rt3 < 3 3-3.9

4-4.9

5-5.9

6-6.9

> 7

1985 384 75 1.9 1 18 10 3 0 2

1986 44 83 1.7 5 19 14 5 0 1

1987 47 118 2.7 2 30 14 0 1 0

1988 52 119 2.2 5 30 13 4 0 0

1989 804 219 2.7 3 38 30 4 1 0

1990 624 168 2.7 0 15 34 6 0 0

Number of events.2 Number of records.3 Average number of records per event.4 Magnitudes of some events are unknown.

SITE EFFECT ANALYSISThe procedure used by Humphrey and Anderson (1992) to obtain site response functions is summarized

in the flow chart below. A simple shape for the shear wave spectrum is assumed, controlled only by the seismicmoment, corner frequency, simple geometrical spreading, and spectral decay parameter. Initial estimates of themoment, corner frequency, and spectral decay parameter a re determined from individual acceleration spectra ofthe earthquakes, and average estimates of logarithms of moment and corner frequency computed for each event,using the conclusion of Anderson and Humphrey (1991) that these parameters show a lognormal distribution innumerical tests. The individual estimates of spectral decay parameter are used to find a model for x(r, S).Combining these results, model spectra are predicted for station-event pairs by using average source parametersfor each event and x(r, S) for each station. Residuals from the model spectra are averaged over available eventsfor each station as an estimate of the site effect. The site effects determined in this manner are compared withCastro et al. (1990), who did not constrain the shape of either source functions or geometrical spreading.

We determined the spectral decay parameter from 356 useable S-waves recorded through December, 1988.The site responses are found from 21 earthquakes that were recorded on three or more stations. The initialspectral analysis maximizes the fit between the logarithms of the observed spectrum, S(f), and an omega-squaredmodel spectrum (Anderson and Humphrey, 1991). The model spectrum, M(f), as a function of the frequency,f, of radiated energy, is after Brune (1970) and Anderson (1986):

M^ _ 0.85M0 (2nf)2 e (1)

4npf3 R 1+(fc12

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In Equation (1), M0 is the seismic moment, f is the source corner frequency, x is the spectral decay parameter,R, the hypocentral distance, p the density, and 13, the shear wave velocity. The constant, 0.85, accounts for theaverage shear wave radiation pattern, amplification due to the free surface, and partitioning of energy into thetwo horizontal components. This study used p = 2.8gm/cm 3 and 0= 3.2 km/sec. The computational methoddescribed by Anderson and Humphrey (1991) objectively determines M o, L, and x.

1. Initial Spectral Analysis: Esti-mate Mo, j^ and x

from each accelerogram.

2. x(r, S) = TO) + xa(S)

3. Initial Average Estimate for Moand j; for each earthquake

4. Average Site Response

5. Correct Spectra and Final Fit

6. Final Average Estimate for Moand jo for each earthquake

Flow chart for procedure used to determine site effects and source parameters using Guerrero data.

DISTANCE AND SITE DEPENDENCE OF x

Previous studies of the spectral decay parameter, x, (Anderson and Hough, 1984; Anderson, 1986; Houghet al., 1988, 1989; Hough and Anderson, 1988; Anderson, 1991b; Rebollar et a1., 1991) have strongly suggestedthat it is a characteristic of attenuation between the source and the receiver. This result is based on evidence thatx exhibits a systematic behavior, increasing gradually with increasing epicentral distance from a finite intercept.Anderson (1991b) summarized the behavior of x as a function of epicentral distance, x(r), and a categoricalvariable uniquely determined by each par ticular site, xo(S) in Equation (2):

x(r , S) = xo(S) + x(r) (2)

where x(r, S) is the observable parameter derived from the shape of the spectrum (see previous section) and isa function of epicentral distance, r, and the site S. Following Anderson (1991b), we find K(r) and xo(S) usingonly a constraint that í(r) is a smooth function which is zero at zero epicentral distance. Numerical values inTable 3 and Figure 4 show that in Guerrero, ii(r) is nearly flat for the first 100 km, the range which encompassesmost of the data. Beyond about 150 km the curve continues to take only very small values, but is constrained

7 5

by less data. Figure 4 also shows x(r) as estimated by Anderson (1991b) for S-waves in southern Califo rnia. Insouthern California, 1c(r) increases significantly faster with distance. Humphrey and Anderson (1992) speculatethat this is related to lower temperatures in the crust of Mexico than in southern Califo rnia.

Table 1 lists the values obtained for 1c0(S). The mean of uo(S) for the 28 stations is 31.5 ± 9.0 msec. All ofthese stations (except Cayaco) are located on rock outcrops and most of these a re outcrops of crystalline rock.We did not find any strong correlations between uo(S) and characteristics of the individual sites, including whereavailable qualitative descriptions of the rock outcrop, P-wave velocity and density of core samples from the site,and P-wave velocity from short range surface refraction surveys near the pier.

Table 3X(r) as a function of epicentral distance r

r (km) x(r) (msec) r (km) 1c(r) (msec) r (ktn) x(r) (msec) r (km) x(r) (msec)

0.0 0.0 80.0 -0 .8 160.0 6.1 240.0 3.010.0 0.8 90.0 0.8 170.0 6.0 250.0 4.220.0 1.3 100.0 3.2 180.0 5.0 260.0 5.330.0 0.8 110.0 5.0 190.0 3.1 270.0 6.340.0 0.2 120.0 6.1 200.0 1.2 280.0 7.150.0 -0.3 130.0 6.4 210.0 0.1 290.0 7.760.0 -0.4 140.0 6.4 220.0 0.5 300.0 8.070.0 -0.8 150.0 6.2 230.0 1.7

AVERAGE SITE RESPONSE

Figure 5 shows how the procedure to estimate site response is implemented. On June 7, 1987 an ni b = 5.5earthquake occurred in the Ometepec region of Guerrero (Anderson et al., 1988). Twelve accelerographs weretriggered and nine produced usable records, at distances ranging from 40 to 150 km. The best-fitting shape forindividual spectra from each of the nine stations is shown as a dashed cu rve in Figure 5. Then, the log averagesof the seismic moment and corner frequency, together with the model for 1c(r, S) from Tables 1 and 3, were usedto predict the idealized model spectrum for each site, shown by the dotted cu rve in the Figure 5. The differencebetween the logarithms of the idealized model spectrum and the observed spectrum is evaluated to form thesite-event residuals. The site response functions for individual stations are calculated from the average of theresiduals for all the events recorded at that station.

Figure 6 shows the average site effects for 27 of the 30 Guerrero strong motion stations. The number ofevents contributing to the average is indicated in all cases. The results obtained by Castro et al. (1990) are alsoshown in Figure 6. In all cases where both this study and Castro et al. used several earthquakes to determine siteresponse, the site functions are similar. Since Castro et al. (1990) allow the source spectral shape to have unlimitedroughness, the consistency of the site effects in Figure 6 suggests that on the average, the spectra in Guer reroare consistent with the omega-squared model.

Stations for which the site response is relatively flat a re: San Marcos, Ocotillo, Tonalapa, La Union, LaVenta, and Zihuatanejo. Stations for which there is a well defined amplification in a narrow bandwidth are: Cerrode Piedra, Las Mesas, El Paraiso, Papanoa, and Xaltiangius. There is no first order association of site amplificationand topographic relief for stations in the array. It is likely, as Geli et al. (1988) have concluded from numericalsimulations, that these site effects are the result of a complex interaction between three dimensional topographicrelief and subsurface layering (i.e., a variation in the depth of weathered layer or in the lithology).

CONCLUSIONS

There are two important conclusions from this paper. The fast involves the continued collection of highquality data from earthquakes in Guerre ro, although a curious feature of the epicentral distribution is the lack of

76

records from the central portion of the Guer rero gap (Figure 2). Additional important data is anticipated. Thedata is available to address important current research topics related to source physics and prediction of groundmotion from great earthquakes in subduction zones in general, and with implications for Mexico in particular.

The second is that we can characterize the main features of acceleration spectra from the Guerrero subductionzone in terms of an omega-squared source spectrum, a site and distance dependent spectral decay parameter,and site response. The site functions indicate that frequency dependent amplification and deamplification is animportant factor to consider in interpreting spectra from the Guerrero array. Their variability suggests that theseeffects are due to variations in near surface velocity structure and/or topographic effects and not wave propagationeffects that would be common to all source site pairs. Since these effects are important on rock stations, thevariability among soil sites is likely to be even greater.

ACKNOWLEDGEMENTS

Raul Castro provided many helpful and stimulating discussions during the course of this study. The researchwas supported by National Science Foundation grants EAR-86-18312, CES/BCS 88 08357 and EAR 88 18641.

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78

19.5

19.0

18.;

18.0

17.5

17.0

16.5

Guerrero Accelerograph Array

—99 —98—100—10116.0

—103 —102

^ rMEXICO CITY ` iÎMICHOACAN /

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^• >

^, MEXICO ^ r J ^ MORELOS ,J

3 --^.,,i 1,1

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19.5

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* ^^^^ ^ * S.** S- O Accelerogroph

P0 p0 km

—102 —98- 9916.0

—103 - 101 —100

Figure 1. Map of coastal Mexico with locations of Guerrero Accelerograph stations, epicenters of all knownlarge (M, > 6.9) earthquakes since 1800, and rupture zones of selected earthquakes.

Guerrero Earthquakes: 1985 — 1990

Figure 2. Epicenters of earthquakes recorded in 1985 - 1990.

79

807060

ú 5040

30

*4 20100

i^

i

400

.^ 350Ey 300

c 250o

2006

ó 150

100u'a.

50

0

LAS VIGAS SAN MARCOS

-3.0-1.0

XALTIANGIUS

2.0

1.0

.0

-1.0

-2.0

-3.0

•

R = 102 km '.

-1.0 .0 1.0 2.0

FILO DE CABALLO

Log f. Hz2.0

2.0

1.0

.0

-1.0

-2.0

-3.0-1.0 .0

Log f. Hz1.0 2.0 2.0

Located Events, 1985-1990

0 100 200 300

Epicentral distance (km)

Figure 4. x(r) as a function of epicentral distance rfor Guerrero (solid line) and southern Califo rnia(dashed line).

3

5

Mu

Figure 3. Magnitude and epicentral distance ofall events 1985 through 1990.

Figure 5. Example: determination of site residuals for the June 7, 1987 event (Mw = 5.0). See text for expla-nation.

80

ART 2(0).8

-.8

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Figure 6. Site functions calculated for the Guerrero stations by Humphrey and Anderson (1991) (solidcurves) and by Castro et al. (1990) (dashed curves). The number of events used is given after the stationname; number in parenthesis is the number of events used by Castro et al.

81

OCURRENCIA DE SISMOS EN EL ESTADO DE CHIAPAS

M.I. Rafael Aranda Hernández

Profesor de la Escuela de Ingeniería Civil, Universidad Autónoma de Chiapas

RESUMEN

En este trabajo se describen las causas que originan los sismos en elestado de Chiapas, relacionadas con el tectonismo, el vulcanismo, lainducción por embalse de presas y el sistema de fallas de transcurrencia.

Se emplea la información contenida en catálogos sísmicos elaboradosen el Instituto de Ingeniería de la U.N.A.M. y la Comisión Federal deElectricidad, que describen movimientos registrados desde el siglopasado, con magnitud mayor a 3.7 grados en la escala de Richter eintensidad mayor a IV en la escala de Mercalli .

Se utilizan los datos característicos de 531 temblores para ver sudistribución de acuerdo con las provincias tectónicas en que se hadividido el estado de Chiapas. Ello servirá para definir los sitios másconvenientes donde debe ubicarse una red universitaria deinstrumentación sísmica. La información también es de utilidad paraestudiar el riesgo sísmico por regiones.

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ANTEPROYECTO DE INSTRUMENTACION SISMICA EN ELESTADO DE CHIAPAS: RED UNIVERSITARIA

Ing. José Alonso Figueroa Gallegos

Existen en el globo terrestre, zonas en las que los temblores ocurrencon más frecuencia que en otras. Así, se definen tres macrozonassísmicas que se conocen como: El Cinturón Circumpacífico, CinturónAlpino, y la Zona de Baja Sismicidad. Por su ubicación geográfica, laRepública Mexicana, y muy especialmente el estado de Chiapas, seencuentran en la parte más activa de la primera de estas macrozonas.Dos terceras partes de los mayores terremotos del mundo se hanproducido en el Cinturón Circumpacífico, por lo que también se le llamaCinturón de Fuego. La teoría de Tectónica de Placas y DerivaContinental, se fundamenta en que la corteza terrestre es un enormerompecabezas dividido en doce fragmentos o placas sobre las que seasientan los continentes y océanos.

En el caso del estado de Chiapas, interesan en especial tres placas: lade Norteamerica, la de Cocos y la del Caribe. La primera de ellas es detipo continental; la de Cocos se encuentra en el Océano Pacífico, frentea las costas nacionales, desde Nayarit hasta la parte meridional deCentroamérica; la del Caribe atraviesa parte de Guatemala y el estadode Chiapas.

Sin duda que, a nivel nacional, es la placa de Cocos la que ocasiona elmayor número de sismos; en particular, la parte conocida comoTrinchera de Acapulco, en el estado de Guerrero, zona donde se hangenerado los terremotos más severos registrados en nuestro país. Noobstante, es conveniente mencionar que, a partir de 1983, se ha puestoespecial interés en el estudio de la placa del Caribe, ya que los

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movimientos entre ésta y la Continental han ocasionado numerosossismos en el sureste del territorio mexicano, principalmente en el estadode Chiapas.

Otras fuentes de generación de sismos en nuestro Estado han sido:

a) El movimiento de subducción de la placa de Cocos que sehunde por debajo de la placa de Norteamérica; es posibleque ello ocurra frente a toda la costa del Estado.

b) El movimiento de deslizamiento de la falla del Caribe con lade Norteamérica, que recorre aproximadamente 100kilómetros del estado de Chiapas, en lo que son municipiosde Mazapa de Madero, Motozintla y otros de la costa, hastaunirse con la placas de Cocos.

La actividad volcánica o vulcanismo, ha causado grandesestragos en la población, tanto por los temblores que segeneran con ella, como por las erupciones. Es pertinenteaclarar que la mayoría de ellas han ocurrido en el país vecino,Guatemala, y la más reciente, en 1982, con la erupción delVolcán Chichón en la zona del Chichonal, en los municipiosde Francisco León y Chapultenango. En el Centro del Estadose tienen otros volcanes, como el Cerro Baúl, frente aCintalapa, Zontehitz y Huitepec; en San Cristóbal de lasCasas y otros en los municipios de Venustiano Carranza yVilla de Corzo; en la frontera con Guatemala se localiza elTacaná, que es un volcán activo y, en diferentes lugares,existen otros con actividad menor.

La inducción de sismos por la construcción del sistema decentrales hidroeléctricas sobre el río Grijalva.

e) Los movimientos del sistema de fallas geológicas detranscurrencia o locales que se tienen en el Estado.

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Por lo anterior, podemos concluir que la actividad sísmica en Chiapases intensa, por lo cual se debe mantener una permanente labor deinformación sobre los acontecimientos de la naturaleza. En ello jueganun papel muy importante los programas oficiales o institucionales que setengan para que los datos que se recaben sean fidedignos; además,conviene que se implanten dispositivos de monitoreo instrumental enlos sitios donde se tiene ya detectada la generación de los temblores,tanto por tectonismo como por vulcanismo, asf como por el sistema defallas geológicas locales.

Actualmente se tiene la Red de Instrumentos Sísmicos en puntos deinterés en el sistema de presas en el río Grijalva, perteneciente a laComisión Federal de Electricidad y la Red Telémetrica, del Instituto deGeofísica de la UNAM, instalada en el municipio de Unión Juárez, paramonitorear la actividad sísmica del Volcán Tacaná. En el mismo volcán,el gobierno del Estado, a través del Departamento de Protección Civil,ha realizado algunas acciones.

Es muy recomendable que se continúe formalmente con laelaboración de los catálogos de sismos en las dependencias oficiales,como la Comisión Federal de Electricidad, los Institutos de Ingeniería yGeofísica de la UNAM, y el Instituto Sismológico Nacional. En esteaspecto pueden desempeñar un papel muy importante las institucionesde educación superior en el Estado que cuentan con carreras deIngeniería Civil.

Por lo que respecta a la Universidad Autónoma de Chiapas, que eneste evento nos ha tocado representar, ésta se ha propuesto realizaralgunas acciones para que, en el futuro, puedan desarrollarseinvestigaciones en el campo de la Sismología y de la Ingeniería Sísmica;en primera instancia se pretende crear un grupo de profesionales con elpropósito de actualizarlos en la problemática sísmica y geológica de laentidad; formar un equipo de personas entrenadas en el uso ymantenimiento del equipo, y se propone, también, la instalación de

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cinco estaciones sismológicas que serían del tipo telemétrico, analógicasy digitales, para la formación de una red sísmica en el área delChichonal y Tacaná.

Esto no se podrá lograr si no contamos con el apoyo y asesoría deinstituciones con experiencia en estos quehaceres, como el CentroNacional de Prevención de Desastres, el Instituto de Ingeniería y elInstituto de Geofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México,entre otros. Cabe señalar, por otro lado, que la estructuracióninstitucional de nuestra universidad, dividida en campus diseminados enla geografía del Estado (Tuxtla Gutiérrez, San Cristóbal de las Casas,Villaflores, Tapachula y Huehuetan) permiten contar con la cantidad ycalidad del personal que este programa de entrenamiento requiere, enlugares relativamente cercanos a.los sitios de interés.

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EL CENTRO INTERNACIONAL DE CIENCIAS DE LATIERRA Y LA INSTRUMENTACION DE MOVIMIENTOS

FUERTES. UNIVERSIDAD DE COLIMA

Dr. F. Alejandro Nava P.

El Centro Internacional de Ciencias de la Tierra (CICT), de recientecreación en la Universidad de Colima, tiene actualmente, comoprincipales campos de interés, áreas de sismología y vulcanología. Lacreación del CICT coincidió con un episodio eruptivo del Volcán deColima (o Volcán de Fuego), que fue su bautizo y prueba de fuego; estevolcán es uno de los principales objetos de estudio del CICT, dada sucercanía y alto nivel de actividad.

Sin embargo, este volcán no es, con mucho, el único objeto deestudio del CICT, ya que éste está situado en un área extremadamenteinteresante para los estudiosos de las Ciencias de la Tierra. En ella seencuentran volcanes activos (incluyendo al más activo de México, elVolcán de Fuego de Colima), trinchera de subducción con suscorrespondientes grandes terremotos someros, una microplaca (Rivera),puntos triples, zonas de expansión, grabens, etc. (figura 1), que laconforman como una de las zonas tectónicamente más activas delplaneta, con la posibilidad de encontrarse situada en una región,conocida como Bloque de Jalisco, que puede estarse separando de, orotando con respecto a, la Placa de Norteamérica.

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El CICT cuenta con una red telemétrica de sismógrafos (RESCO)concentrada en y alrededor del Volcán de Fuego (figura 2), que si bienes útil para detectar y localizar la sismicidad asociada con el volcán, y ladel norte y centro de Colima, a pesar de que los eventos que disparan elsistema son digitalizados y almacenados en disco duro, debido a latransmisión analógica de las señales, no se tiene un rango dinámico quepermita recuperar las formas de onda excepto para eventos muypequeños. Por tanto, esta red debe ser ampliada o complementada coninstrumentos o redes que permitan un adecuado monitoreo de la regiónColima-Jalisco, que es considerada como un posible gap (vacancia,hiato) sísmico (figura 3).

Las necesidades de instrumentación de movimientos fuertes delCICT se resumen en la tabla 1 bajo dos grandes rubros de sismología(tectónica) y vulcanología (sísmica).

El aspecto vulcanológico consiste en la captación de series de tiempode formas de onda para estudiar aspectos propios de sismos volcánicos,en particular, de relaciones entre fases de preparación que anteceden alos sismos tipo B y las fases de mayores amplitud y frecuencia de éstos,para tratar de determinar los procesos de fuente. Es también importantecontar con series de tiempo confiables para poder extraer señales deruido, especialmente del causado por derrumbes durante episodioseruptivos. Aunque se contempla llegar a implementar, a mediano plazo,el uso de estaciones de ganancia variable y salida digital en RESCO,sería muy conveniente complementar, entre tanto, esta red con algunosacelerógrafos.

El aspecto de sismología tectónica consiste en lograr lacaracterización de las asperezas que determinan el ciclo y las sísmicas enel gap de Colima-Jalisco, mediante técnicas de inversión de formas deonda y análisis espectral que permitan determinar localización, tamaño,caída de esfuerzo, etc., de dichas asperezas. Con este fin, y mediantefinanciamiento del CENAPRED, se construirán, en los próximos meses,

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bases para la operación de sismógrafos, e idealmente, de instrumentosde movimientos fuertes, inolinómetros y detectores de radón en elsuelo, que tendrán también puntos de referencia para levantamientosgeodésicos de nivelación y de GPS, y que serán la base de unobservatorio sismológico para estudios predictivos en el gap deColima-Jalisco. (fig. 4).

De contar con instrumentos de movimientos fuertes, otras dosaplicaciones muy útiles son: tener un medio confiable para calibrar lasescalas de magnitudes para los instrumentos localizados en esta región,a partir de magnitudes determinadas de sismogramas Wood-Andersonsintéticos obtenidos de registros de acelerógrafos; a partir de registrosde sismos fuertes y de fuentes controladas utilizadas para estudios deestructura, utilizar formas de onda confiables y lineales para laverificación de los modelos de velocidades y la caracterización de lasrespuestas locales en los sitios de registro mencionados arriba.

Por otra parte, los actuales proyectos de investigación del CICTpueden beneficiar a, y beneficiarse de, la Red de Acelerógrafos deAcapulco, ya que en marzo de 1992 se llevarán a cabo líneas derefracción sísmica profunda desde la costa de Guerrero hasta el Valle deMéxico. Los tiros submarinos que se llevarán a cabo durante esteestudio, pueden servir para calibrar los acelerógrafos de la red,determinar correcciones de tiempo de viaje y efectos locales deamplificación; se conocerá su posición, tiempo origen, magnitud ymecanismo focal; por otro lado, los registros de estas estaciones daríandatos muy valiosos para conocer la estructura somera en toda la región.

Se extiende una atenta invitación a todos los científicos interesadosen participar en los proyectos del CICT, al mismo tiempo que seagradece sinceramente a las autoridades y científicos del CENAPREDla oportunidad de participar en el presente simposio.

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89

CICT

MOVIMIENTOS FUERTES

SISMOLOGÍA

Caracterizar AsperezasInversiónCaída de EsfuerzoCalibrar MagnitudesVerificar Modelos de Velocidades

VULCANOLOGÍA

Sismos Tipo BPreparación y Disparo

PELIGRO Y PREDICCION SISMICOS

BASES DE OBSERVACION ($ CENAPRED)

Punto de Referencia para Nivelación y GPSSismógrafo de Movimientos FuertesInclinómetroRadón (Suelo)

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MareógrafosNivel de PozosRadón (Agua)GeoquímicaGasto ManantialesAutopotencialAnimales (?)

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92

ESPECTROS DE DISEÑO PARA EL ESTADO DE MEXICO

UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE MEXICO

Ing. Daniel Angel Romero Dávila

Facultad de Ingeniería

INTRODUCCION

El conocimiento actual de fenómenos que relacionan los datos deactividad sísmica, ha aumentado por la investigación sobre modelosbasados en los datos de que se dispone y como resultado de revisionesdespués de sismos de gran magnitud como los ocurridos en septiembrede 1985 (ref. 1). En el trabajo, se pretendió evaluar el riesgo sísmico delEstado de México, proponiendo los espectros de diseño de acuerdo auna regionalización sísmica general y una zonificación particular paralos diferentes tipos de terreno que se definieron dentro del Estado.

El riesgo sfsmico se expresa como el número de veces con que seexcede una cierta intensidad en un sitio dado y, para fines de ingeniería,esta intensidad se da en términos de algún parámetro que esté ligadocon las características del movimiento del terreno y que tenga unacorrelación elevada con las respuestas máximas de las obras deingeniería.

Los parámetros usuales son la aceleración y velocidades máximas delterreno; las respuestas máximas se proporcionan como las ordenadas delespectro de diseño para valores dados de periodo y amortiguamiento delas estructuras.

93

El único antecedente que existe sobre el análisis de riesgo sísmico delEstado de México, es la Regionalización Sísmica de la RepúblicaMexicana, elaborada por el Dr. Luis Esteva en la década de los sesentas(ref. 2), la cual recientemente se ha actualizado como consecuencia de larevisión del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal(ref. 3).

Esta regionalización es la que se propone en el Manual de Diseño deObras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad (ref. 4). Dentro deésta, la mayor parte del Estado de México se ubica en la zona B y unapequeña parte no bien definida del sur, en la zona C. Este análisis tienela desventaja de ser general y basarse fundamentalmente en sismos desubducción generados en la costa del Pacífico.

Pero el Estado de México, por su ubicación geográfica, se ve afectadopor tres tipos de sismos: sismos de subducción, sismos superficiales de lacorteza continental y sismos tensionales en el interior de la placa deCocos. Hasta el momento, no se ha realizado ningún análisis de riesgosísmico para el Estado que tome en cuenta estos tres diferentes tipos desismos.

Los diferentes tipos de temblores que se consideraron para el trabajose modelaron en forma probabilfstica ya que, para los sitios queinteresan, se necesita conocer las intensidades sísmicas de un ciertonivel, su frecuencia, la relación que tienen con el comportamiento de lasestructuras que se desplantarán en la zona con respecto a su resistencianominal, etc., por que de ello dependen las decisiones en el cálculo delas fuerzas laterales de diseño, considerando a éstas con valores inciertosy, en el modelo, el probable costo futuro de falla de las estructuras por laacción del sismo.

En el Estado existe un sistema de fallas geológicas importantes,destacando el fallamiento Oxochoapan-Acambay-Zacamboxo hacia elNorte, que dio origen al temblor de Acambay de 1912. Este definió las

94

ordenadas del espectro del Distrito Federal para períodos cortos (ref. 5)y hacia el Sur, destaca la falla de Clarión (ref. 6).

Actualmente se tiene una propuesta de Reglamento deConstrucciones para el Estado de México, en el que participa laFacultad de Ingeniería, en donde se proponen espectros por diseñosísmico basados fundamentalmente en el Manual de la ComisiónFederal de Electricidad; sin embargo, las desventajas mencionadasanteriormente se mantienen, por lo que es conveniente mejorar losespectros mediante un análisis que tome en cuenta todas lasparticularidades del Estado.

PROCESO DEL TRABAJO

Se identificaron las provincias sismotectónicas que generan eventosque contribuyen al riesgo sísmico en el Estado. Para cada provincia, secompiló un subcatálogo de temblores con base en la informacióndisponible proveniente de diversas fuentes: catálogos mundiales,regionales e información histórica. Se procesaron estos datos con el finde producir un catálogo uniforme del que se estimase la distribución dela ocurrencia sísmica.

Se determinó la sismicidad local de fuentes sismogénicas quecontribuyen al riesgo sísmico en el Estado, con base en los datosrecabados y el uso de técnicas de estimación que dieran lugar a laincorporación de datos de otras fuentes similares a la de estudio queexisten en el mundo. La sismicidad local se dio en términos de curvasmagnitud-frecuencia, tomando en cuenta las incertidumbres que seasocian a la estimación.

Los datos instrumentales y documentales sobre las intensidades demovimientos fuertes registrados en Ciudad Universitaria (D.F.), fueronutilizados con el objeto de estimar la atenuación de las ondas sísmicas

95

en la región para los diferentes tipos de temblores considerados:subducción, profundos y de la placa continental. Posteriormente, secalcularon los parámetros del modelo teórico utilizado, ajustándolos a laforma del espectro de amplitudes de Fourier de las aceleraciones enterreno firme.

Con el método de Haskell, se determinó la forma de amplificación delas ondas sísmicas en los medios estratificados de cada zona, conocidoscomo efectos locales. La simplificación del cálculo de las característicasde cada tipo de terreno en que se dividió cada zona, con el fin deobtener una microzonificación sísmica, se realizó considerando laestratigrafía como un solo estrato, dados su periodo de vibrar y lavelocidad de ondas corte.

Se calculan los espectros óptimos de diseño como aquellos queminimizan el costo total de suministrar la resistencia lateral que seespera. A partir de ellos, y con la consulta a especialistas, sedeterminaron los espectros de diseño para cada zona y tipos de terrenosque se pretende se incorporen al Reglamento de Construcciones delEstado de México.

Los espectros propuestos por la Comisión Federal de Electricidad, noincluyen efectos como los de los sismos de septiembre de 1985, por loque sus ordenadas son muy bajas; el Reglamento del Estado de Méxicoproporciona espectros basados en observaciones de intensidades, perosin llegar a un estudio profundo de las características de los sismos y susefectos en el Estado. Los espectros de la nueva regionalización del Dr.Esteva se basan en escalar los espectros óptimos de la zona B, en la quese encuentra el Distrito Federal, para todas las demás zonas, siendotambién un estudio general para la República Mexicana. Los espectrospropuestos en este trabajo consideran incertidumbres en cada una de lasvariables en que se basa el riesgo sísmico, interacción de las diferentesclases de fuentes generadoras de sismos en los sitios de interés, efectos

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por condiciones del tipo de suelo en el lugar y las probables pérdidaspor efectos del sismo.

Por las razones anteriores, se considera que este trabajo es de granaplicación en un reglamento; las diferencias existentes son en relación alos anchos de las mesetas y el valor del coeficiente de diseño sísmico enterreno firme parada zona B (ver fig. C.1.). Para los otros espectros, lamayor comparación está entre los obtenidos por el Dr. L. Esteva y estetrabajo, pero en los que se proponen, el coeficiente de diseño es inclusomenor.

Como se mencionó anteriormente, en las mesetas influyen los sismoscontinentales, hecho no observado, sino hasta este estudio realizado poringenieros de la UNAM, recomendando mesetas anchas en este sentidoe, inclusive, a partir de los resultados de este trabajo, se piensan revisarlos espectros para terreno firme en el Distrito Federal.

CONCLUSIONES

Existen otros modelos de sismicidad que utilizan la informaciónestadística del sitio, así como su estratigrafía, para definir los espectrosde respuesta de las posibles señales que se registrasen en los sitios deinterés, pero debido a la falta de instrumentación en el Estado, se limitael conocimiento de los efectos del fenómeno sísmico en las estructuras,los daños que causa y las intensidades resultantes, por lo que se estábuscando el apoyo para la instalación de acelerógrafos en sitiosestratégicos, determinados por estudios de intensidades y medianteconsultas con especialistas. Además, se busca establecer comunicacióncon otras instituciones para evaluar los espectros, ya que los presentadosson una primera alternativa de solución al problema de diseño deconstrucciones en el Estado de México.

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AGRADECIMIENTOS

Se agradece la valiosa cooperación y comentarios para la culminacióndel trabajo al M. en I. Mario Ordaz S., al Dr. Juan Diego Jaramillo F. yal Dr. Horacio Ramírez de Alba. Esto fue un proyecto patrocinado porCONACYT y la UAEM con el No. P127000T894525.

REFERENCIAS

1.- Secretaría General de Obras del Departamento Distrito Federal "EstudioEstadístico de Intensidad de Daños en el Distrito Federal ocasionados por lossismos de septiembre de 1985",Primer Simposium Internacional: Los Sismos ysus efectos en las ciudades, México, (1986).

2.- Esteva, L., "Regionalización Sísmica de México para fines de Ingeniería",informe 246, Instituto de Ingeniería, U.N.A.M., México, (1970).

3.- Esteva, L., Ordaz, M., "Riesgo Sísmico y Espectros de Diseño en la RepúblicaMexicana", Memorias, Simposio Interdisciplinario sobre Generación,Propagación y Efectos de los Temblores, (1987).

4.- C.F.E., Manual de Diseño de Obras Civiles, C.1.3., Diseño por Sismo, (1901).

5.- Rosenblueth, E., Singh, S.K., Ordaz, M. y Sánchez-Sesma, F. J., 1987,"Espectros de Diseño para el Distrito Federal", Memorias del VII CongresoNacional de Ingeniería Sísmica, Querétaro, Qro., A-1, (1987).

6.- Herrera R. I., Ponce M. L. y Suárez R. G., "Los Sismos y sus Causas",Comunicaciones Técnicas, Serie Docencia Divulgación No. 1, Instituto deGeofísica U.NA.M., México D.F. abril (1988).

98

COMPARACION ENTRE LOS ESPECTROS EXISTENTES V LOSESPECTROS DE DISENO PROPUESTOS

zó BTERRENO TIPO I TERRENO TIPO II

CFE RDF87 REM ESTEVA EPRO CFE RDF87 REM ESTEVA EPROao 0.03 0.04 0.04 0.05 0.19 0.05 0.08 0.08 0.12 0.21c 0.16 0.16 0.16 0.16 0.19 0.20 0.32 0.32 0.36 0.30Ta 0.30 0.20 0.20 0.20 0.00 0.50 0.30 0.30 0.30 0.25Tb 0.80 0.60 0.60 0.60 1.25 2.00 1.50 1.50 1.70 1.50r 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67

CFETERRENO TIPO IIIRDF87 REM ESTEVA EPRO

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ZONA CTERRENO TIPO I TERRENO TIPO II TERRENO TIPO III

CFE REM EST. EPRO CFE REM EST. EPRO CFE REM EST. EPROao 0.05 0.06 0.30 0.33 0.08 0.12 0.20 0.30 0.10 0.15 0.24 0.30c 0.24 0.24 0.30 0.33 0.30 0.48 0.60 0.55 0.36 0.60 0.72 0.55Ta 0.25 0.15 0.00 0.00 0.45 0.30 0.17 0.25 0.60 0.60 0.30 0.50Tb 0.67 0.60 0.60 1.50 1.60 1.50 1.60 1.50 2.90 3.90 2.50 2.00r 0.50 0.500.50 0.50 0.67 0.67 0.67 0.67 1.00 1.00 1.00 1.00

CFE.- Comisión Federal de Electricidad.REM.- Reglamento del Estado de México propuesto por la Facultad.RDF87.- Reglamento del Distrito Federal versión 1987.Esteva.- Nueva regionalización sísmica propuesta por el Dr.Luis Esteva.EPRO.- Espectros propuestos.

99

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Regionalización Sísmica propuesta del Estado de México

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ESPECTROS DE DISENOIona II

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30.16 -

0.10 0.00 4.00

—A Tipo 1 B Typo UPeriodo Mtra,etarol T OAK.)

C Tipo UI —D Opelika Tipo I

Fig. 5.11.- Espectros de diseno propuestos para la Zona 8.

ESPECTROS DE MEAD

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Periodo Ntrurol T (sm.)C Typo III

Fig. 5.12.- Espectros de diseño propuestos para la Zona C.101

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A Type 1 —B Typo U —D Opoida Tipo I

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ZONA e TERRZNO TIPO I

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0.300.340.380.300.200.200.040.20OJO

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4.003.00

COMPARACION ENTRE ESPECTROS DE DISEÑO

] c=t + RDEParrado Evtruotural T(sK.)c RAM A EST x EPRO OPT

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COMPARACION ENTRE ESPECTROS DE DISEÑOZONA n TERRENO TIPO I I

+ RDPPa-fodo setruotur.l T(sK-)o RIM A IIRT x E1-'RO OPT

Fig. C 1).- Comparación entre los espectros de diseño propuestosy los obtenidos en otros trabajos.

102

P.rfodo Estructural T(..a.)2 RDr o REY A =YT

COINPARACIUN ENTRE ESPECTROS DE DISEÑOZONA I TERRENO TIPO 1 I I

a

go

0.940.320..100.2802180.140.220.800.180.100.140.120.100.080.080.040A20.00

0.00

1

1.00 4.002.00 3.00

COMPARACION ENTRE ESPECTROS DE DISEÑOZONA C TIRRENO TIPO I

X EPRO OPT

RDPPortado Il.truotural T(.K.)o RIM A IIRT EPRO

Fig. C 1).- Comparación entre los espectros de diseno propuestosy los obtenidos en otros trabajos.

(Continuación).

103

COiMPARACION ENTRE ESPECTROS DE DISEÑOZONA C TERRINO TIPO I I I

4.00

COMPARACION ENTRE E3PECTRO3 DE DISEÑOZOIlk C TIIR21I10 TIPO I I

0.70

a

0.00

1414 1, 1'I 11 1 4 14

0.00 1.00

2 ADP o 12214 o SAT x EPRO OPTPerfodo S.truotural T(set.)

4 RD!Período Dstruotural T(aat.)

o 1/1111 A SAT x EPRO

Fig. C 1).- Comparación entre los espectros de diserto propuestosy los obtenidos en otros trabajos.

(Continuación)

2.00 3.00 4.00

104

LA UNIVERSIDAD DE GUERRERO EN LAINSTRUMENTACION SISMICA DE TEMBLORES

FUERTES

M. I. Alberto Salgado Rodrfguez, Ing. Lázaro Costilla Miranda,Ing. Andrés Gama García

La localización geográfica del estado de Guerrero, hace que laactividad sísmica a la que está expuesto, sea de particular importancia; alo largo de su historia, la costa de Guerrero ha sufrido eventos sísmicosde tal magnitud, que han llamado la atención de la comunidad científicainternacional. A partir de los macrosismos de septiembre de 1985,diferentes instituciones y organismos, tanto nacionales comointernacionales, se han dado a la tarea de instrumentar buena parte delEstado, conformando lo que actualmente es una de las redessismológicas más completas del orbe.

La Universidad Autónoma de Guerrero, a través de su Facultad deIngeniería, retomando su papel de órgano interesado en la atención delos problemas derivados de los fenómenos físicos que aquejan a lasociedad y sus bienes, desarrolla actualmente proyectos de investigaciónencaminados al estudio del fenómeno sísmico y sus consecuencias, através de la línea de investigación "INSTRUMENTACION SISMICA DE LOS

CENTROS URBANOS DE GUERRERO". El primer proyecto concreto es el dela "RED SISMOLOGICA DE CHILPANCINGO, GUERRERO", ya queChilpancingo, capital del Estado, es una de las ciudades másimportantes, pues es ahí donde se encuentra concentrada una grancantidad de personas y un número importante de construccioneshistóricas, amén de los poderes políticos. Es de particular importancia,para la comunidad científica, conocer qué sucede en una concentraciónurbana, intermedia entre la línea que une la costa de Guerrero con elDistrito Federal. La obtención de registros sísmicos en la Ciudad, nos

105

permitirá conocer efectos de atenuación de ondas sísmicas en su viaje dela costa a la Ciudad, efectos de amplificación locales, obtención decoeficientes sísmicos de diseño más reales y, en general, un mejorconocimiento del mecanismo sísmico y su influencia en las obras civiles.

Es importante reconocer el esfuerzo realizado por el CentroNacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), en la realizacióndel Simposio "INSTRUMENTACION SISMICA DE TEMBLORES FUERTES;

con la participación de Universidades de provincia interesadas en eltema. Se considera que sólo a través de este tipo de acciones, seráposible avanzar en forma real en el conocimiento y desarrollo de lasdiferentes disciplinas de la ingeniería sísmica y sismológica.

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RED ACELEROGRAFICA DE LA ZONAMETROPOLITANA DE GUADALAJARA (RAZMG)

Dr. Mario Chávez

La zona metropolitana de Guadalajara (ZMG) se encuentralocalizada en una región con un alto potencial sísmico. Este se hamanifestado en diversas ocasiones, como lo demuestran los sismoshistóricos del 31 de mayo de 1848, del 19 de junio de 1858, del 11 defebrero de 1875 y los del 3 y 18 de junio de 1932, con magnitudes de 8.4y 8, respectivamente.

Por otro lado, la variación espacial del tipo de suelos en la ZMG hasido mostrada en trabajos recientes, y su efecto en la magnitud de losdaños observados en Guadalajara, ha sido evidenciado durantediferentes temblores, como los mencionados de 1845 y 1858, para loscuales las intensidades de Mercalli Modificada fueron de 7 y 8 gradosrespectivamente, comparados con 3 y 6 grados observados en lavecindad de Guadalajara.

Tomando en cuenta lo mencionado en los párrafos anteriores, elpresente proyecto tiene como principal objetivo la instalación de unared de acelerógrafos en la ZMG acorde con lo anterior, así como consus características urbanas presentes y futuras.

Si se estima que la ZMG tiene una superficie de aproximadamente250 kilómetros cuadrados, en esta primera etapa del proyecto sepropone instalar nueve estaciones acelerográficas, es decir, una estaciónpor cada 28 kilómetros cuadrados de superficie.

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El proyecto tiene los siguientes objetivos:

1. Diseño de una Red Acelerográfica para la ZMG (RAZMG).

2. Instalación de la Red RAZMG (primera etapa).

3. Instalación de un Centro de Procesamiento de Informaciónde la RAZMG.

Para llevar a cabo los objetivos listados se programaron lasactividades siguientes:

1. Selección del equipo de registro y procesamiento de laRAZMG.

2. Revisión y actualización de la información geotécnica deZMG.

Selección de sitios y construcción de las estaciones de laRAZMG.

4. Instalación del equipo de registro de la RAZMG.

5. Realización de pruebas de operación de la RAZMG.

• Instalación del Centro de Procesamiento de la RAZMG.

A la fecha se han llevado a cabo las actividades 1 y 2, así como laselección de sitios, y se están construyendo las estaciones.

Para la selección del equipo de registro se consideraron los siguientesaspectos:

1) Aceleraciones máximas que probablemente ocurrierondurante temblores históricos en Guadalajara.

2) Aceleraciones máximas registradas en acelerógrafos SMA-1en Guadalajara durante los últimos 20 años.

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3) Aceleraciones máximas esperadas en Guadalajara deacuerdo a un estudio de riesgo sísmico efectuado en 1984 porM. Chávez.

4) Análisis de la características técnicas, operativas yeconómicas de 10 equipos de registro de aceleraciones.

5) Pruebas de vibración ambiental en Guadalajara delacelerógrafo SSA1 de Kinemetrics.

Del análisis de los aspectos mencionados, se concluyó que los equiposde registro seleccionados son los acelerógrafos SSA-2 de Kinemetrics.En cuanto a la localización de las estaciones de la red, ésta se determinóa partir de los resultados de la actividad 2 del proyecto, así como de laspruebas de vibración ambiental realizadas en Guadalajara. Dichalocalización se presenta en la fig. 1, en la cual también se muestra partede la información procesada para este fin. Las estaciones son del tipoque consiste en una base rectangular enterrada en el terreno,sobresaliendo aproximadamente 30 cm., que soporta una caja metálicadentro de la cual se alojarán los acelerógrafos SSA-2. Se espera que laRAZMG se encuentre funcionando en aproximadamente tres meses.

Las instituciones que patrocinan el proyecto son, el Ayuntamiento delmunicipio de Guadalajara y el Instituto de Investigaciones para laIngeniería A.C. El coordinador del proyecto es Dr. Mario ChávezGonzález.

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Figura 1GUADALAJARA,JALISCOMARZO, 1991

eec iala 1:40,000

SIMBOLOGIA

• SONDEO PROFUNDO

Q SONDEO SUPERFICIAL

O SONDEO SCT

O SONDEO SIAPASIN DATOS

O SONDEO SIAPA

Yt PRUE41 ACEI[ROCRAfO

� PAROUE

.6 ESCUELA

©ESTACION

ACELEROGRAFICA

RAZMG

TRES ESTACIONES SISMICAS PARA LA CIUDAD DEMORELIA, MICHOACAN

Ing. Francisco Hurtado Soto

Profesor de la Escuela de Ingeniería Civil U.M.S.N.H.

ANTECEDENTES Y JUSTIFICACION

Estado Actual del Proyecto

El estado de Michoacán se encuentra dentro de las zonas de mayorriesgo sísmico de la República Mexicana; hasta la fecha, algunos de lossismos que han afectado a la región han provocado pérdidas y dañosconsiderables, sin embargo, no se cuenta con la instrumentación mínimaque nos permita estudiar estos fenómenos naturales y, de esta manera,predecir el comportamiento sísmico en la región.

Se tienen evidencias de que la ciudad de Morelia, capital del Estado,sufrió daños fuertes durante el macrosismo del 14 de junio de 1858, locual se demuestra con las isositas elaboradas por J. Figueroa para estesismo.

La estatigrafía de la Ciudad es muy heterogénea, se han encontradodesde afloraciones rocosas hasta arcillas con cierto grado deexpansividad, sin embargo, puede decirse que, en general, alrededor delcentro de la Ciudad existe un estrato de arcillas de alta plasticidad quetiene espesores variables de 1 a 2 mts.

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En la última década, la ciudad de Morelia ha sufrido un crecimientomuy acelerado y, como consecuencia, se ve la tendencia a construirestructuras de mediana altura. Esto nos lleva a la conveniencia de iniciarestudios de vulnerabilidad y a elaborar una micro-zonificación sísmicade la Ciudad.

INSTALACION DE ESTACIONES SISMICAS

Dado el riesgo sísmico que existe en el Estado, y la carencia deinstrumentos que nos permitan registrar y estudiar en forma satisfactoriaestos eventos, se proyectó instalar inicialmente tres estaciones sísmicasen la ciudad de Morelia, las cuales se ubicarán en zonas representativasde los tres tipos de suelos existentes en la Ciudad.

Este proyecto se inició en el año de 1985, sin embargo, a la fechaúnicamente se ha adquirido un acelerógrafo DCA-333 marca TERRATECHNOLOGY y algunos accesorios adicionales, con lo cual se instalóla primera de las tres estaciones sísmicas en las instalaciones de CiudadUniversitaria.

En cuanto a la terminación de este proyecto, se seguirán realizandolas gestiones necesarias para conseguir los recursos económicos que nospermitan adquirir el equipo necesario e instalar las dos estacionesfaltantes.

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OBJETIVOS DEL PROYECTO

Algunos de los objetivos principales de este proyecto son:

Registrar sismos intensos en los tres tipos de suelo existentesen la Ciudad, incluyendo las zonas de crecimiento urbano eindustrial.

Procesar los registros sísmicos para obtener, por integraciónnumérica, los espectros elásticos de respuesta de estructurasamortiguadas.

c) Estudiar los registros sísmicos para proponer lo que podríaconsiderarse como temblores de diseño.

Comparar los resultados así obtenidos con los espectros dediseño del reglamento de construcciones vigente en elEstado y proponer, si así se justifica, las modificacionespertinentes.

Motivar la instalación de estaciones sísmicas semejantes enlas principales ciudades michoacanas.

f) Hacer un estudio de vulnerabilidad y proponer unazonificación sísmica en la ciudad de Morelia.

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PROYECTO SISMOTECTONICO DEL ESTADO DEOAXACA

Ing. Mario Cruz Clemente, Ing. Héctor Mercado Guagnelli

Instituto Tecnológico de Oaxaca

RESUMEN

El estado de Oaxaca es una región tectónica muy activa debido alproceso de subducción de la Placa de Cocos, que se hunde por debajo dela placa de Norteamérica. Esta situación genera sismos de mediana ygran magnitud, hasta 8.0 grados medidos instrumentalmente, como elque destruyó el Valle de Oaxaca en 1931, así como el de Huajuapan deLeón en 1980 de magnitud 6.3, los cuales son considerados tensionales.En la costa de Oaxaca se han generado sismos muy , destructores entiempos históricos recientes, como el de Candelaria Loxincha en 1978(7.8), Pinotepa Nacional 1968 (7.4) y Ometepec 1982 (7.0).

Después del terremoto de Huajuapan de León en 1980, por iniciativadel Instituto de Geofísica y con la participación del InstitutoTecnológico de Oaxaca, se instaló en Oaxaca una red de sismógrafosMQ-800 Spregnether de periodo corto, con estaciones de monitoreo enPinotepa Nacional, Teotitlán del Camino y Pochutla, operando con elapoyo del Gobierno del Estado durante un periodo de tres años.

A partir de noviembre de 1990, con el apoyo del CONACYT, sevolvió a reinstalar esta red en Tlaxiaco, Teotitlán del Camino, Pochutla,Matías Romero y Tuxtepec.

Hemos hecho un breve resumen de la problemática y de los avanceslogrados en este periodo. Asimismo, hacemos algunas consideracionesque pueden ser aprovechadas con el fin de lograr apoyo técnico,económico y de recursos humanos para grupos de trabajo con tan pocosrecursos como los de Oaxaca.

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INSTRUMENTACION SISMICA EN EL ESTADO DEPUEBLA

Ing. Jorge Antonio de Gante González, M. C. Jorge GuillermoGonzález Pomposo

Escuela de Ingeniería Civil, Universidad Autónoma de Puebla

RESUMEN

En este trabajo se describe de manera breve el estado actual queguardan las redes sísmicas en el estado de Puebla.

Asimismo, se describen los principales resultados que se hanobtenido a partir del monitoreo sísmico realizado hasta la fecha condichas redes sísmicas.

Finalmente, se definen los objetivos inmediatos que persigue el grupode trabajo integrado en estas redes.

1. ANTECEDENTES

El 28 de agosto de 1973, la ciudad de Puebla y una gran parte delEstado, fueron sacudidos violentamente por un sismo cuya magnitud secalculó en 7 grados. La población de la Ciudad fue presa del miedo y dela angustia, algunas construcciones sufrieron daños severos, pero no sereportaron pérdidas humanas.

En el interior del Estado, varias poblaciones fueron dañadasconsiderablemente, como Ciudad Serdán, población localizada a pocos

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kilómetros del sitio que se identificó como epicentro del temblor. Dichapoblación fue prácticamente devastada, registrándose cuantiosaspérdidas económicas e innumerables pérdidas humanas.

En esa ocasión, la Universidad Autónoma de Puebla participóactivamente en las tareas de reconstrucción de las poblaciones queresultaron severamente dañadas por tal sismo. Así, un númeroconsiderable de estudiantes y maestros de la escuela de Ingeniería Civilse incorporaron a las tareas de reconstrucción de las poblaciones.

Estos acontecimientos fueron el motor principal que dio origen alsurgimiento de la propuesta del "Proyecto de Red de EstacionesSismológicas en el estado de Puebla", durante las años de 1975 y 1976.En su momento, dicho proyecto tenia como objetivo central el de llevara cabo el monitoreo sísmico del Estado.

Sin embargo, problemas de índole económico que afectaron durantevarios años a la Universidad Autónoma de Puebla, impidieron laconcretización de dicho proyecto. Mientras tanto, se renovaron tanto losintegrantes de este proyecto, como los objetivos que se perseguían. En1979 y 1984, se amplió el objetivo, se pensó también en instalar una redde acelerógrafos en la ciudad de Puebla, centro principal del Estado, detal forma que, a través de ella, se obtuvieran los datos instrumentalesrequeridos para establecer criterios adecuados para la reglamentaciónsísmica de las construcciones en dicha Ciudad.

En noviembre de 1985 fue inaugurada la Red Sísmica del estado dePuebla, la cual, en aquel momento, contó con tres estacionessismológicas instaladas, una en la ciudad de Puebla y dos en el interiordel Estado.

Finalmente, en noviembre de 1989, fue inaugurada la Red deAcelerógrafos de la ciudad de Puebla que, desde esa fecha, cuenta concuatro estaciones sismológicas, una de las cuales está por instalarse.

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2. REDES SISMOLOGICAS

2.1 Introducción

Como se ha dicho antes, actualmente en la escuela de Ingeniería Civilde la Universidad Autónoma de Puebla se cuenta con dos redessismológicas cuyos objetivos son comunes: monitorear sísmicamentetanto el Estado, como la ciudad de Puebla. El primero desde el punto devista geofísico y la segunda desde la perspectiva de la Ingeniería Sísmica.

A continuación se describe brevemente la situación actual queguardan dichas redes.

2.2. Red Sísmica del estado de Puebla

Hoy día, la Red Sísmica del estado de Puebla, como consecuencia delos problemas económicos que en los dos últimos años afectaron a laUniversidad Autónoma de Puebla, cuenta únicamente con tresestaciones instaladas; una en la ciudad de Puebla, otra en la poblaciónde Xalitzintla -en las faldas del volcán Popocatépetl- y la tercera en elpoblado de Chila de las Flores -al sureste del Estado-. En los próximosdías se espera reinstalar las estaciones ubicadas en las poblaciones deCuyuaco, Coxcatlán, Chiautla de Tapia y Molcaxac.

El equipo sismológico que integra las estaciones es el siguiente:

Un sismómetro, con periodo natural de un segundo

Un sismógrafo de tipo analógico

Un radio-receptor de señal de tiempo universal

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Esta red operó ininterrumpidamente entre el 29 de noviembre de1985 y el 31 de agosto de 1989. Durante ese tiempo, se registró unacantidad considerable de temblores con cuyas magnitudes oscilaronentre 1.5 y 5.2, con profundidades entre 0 y 100 km y que se originaronen el área geofísica del estado de Puebla y sus inmediaciones. Estosdatos fueron reportados a través del Boletín Sismológico Preliminar dela Red.

2.3. Red de Acelerógrafos de la ciudad de Puebla

Actualmente la red de acelerógrafos de la ciudad de Puebla cuentacon tres estaciones sismológicas instaladas, las cuales han sido colocadasen tres diferentes tipos de terreno pertenecientes a la zona urbana de laCiudad. Concretamente, la primera estación ha sido colocada en laCentral de Abastos -al norte de la Ciudad- donde el terreno se clasificacomo deformable (1); la segunda estación está localizada en el PaseoNicolás Bravo -en la zona central de la Ciudad- donde el terreno seclasifica como de mediana deformabilidad y la tercera estación estáubicada en la Ciudad Universitaria -zona sur de la Ciudad- donde seconsidera un suelo de poca deformabilidad.

Asimismo, el equipo sismológico que integra cada una de lasestaciones es un acelerógrafo DCA-333. Para colocar el equipo se haconstruido una base de concreto desplantada en terreno firme y aisladadel resto de la caseta sismológica; en esta base está colocado elacelerógrafo.

La operación de esta red ha sido constante. Sin embargo, solamenteel temblor del 26 de abril de 1989 ha sido registrado en las tresestaciones con que cuenta la red. Tres movimientos más han sidoregistrados por una o dos de las estaciones.

Debemos hacer notar que, tanto en el mantenimiento del equipocomo en el procesamiento de los datos obtenidos, hemos contado con el

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invaluable apoyo del Instituto de Ingeniería de la U.N.A.M. Este apoyolo hemos recibido a través de un convenio que nos ha favorecidoampliamente en nuestra labor y que fue realizado inicialmente con elDr. Enrique Mena. Actualmente el convenio se ha renovado a través desu titular, M. en C. Leonardo Alcántara.

3. RESULTADOS

3.1 Red Sísmica del estado de Puebla

Como se ha dicho antes, durante el periodo de operación de la RedSísmica del estado de Puebla, se registraron una gran cantidad de sismospequeños. Los datos obtenidos permitieron establecer las siguientesconclusiones generales:

1. Existen algunas fallas geológicas activas, como por ejemplo,la falla de Tehuacán.

2. Algunos fallamientos de la corteza provocan anomalías enlos registros obtenidos en diferentes zonas del Estado.

3. La mayor parte de la actividad sísmica en el Estado segenera por movimientos corticales y no por efectos de ordentectónico.

4. La zona próxima al sitio definido como epicentro del sismodel 28 de agosto de 1973, no ha presentado actividad sísmicaalguna.

5 La zona con mayor actividad sísmica en el Estado es la sur,predominantemente en la colindancia con los estados deOaxaca y Guerrero. Los eventos que se han generado en estazona han tenido profundidades entre 0 y 120 km.

119

3.2 Red de Acelerografos de la ciudad de Puebla

De los acelerogramas obtenidos a través de la Red de Acelerógrafosde la ciudad de Puebla, se han hecho las siguientes observaciones:

1. Aún cuando de manera aproximada se considera que la zona sur dela Ciudad es de poca compresibilidad, la respuesta que se ha obtenidoen dicho sitio ha sido similar a la registrada en la caseta localizada en lazona norte, así:

Las aceleraciones máximas horizontales sonaproximadamente de 1.2 veces en la zona norte que en la sur.

b) Las velocidades horizontales máximas guardan,aproximadamente, la misma relación que las aceleracioneshorizontales.

Sin embargo, se tienen las siguientes diferencias:

a) El tiempo de registro en Central de Abastos es deaproximadamente 1.5 al registrado en Ciudad Universitaria.

Las aceleraciones verticales en Ciudad Universitaria sonaproximadamente dos veces las de Central de Abastos.

Lo anterior está relacionado directamente con las características delterreno donde la base de los acelerógrafos se desplantó.

120

2. Las tendencias de los periodos de los acelerogramas registradosson las siguientes:

Ciudad Universitaria: 12 segundos en las direccionesvertical y Norte-Sur; 0.8 segundos en la dirección Oeste-Este.

b) Paseo Nicolás Bravo: 1.0 a 1.6 segundos en las tresdirecciones.

c) Central de Abastos: 0.8 a 12 segundos en la componenteNorte-Sur, 1.6 a 1.8 segundos en la componente Oeste-Estey 0.8 segundos en la componente vertical.

Debe hacerse notar que los registros obtenidos se originaron porsismos provenientes de las costas del estado de Guerrero, área donde seespera ocurra un temblor de magnitud similar al que se tuvo en lascostas del estado de Michoacán el 19 de septiembre de 1985.

4. PERSPECTIVAS

De acuerdo con lo dicho en los apartados anteriores, podemos decirque, si hasta ahora la Universidad Autónoma de Puebla ha creado unapequeña infraestructura de monitoreo sísmico en la zona urbana de laciudad de Puebla, será necesario en los siguientes años contar con unmayor número de acelerógrafos, no sólo en la ciudad capital sinotambién al interior del Estado, principalmente en las poblaciones conmayor riesgo sísmico así como en las ciudades más pobladas y con mayorinfraestructura económica. Esta tarea deberá, pensamos, serdesarrollada conjuntamente por los gobiernos estatal y municipal, y pornuestra universidad.

Asimismo, requerimos de la infraestructura necesaria para llevaracabo el procesamiento preliminar de datos en la ciudad de Puebla.

121

Esto con el objeto de poder ofrecer datos fidedignos horas después deque algun sismo sacuda la Ciudad. Actualmente solamente contamoscon una lectora y requerimos, para nuestra tarea, una computadora demediana capacidad, así como una impresora de calidad y un plotter. Elprocesamiento final de los datos lo seguiremos haciendo en el Institutode Ingeniería de la U.N.A.M., toda vez que en él se tiene mayorinfraestructura.

Pensamos que la tarea de ampliar las redes de monitoreo existentes yla creación de nuevas redes, a lo largo de la zona de mayor actividadsísmica de nuestro país, se verá fortalecida en la medida en que todas lasinstituciones que realizan este tipo de actividad conjunten esfuerzos ysensibilicen a las autoridades gubernamentales sobre la importancia querepresenta para la seguridad de nuestras poblaciones el contar con ungran número de instrumentos sísmicos.

Finalmente, los objetivos inmediatos que perseguimos en nuestrogrupo de trabajo son los siguientes:

a) Definir de manera más precisa la zonificación de suelos,para fines sísmicos.

b) Definir criterios sísmicos para la reglamentación de lasconstrucciones en la ciudad de Puebla.

Cuantificar, de alguna manera, el posible efecto que el sismoesperado en las costas del estado de Guerrero tendrá en laciudad de Puebla y en la zona Sur de nuestro Estado.

Contribuir, en lo posible, con las autoridades municipalespara la implementación de un plan de emergencia en casode desastre por sismo en la ciudad de Puebla.

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RED DE INSTRUMENTACION SISMICA DE LAUNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA.

Ing. Jesús Iglesias Jiménez

Jefe del Area de Estructuras, UAM Azcapotzalco.

ANTECEDENTES

El 19 de septiembre de 1985, la ciudad de México sufrió uno de losdesastres naturales más fuertes de su historia. A las 7:17 hrs, en la costadel Pacífico, entre las estados de Michoacán y Guerrero, se originó unsismo de magnitud 8.1 Ms. Dos minutos después, el terremoto alcanzá laCiudad, dejando un saldo de más de 400 edificios derrumbados yalrededor de 2,000 más con daños importantes, entre los que seencontraban varios de los inmuebles de la Unidad de Xochimilco de laUAM. Aunque la cifra oficial de muertos y desaparecidos fue de casi6,000, fuentes extraoficiales hablan de cerca de 20,000 víctimas. Sereportaron 75,000 heridos y más de 70,000 familias sin hogar.

Una de las mayores dificultades que se presentaron para el estudiodel efecto del mismo de 1985 en la ciudad de México, fue la carencia deinstrumentos de registro sísmico. Al momento del temblor solamentehabía 11 acelerógrafos, pertenecientes a la red del Instituto deIngeniería de la UNAM, de los cuales sólo uno estaba ubicado en lazona urbanizada del lago.

Recurriendo al análisis de varios cientos de edificios dañados, el Areade Estructuras de la UAM Azcapotzalco logró sortear la falta deinformación instrumental y elaborar un mapa de la distribución de las

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intensidades del sismo, lo que dio origen a la actual zonificación sísmicadel Distrito Federal.

Como consecuencia de la experiencia de 1985, diversas institucioneshan instalado acelerógrafos en la ciudad de México, con lo que, a lafecha, se cuenta con un amplia red de instrumentos a cargo del Institutode Ingeniería, de la Fundación ICA, de la Fundación Barros Sierra y delCentro Nacional de Prevención de Desastres. A pesar de lo anterior,aún se requiere aumentar sustancialmente la red para cubrir con mayordensidad zonas tan importantes, desde el punto de vista sísmico, como elprimer cuadro de la Ciudad, en donde no hay instalado ningún aparato;la zona del ex-lago de Xochimilco, y Chalco, donde se estimaron lasmayores intensidades en 1985 y que actualmente cuenta con sólo ochoaparatos, y la zona de Azcapotzalco, en donde de ha venido observandoun comportamiento sísmico importante y que sólo cuenta con unacelerógrafo. Aunado a lo anterior, se reconoce la necesidad de que seinstalen acelerógrafos en edificios importantes, a fin de poderinterpretar su comportamiento ante sismos futuros, cosa que,desgraciadamente, se ha hecho sólo en algunos casos excepcionales.

A la fecha, el Departamento de Materiales de la Unidad`Azcapotzalco, con el apoyo de la Organización de Estados Americanos,ha adquirido para el Area de Estructuras, una unidad de registrosismológico SSR-1 con tres sensores WR-1, para la medición de lascaracterísticas dinámicas de edificios, y cuenta con el equipo decómputo y el personal capacitado para el manejo de estos instrumentos,que son del mismo tipo que los acelerógrafos para el registro demovimientos fuertes.

OBJETIVOS

El proyecto RED DE INSTRUMENTACION SISMICA DE LA UNIVERSIDADAUTONOMA METROPOLITANA tiene los siguientes objetivos principales:

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1. Instalar, en una primera etapa, un acelerógrafo en cada uno delos puntos geográficos en que se ubican los inmuebles de laUAM, es decir, en cada una de las tres Unidades:Azcapotzalco, Ixtapalapa y Xochimilco; en la GaleríaMetropolitana de la Colonia Roma y en el Centro deEducación Continua de Licenciado Verdad, a un costado delPalacio Nacional; para un total de cinco instrumentos (fig. 1).

2. Operar la red a fin de obtener la información del movimientodel terreno producido por sismos importantes, que permitaestudiar su efecto sobre las instalaciones de la Universidad, asícomo complementar la información de la red deinstrumentación de la ciudad de México para mejorar lainterpretación de su sismicidad.

METAS

Actualmente se ha hecho ya la compra de cinco acelerógrafostriaxiales de estado sólido Kinemetrics SSA-2, con 256 K de memoriaRAM CMOS y escala se sensibilidad de 1 g; del Softwarecorrespondiente; de dos PC-Lap Top Toshiba 1000 para la recuperaciónde datos, y de una computadora Vectra AT para el procesamiento de lainformación. Se ha recibido ya el equipo de cómputo, el Software y elprimer instrumento, y se espera recibir el último a principios de 1992.

La construcción de los receptáculos de seguridad para los cincoacelerógrafos se tiene planeado realizarla en la primera mitad de 1992,de tal manera que la red iniciará actividades en el segundo semestre dedicho año, operada con base en inspecciones periódicas a cargo de ungrupo de alumnos e investigadores de la UAM Azcapotzalco.

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Fig. 1. Ubicación de las estaciones de la red UAM

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CLAUSURA

SEÑOR FUMIO ENDOH

Me siento honrado y contento de que se me haya pedido dirigirme atodos ustedes. Trataré de hacer mi discurso lo más breve posible porquehay un dicho que reza: "Los discursos, como las faldas de las mujeres,mientras más cortos mejor."

Deseo expresar que nos sentimos contentos y agradecidos por haberpodido realizar este Simposio gracias a la participación de todos losinteresados en el área de estudios sismológicos y me gustaría enfatizar laimportancia de la cooperación internacional.

En estos días, el mundo está cambiando rápidamente, de maneraparticular en el Cercano Oriente, donde podemos observar movimientosintensos de separación y de independencia para marcar nuevasfronteras.

A este respecto, yo personalmente les doy mi cooperación y simpatía,pero en el mundo de la ciencia y de la tecnología no hay fronteras, alcontrario, no podemos obtener ningún logro sin solidaridad ycooperación internacional.

El desarrollo de una política de prevención de desastres naturales es ungran problema común y una demanda urgente en todo el mundo.Cuando vemos los desastres que ocurren frecuentemente, como ya lomencioné, necesitamos la cooperación internacional con el propósito deencontrar mejores y más efectivos medios para luchar contra losdesastres, así que me gustaría expresar mi esperanza y deseo de que esteSimposio haya sido una contribución, en pequeña escala, para dar un

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paso hacia el exterior en lo relativo a cooperación, no sólo en México,sino en el mundo entero.

Para finalizar, quiero comunicarles, aunque debería ceder el privilegioal Licenciado Salvador Pomar, que el CENAPRED tiene pensadoefectuar un Simposio Internacional el año próximo, en el que esperamospoder tener un intercambio de información y propiciar las buenasrelaciones entre los investigadores.

Señoras y señores, muchas gracias. Doy por clausurado el Simposio de"INSTRUMENTACION SISMICA DE TEMBLORES FUERTES", siendo las 14:35horas del día 25 de septiembre.

128

O '35 ti C3

Memorias sobre Instrumentación Sísmicade Temblores Fuertes, editada por elCentro Nacional de Prevención deDesastres, se terminó de imprimir en lostalleres de Impretei el día 31 de enero de1992.La edición consta de 300 ejemplares y estuvoal cuidado de la Coordinación de Difusióndel CENAPRED.

Centro Nacional de Prevención de DesastresAv. Delfín Madrigal No. 665Col. Pedregal Santo DomingoC.P. 04360 México, D.F.Tels: 606 9837, 606 9942, 606 9986, 606 9520.Fax: 606 16 08

CENAFREDAv. Delfín Madrigal No. 665

Col. Pedregal de Sto. Domingo, CoyoacánC.P. 04360 México, D.F.

Tels: 606 9942, 606 9520, 606 9837Fax: 606 1608

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