UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES
SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES
PROGRAMA
PRESUPUESTAL
0068: REDUCCIÓN DE VULNERABILIDAD Y ATENCIÓN DE
EMERGENCIAS POR DESASTRES
PRODUCTO
3000562. MUNICIPIOS PROMUEVEN LA ADECUADA
OCUPACIÓN Y USO DEL TERRITORIO FRENTE AL RIESGO DE
DESASTRES
ACTIVIDAD
5001593. FORMULACIÓN Y ACTUALIZACIÓN DE ESTUDIOS
TERRITORIALES PARA EL ANALISIS DE RIESGO A NIVEL
URBANO
FINALIDAD
0053449. ELABORACIÓN DE ESTUDIOS TERRITORIALES PARA
LA INCORPORACIÓN DEL ANÁLISIS DE LA GESTIÓN DE
RIESGOS
INFORME MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA DEL DISTRITO DE SAN MARTÍN
DE PORRES
MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA
DISTRITO DE SAN MARTÍN DE PORRES
NOVIEMBRE, 2016
LIMA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO PERUANO-JAPONÉS DE INVESTIGACIONES
SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES
AV. TÚPAC AMARU N° 1150 – LIMA 25 – PERÚ – Apartado Postal 31-250 Lima 31
Teléfono (511) 482-0777, (511) 482-0804, (511)482-0790 FAX: (511)481-0170 e-mail: [email protected]://www.cismid.uni.edu.pe http://www.cismid-uni.org
MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA
DISTRITO DE SAN MARTÍN DE PORRES
Responsables del Proyecto:
Dr. Ing. Zenón Aguilar Bardales
MSc. Ing. Luis Fernando Lázares La Rosa
Jefe de Ingeniería Geología y Geotécnica:
Msc. Jimmy Vásquez Najarro
Responsables de Ingeniería Geofísica:
Dra. Diana Calderón Cahuana
Dra. Mileyvi Quispe Gamero
Jefe de SIG:
Ing. Silvia Alarcón Presentación
Asistentes de Trabajos de Campo y Gabinete:
Bach. Cinthia Calderón Cahuana
Bach. Zuleima Churasi Lapa
Bach. Renzo Cornejo Tejada
Bach. Cristhian Guerrero
Bach. Jhony Loli Oncoy
Bach. Grover Riveros Soto
Bach. Manuel Medina
Srta. Gisela Pumalaza Vila
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ÍNDICE RESUMEN
1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 4
2. GENERALIDADES .................................................................................................... 5
2.1. Objetivo .............................................................................................................. 5
2.2. Ubicación del Área de Estudio ............................................................................ 5
3. MARCO GEOLÓGICO REGIONAL ........................................................................... 5
3.1. Aspectos Geomorfológicos Regionales .............................................................. 5
3.2. Litología Regional ............................................................................................... 6
3.3. Geología Estructural Regional ............................................................................ 9
4. MARCO GEOLÓGICO LOCAL .................................................................................. 9
4.1. Geomorfología Local .........................................................................................10
4.2. Litología Local ...................................................................................................11
4.3. Aspectos Geo Estructurales Locales .................................................................12
5. PELIGROS GEOLÓGICOS ......................................................................................12
5.1. Procesos de Geodinámica Externa ....................................................................12
5.2. Mapa de Peligros Geológicos ............................................................................12
6. EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO ..................................................................14
6.1. Metodología .......................................................................................................14
6.2. Peligro Sísmico Probabilístico ...........................................................................16
7. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL SUELO ..................................................17
7.1. Metodología .......................................................................................................17
7.2. Tipos de Suelos .................................................................................................18
7.3. Análisis de Estabilidad de Taludes en las Áreas Ribereñas del Río Rímac .......19
7.4. Microzonificación Geotécnica ............................................................................22
8. CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DEL SUELO.........................................................23
8.1. Metodología .......................................................................................................23
8.2. Mapa de Zonas de Isoperiodos..........................................................................26
9. MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA .............................................................................27
10. MAPA DE ACELERACIONES MÁXIMAS ESPERADAS DEL SUELO ..................29
REFERENCIAS
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Coordenadas Geográficas para evaluación de Peligro Sísmico.
Tabla 2: Aceleraciones espectrales en roca para T = 0.0 s para diferentes periodos
de retorno dadas en gal.
Tabla 3: Aceleraciones espectrales en roca para T = 0.0 s para diferentes periodos
de retorno dadas en g.
Tabla 4: Aceleraciones espectrales en suelo para T = 0.0 s para diferentes
periodos de retorno dadas en gal.
Tabla 5: Aceleraciones espectrales en suelo para T = 0.0 s para diferentes
periodos de retorno dadas en g.
LISTA DE APÉNDICES
Apéndice A: Evaluación de Peligros Geológicos.
Apéndice B: Evaluación del Peligro Sísmico.
Apéndice C: Caracterización Geotécnica del Suelo.
Apéndice D: Caracterización Dinámica del Suelo.
LISTA DE MAPAS
Mapa I-1: Ubicación del Área de Estudio.
Mapa I-2: Microzonificación Sísmica.
Mapa I-3: Aceleración Máxima Esperada.
Mapa I-4: Velocidad Máxima Esperada.
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RESUMEN
La Universidad Nacional de Ingeniería a través del CISMID-FIC-UNI participa
como pliego en la estrategia de gestión “Presupuesto por Resultados” del
Ministerio de Economía y Finanzas, específicamente en el programa
presupuestal “0068 Reducción de Vulnerabilidad y Atención de Emergencias
por Desastres”. Dentro de este contexto se desarrolla el estudio de riesgo
sísmico para el Distrito de San Martín de Porres. Para ello es necesario realizar
como primer paso un estudio de microzonificación sísmica, expuesto en el
presente informe.
La microzonificación sísmica es un estudio multidisciplinario, que investiga los
efectos de sismos y fenómenos asociados, sobre el área de interés. Los
estudios suministran información sobre la posible modificación de las acciones
sísmicas por causa de las condiciones locales y otros fenómenos naturales.
Los estudios que se realizan son: primero las características geológicas y los
peligros geológicos; el segundo evalúa el peligro sísmico para estimar la
aceleración máxima horizontal en roca y suelo; luego se obtienen las
características geotécnicas, y dinámicas del suelo, que son plasmadas en los
mapas de Microzonificación Geotécnica y de Isoperiodos.
La microzonificación sísmica obtenida para el distrito de San Martín de Porres
comprende: Zona I está conformada por afloramientos de roca y depósitos
potentes de grava de origen aluvial, de compacidad media a densa con
periodos menores a 0.30 segundos; la Zona II está conformada por depósitos
de arenas de compacidad media a densa y depósitos de limos y/o arcillas de
consistencia media a dura con períodos menores a 0.4 segundos; finalmente la
zona IV abarca los taludes inestables de fuerte pendiente, ubicados a lo largo
de la ribera del río Rímac, los cuales son afectados de manera continua por la
erosión del río.
Tomando como base el análisis de peligro sísmico probabilístico, para el que
se encontró una aceleración de 468.48 cm/s2 en suelo tipo “C” para un periodo
de retorno de 475 años, y considerando los factores de amplificación asociados
para las diferentes zonas, se proyectan los siguientes valores de aceleración
máxima del suelo: Zona I de 468.48 cm/s2; para la zona II una aceleración de
491.90 cm/s2; para la zona IV de 562.18 cm/s2.
Los resultados no deben ser utilizados para proyectos de edificaciones
específicos ni reemplazan estudios requeridos por la actual normatividad
vigente
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1. INTRODUCCIÓN
La Universidad Nacional de Ingeniería a través del Centro Peruano Japonés de
Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID-FIC-UNI) de la Facultad de
Ingeniería Civil participa como pliego en la estrategia de gestión “Presupuesto por
Resultados” (PpR) del Ministerio de Economía y Finanzas, específicamente en el programa
presupuestal “0068 Reducción de Vulnerabilidad y Atención de Emergencias por Desastres”,
recibiendo el presupuesto necesario para ejecutar la actividad “5001593. Formulación y
Actualización de Estudios Territoriales para el Análisis de Riesgo a Nivel Urbano”, dentro del
producto “3000562. Municipios Promueven la Adecuada Ocupación y Uso del Territorio
frente al Riesgo de Desastres”, con la finalidad “0053449. Elaboración de Estudios
Territoriales para la Incorporación del Análisis de la Gestión de Riesgos”, en tal sentido el
CISMID-FIC-UNI ha recibido el presupuesto necesario para realizar el estudio de Riesgo
Sísmico para el distrito de San Martín de Porres. Para obtener este riesgo es necesario
utilizar los resultados de un estudio de microzonificación sísmica, el cual se presenta en el
presente informe “Microzonificación Sísmica del Distrito de San Martín de Porres”.
La microzonificación sísmica es un estudio multidisciplinario, que investiga los efectos de
sismos y fenómenos asociados como licuefacción de suelos, deslizamientos, tsunamis y
otros, sobre el área de interés. El estudio suministra información sobre la posible
modificación de las acciones sísmicas por causa de las condiciones locales y otros
fenómenos naturales. (SENCICO, 2006a)
En correspondencia con lo anterior, este trabajo se ha desarrollado a través de diferentes
estudios. El primero, es el estudio de las características geológicas y los peligros geológicos
del área de estudio (Apéndice A), el segundo estudio evalúa el peligro sísmico para estimar
estadísticamente la aceleración máxima horizontal (PGA) en roca y suelo (Apéndice B). Los
siguientes son las características geotécnicas, y dinámicas del suelo; estas características
son plasmadas en los mapas de Microzonificación Geotécnica (Apéndice C) y de
Isoperiodos (Apéndice D), respectivamente. Las características geotécnicas fueron
determinadas mediante exploraciones de campo y ensayos de laboratorio, los cuales
permitieron identificar los diferentes tipos de suelo presentes en el área de estudio, así como
también sus propiedades mecánicas. Por otro lado, las características dinámicas, fueron
determinadas a partir de mediciones de la vibración del suelo y de ensayos superficiales de
ondas de corte, para su posterior análisis mediante métodos descritos en el Apéndice D. A
partir de la superposición de los mapas de Peligros Geológicos, Microzonificación
Geotécnica e Isoperíodos se obtiene el Mapa de Microzonificación Sísmica. Este mapa, que
constituye el resultado final, se convierte en un gran instrumento para la planificación y
desarrollo urbano o para la reconstrucción después de un desastre sísmico. Sus resultados
son utilizados también para la determinación del Riesgo Sísmico. .En los Apéndices A, B, C
y D se presentan a detalle los resultados obtenidos en los diferentes estudios, utilizando
tanto la información recopilada como la generada en el presente informe.
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2. GENERALIDADES
2.1. Objetivo
El objetivo principal del presente estudio es elaborar un mapa de Microzonificación Sísmica
para el distrito de San Martín de Porres, integrando para ello diferentes especialidades como
geología, geotécnica y geofísica; y complementando estas con otros estudios anteriormente
realizados en el distrito. El estudio se limita a las áreas urbanas actuales y áreas adyacentes
a estas que podrían influenciar en ellas.
2.2. Ubicación del Área de Estudio
Él área de estudio comprende el distrito de San Martin de Porres. El distrito de San Martin
de Porres se ubica en la provincia de Lima, departamento de Lima y colinda con:
Por el norte con los distritos de Ventanilla y Puente Piedra.
Por el sur con el distrito de Carmen de la Legua Reynoso.
Por el este con los distritos de Los Olivos, Independencia y Rímac.
Por el oeste el distrito de Callao.
El mapa I-1, del presente informe, muestra la ubicación geográfica del área de estudio.
3. MARCO GEOLÓGICO REGIONAL
3.1. Aspectos Geomorfológicos Regionales
3.1.1. Planicies Costeras y Conos Deyectivos
Es la zona comprendida entre el borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental,
dentro del área de interés, estas planicies tienen una mayor amplitud en los valles de Chillón
y Rímac.
Constituyen amplias superficies cubiertas por gravas y arenas provenientes del transporte y
sedimentación del río Chillón (principalmente) y Rímac, y por arena proveniente del acarreo
eólico desde las playas, por vientos que corren con dirección SO a NE.
3.1.2. Cerros Testigos
Esta unidad geomorfológica se ubica dentro de la planicie costera. Estos cerros testigos
presentan una topografía que está subordinada a su litología, y presentan una cobertura
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arenosa producto de la acción eólica. Los cerros testigos que se encuentran dentro de esta
área son: C° Candela, C° La Regla, C° Muleria y C° La Milla.
3.1.3. Estribaciones de la Cordillera Occidental
Esta unidad geomorfológica corresponde a las laderas y crestas marginales de la Cordillera
Andina de topografía abrupta formada por plutones y stocks del Batolito Costanero,
emplazado con rumbo NO-SE, el mismo que ha sido disectado por los ríos y quebradas que
se abren camino hacia la costa, formando valles profundos con flancos de fuerte inclinación,
en donde las crestas más elevadas se estiman entre los 900 y los 3,600 m reflejando la
fuerte erosión de los ríos durante el Pleistoceno-reciente. Las estribaciones de la cordillera
occidental terminan hacia el Oeste en la zona de lomas con pendientes menos abruptas y
menores de 30°.
3.2. Litología Regional
3.2.1. Grupo Puente Piedra
El Grupo Puente Piedra, es una secuencia volcánico – clástica conformado por las
formaciones geológicas Volcánico Santa Rosa, Puente Inga, Cerro Blanco y Ventanilla. Este
grupo, tiene una edad geológica del Jurásico superior al Cretácico inferior.
3.2.1.1. Volcánico Santa Rosa
Constituye la base de la columna geológica de Lima, consistiendo predominantemente en
una serie volcánica con más de 500 m de espesor. Los volcánicos son andesitas de color
gris a gris verdoso y gris amarillo, presentándose en superficie con intemperismo supérgeno.
Se intercalan con capas delgadas de areniscas feldespáticas grises, con limolitas pizarrosas
gris oscuras y capitas de chert.
La secuencia volcánica presenta gruesos horizontes sin estratificación conspicua, en
algunos casos con estructuras nodulares y amigdaloides, estas rellenadas de calcita y
cuarzo. Al meteorizarse los volcánicos presentan una disyunción esferoidal incipiente. Las
rocas del volcánico, afectadas por metamorfismo, se deben al contacto con el Batolito de la
Costa.
3.2.1.2. Formación Puente Inga
Esta formación sobreyace concordantemente a los volcánicos Santa Rosa. Constan de una
serie predominantemente sedimentaria, caracterizada por presentar horizontes lenticulares
de lutitas tobáceas, blandas, muy fosilíferas, finamente estratificadas, fácilmente fisibles en
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láminas delgadas, suaves al tacto y pigmentadas por oxidaciones limolíticas, que se
intercalan con derrames volcánicos.
Esta formación se ha dividido en tres unidades, siendo estas el miembro inferior serie –
volcánico-sedimentaria, el miembro medio serie-volcánica y el miembro superior serie-
sedimentaria.
3.2.1.3. Formación Ventanilla
Esta formación se trata de una serie volcánico-sedimentaria, la cual descansa
concordantemente sobre la Formación Puente Inga y hacia el SE de Ventanilla subyace en
aparente discordancia erosional a la Formación Cerro Blanco. Esta formación se subdivide
en tres miembros siendo estos el miembro inferior constituido por limolitas y arcillas
abigarradas, el miembro medio constituido por andesitas afaníticas con intercalaciones de
andesitas microporfiríticas y el miembro superior compuesto por una secuencia sedimentaria
con intercalaciones volcánicas.
3.2.1.4. Formación Cerro Blanco
Esta secuencia sedimentaria – volcánica. Las rocas sedimentarias se encuentran
predominantemente en la base y las volcánicas al tope. Litológicamente está compuesto por
areniscas feldespáticas de origen piroclásticos de color gris claro, capas de chert e
intercalaciones de andesitas afaníticas.
3.2.2. Grupo Morro Solar
El Grupo Morro Solar se encuentra ubicada en el tiempo geológico en el Cretáceo Inferior,
consta de una secuencia sedimentaria y esta subdivida en tres formaciones: Salto del
Frayle, Herradura y Marcavilca.
En el área de interés sólo se encuentra aflorando, hacia el sector Este, la Formación
Herradura y Marcavilca. A continuación se hace una breve descripción de estas dos
formaciones:
3.2.2.1. Formación Herradura
Descansa concordante sobre la Formación Salto del Fraile e infrayace igualmente
concordante a la Formación Marcavilca.
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Esta formación es una unidad incompetente dentro del Grupo Morro Solar debido a su
litología arcillosa, viéndose esto favorecido por su contenido de sales como yeso y cloruro
de sodio, probablemente como producto de fenómenos diagenéticos en un medio salino.
En esta formación se reconocen dos miembros, el miembro La Virgen constituido por lutitas
y el miembro Herradura constituido por areniscas cuarzos en la parte inferior, seguido de
lutitas gris a negras y en la parte superior contiene calizas gris oscuras en estructura
pizarrosa.
3.2.2.2. Formación Marcavilca
Esta formación descansa en contacto normal sobre la Formación Herradura y subyace a la
Formación Pamplona. Sus afloramientos se extienden desde el Morro Solar en Chorrillos
donde tiene su localidad típica, hasta el Norte de Lima (espalda de la Universidad de
Ingeniería) prolongándose hasta el valle del Chillón.
Se la divide en tres miembros, el miembro inferior Morro Solar constituido por facies
areniscosa e intercalaciones de areniscas, el miembro medio Marcavilca caracterizado por
las rocas más competentes de todo el grupo y el miembro superior La Chira constituido de
areniscas.
3.2.3. Superunidad Patap
Esta superunidad está constituida por cuerpos de gabros y dioritas, las más antiguas del
Batolito, emplazados al lado occidental del mismo, con intervalos que pueden variar 84 a
102 Ma. Dentro del área de estudio estas rocas se encuentran aflorando en el sector Este.
La textura de la roca varía de grano medio a grueso conteniendo plagioclasas en un 30% y
ferromagnesianos en un 60%, lo que le da un peso específico alto.
Este cuerpo litológico intruye a rocas sedimentarias de edad Mesozoica a las que
metamorfizan. A su vez son intruidos por cuerpos más jóvenes del Batolito, pertenecientes a
la Superunidad San Rosa.
3.2.4. Depósitos Cuaternarios
3.2.4.1. Depósitos Marinos
Se trata de depósitos litorales, caracterizados por materiales clásticos, llevados al mar como
carga por los ríos y también como resultado de la acción erosiva de las olas y distribuidos
por corrientes marinas de deriva, siendo los de nuestro interés los depósitos marinos
recientes.
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Los depósitos marinos recientes comprenden la acumulación de arenas, limos y cantos
retrabajados y distribuidos por corrientes a lo largo del borde litoral producto de los
materiales acarreados por los ríos al océano. Estos depósitos están constituidos
principalmente por arenas de grano medio a fino de color gris amarillento conteniendo
cuarzo, micas, ferromagnesianos; y en menor proporción limos inconsolidados de color gris
claro con restos de conchas marinas.
Estos depósitos se extienden actualmente en forma de estrechas fajas de terreno (50m),
localizadas en el sector litoral.
3.2.4.2. Depósitos Aluviales
Estos depósitos están constituidos por materiales acarreados por los ríos que bajan de la
vertiente occidental andina cortando a las rocas terciarias, mesozoicas y Batolito Costanero,
tapizando el piso de los valles, habiéndose depositado una parte en el trayecto y gran parte
a lo largo y ancho de sus abanicos aluviales, dentro de ellos tenemos: aluviales
pleistocénicos (más antiguos) constituidos por conglomerados de gravas subredondeadas a
redondeadas, arenas y finos, y aluviales recientes localizados en franjas estrechas a ambas
márgenes de los ríos en los valles Chillón y Rímac, constituidos por material grueso y
materiales finos en forma subordinaría.
En el Mapa A-1 se presenta la Geología Regional.
3.3. Geología Estructural Regional
En el área de estudio se tiene identificadas una falla de dirección N-S hacia el flanco
oriental del Cerro Oquendo afectando a las Formaciones Cerro Blando y Puente Inga, y
hacia el sector sur de San Martín de Porres se tiene una probable falla de menor cuantía
denominada falla Cerro La Milla que tiene un rumbo de N10°E.
En toda la zona de estudio no se tienen evidencias directas, ni visuales de fallas con
movimientos del Cuaternario, ni de fallas activas.
4. MARCO GEOLÓGICO LOCAL
Los resultados de la evaluación de las características de los terrenos del distrito, que ha
dado la información geológica local, fue comparada con la información geofísica, de manera
que ha permitido clasificar las unidades lito estratigráficas y otros procesos geológicos de
campo.
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A base de la información de trabajos de campo, se ha relevado los rasgos geológicos
locales, del distrito de San Martín de Porres, que ha permitido delinear las geoformas
existentes y los materiales tanto rocosos como disgregados, que componen este distrito;
asimismo los límites del contorno de las unidades lito estratigráficas.
Un registro fotográfico de estas observaciones de campo se encuentra en el Anexo A
4.1. Geomorfología Local
Las diferentes geoformas locales en el área de estudio, se han producido por la acción
geológica de la acción de las aguas superficiales, principalmente por la presencia de dos
ríos, uno en el extremo Norte del distrito (río Chillón) y el otro en el extremo Sur (río Rímac),
asimismo por la acción del viento y de las lluvias, que han producido el relieve actual.
Últimamente la actividad antropogenética constituida mayormente por construcción de
viviendas y diversas obras civiles, está trastocando la superficie del distrito. Las geoformas
actuales se pueden clasificar según los ítems que se exponen a continuación:
4.1.1. Áreas de Llanura
Constituyen la mayor área del distrito, se observan llanuras semi planas, algo ondulantes,
formada por depósitos aluviales, estos depósitos están tapizados con un material areno
limosos, que ha sido acarreado por el viento. Los cerros lomadas, presentan en su base
terrenos semi planos, como llanuras de pendiente moderada, cubiertas por arenas finas de
origen eólico.
4.1.2. Área de Colinas
En el distrito, se encuentran colinas de poca altimetría, son cerros aislados que no
corresponden a las estribaciones de la Cordillera Occidental, estando limitados al oeste por
el mar y al este por grandes llanuras. Los cerros tienen laderas que de ellas bajan pequeñas
quebradas y cárcavas (actualmente secas). Estas colinas también están tapizadas por
materiales finos (areno limosos), acarreados por el viento. Los cerros presentes son los
cerros Oquendo y Candela, al Norte del distrito, y el Cerro La Milla al Sur del distrito.
4.1.3. Valles
El distrito cuenta con la presencia de dos ríos uno al Norte (río Chillón) y el otro al Sur (río
Rímac), estos, conforman los límites del distrito. Ambos ríos traen agua todo el año,
desembocan en el Océano Pacífico, y han traído abundantes materiales disgregados que
conforman la llanura aluvial del distrito.
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4.1.4. Quebradas
Se observan en los cerros cárcavas y quebradas de poco recorrido, que drenan hacia la
llanura que rodea a los cerros. En estas quebradas, no se han observado materiales
consistentes en flujos de lodo y piedras (huaycos); estas quebradas nos indican que antes
ha habido periodo de fuertes lluvias, que por erosión pluvial, han formado cárcavas y
quebradas.
4.2. Litología Local
La litología local, está representada por afloramientos de rocas mayormente volcánicas -
sedimentarias, y materiales disgregados que forman varios depósitos inconsolidados, cuya
granulometría van desde fragmentos pelíticos (limos – arcillas) hasta bloques que pueden
tener diámetros de más de 1 m.
En el Mapa A-2 se presenta el mapa geológico local, el cual ha sido elaborado en base a las
observaciones de campo dentro de la zona de estudio.
A continuación, se describe las características litológicas existentes en el distrito de San
Martin de Porres:
4.2.1. Deposito aluvial
Los depósitos aluviales se encuentran distribuidos en el lecho de las quebradas que
provienen del este y en toda la planicie costera en la cual se encuentra ubicado el distrito de
San Martín de Porres; constan de gravas y conglomerados polimícticos mal clasificados,
unidos por una matriz arcillosa a arenosa. Mayormente, estos depósitos están cubiertos por
depósitos eólicos.
Los depósitos aluviales constan de arcilla delgada con arena, en algunas calicatas se
evidenciaron gravas mal gradadas con lima y arena, así como grava bien gradada con
arena.
4.2.2. Rocas Sedimentarias
Las rocas sedimentarias que se observan pertenecen a las formaciones Puente Inga,
Ventanilla y Cerro Blanco, pertenecientes al Grupo Puente Piedra. Son rocas del tipo
areniscas, limo arcilloso y lutíticas, se observan intercaladas en las rocas volcánicas, que
son las de mayor distribución, generalmente constituyen los cerros del distrito.
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4.2.3. Rocas Volcánicas
Estas rocas las del tipo volcánico sedimentario, pertenecen a los volcánicos Santa Rosa,
unidad inferior del Grupo Puente Piedra, están constituidos por piro clastos andesíticos y
andesitas. Se encuentran aflorando en el sector norte del distrito cerca al límite con Puente
Piedra.
4.3. Aspectos Geo Estructurales Locales
En el distrito de San Martin de Porres, se aprecia manifestaciones geoestructurales producto
de la tectónica andina. Se aprecian fallas con rumbos N-S. En las rocas volcánicas y
sedimentarias aflorantes, expuestas en los cerros del distrito, se aprecian fracturamientos,
plegamientos y fallamientos menores.
Existen también manifestaciones neotectónicas de edad geológica reciente, que hace que
los terrenos tengan ciertas basculaciones, con desplazamientos pequeños.
5. PELIGROS GEOLÓGICOS
5.1. Procesos de Geodinámica Externa
En el distrito de San Martín de Porres, ha sido afectado mayormente por inundaciones,
erosión de riberas, caída de rocas y deslizamientos.
5.2. Mapa de Peligros Geológicos
Las áreas estudiadas del distrito de San Martín de Porres, se encuentran
geomorfológicamente en llanuras aluviales; compuesto por materiales acarreados por los río
Chillón y Rímac. Las rocas son del tipo volcánico – sedimentarias, y afloran dentro del
distrito conformando cerros y lomadas.
Los procesos de geodinámica externa, están relacionadas a acción de precipitaciones
pluviales extraordinarias, acción de la erosión de riberas e inundaciones. Se debe considerar
que el intenso urbanismo en los últimos años, ha trastocado los relieves naturales, pudiendo
en cierta forma afectar el equilibrio natural de las geoformas, como es el caso que al haber
sido ocupadas por viviendas algunas laderas de los cerros, ha desestabilizado el equilibrio
de las laderas, pudiéndose producir deslizamientos.
Los peligros geológicos en el distrito de San Martín de Porres, se han determinado a base
de las características geomorfológicas, litológicas, geodinámicas y geotécnicas. Se ha
elaborado un mapa de peligros geológicos, donde se representa la dispersión areal de las
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diferentes intensidades de los peligros, asimismo la extensión y el porcentaje de área que
ocupan.
Se ha elaborado un mapa de peligros geológicos el cual puede ser visto en el Mapa A-3
A continuación, se describe los peligros geológicos identificados en el distrito de San Martin
de Porres:
5.2.1. Peligro Alto
El distrito de San Martín de Porres, tiene como límites a los ríos Chillón (límite Norte) y el río
Rímac (límite Sur). Estos traen agua todo el año, en época de estiaje, su caudal es bajo,
también se debe a que las aguas de los ríos, son explotadas para agua potable y para
regadío.
Pero en época de creciente, el caudal de los ríos se incrementa notoriamente; como
consecuencia de ello, se incrementa la erosión de sus riberas y se producen inundaciones.
La intensa urbanización del distrito, ha hecho que la población se asiente en lugares no
apropiados, cerca de las márgenes de los ríos, cuyas viviendas tienen una alta probabilidad
que sean afectadas por la erosión de riberas y las inundaciones. También el cauce de los
ríos se están estrechando y modificando, debido a que se está echando desmonte de todo
tipo, también se extrae materiales de los ríos como áridos de construcción, todo ello hace
que cuando hay aumento del volumen de las aguas de los ríos, estas aguas pueden variar
su curso natural, y afectar a la viviendas mal ubicadas.
Se debe tener presente que los ríos que discurren por el distrito, ya están muy cerca de su
desembocadura en el mar, por ello el cauce de estos ríos presentan terrenos semi planos y
su máximo caudal.
En el límite Sur del distrito, las márgenes del río Rímac, presentan varios trabajos de
defensa ribereña, como muros de concreto, de gaviones, enrocados; se debe que cerca se
ubican importante edificaciones de gran interés para la ciudad de Lima, por ser parte del
centro histórico de la ciudad; también en el cauce del río se está haciendo importantes obras
viales, correspondientes al proyecto Línea Amarilla. Pero pese a ello, se ha producido
problemas principalmente por erosión ribereña y desbordes.
5.2.2. Peligro Medio
Se ha considerado peligro medio, donde se ubican las laderas de los cerros La Milla,
Candela, Oquendo, y en algunas lomadas pequeñas. Los cerros y lomadas están
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conformados por rocas volcano - sedimentarias, que en su forma natural tienen una
estabilidad buena. Estas laderas tienen pendientes moderadas, mayormente se encuentran
tapizadas de arenas eólicas, pero de menor espesor que en las llanuras aluviales,
encontrándose la roca a poca profundidad. Actualmente en las laderas, existe fuerte
dinamismo de construcción de viviendas, estas mayormente de construcción precaria.
Debido a que las laderas se están disturbando de manera inadecuada, se pueden producir
deslizamientos y caída de rocas.
5.2.3. Peligro Bajo
Las áreas con peligro geológico bajo ocupan la mayor parte del distrito de San Martín de
Porres y están constituidos por terrenos planos o semi planos, con algunas lomadas de poca
altura. Estos terrenos planos, están conformados por depósitos aluviales, constituidos por
cantos rodados, arenas limos y arcillas, materiales que han sido acareados por los ríos
Chillón y Rímac.
6. EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO
6.1. Metodología
El análisis de peligro sísmico probabilístico consiste en la evaluación de la probabilidad que
en un lugar determinado ocurra un movimiento sísmico de una intensidad igual o mayor que
un cierto valor fijado. En general, se hace extensivo el término intensidad a cualquier otra
característica de un sismo, tal como su magnitud, la aceleración máxima, el valor espectral
de la velocidad, el valor espectral del desplazamiento del suelo, el valor medio de la
intensidad Mercalli Modificada u otro parámetro de interés para el diseño ingenieril.
La predicción de eventos futuros puede ser realizada por medio de modelos estadísticos, en
base a datos pasados. Actualmente el modelo más usado es el de Poisson. Este asume
que los eventos sísmicos son espacial y temporalmente independientes y que la
probabilidad de que dos eventos sísmicos ocurran en el mismo sitio y en el mismo instante
es cero. Estas suposiciones, por lo general, no se ajustan a la ocurrencia de eventos de baja
magnitud, sin embargo representan adecuadamente la ocurrencia de los movimientos
grandes, que son los de mayor interés para fines ingenieriles. Por esta razón, el modelo de
Poisson es ampliamente utilizado para evaluar el peligro sísmico probabilísticamente.
Es fundamental para el análisis definir fuentes sismogénicas y leyes de atenuación.
Las fuentes sismogénicas utilizadas fueron las que presentó Gamarra (2009). Él basó la
determinación de las fuentes en mapas de distribución de epicentros, así como en las
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características tectónicas del área de influencia. La actividad sísmica en el Perú es el
resultado de la interacción de las Placas de Nazca y Sudamericana, así como del proceso
de reajustes tectónicos del aparato andino. Esto permite agrupar a las fuentes en
continentales y de subducción. Las fuentes de subducción modelan la interacción de las
Placas Sudamericana y de Nazca. Las fuentes continentales o corticales están relacionadas
con la actividad sísmica superficial andina. Luego de definir la geometría de las fuentes es
necesario evaluar los parámetros de sismicidad local. Para esto, dividió el catálogo sísmico
en función al número de fuentes, determinándose de esta manera los eventos delimitados
en cada fuente. Dado que el proceso de Poisson postula la utilización de datos mutuamente
independientes, procedió a eliminar los eventos sísmicos catalogados como réplicas. Para
ello se empleó la metodología propuesta en el proyecto piloto “Global Seismic Hazard
Assessmentt Project” (GSHAP), basado en la relación de Maeda (1996).
Se utilizaron las fuentes de subducción F3, F4 y F5, asumiendo que estas fuentes presentan
mecanismos focales del tipo compresivo, o de falla inversa, los cuales corresponden a
sismos de subducción de interfase. Así mismo, se utilizó las fuentes de subducción de
intraplaca superficial F8, F9 y F10, e intraplaca intermedia, F12, F13 y F14, asumiendo que
estas fuentes presentan mecanismos focales del tipo tensional, o de falla normal. Por su
parte, para las fuentes continentales fueron consideradas para el análisis, las fuentes F15,
F16, F17, F18, F19 y F20.
Una vez determinada la tasa de actividad de cada una de las fuentes sísmicas, es necesario
evaluar los efectos que, en términos de intensidad sísmica, produce cada una de ellas en un
sitio de interés. Para ello se requiere saber que intensidad se presentará en el lugar de
interés, si en la i-ésima fuente ocurriera un temblor con magnitud dada. Para esto se utilizan
las leyes de atenuación.
Las leyes de atenuación pueden adoptar muy diversas formas y para estimar el peligro
sísmico se utilizaron los modelos de atenuación para ordenadas espectrales propuesta por
Young et al (1997), CISMID (2006) y Zhao et al (2006), que diferencian los mecanismos
focales para sismos de subducción de interfase e intraplaca en la estimación de la máxima
aceleración del suelo. Así mismo, se ha utilizado el modelo de atenuación para ordenadas
espectrales propuesta por Sadigh et al (1997) para sismos continentales.
Una vez conocidas la sismicidad de las fuentes y los patrones de atenuación de las ondas
generadas en cada una de ellas, el peligro sísmico puede calcularse considerando la suma
de los efectos de la totalidad de las fuentes sísmicas analizadas y la distancia entre cada
fuente y el sitio donde se proyectará la estructura.
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El peligro sísmico del área del proyecto se ha determinado utilizando la información
pertinente en la literatura técnica y así como el programa de cómputo CRISIS 2007,
versión7.6, que emplea métodos numéricos conocidos.
El peligro expresado en términos de las tasas de excedencia de intensidades Sa, se calcula
mediante la siguiente expresión (Esteva, 1970):
(10)
donde la sumatoria abarca la totalidad de las fuentes sísmicas , y , es la
probabilidad que la intensidad exceda cierto valor, dadas la magnitud del sismo , y la
distancia entre la i-ésima fuente y el sitio . Las funciones son las tasas de actividad
de las fuentes sísmicas, la cual fue descrita anteriormente. La integral se realiza desde
hasta , lo cual indica que se toma en cuenta, para cada fuente sísmica, la contribución de
todas las magnitudes.
Las fuentes sismogénicas de subducción y continentales se presentan en los Mapas B.3-1 y
B.3-2 y sus coordenadas geográficas se indican en las Tablas 1 y 2.
6.2. Peligro Sísmico Probabilístico
Para la evaluación del peligro sísmico probabilístico en el distrito de San Martín de Porres,
se ha considerado las coordenadas geográficas presentadas en la Tabla 1.
Tabla 1. Coordenadas Geográficas para evaluación de Peligro Sísmico.
Zona de Estudio Coordenadas
Longitud (W) Latitud (S)
Distrito de San Martín de
Porres -77.09 -11.98
La Tabla 2 muestra los resultados obtenidos con el programa CRISIS 2007 versión 7.6
correspondiente a las máximas aceleraciones horizontales esperadas en el punto de análisis
para diversos tipos de suelos. Estos valores se han estimado para los diferentes modelos de
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atenuación utilizados y para los períodos de retorno de 475, 1000 y 2500 años, considerando 50
años de periodo de exposición sísmica.
Tabla 2. Aceleraciones espectrales para T = 0.0 s para diferentes periodos de retorno.
Dependiendo del tipo de estructura, la Norma E.030 de Diseño Sismorresistente de
edificaciones, define el coeficiente sísmico de diseño a aquel obtenido con un 10% de
probabilidad de excedencia y un periodo de exposición sísmica de 50 años, el cual
corresponde a un evento sísmico de 475 años de periodo de retorno.
Lo anterior significa que en la zona evaluada, la aceleración horizontal máxima del sismo de
diseño para un suelo del Tipo B (roca) corresponde a 412.05 cm/s2 considerando la media
(P.50) del modelo de atenuación ponderado, y así mismo, se propone valores de
aceleración horizontal máxima de 468.48 cm/s2 para suelo tipo C (suelo muy denso).
7. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL SUELO
7.1. Metodología
Para la caracterización geotécnica de los suelos del área de estudio cuatro criterios fueron
tomados en cuenta. Estos son: el tipo de suelo, el grado de compacidad y/o consistencia, la
capacidad portante de cimentaciones típicas y las condiciones particulares que pudiesen
existir en el lugar.
TABLA : ACELERACIONES ESPECTRALES EN SUELO PARA T = 0.0 s PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO
50 100 200 475 1000 2500
Roca (Tipo B) -77.09 -11.98 163.45 224.08 299.46 412.05 530.32 701.04
Suelo (Tipo C) -77.09 -11.98 170.70 240.06 327.89 468.48 610.55 831.63
50 100 200 475 1000 2500
Roca (Tipo B) -77.09 -11.98 0.17 0.23 0.31 0.42 0.54 0.71
Suelo (Tipo C) -77.09 -11.98 0.17 0.24 0.33 0.48 0.62 0.85
Modelo de Atenuación
Ponderado
Longitud
(W)
Latitud
(S)
Aceleración horizontal Máxima (cm/s2) de diferentes Modelos
de atenuación para un período de retorno de:
Modelo de Atenuación
Ponderado
Longitud
(W)
Latitud
(S)
Aceleración horizontal Máxima (g) de diferentes Modelos de
atenuación para un período de retorno de:
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La principal fuente de información existente sobre las características geotécnicas del área
de estudio lo constituye el estudio de Microzonificación Geotécnica Sísmica realizado por el
CISMID, en el año 2005. De este estudio, se recopilaron 58 calicatas.
Así mismo de la empresa privada Jorge E. Alva Hurtado Ingenieros E.I.R.L., se recopilaron
05 calicatas, de la empresa privada Corporación Olam S.A.C., se recopiló 01 calicata.
Finalmente se recopiló información de estudios geotécnicos de la empresa privada Cinsuco
S.A.C., de estos estudios se recopilaron 05 calicatas.
En base a la información recopilada, se realizaron los trabajos de exploración en lugares
estratégicamente seleccionados. En total se han ejecutado 36 calicatas, 13 ensayos de
Penetración Dinámica Ligera (DPL) y 02 ensayos de densidad de campo, la ubicación de los
sondajes ejecutados y recopilados se muestran el mapa C-1.
7.2. Tipos de Suelos
De acuerdo a las características geomorfológicas del lugar de estudio, su formación
geológica y los datos de los estudios geotécnicos ejecutados y recopilados, se han
generado los mapas de los tipos de suelos a 1.0 y 2.5 m de profundidad, mapas C-2 y C-3,
respectivamente. Los suelos característicos que predominan en el área de estudio se
describen a continuación.
7.2.1. Gravas y Rocas
Dentro del área de interés han sido reconocidos diferentes afloramientos rocosos,
constituidos por rocas sedimentarias y volcánicas. Las rocas sedimentarias son del tipo
areniscas, limo arcilloso y lutitas, pertenecientes a las formaciones Puente Inga, Ventanilla y
Cerro Blanco. Las rocas volcánicas están constituidas por piroclastos andesíticos y
andesitas, estas rocas pertenecen a la unidad Santa Rosa, conocidos como los volcánicos
Santa Rosa.
Las gravas forman parte del material aluvial depositado por los ríos Rímac y Chillón, su
forma va desde sub-redondeada a redondeadas, estas se encuentran inmersas en una
matriz arenosa y/o limosa, presentan una compacidad media a densa y un bajo contenido de
humedad.
7.2.2. Arenas
Forman parte del depósito aluvial del Río Rímac y Chillón, también podemos encontrar este
material como parte de las terrazas fluviales del río Chillón, en la parte norte del distrito.
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Este material, en la zona de estudio, presenta una compacidad media a densa, una
humedad baja y un bajo o nulo índice de plasticidad.
7.2.3. Arcillas y Arcillas Limosas
Estos materiales, en la zona de estudio, presentan una consistencia rígida, una humedad
baja y un bajo índice de plasticidad
7.3. Análisis de Estabilidad de Taludes en las Áreas Ribereñas del Río Rímac
En el presente estudio se ha efectuado el análisis de estabilidad de los taludes que se
encuentran en las márgenes del río Rímac, entre los puentes Santa María y del Ejército, los
cuales han sido evaluados bajo condiciones estáticas y pseudo-estáticas.
Para ejecutar este trabajo se ha revisado investigaciones posteriores realizadas en la zona
de estudio (Fernández, J., 2015), los cuales han sido utilizada como un referente. La
metodología aplicada para el análisis de estabilidad ha sido el método de equilibrio límite, y
el método de análisis de falla circular adoptado ha sido el de Spencer. Dos (02) secciones
han sido evaluadas, correspondientes a las secciones más críticas en el distrito de San
Martin de Porres, los cuales fueron seleccionados de acuerdo a las inspecciones de campo
realizadas a lo largo de los taludes.
7.3.1. Estimación de las Secciones Transversales
El corte de las dos secciones analizadas en el presente trabajo se ha obtenido a partir de
modelos de elevación digital (DEM). El DEM se ha calculado de fotografías aéreas, en cuya
adquisición se utilizó vehículos aéreos no tripulados (UAV por sus siglas en inglés)
pertenecientes a la marca DJI, del modelo Phantom 3 Professional con cámara Sony de 12
MP. La ubicación de estas secciones se muestra en el Anexo C-6.
La Figura 1 (a) muestra el ortomosaico donde se ubica la sección A-A', mientras que la
Figura 01 (b) presenta las condiciones actuales de dicha sección.
7.3.2. Propiedades de los materiales
Las propiedades mecánicas de los materiales aluviales que conforman a los taludes en las
áreas ribereñas del río Rímac del distrito de San Martin de Porres se definieron en función
de los sondajes geotécnicos recopilados y ejecutados en los alrededores de la zona de
interés. La Tabla 01 presenta los valores de resistencia cortante de los materiales
considerados en el análisis.
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Figura 1. (a) Imagen capturada desde un vehículo aéreo no tripulados de la sección A-
A’, (b) vista panorámica de los taludes en las áreas ribereñas del río Rímac, en el
distrito de San Martín de Porres. La fotografía fue tomada del puente peatonal S/N,
ubicado a la altura del puente Santa María.
Tabla 01. Parámetros de resistencia de los materiales.
El estudio consistió en el análisis estático y pseudo-estático mediante el método Spencer.
Se consideró una sobrecarga de 2 ton/m (19.61 KN/m), que representaría el peso de las
viviendas aledañas a los márgenes del río Rímac. Los resultados concernientes al análisis
estático muestran que las dos secciones analizadas presentan un factor de seguridad (FS)
de aproximadamente 1.5; mientras que los resultados relacionados al análisis pseudo-
estático con una carga horizontal de 0.225g presentan un FS de 1.2.
(a) (b)
MaterialPeso unitario
(kN/m3)
Cohesión
(kN/m2)
Ángulo de
fricción (°)
Grava mal gradada 21 40 41
Relleno no
controlado15 0 20
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7.3.3. Análisis de Equilibrio Límite
En el análisis de estabilidad de los taludes se ha considerado la presencia de las estructuras
existentes hoy en día. Como se mencionó, los taludes han sido evaluados bajo condiciones
estáticas y pseudo-estáticas. En el análisis pseudo-estático, se ha utilizado un coeficiente
sísmico de 0.24g. Se ha asumido superficies de falla circular en el análisis.
Figura 2. Resultados de estabilidad de taludes de la sección (a) A-A’ y (b) B-B’ bajo
condiciones pseudo-estáticas. Los colores verde y rosado representan a la grava mal
gradada y al relleno no controlado, respectivamente. En ambas figuras se puede observar el
factor de seguridad mínimo, así como también los potenciales superficiales de falla con un
factor de seguridad menor a 1.25.
Se muestra todos los probables
círculos de fallas con FS menor
a 1.25
1.02
Factor de
seguridad mínimo
(a)
Se muestra todos los probables
círculos de fallas con FS menor
a 1.25
(b)
1.25
Factor de
seguridad mínimo
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La Figura 2 (a) y (b) muestra los resultados de las 02 secciones analizadas bajo condiciones
pseudo-estáticas. La Figura 2 presenta el factor de seguridad mínimo bajo condiciones
pseudo-estáticas, así como también las posibles superficies de falla que presentan un factor
de seguridad menor a 1.25 – valor establecido por la norma E.050 Suelos y Cimentaciones
(2006b).
Nuestros resultados indican que, en la condición actual, los taludes que conforman las áreas
ribereñas del Río Rímac en el distrito de San Martín de Porres son estáticos y pseudo-
estáticamente inestables. El área de influencia a derrumbarse se encuentra a partir de los 4
m a más, medidos desde el borde de los taludes hacia la ciudad. Las causantes que hacen
que los taludes sean inestables son las viviendas cimentadas prácticamente al borde de los
taludes, así como, la capacidad de erosión del río Rímac, el cual continuamente debilita o
erosiona el pie del talud, sobre todo en lluvias extremas como lo ocurrido durante el
Fenómeno El Niño.
7.4. Microzonificación Geotécnica
En base a la zonificación realizada de los tipos de suelos existentes en el área de estudio,
se procedió a agruparlos según sus características geotécnicas. El propósito de esta
agrupación ha sido definir un Mapa de Microzonificación Geotécnica, mapa C-4, el cual
permite identificar zonas favorables y desfavorables para la cimentación de edificaciones
convencionales. Para evaluar la capacidad admisible se ha considerado una cimentación
corrida de 0.60 m de ancho y una profundidad mínima de 0.80 m. La descripción de cada
zona se presenta en el ítem siguiente.
7.4.1. Zona I
La Zona I comprende zonas de afloramiento de roca con diferentes grados de fracturación y
depósitos de gravas de compacidad media a densa. El tipo de suelo de cimentación descrito
en esta zona presenta las mejores características geotécnicas para la cimentación de
edificaciones convencionales. Esta zona se abarca gran parte del área del distrito.
La capacidad de carga admisible en esta zona es mayor a 5.0 kg/cm2 si se desplanta sobre
la roca ligeramente alterada o sana y mayor a 4.00 kg/cm2 si se desplanta sobre la grava.
Se considera que la cimentación debe estar asentada sobre terreno natural y bajo ninguna
circunstancia sobre materiales de rellenos.
7.4.2. Zona II
Esta zona se encuentra emplazada predominantemente en el sector norte del área de
estudio e incluye a las arenas de compacidad media y a los limos y arcillas de consistencia
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media. Los tipos de suelos descritos en esta zona presentan características geotécnicas
favorables para la cimentación de edificaciones convencionales.
La capacidad de carga admisible en esta zona varía entre 1.00 kg/cm2 a 2.00 kg/cm
2 si se
desplanta sobre la arena, y 0.50 kg/cm2 a 1.00 Kg/cm
2 si se desplanta sobre arcillas. Se
considera que la cimentación debe estar asentada sobre terreno natural y bajo ninguna
circunstancia sobre materiales de rellenos.
7.4.3. Zona IV
Esta zona comprende los taludes afectados por la erosión fluvial del río Rímac, los cuales se
caracterizan por tener una pendiente fuerte. La zona de influencia de los taludes propensos
a derrumbarse empieza desde el borde de los taludes en la parte superior hacia la zona
urbana, de 4 m a más como se aprecia en el Mapa C-4. Se recomienda declarar esta zona
como áreas no aptas para uso de viviendas, restringiendo la construcción de las mismas,
orientándolas a proyectos de rescate y recuperación paisajística de la ribera del río Rímac.
8. CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DEL SUELO
8.1. Metodología
Para la caracterización dinámica del suelo se utilizaron 3 propiedades que están
íntimamente ligadas con su respuesta dinámica. Estas son, el periodo de vibración del
suelo, la velocidad de ondas de corte y la velocidad de ondas de compresión de los
diferentes estratos de suelo.
Entre las fuentes de información existentes sobre las características dinàmicas del suelo en
el área de estudio se encuentra el estudio de Microzonificación Geotécnica Sísmica
realizado por el CISMID, en el año 2005 en los distritos de San Martín de Porres e
Independencia. De estos estudios, se recopilaron 13 mediciones puntuales de
microtremores.
Asimismo, el estudio de Microzonificación Sísmica realizado por el CISMID en el año 2011
en el distrito de Comas, en el año 2013 en el distrito de Independencia, en el año 2014 en el
distrito de Los Olivos, y en el año 2015 en el distrito del Rímac. De los cuales se recopilaron
18 mediciones puntuales de microtremores.
Por otro lado, de la Investigación Sobre el Riesgo de Desastres del Distrito de
Independencia con Enfoque de Barrio se recopilaron 06 mediciones puntuales de
microtremores.
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Finalmente, de la empresa privada ZER GEOSYSTEM PERÚ S.A.C, se recopilaron 03
ensayos MASW y 03 ensayos MAM.
En total para el presente estudio, se recopilaron 37 mediciones puntuales de microtremores,
03 ensayos MASW y 03 ensayos MAM.
8.1.1. Periodo de Vibración del Suelo
El período de vibración del suelo es un parámetro dinámico que define el comportamiento
sísmico de un determinado lugar. Estas vibraciones están conformadas básicamente por
ondas superficiales Rayleigh y Love que están afectadas por la estructura geológica del sitio
donde se miden (Bard, 1998).
Para calcular el periodo fundamental de vibración del suelo se utilizó el método del espectro
H/V propuesto por Nakamura (1989), que realiza el cociente del espectro de Fourier de las
componentes horizontales del registro de microtremores entre el espectro de Fourier de la
componente vertical. El espectro H/V presenta en teoría, un máximo en el periodo
fundamental del suelo. Generalmente, para este periodo la curva muestra un pico bien
definido por valle-cresta-valle. Estos picos son más definidos en suelos formados por
depósitos blandos, mientras son más anchos en suelos duros o intermedios, o compuestos
de materiales heterogéneos (Ordaz y Veras, 2003).
Para el cálculo del espectro H/V se utilizó la Ec. (1) donde , y son los espectros
de Fourier de las componentes NS, EW y vertical, respectivamente.
(1)
En este estudio se realizó la medición de microtremores en 103 puntos distribuidos en toda
el área de estudio, formando una malla de 0.5 a 0.8 km de separación entre puntos. Para
más detalles sobre los ensayos realizados puede referirse al Apéndice D del presente
informe.
8.1.2. Perfil de Velocidades de Ondas de Corte
Para el cálculo de las velocidades de ondas de corte se realizaron los ensayos MASW, MAM
y Arreglos de Microtremores.
Ensayo MASW
El ensayo MASW o Análisis de Ondas Superficiales en Arreglo Multicanal es un método de
exploración geofísica que permite determinar la estratigrafía del subsuelo bajo un punto en
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forma indirecta, basándose en el cambio de las propiedades dinámicas de los materiales
que la conforman. Este método consiste en la interpretación de las ondas superficiales
(Ondas Rayleigh) de un registro en arreglo multicanal, generadas por una fuente de energía
impulsiva en puntos localizados a distancias predeterminadas a lo largo de un eje sobre la
superficie del terreno, obteniéndose el perfil de velocidades de ondas de corte (Vs) para el
punto central de dicha línea. En este método, la interpretación de los registros consiste en
obtener de ellos una curva de dispersión (un trazado de la velocidad de fase de las ondas
superficiales versus la frecuencia), filtrándose solamente las ondas superficiales, ya que son
estas ondas las que predominan en el grupo de ondas, conservando alrededor del 70% de
la energía del tren de ondas. Además, la velocidad de fase de estas ondas tiene un valor
que varía entre el 90% al 95% del valor de Vs.
En el área de estudio se ejecutaron 28 ensayos geofísicos MASW, obteniéndose perfiles de
velocidades de ondas de corte hasta una profundidad máxima de 30m. Para más detalles
sobre los ensayos realizados puede referirse al Apéndice D del presente informe.
Ensayo de Arreglos de Microtremores
Este ensayo tiene por finalidad estimar el perfil de velocidades de ondas de corte del suelo
hasta grandes profundidades dependientes del radio del arreglo.
El principio de la medición de arreglos de microtremores radica en el hecho de que éstos
consisten predominantemente de ondas Rayleigh, y que el análisis espectral de estas ondas
puede reproducir sus características dispersivas, las cuales reflejan el perfil de velocidades
de ondas de corte del sitio en estudio (Tokimatsu et al., 1992a; 1992b).
El análisis de los arreglos se puede dividir en dos etapas, la primera referida al cálculo de la
curva de dispersión y la segunda a la inversión del perfil de velocidades de ondas de corte.
El cálculo de la curva de dispersión se realiza por diferentes métodos, entre los cuales se
encuentran el método de Autocorrelación Espacial (SPAC) propuesto por Aki (1957), el
método de Alta Resolución Frecuencia - Número de Onda (F-K) propuesto por Capon
(1969), y el método CCA y nc-CCA propuesto por Cho et al (2004). El proceso de inversión
se realiza por métodos de causa-efecto, o por métodos de optimización, entre los cuales se
tienen los algoritmos genéticos y los algoritmos de vecindario; estos métodos requieren el
ingreso de datos de un perfil inicial probable que a través de un proceso iterativo se ajusta al
verdadero perfil de velocidades de ondas de corte del suelo.
En el área de estudio se ejecutaron 02 ensayos de arreglos de microtremores, obteniéndose
perfiles de velocidades de ondas de corte hasta una profundidad máxima de 80m
aproximadamente. Para más detalles sobre los ensayos realizados puede referirse al
Apéndice D del presente informe.
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8.1.3. Perfil de Velocidades de Ondas de Compresión Para la determinación de perfiles de velocidades de ondas de compresión se hace uso del
ensayo de refracción sísmica que aprovecha el cambio de las características mecánicas y
dinámicas en medios estratificados como el suelo. El contraste en los valores de densidad
es un ejemplo de este cambio. Este método consiste en la interpretación del tiempo de
llegada de las ondas sísmicas de un registro en un arreglo multicanales generados por una
fuente de energía impulsiva en puntos localizados a distancias predeterminadas a lo largo
de una línea sobre la superficie del terreno.
La energía generada viaja directamente a través de la capa de suelo más superficial o por
las capas de suelo más profundas antes de regresar a la superficie debido a la refracción.
Así, las ondas son registradas por los sensores o geófonos igualmente espaciados a cierta
distancia establecida. Después de cierta longitud desde el punto de la generación de
energía, la onda refractada es observada como la primera onda en arribar. La refracción
sísmica usa el proceso de refracción crítica para inferir profundidades de fronteras entre
capas de suelo y velocidades de estas (Anomohanran, 2013).
En este estudio se han realizado 28 ensayos de Refracción Sísmica. Para más detalles
sobre los ensayos realizados puede referirse al Apéndice D del presente informe.
8.2. Mapa de Zonas de Isoperiodos
El mapa D-3 del Apéndice D muestra tres zonas definidas por intervalos de período,
clasificadas de acuerdo a sus características dinámicas de vibración y relacionadas con las
velocidades de ondas de corte encontradas. La descripción de estas zonas se presenta en
los siguientes ítems.
8.2.1. Zona I
La zona I comprende el área con períodos de vibración menor a 0.20 s. Los perfiles de
velocidad de onda de corte que representan a esta zona con el método MASW son: MASW-
01, MASW-02, MASW-03, MASW-04, MASW-05, MASW-07, MASW-08, MASW-09, MASW-
10, MASW-11, MASW-12, MASW-13, MASW-14, MASW-15, MASW-16, MASW-17, MASW-
19, MASW-20, MASW-21, MASW-22, MASW-23 y MASW-24, y con el Ensayo de Arreglo de
Microtremores es el Arreglo A-01. En el Mapa D-3 se observa que esta zona abarca la
mayor parte del área de estudio. Los periodos de vibración de esta zona corresponden a un
suelo rígido.
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8.2.2. Zona II
La zona II comprende el área con períodos de vibración mayor o igual a 0.20 s y menores a
0.30 s. Los perfiles de velocidad de onda de corte que representan a esta zona con el
método MASW son: MASW-09 y MASW-18. Esta zona se encuentra localizada en
diferentes partes del distrito, y abarca un área menor al de la zona I, como se aprecia en el
Mapa D-3. Los periodos de vibración de esta zona corresponden a un suelo medianamente
rígido.
8.2.3. Zona III
La zona III comprende el área con períodos de vibración mayor o igual a 0.30 s y menores a
0.50 s. El perfil de velocidad de onda de corte que representa a esta zona con el método
MASW es el MASW-06 y con el Ensayo de Arreglo de Microtremores es el Arreglo A-02.
Esta zona se encuentra localizada en diferentes partes del distrito, y abarca un área menor
al de la zona II, como se aprecia en el Mapa D-3. Los periodos de vibración de esta zona
corresponden a un suelo medianamente flexible.
9. MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA
La norma E0.30 de Diseño Sismo Resistente (SENCICO, 2006a) define la microzonificación
sísmica como un estudio multidisciplinario, que investiga los efectos de sismos y fenómenos
asociados como licuefacción de suelos, deslizamientos, tsunamis y otros, sobre el área de
interés. El estudio suministra información sobre la posible modificación de las acciones
sísmicas por causa de las condiciones locales y otros fenómenos naturales.
Es importante mencionar que los resultados obtenidos en la Microzonificación Sísmica no
deben ser utilizados para fines de diseño y/o construcción de algún proyecto específico en
algún punto particular del área de estudio. Adicionalmente, estos resultados no reemplazan
a los estudios exigidos en la Norma Técnica E.030 de Diseño Sismo Resistente y la Norma
Técnica E.050 de Suelos y Cimentaciones, que son de obligatorio cumplimiento.
Para el presente estudio se consideraron diferentes disciplinas en mapas que muestran
diferentes resultados. El resultado de la evaluación de los peligros geológicos es mostrado
en el mapa Peligros Geológicos (ver mapa A-3, Apéndice A). Las características
geotécnicas son mostradas en el mapa de Microzonificación Geotécnica (ver mapa C-4,
Apéndice C). Por otro lado, las características dinámicas son mostradas en el mapa de
Zonas de Isoperiodos (ver mapa D-3, Apéndice D). Los resultados de estos mapas,
relacionados con la definición de microzonificación sísmica, son superpuestos para la
elaboración del Mapa de Microzonificación Sísmica (ver mapa I-2).
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La Microzonificación Sísmica presenta tres zonas, cuyas descripciones se presentan en los
siguientes ítems.
Zona I
La Zona I comprende zonas de afloramiento de roca con diferentes grados de fracturación y
depósitos de gravas de compacidad media a densa. El tipo de suelo de cimentación descrito
en esta zona presenta las mejores características geotécnicas para la cimentación de
edificaciones convencionales. Esta zona se abarca gran parte del área del distrito.
La capacidad de carga admisible en esta zona es mayor a 5.0 kg/cm2 si se desplanta sobre
la roca ligeramente alterada o sana y mayor a 4.00 kg/cm2 si se desplanta sobre la grava. Se
considera que la cimentación debe estar asentada sobre terreno natural y bajo ninguna
circunstancia sobre materiales de rellenos. En esta zona se encuentran períodos de
oscilación lateral del suelo menores a 0.30 s.
Zona II
Esta zona se encuentra emplazada predominantemente en el sector norte del área de
estudio e incluye a las arenas de compacidad media y a los limos y arcillas de consistencia
media. Los tipos de suelos descritos en esta zona presentan características geotécnicas
favorables para la cimentación de edificaciones convencionales.
La capacidad de carga admisible en esta zona varía entre 1.00 kg/cm2 a 2.00 kg/cm2 si se
desplanta sobre la arena, y 0.50 kg/cm2 a 1.00 Kg/cm2 si se desplanta sobre arcillas. Se
considera que la cimentación debe estar asentada sobre terreno natural y bajo ninguna
circunstancia sobre materiales de rellenos. En esta zona se encuentran períodos de
oscilación lateral del suelo menores a 0.40 s.
Zona IV
Esta zona comprende los taludes afectados por la erosión fluvial del río Rímac, los cuales se
caracterizan por tener una pendiente fuerte. La zona de influencia de los taludes propensos
a derrumbarse empieza desde el borde de los taludes en la parte superior hacia la ciudad,
de 4 m a más como se aprecia en el Mapa C-4. Se recomienda declarar esta zona como
áreas no aptas para uso de viviendas, restringiendo la construcción de las mismas,
orientándolas a proyectos de rescate y recuperación paisajística de la ribera del río Rímac.
Es importante indicar que en este distrito no se ha identificado ni encontrado material del
suelo con características y comportamiento correspondiente a una Zona III, que si existe en
otros distritos de la Ciudad de Lima.
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10. MAPA DE ACELERACIONES MÁXIMAS ESPERADAS DEL SUELO
Una vez determinado el mapa de microzonificación sísmica en el área de estudio, es
necesario caracterizar las zonas identificadas de manera cuantitativa estimando el valor de
aceleración horizontal máxima esperada para el suelo; para ello se utilizará como dato de
entrada el resultado de la aceleración esperada para terreno firme del estudio de peligro
sísmico que corresponde para un suelo “Tipo C” (IBC, 2006) un valor de aceleración
horizontal máxima de diseño PGA de 468.48 cm/s2; los valores de aceleración máxima
proyectados para las diferentes zonas mostrados en el mapa de Microzonificación Sísmica
I-2 se obtienen multiplicando el factor del suelo propuestos en la Norma de Diseño Sismo
Resistente E.030 por la aceleración máxima PGA de 468.48 cm/s2 de la siguiente manera:
Zona Factor Aceleración Máxima (cm/s2)
I 1.00 468.48
II 1.05 491.90
IV 1.20 562.18
Los valores obtenidos para el área de estudio son mostrados en el Mapa I-3.
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