MAPA DE VS30 POR TOPOGRAFÍA PARA GUARENAS Y GUATIRE
Autores: Dailys González; Schmitz Michael; Freddy Rondón.
Fundación Venezolana de
Investigaciones Sismológicas (Funvisis), Departamento de Geofísica, 1070 Caracas,
Venezuela.
e-mail: dailys.gonzalez.ramirez@gmail.com; schmitzschutt@gmail.com; fjrondon369@gmail.com
Las ciudades de Guarenas y Guatire se
encuentran asentadas sobre una depresión, constituida por sedimentos
plio-cuaternarios con espesores superiores a los 300 m, y están sometidas de un
moderado a un alto nivel de amenaza sísmica por encontrarse situadas muy cerca
de la deformación correspondiente a las placas Caribe y Suramericana. Hasta la fecha se han obtenido importantes
avances técnicos, que serán utilizados para la delimitación de las microzonas, la
cual servirá de insumo para la generación de las ordenanzas necesarias para
estas ciudades que conforman áreas con potencial crecimiento urbano. Como contribución a este objetivo se genera
un mapa de Vs30 por topografía con las indicaciones de Allen y Wald (2007); y la formula que fue usada para
el Valle de Caracas (Morales et al 2011). Se generaron dos mapas de Vs30 por
topografía para comparar los resultados según el tamaño de celda, uno de los
resultados fue la modificación de los rangos de velocidades que se esperaba ser
usados para la generación de mapas de microzonas, esto con la finalidad de
ajustarlo a la cuenca. Además, se presentarán los resultados de los mapas de
espesores de sedimentos obtenidos con la frecuencia fundamental, que se obtuvo
de la adquisición de dos proyectos distintos, uno de los años 2005-2006 y otro
más reciente 2019-2020. Todos los
resultados de este informe serán usados para una futura integración final, los
cuales serán usados para un mapa de microzonas.
Palabras
claves: Vs30 por topografía,
microzonas, mapa de sedimentos, Guarenas y Guatire.
VS30 MAP BY TOPOGRAPHY
FOR GUARENAS AND GUATIRE
ABSTRACT
The cities of Guarenas and Guatire are
located on a depression, made up of plio-quaternary sediments with thicknesses
greater than 300 m, and are subject to a moderate to high level of seismic
threat because they are located very close to the deformation corresponding to
the Caribbean and South American plates. To date, important technical advances
have been obtained, which will be used for the delimitation of the microzones,
which will serve as input for the generation of the necessary ordinances for
these cities that make up areas with potential urban growth. As a contribution
to this objective, a Vs30 map is generated by topography with the indications
of Allen and Wald (2007); and the formula that was used for the Caracas Valley
(Morales et al 2011). Two Vs30 maps were generated by topography to compare the
results according to cell size, one of the results was the modification of the
speed ranges that were expected to be used for the generation of microzone
maps, this in order to adjust it to Basin. In addition, the results of the
sediment thickness maps obtained with the fundamental frequency will be
presented, which was obtained from the acquisition of two different projects,
one for the years 2005-2006 and the other more recent 2019-2020. All the
results of this report will be used for a future final integration, which will
be used for a microzone map.
Keywords: Vs30 by topography, microzones, sediment
map, Guarenas and Guatire.
INTRODUCCIÓN
El rápido
crecimiento poblacional ha provocado una expansión en las ciudades Guarenas y
Guatire que están ubicadas aproximadamente a 20 km al este del valle de Caracas
en una cuenca con sedimentos plio-cuaternarios de gran espesor (en el rango de
300 m -400 m) dentro de las rocas metamórficas de la Cordillera de la Costa.
Tomando los
resultados de la frecuencia fundamental a través del estudio de ruido sísmico
ambiental (H/V) en 167 mediciones en la zona de Guatire y 97 para la región de
Guarenas se realizó un mapa de espesores de sedimentos actualizado con los
resultados obtenidos por Garcias en el 2012, estas adquisiciones fueron
procesados con la rutina de SESAME las cuales fueron producto de dos trabajos
de grado de Hecht, 2005 y Rodríguez, 2006. Estos trabajos de grado se llevaron a
cabo durante el proyecto “Microzonificación Sísmica para la Planificación
Urbana y la Gestión local de Riesgo en las ciudades de los Ejes de Desarrollo:
Caso Piloto Guarenas y Guatire”, desarrollado en el marco del Convenio de
Cooperación Integral Cuba-Venezuela, bajo la coordinación de la Fundación
Venezolana de Investigaciones Sismológicas (Funvisis) y el Centro Nacional de
Investigaciones Sismológicas (CENAIS). Con este resultado y actualizaciones
recientes de las velocidades de ondas de corte en los primeros 30m de espesor
(Vs30) con base a la estructura de Vs30 por topografía según la metodología propuesta por Allen y Wald (2007); y la
formula que fue usada para el Valle de Caracas (Morales et al 2011), se
procedió a obtener un mapa de velocidades de corte en los primeros 30 metros
(Vs30) para la cuenca de Guarenas y Guatire, que en conjunto con el mapa de
espesor de sedimentos actualizado, que fue obtenido con el proyecto
“Microzonificación Sísmica para la Planificación Urbana y la Gestión local de
Riesgo en las ciudades de los Ejes de Desarrollo: Caso Piloto Guarenas y
Guatire”, y los resultados de la adquisición que se realizó en Guarenas en 38
puntos y Guatire en 77 puntos a finales del año 2019 y a principio del año 2020,
en el marco del Proyecto de Microzonificación Sísmica de Guarenas y Guatire
llevado por la Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas (Funvisis),
se espera realizar una integración de los resultados para poder generar un mapa
de Microzonas final para esta región y así posteriormente generar sus
respectivas Ordenanzas.
METODOLOGÍA
Primero se
analizó el mapa geomorfológico de la cuenca de estudio, en este se puede
observar que en dicha cuenca se encuentra la formación Guatire cementado y no
cementado, así como los aluviones. Esta cuenca es bordeada por dos fallas, la
falla Tacagua – El Ávila hacia el norte y la falla de Guarenas hacia el sur.
Esta cuenca
además es atravesada por varios ríos, pero tiene dos ríos principales el Rio
Guarenas y el Rio El Ingenio.
Se procedió
a generar un mapa de espesor de sedimento utilizando la frecuencia fundamental
obtenida de las dos tesis anteriormente mencionadas y la adquisición de
realizada a finales del 2019 y a principio del 2020, la fórmula propuesta por
Kramer, 1996 (
Figura 3 Modelo de
velocidades de los sedimentos holocenicos (Fm. Guatire) de la cuenca
Guarena-Guatire. (Garcias 2012)
Por otro
lado, como se espera utilizar para la cuenca de Guarenas-Guatire los espectros
de la norma que fueron usados en el valle de Caracas, el mapa de espesor de
sedimentos y el mapa de Vs30, generados en este estudio se harán con los mismos
rangos que aquellos usados para la microzonas de Caracas. Estas son, en el caso
de espesor de sedimentos (0-60) m, (60-120) m, (120-220) m y (mayor a 220),
para la generación del mapa se usó el programa de ArcGis y una interpolación de
tipo Kriging.
Para la
realización del mapa de Vs30 por la pendiente topográfica en la región de
Guarenas - Guatire, se usó la metodología propuesta por Allen & Wald (2009)
para un tamaño de celda 9” de arco segundos, sin embargo, también se hizo a
manera de comparación para un tamaño de celda de 3” arco segundo. El
procedimiento consistió en preparar los DEM según el tamaño de celda requerido
(3” y 9”) en la aplicación de ArcGis, en un sistema de coordenadas UTM zona 19
N, Datum WGS-84. Se procede a realizar el cálculo de pendiente en porcentaje,
en la imagen .tiff generada se hace uso de la calculado de ArcGis para llevar
la pendiente de porcentaje de (0-100) % a (0-1), una vez obtenido este
resultado se vuelve a usar la calculadora ArcGis para calcular el Vs30
utilizando la formula aplicada en el Valle de Caracas propuesta por Morales et.
al, (2011):
RESULTADOS
El mapa de
espesor de sedimentos que se obtuvo con los resultados del proyecto
“Microzonificación Sísmica para la Planificación Urbana y la Gestión local de
Riesgo en las ciudades de los Ejes de Desarrollo: Caso Piloto Guarenas y
Guatire” y con la incorporación de la aplicación de la fórmula de Kramer, 1996
y los modelo de Garcias, 2012, es presentado en la figura siguiente.
Figura 4 Mapa de espesor de sedimentos para la cuenca de Guarenas y Guatire (2005-2006).
El mapa de
espesor de sedimentos obtenido con los datos de la adquisición en el año
2019-2020 se presenta a continuación.
Figura 5 Mapa de espesor de sedimentos para la cuenca de
Guarenas y Guatire (2019-2020).
En cuanto al
mapa de Vs30 generado, se tenía previsto usar los rangos que fueron usados
para Caracas, estos fueron: menor a 185 m/s, 185-325 m/s y mayor a 325 m/s. Sin
embargo, el mapa de Vs30 generado para un tamaño de celda de 9” género como
mínima velocidad el de 195,5 m/s en dos celdas, pero para el tamaño de 3” si
tiene áreas con velocidades menores a 185 m/s.
Figura 6 Mapa de Vs30 por topografía para un tamaño de celda
de 278 m.
Al observar
el mapa anterior, se puede ver que las velocidades que cubre el rango de
194,5-325 m/s, abarca la zona por donde pasan los ríos lo cual no es de interés
para ser usado en la generación de un mapa de microzonas, por ello se optó por
aumentar el rango de 194,5-325 m/s a 194,5-380 m/s, para poder delimitar mejor zona
que corresponde a los sedimentos cuaternarios y que pueda ser usada para la
generación de microzonas.
Figura 7 Mapa de Vs30 por topografía para la región de
Guarenas-Guatire con la modificación en el rango de velocidades en un DEM de
9”
A manera de
comparación se muestra los resultados de Vs30 por topografía que se obtuvieron
para un DEM de 3”, esto es solo para comparar ya que según las indicaciones de
Allen y Wald (2009) el tamaño de la celda como mínimo debe ser de 300 metros ya
que un tamaño de celda menor arrastra mayor cantidad de error debido a que la
cantidad de iteraciones es mayor.
Sin embargo,
para Guarenas y Guatire delimita perfectamente los sedimentos cuaternarios que
se ven en el mapa de Hackley 2006.
Figura 8 Mapa de Vs30 por topografía para la región de
Guarenas-Guatire con la modificación en el rango de velocidades en un DEM de
3”
La finalidad
de estos resultados es hacer una integración de todos los estudios realizados
hasta la presente, para poder generar un mapa de microzonas con la cual generar
las ordenanzas para ambas ciudades. En Guarenas y Guatire se han realizado
varios proyecto con esta finalidad, tal es el caso del Convenio de Cooperación Integral
Cuba-Venezuela, donde se generó un informe de diagnóstico situacional con fines
de riesgo (Guasch et al 2011). En este informe se describe lo
que se logró a partir de la integración de estudios geológicos, geofísicos y
estudios de vulnerabilidad; considerando los fondos habitacionales, los
sistemas básicos, las líneas vitales y la fragilidad ambiental. Como resultado
se obtuvo un mapa que sectoriza el riesgo en alto, medio y bajo. También,
describe las zonas en donde es posible que ocurran efectos de licuación
utilizando como base el mapa de Singer et. al 2008, así como zonas donde pueden
ocurrir deslizamiento. En ese mapa (Singer et. al 2008) se puede ver que la
mayoría de las urbanizaciones están construidas sobre depresiones de sedimentos
plio-cuaternarios con espesores mayores a 300 metros y que son susceptibles a
efectos de licuación principalmente debido a las crecidas de los ríos los
cuales crearon meandros abandonados donde posteriormente se construyeron
urbanizaciones sin considerar que son susceptible a efectos de licuación.
CONCLUSIONES
Se generó un
mapa de Vs30 por topografía según lo propuesto por Allen & Wald (2009) y
Morales et. al, 2011, para un DEM de 9”, se hicieron modificaciones en el rango
de velocidades para ser adaptados en la zona. Además, se incorporó un mapa de
Vs30 para un tamaño de celda de 3” para poder comparar los resultados.
Además, se
presentaron los mapas de espesores que se obtuvieron con la frecuencia
fundamental de dos proyectos uno en los años 2005-2006 y otro en el año
2019-2020.
Posteriormente
se hace mención de los resultados obtenidos en el Convenio de Cooperación Integral
Cuba-Venezuela, de donde se generó un informe detallado de la situación de
región con fines de riesgo en donde se coloca esta cuenca en moderado a alta
amenaza sísmica.
Los insumos
generados en el presente informe en combinación con los ya obtenidos en años
anteriores, son las bases necesarias
para generación de las ordenanzas correspondientes para Guarenas y Guatire,
previa integración de todos los resultados.
REFERENCIAS
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N° 2, pp. 161–168
Rodríguez, S. (2006) Caracterización geofísica mediante
estudios de ruido sísmico ambiental y gravimétricos del municipio Plaza
(Guarenas), Estado Miranda. Trabajo Especial de Grado. Escuela de Geología,
Minas y Geofísica. Departamento de
Geofísica. Universidad Central de Venezuela. Caracas- Venezuela.
Singer, A., Rodríguez, L., Noda, F. Schmitz, M. Rocabado, V. (2008). Fuentes de Geoamenazas a lo largo de la ruta y para las obras del tren Caracas-Guarenas- Guatire y estudios geofísicos (Sísmica de refracción en Guarenas y Guatire). Segundo informe de avance, en el Estudio de Amenaza Sísmica, Procesos Geomorfológicos Activos y Estimación de los Efectos de Sitio para el proyecto del tren Caracas, Guarenas -Guatire. (Informe interno Funvisis).
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