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M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
MICROZONIFICACIN SSMICA DE MEDELLN Y EL AREA METROPOLITANA
Manuel R. Villarraga H.
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
1. ANTECEDENTES
2. AMENAZA SSMICA
3. MICROZONIFICACIN AREA URBANA DE
MEDELLN
4. MICROZONIFICACION AREA METROPOLITANA
5. ESTUDIOS RECIENTES
ZONA 12
STOCK DE ALTAVISTA
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
MICROZONIFICACIN SSMICA
OBJETIVO GENERAL:
ESTABLECER PARMETROS PARA EL DISEO SISMO-RESISTENTE DE OBRAS DE INFRAESTRUCTURA FSICA
PBLICAS O PRIVADAS, PARTICULARES PARA CADA REGIN CONSIDERANDO SU LOCALIZACIN CON RESPECTO A LAS SISMOFUENTES Y LAS CONDICIONES LOCALES DE SUS
FORMACIONES GEOTCNICAS, CON EL OBJETO DE REDUCIR EL RIESGO SSMICO DE LAS CIUDADES Y ESTABLECER POLTICAS PARA EL USO DEL SUELO
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ANTECEDENTES: LOCALIZACIN
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ANTECEDENTES: LOCALIZACIN
-5 N
0 N
5 N
10 N
-80 W -75 W -70 W
Uribante
Mic
rop
lac
a
Murind
Andina
Norte
Andina Central
Andina Sur
Su
bd
uc
ci
n 2
Su
bd
uc
ci
n 1
Piedemonte
Serrana Las Quinchas
Romeral Central
Romeral
Norte
Romeral Sur
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
N
ANTECEDENTES: LOCALIZACIN
M. R. VILLARRAGA H.
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MAYO 2006
MAPA DE ISOSISTAS CIUDAD DE MEDELLN
Sismo
noviembre de
1979
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MAYO 2006
ANTECEDENTES: EFECTOS DE LOS SISMOS EFECTOS LOCALES
R.A.M Medelln. (Murindo 1999)
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
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ANTECEDENTES: R.A.M.
21 DE ABRIL DE 2005
Estacin Cdigo Lat. (oN) Lon. (oW) Alt. (m) Amx EO
(cm/s)
Amx
VER
T
(cm/s)
Amx NS
(cm/s) Equipo
Jardn Botnico BOT 6.271 75.565 1460 -3.08 1.16 3.4 ETNA
Planta
Villahermo
sa
EVH 6.262 75.552 1730 2.15 0.97 2.26 ETNA
Padre Manyanet MAN 6 222 75 613 1 605 4.43 3.0 6.36 ETNA
Planta la
montaa
EMO 6 284 75 541 2170 2.8 1.88 2.57 ETNA
Seminario Mayor SEM 6 350 75 500 1 499 -3.1 1.46 -3.67 ETNA
Universidad de
Medelln
UDM 6 235 75 616 1 595 -12.06 -4.66 7.53 ETNA
Tanque Aures EAU 6.296 75.602 2026 -1.96 1.12 -3.06 ETNA
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ESTUDIOS DE NEOTECTNICA
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
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AMENAZA SISMICA
0.00001
0.0001
0.001
0.01
0.1
1
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
aceleracin
frec.
anua
l de e
xcedenci
a
SIST. ROMERAL CAUCA MURIND
PALESTINA Y OT VIEJO CALDAS SUBDUCCIN LOCAL
BACKGROUND ESPRITU SANTO SUMA
SISMO DE
DISEO
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AMENAZA SSMICA
0.08g - 0.09g
0.10g - 0.12g
0.13g - 0.15g
0.16g - 0.18g
0.19g - 0.20g
TECTNICA
NEOTECTNICA
VARIACIN Amax
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
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AMENAZA SSMICA
ESPECTRO DE AMENAZA UNIFORME
MUNICIPIO DE BELLO
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00PERIODO (s)
AC
EL
ER
AC
ION
(g
) 10
475
ESPECTRO DE AMENAZA UNIFORME
MUNICIPIO DE ITAGUI
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
PERIODO (s)
AC
EL
ER
AC
ION
(g
)
10
475
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
Nuevos coeficientes
de diseo
MICROZONIFICACIN
GEOTCNICA Y
SSMICA DE MEDELLN
DEFINICIN
DE ZONAS
HOMOGNEAS
CALIBRACIN DEL MODELO
DE ANLISIS DE EFECTOS
LOCALES
ANLISIS DE RESPUESTA
SSMICA EN LOS SITIOS
DE ESTACIONES
ACELEROGRFICAS
SELECCIN DE SITIOS
PARA LA INSTALACIN
DE ACELERGRAFOS
ESTUDIOS
GEOLGICOS
Y GEOMORFOLGICOS
INVESTIGACIONES
GEOTCNICAS
Ensayos down - hole
PRUEBAS
GEOFSICAS
- Ensayos estticos
- Ensayos dinmicos
(Pruebas de carga cclica)
ENSAYOS DE
LABORATORIO
EXPLORACIN
GEOTCNICA
RECOPILACIN
Y ANLISIS DE LA
INFORMACIN
EXISTENTE
METODOLOGA DE MICROZONIFICACIN SSMICA PARA
MEDELLN
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
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3.ESTUDIOS GEOLGICOS Y GEOMORFOLGICOS
SUELOS RESIDUALESDE ROCAS IGNEAS
SUELOS RESIDUALES DEROCAS METAMORFICAS
DEPOSITOS DE RIO
DEPOSITOS DE LADERA
GRAN DIVERSIDAD GEOLOGICA Y
TOPOGRFICA EN UN AREA DE 100 km
RESPUESTAS DEL SUELO MUY DIFERENTES
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GEOTECNIA ENSAYOS DE LABORATORIO
Laboratorio Universidad EAFIT
Triaxial Cclico, columna resonante
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P-2 Universidad de Medelln
P-3 Sena de Colombia|
CALIBRACION DE LOS MODELOS MEDIANTE DATOS DE LA
INSTRUMENTACION.
RRS Terico
ECC 1-2 g
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
0.1 1 10
Perodo (s)
RR
S
Media Terica
Media Terica + Desviacin
Media Terica - Desviacin
RRS Real
ECC 1-2 g
0
1
2
3
4
5
6
7
0.1 1 10
Perodo
Am
plitu
d Media Real + Desviacin
Media Real - Desviacin
Media Real
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Perfiles Estratigrficos
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PERFILES A PROFUNDIDAD
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SUPERPOSICION DE MODELOS
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MODELO TRIDIMENSIONAL DE LITOLOGA
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CONSULTA EN LA MALLA (50*50)
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ANLISIS ESTADSTICO DE LAS PROPIEDADES DE LOS
DIFERENTES TIPOS DE SUELO
CARTA DE PLASTICIDAD
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160
LL (%)
IP(%
)
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120 140
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120 140
HUMEDAD NATURAL (%)
L.P
. Y
L.L
. (%
)
LL LP W (%)
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
0 20 40 60 80 100 120 140
HUMEDAD NATURAL (%)
DE
NS
. S
EC
A (
t/m
3)
sat=70 sat=80
sat=90 sat=100
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
0 20 40 60 80 100 120 1400
1
2
3
4
5
6
0 20 40 60 80 100
Nspt
CO
MP
R.
SIM
PL
E (
kg
/cm
2)
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Histograma de Frecuencia de IC
0
10
20
30
40
50
60
0.5 0.75 1 y mayor...IC
Fre
cu
en
cia Frecuencia
Histograma de Frecuencia de W
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
35 50 y mayor...
W
Fre
cu
en
cia Frecuencia
Histograma de Frecuencia de %FINOS
0
10
20
30
40
50
60
70
5 12 50 y mayor...
%FINOS
Fre
cu
en
cia Frecuencia
Histograma de Frecuencia de IP
0
10
20
30
40
50
60
70
80
7 20 40 y mayor...
IP
Fre
cu
en
cia Frecuencia
Histograma de Frecuencia de DENSIDAD
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1.2 1.4 1.6 1.8 y mayor...
DENSIDAD
Fre
cu
encia
Frecuencia
Histograma de Frecuencia de SPT
0
5
10
15
20
25
30
35
40
5 9 25 45 y mayor...
SPT
Fre
cu
encia
Frecuencia
ANLISIS ESTADSTICO DE SECUENCIAS
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Qal Depsitos Aluviales
Qat Depsitos Aluvio Torrenciales
Qc Depsitos Coluviales
Qfr Flujos de Escombros y/o lodos recientes
Qff Flujos de Escombros y/o lodos frescos
Qfm Flujos de Escombros y/o lodos maduros
Qfs Suelo residual de Flujos
KdA - SdA Stock de Altavista
KgD - SgD Gabro de San Diego
KpaM-SKpa Anfibolitas Margen Izquierda
KcE - ScE Stock de las Estancias
KuM - Sum Dunitas de Medelln
KaM - SaM Anfibolitas Margen Derecha
KPnI - SKPn Neis de la Iguan
ZONA PERFIL TIPO DE VARIACIN OBSERVACIONES
1 No. SUELO ESPESORES
(m)
1 Qal 0-5 Cubre un rea muy pequea, no es
Qfm 0-15 representativo
SkPa 0-10
KPaM 10-15
2 Qat 1
Qfm 20
SKPn 20
SKPa 10
KPaM -
3 Qat 5-40
SKPa-SKPn 0-20
KPnI
4 Qc 0-10 Cubre un rea muy pequea, no es
Qal 0-40 representativo
SKPn 5-20
KPn
5 Qc 0-10
Qfm 5-30
SKPa-SKPn 0-20
KPaM
6 Qc-Qff 0-10
SKPa-SKPn 0-30
KPa-KPn
7 Qfm 30-80 Estacin Pedregal (SPE)
KPa-KPn
8 Qfm 10
Qal-Qat 10
SKPa-SKPn 10
KPa-KPn -
9 SKPa 10-20
SKPn 10-25
KPnI
10
Qfm
15
Estacin Aures (EAU). Con mayor
contenido de finos que el flujo encontrada
en la estacin SPE
KPaM -
11 SKpa 30 Estacin Alejandra (ALE)
KPaM -
NO
R-O
CC
IDE
NT
AL
Definicin perfiles
tpicos por zonas
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P-3 Sena de Colombia|
ZONA HOMOGNEA DEP. ALUVIALES GRUESOS
DISEO
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20
T (s)
Sa
('g
)
SCE
UEA - ZH
PROPUESTO
S2 (SCE-UEA)
ZONA HOMOGNEA GABRO
DISEO
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40
T (s)
Sa
('g
)
SEM ZH 12
PROPUESTO
S3 (SEM)
LIC
S2 (LIC)
SEM
A17
ALE
A20
A27
Espectros de Diseo
Suelo Aluvial Grueso Suelo de Gabro
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ZONIFICACIN DE LA CIUDAD DE MEDELLIN
Z.H. de granodiorita
Z.H. de suelo residual de
anfibolita
Z.H. de suelo residual de dunita parte baja
Z.H. margen derecha
Q. Santa Elena
Z.H. de depsito aluviales gruesos
Z.H. de flujos del sector occidental
Z.H. de neis
Z.H. de depsito aluviales finos
Z.H. parte baja de El Poblado
Z.H. parte alta de El Poblado
Z.H. noroccidental
Z.H. de suelo residual de dunita parte alta
Z.H. de transicin anfibolita gabro
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
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ZONIFICACIN MEDELLN
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
GEOLOGA Y GEOMORFOLOGA
La geologa busca
definir las diferentes
formaciones
geolgicas
superficiales
presentes en la zona.
Ge-a-ge ol-am .shp
Qan - De p sitos ant rpicos
Qal - De psito s a lu viales
Qt - Terraza s aluvia les
Qat - De p sit os a luviot orre nciale s
Qfe - De p sitos d e flujos de esco mb ro s
Qft - De ps it os d e f lujos d e tierra
Qft/ e - Depsito s de flu jo s d e tie rra o e scom bros
Kcd - C u arzodio rita s (Ba tolito Ant io qu eo - St ock d e Ovejas)
Kce - S tock de La s Est ancia s
Kda - Sto ck d e A lt avista
Kgd - Sto ck d e S an Die go
Kdm - Dun it as d e M ed elln
Kgr - G abro s de Rom eral
Kmp - M eta ga bro d el Pica cho
Kur - Pe r id otita s
Kpn i - Neis d e L a I gua n
Ksqg - Mie mb ro se dime nta rio Qu eb ra dag rand e
Kvqg - Mie mb ro vo lcnico Que brad ag ra nde
Miar - Gra nitoid es d e R o me ra l
Pam - An fibo lit as d e M ed elln
Pag - An fibo lita gra nat fe ra de Calda s
Pes - E squ is tos
Pniam - O rto ne is de l Alto de Min as
Pnim - Orton eis d e L a Miel
Pnm - Neise s y M ig ma titas
Ge-l-f all-a m. shp
Fa lla
Line am ie nto
N
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GEOLOGA Y GEOMORFOLOGA
N
N
GEOLOGIA ZONA NORTE
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GEOLOGA Y GEOMORFOLOGA
GEOLOGIA ZONA SUR
N
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GEOTECNIA
Localizacin
perforaciones
bases de datos
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GEOTECNIA PERFORACIONES EJECUTADAS
# Municipio Lugar Profundidad Coordenadas Unidad
(m) Este Norte Geologica
P-1 Envigado OOPP 47.80 832,911 1,173,913 Depsito aluvial (zona urbana)
P-2 Sabaneta Casa de la Cultura 36.00 830,028 1,172,114 Depsitos de vertiente
P-3 Sabaneta Cancha Restrepo Naranjo 44.30 830,205 1,172,592 Depsito aluvial del Rio Medelln
P-4 Envigado La Ayur 37.95 835,106 1,173,935 Depsito de vertiente
P-5 Bello Cotrafa 40.50 836,211 1,192,175 Depsito torrencial zona centro
P-6 Itag Hogar de los Recuerdos 40.00 829,005 1,173,705 Depsito aluvial (terraza)
P-7 Bello Hospital Marco Fidel Suarez 40.50 837,152 1,193,327 Flujo de lodos y escombros
P-8 Caldas Colegio Ciro Menda 20.75 825,017 1,165,164 Depsitos de esquistos moscovticos
P-9 Girardota La Tasajera 15.75 850,451 1,201,100 Suelo residual del batolito antioqueo
P-10 Caldas La Chuscala 40.00 826,796 1,164,555 Formacin Quebrada Grande
P-11 Girardota Hospital San Rafael 40.40 849,196 1,197,130 Depsito de flujo de escombros del centro
P-12 Bello Politcnico 40.00 835,456 1,190,616 Depsito torrencial margen izquierda del Rio
P-13 Bello Colegio Fontidueo 40.00 838,366 1,192,415 Depsito de vertiente de Machado
P-14 Medelln Vereda Boquern 20.00 Deslizamiento La Laguna
Total 503.95
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GEOTECNIA PROPIEDADES DINMICAS RESULTADOS
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
0.00 200.00 400.00 600.00 800.00
1000.0
0
Vs (m/s)
Pro
f (m
)
S.R. Neis
S.R. Neis
Anfibolico
S. R.
Cuarzodiorita
S.R.
Esquistos
S.R. Anfibolita
S.R. Gabro
S.R. Dunita
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EVALUACIN DE LA RESPUESTA
Es una metodologa que NO
condiciona los resultados.
Incluye Anlisis Estadstico.
El proceso es seudo-automatizado.
Comportamiento No Lineal del
Suelo.
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Columnas de Suelo
Bello 2000 columnas
Itag 800 columnas
Variabilidad de la propiedades de los materiales.
30 Casos.
Funcin Beta.
SHAKE91. Mtodo Lineal Equivalente.
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Metodologa
RRS. Cociente de Espectros
de Respuesta.
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Incertidumbre
RRS. Cociente de
Espectros de Respuesta.
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Espectro en Superficie
Para cada Columna de Suelo!!!
5 Parmetros lo definen.
Histograma para cada parmetro.
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Espectros Tpicos
Ajuste por mnimos
cuadrados.
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
Histogramas
Combinaciones Espectros Tpicos.
Valores Representativos del cada
Histograma.
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
EVALUACIN DE LA RESPUESTA
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ZONIFICACIN
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ZONIFICACIN BELLO
Z.H. parte alta de
El Poblado
Z.H. flujos parte baja de
El Poblado
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
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ZONIFICACIN ITAGUI
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ZONIFICACIN CALDAS
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ZONIFICACIN LA ESTRELLA
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ZONIFICACIN SABANETA
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ZONIFICACIN ENVIGADO
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MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ZONIFICACIN COPACABANA
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MAYO 2006
ZONIFICACIN GIRARDOTA
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ZONIFICACIN BARBOSA
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ZONIFICACIN ESTABILIDAD DE TALUDES
SISMO SALVADOR, 2001
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ZONIFICACIN ESTABILIDAD DE TALUDES
Indicadores de estabilidad
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
AJUSTES A LA MICROZONIFICACIN
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
Caracterizacin del perfil de suelo
Clasificacin del perfil de meteorizacin con el esquema de GCO (1988) complementado por Cano et al. (2001)
PWg 0-30 (V)
Proceso de formacin
Proceso de formacin
Subzona en el perfil (variacin de % de fragmentos de roca)
Intensidad de meteorizacin
SMBOLO DE LA ZONA
DESCRIPCINDE LA ZONA
RS
PW 0-30
PW 30-50
PW 50-90
PW 90-100
NW
SUELO RESIDUAL
ROCA NO METEORIZADA
DE 0% a 30%DE ROCA
DE 30% a 50%DE ROCA
DE 50% a 90%DE ROCA
DE 90% a 100%DE ROCA R
OC
A P
AR
CIA
LM
EN
TE
ME
TE
OR
IZA
DA
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
Perfiles analizados, down hole (DHT)
0,0 mSICST
GWg 0-30 (III- IV)
2,3 m
PWg 50-90 (II-III)
11,8 m
1,5 m
7,5 m
2,85 m
PWg 0-30 (IV)
14,5 m
Transicin
Vs (m/s)100 200 300 400 5000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Relacin de Poisson
0,0 m
GFg 0-30 (VI)
2,5 m
9,1 m
8,5 m
GWg 0-30 (V-VI)
PWg 50-90 (II-III)
12,9 m
12,1 m
PWg 0-30 (IV-V)
SICSTVs (m/s)
100 200 300 400 5000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Relacin de Poisson
Transicin
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
AJUSTES A LA MICROZONIFICACIN
Deformacin por cortante (%)
Suelos in situ de anfibolita
Suelos in situ de gabro
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
G/
GM
AX
1E+11E-01E-11E-21E-31E-4
Banda hiperblica gabro
Banda hiperblica anfibolita
INFLUENCIA MATERIALES
PARENTALES
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
AJUSTES A LA MICROZONIFICACIN
Resultados en el gabro del Stock de
Sandiego
Granito 80 kPa
Granito 160 kPa
Granito 400 kPa
Volcnica 80 kPa
Volcnica 160 kPa
Volcnica 400 kPa
Mejor ajuste
Deformacin por cortante (%)
1E-4 1E-3 1E-2 1E-1 1E-0 1E+1
G/
GM
AX
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Pappin et al (2004)
Saprolitos Hong Kong
P3 M10 PWg 0-30 (V) 180 kPa
P3 M15 PWg 0-30 (IV) 150 kPa
P3 M10 PWg 0-30 (V) 100 kPa
Saproloitos de gabro
Esta investigacin
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
AJUSTES A LA MICROZONIFICACIN
Gabro de San Diego
Deformacin por cortante (%)
1E-4 1E-3 1E-2 1E-1 1E-0 1E+1
G/
GM
AX
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.2
GSM (1999) -ua=100 kPa
Otlvaro et al (2004) -ua=200 kPa
Otlvaro et al (2004) -ua=100 kPa
P3 M10 -ua=100 kPa
1.0
Ajuste - G/GMx
Mejor ajuste
Ajuste + G/GMx
Otlvaro et al (2004) -ua=30 kPa
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
AJUSTES A LA MICROZONIFICACIN
Es posible definir en las curvas de degradacin del mdulo de rigidez normalizado una deformacin de cedencia, gy, que corresponde a la zona donde se incrementa sbitamente la prdida de rigidez.
0.61E-4 1E-3 1E-2 1E-1 1E-0 1E+1
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
P3 M10 PWg 0-30 (V) 180 kPa
P3 M15 PWg 0-30 (IV) 150 kPa
P3 M10 PWg 0-30 (V) 100 kPa
Trayectoria idealizada
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
e
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
'/(gh*z) Deformacin por cortante
G/
GM
x
'y=258 kPa
'y=232 kPa
'y=210 kPa
M10 PWg 0-30 (IV)
M14 PWg 0-30 (III)
M16 PWg 0-30 (III)Deformacin de cedencia
gy=1.107E-2%gy=5.147E-3%
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
AJUSTES A LA MICROZONIFICACIN
Fraccin de amortiguamiento Gabro de
San Diego
Deformacin por cortante (%)
1E-4 1E-3 1E-2 1E-1 1E-0 1E+1
(
%)
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
P3 M15 PW 0-30 (IV) c=150 kPa
P3 M17 PW 0-30 (III) c=180 kPa
P3 M10 PW 0-30 (V) c=100 kPa
GSM (1999) PW 0-30 (V)c=100 kPa
GSM (1999) PW 0-30 (IV) c=200 kPa
Otlvaro et al (2004) PW 0-30 (V) 30kPa
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
AJUSTES A LA MICROZONIFICACIN
0.00.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Periodo (s)
Ace
lera
ci
n e
spec
tral
, Sa
(g')
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Espectro de respuesta
Espectro suavizado
Espectro NSR-98 S3
Espectro NSR-98 D
Espectro MZSM ZH-12
0.00.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Periodo (s)
Ace
lera
ci
n e
spec
tral
, Sa
(g')
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
Nodo 2 2D sismo S1South
0.00.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Periodo (s)
Ace
lera
ci
n e
spec
tral
, Sa
(g')
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
Nodo 2 2D sismo S3PalmS
Nodo 2 1D sismo S3PalmS
0.00.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Ace
lera
ci
n e
spec
tral
, Sa
(g')
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
Nodo 1 2D sismo S5LomaP
Nodo 1 1D sismo S5LomaP
Nodo 2 1D sismo S1South
Nodo 1 1D sismo S1South
Nodo 1 2D sismo S1South
Nodo 1 2D sismo S3PalmS
Nodo 1 1D sismo S3PalmS
Nodo 4 2D sismo S5LomaP
Nodo 4 1D sismo S5LomaP
Periodo (s)
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
Envolvente 1D ZH-12A
Envolvente 1D ZH-12B
Envolvente 1D ZH-12A
Envolvente 1D ZH-12B
Envolvente 1D ZH-12A
Envolvente 1D ZH-12B
Modificacin de los
espectros de diseo
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
STOCK DE ALTAVISTA - GEOLOGA
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
MINERALOGA
Sitio de exploracin Ladrillera Alcarraza Finca La Serrana
Facies Autoltica Flsica
Identificacin de la muestra UNM - 9128 STA - 2
Propiedades Fsicas
Estructura Masiva
Granulometra Inequigranular Equigranular
Tamao relativo Fanertico
Color Blanco grisceo Blanco moteado de negro
Minerales principales
Plagioclasa 63% Feldespato Potsico 43%
Anfbol (Hornblenda) 25% Cuarzo 26%
Cuarzo 2% Plagioclasa 25%
Feldespato Potsico 2% Biotita 3%
Clasificacin Diorita* Granito
SECCIN DELGADA GRANITO
MUESTRAS DE MANO
Granito
Diorita
* Tomado de Preciado y Vsquez (1987)
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
PERFIL DE METEORIZACIN SERRANA
Descripcin Clasificacin
0 m
4 m
15 m
I C
II A
Vs (m/s)
I B
N SPT
Color: rojizo. Textura: limo arcilloso
Humedad: alta. Plasticidad: media
Minerales: Cuarzo y xidos de hierro
Color: Vetas amarillas, rojas y blancas
Textura: arena limosa
Humedad: Baja
Plasticidad: Baja
Minerales: xidos de hierro y manganeso
Fragmentos de roca: 10% 10-20 cm
Presencia de discontinuidades cubiertas
por ptinas de xido de hierro y
manganeso
Roca fracturada meteorizada.
Presencia de estructuras heredadas
levemente rugosas cubiertas por ptinas
de xido de hierro y manganeso
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
0 20 40 60 80 100
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
0 50 100 150 200 250 300
Clasificacin: Deere y Paton (1971) 11 m de Saprolito
Vs=90 a 125 m/s, N= 10 a 20
H=11 mVs=197 m/s y N=24
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
PERFIL DE METEORIZACIN ALCARRAZA
Descripcin Clasificacin
3 m
Roca fracturada meteorizada.
Presencia de estructuras heredadas
llenas con arena fina
II A
8 m
18 m
Color: Beige con motas blancas
Textura: limo arcilloso
Humedad: media
Plasticidad: media
Minerales: hornblenda y micas
I C
Color: amarillo claro
Textura: limo arcilloso
Humedad: media. Plasticidad: media
I B
Sondeo
Espesor (m)
Suelo residual
Saprolito (IC)
Serrana 15 11
Alcarraza 18 10
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
PERFIL DE METEORIZACIN COLEGIO PADRE MANYANET
Descripcin Clasificacin
0 m
MAN
45 m
N SPT Vs (m/s)
II A
I B
I C
Limo arcilloso de color caf rojizo, de
consistencia compacta, baja plasticidad y
aspecto general homogneo.
Saprolito. Arena limosa de color gris. Conserva
tanto la textura como las estructuras de la roca
parental. De consistencia densa compacta.
19 m
7 m
15 m
Limo de color caf. Micceo y de consistencia
blanda. Poco plstico. Aspecto general
abigarrado. Eventualmente se detecta una
fraccin pequea de arena fina.
Limo de color amarillo verdoso. Tiene
consistencia compacta y baja plasticidad.
I B -I C
Granodiorita muy fracturada y meteorizada a lo
largo de sus fracturas. RQD =22%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
0 20 40 60 80 100 0 100 200 300 400 500 600
Suelo residual: 45 m. I C: Vs=220 m/s a 500 m/s
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
PERFIL DE METEORIZACIN UNIVERSIDAD DE MEDELLN
Descripcin Clasificacin
0 m UDM
Saprolito. Limo arenoso de color
predominantemente gris verdoso, de consistencia
muy compacta. Eventualmente se detectan
algunos fragmentos de roca meteorizada.
I C
Limo arcilloso de color variable entre verde, gris y
amarillo. Presenta baja plasticidad, consistencia
compacta. Eventualmente se detecta una
pequea fraccin de arena fina.
Granodiorita intensamente fracturada y
meteorizada especialemente a lo largo de las
superficies de fractura. RQD=0%
28 m
I B
N SPT Vs (m/s)
II A
10 m
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
0 20 40 60 80 100 0 100 200 300 400 500 600 700
Suelo residual: 28 m
I C: Vs=200 m/s a 630 m/s
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
PROPIEDADES DINMICAS Ajuste de curvas G/Gmax y (Romo, 1987)
Serrana Alcarraza Ajustes con modelo de Romo para Serrana Mdulo de rigidez normalizado
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10g (%)
G/G
ma
x
IB : 3 m (30 kPa) IC : 6 m (60 kPa)IC : 9 m (90 kPa) IC : 13 m (120 kPa)Zona Homognea 3 (MZSM)
Ajustes con modelo de Romo para Alcarraza
Mdulo de rigidez normalizado
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10g (%)
G/G
ma
x
IB : 6 m (60 kPa) IC : 13 m (120 kPa)
Zona Homognea 3 (MZSM)
Ajuste con modelo de Romo para Serrana
Amortiguamiento
0
4
8
12
16
20
24
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10g (%)
IB : 3 m (30 kPa) IC : 6 m (60 kPa)IC : 9 m (90 kPa) IC : 13 m (120 kPa)Zona Homognea 3 (MZSM)
Ajuste con modelo de Romo para Alcarraza
Amortiguamiento
0
4
8
12
16
20
24
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
g
IB: 6 m (60 kPa) IC: 13 m (120 kPa)
Zona Homognea 3 (MZSM)
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
PROPIEDADES DINMICAS Curvas G/Gmax de rocas granticas
g (%)
0,0001
0,0002
0,0003
0,0006
0,001
0,002
0,003
0,006
0,01
0,02
0,03
0,06
0,1
0,2
0,3
0,6
1
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10g
G/G
ma
x
S. R. de Granodiorita (GSM, 1999)S. R. de Granito de Hong Kong (Pappin, et al. 2004)S. R. de Granito de SerranaS. R. de Diorita de Alcarraza
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
Relaciones de amplificacin
0
1
2
3
4
5
6
0 1 2 3 4 5
Frecuencia (Hz)
Rela
ci
n d
e a
mplif
icaci
n
Serrana (media+desv.) Alcarraza (media+desv.)
1,61,2
5,6
5,2
0
1
2
3
4
5
0,01 0,1 1 10
Valores promedio de RRS de Alcarraza y Serrana
0
1
2
3
4
5
0,01 0,1 1 10T (s)
Re
laci
n d
e r
esp
ue
sta
esp
ectr
al,
RR
S
Serrana (media)Alcarraza (media)Amenaza Uniforme 0,20 g (MZSM), SerranaAmenaza Uniforme 0,20 g (MZSM), Alcarraza
0,58 0,80
3,65
2,85
Relacin de amplificacin
RRS
Aceleracin mxima
Sin degradar Degradado
Serrana 0,36 0,58
Alcarraza 0,44 0,80
PerfilTn (s)
fT
1
Northridge, 1994,
Serrana, en superficie
min= 4,2
max=19,1
min= 4,8
max=19,4
min= 3,7
max=13,5
min= 4,5
max=16,0
Serrana
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4
Mxima aceleracin (g)
Pro
fundid
ad (
m)
Serrana (media)
Alcarraza (media)
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
ESPECTROS DE RESPUESTA
Espectros
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 1 2 3 4
T (s)
Sa (
g)
Zona homognea 3 MicrozonificacinSerrana: (RRS+Desv) x Amenaza UniformeAlcarraza: (RRS+Desv) x Amenaza uniformeAlcarraza suavizadoSerrana suavizadoSerrana: (RRSxFactor) x Amenaza uniformeAlcarraza: (RRSxFactor) x Amenaza uniforme
0,75
0,5
0,16
0,24
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
CONCLUSIONES:
Desde 1996 se han venido realizando estudios para la
microzonificacin ssmica de las reas urbanas de los
municipios de Medelln y el AREA Metropolitana.
Estos estudios han permitido hacer un avance en los
conocimientos de la respuesta del subsuelo durante sismo,
para lo cual fue necesario mejorar el conocimiento de la
amenaza ssmica, la geologa y las propiedades de los
suelos que conforman los terrenos del Valle de la Aburr.
.Con base en estos resultados se han propuesto normas
para el diseo y construccin de obras sismoresistentes que
deben ser aplicadas.
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
CONCLUSIONES:
La micro zonificacin ssmica de Medelln ha podido ser
calibrada y ajustada con base en los registros obtenidos
con las R.A.M. ( Red Acelerogrfica de Medelln) que
cuenta con 22 acelergrafos para Medelln y dos en el
AREA.
Las microzonificaciones no son estticas, y a ellas se debe
incorporar el conocimiento obtenido en estudios recientes.
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
CONCLUSIONES:
Estudios recientes muestran que los suelos residuales
presentan una deformacin crtica a partir de la cual el
suelo pierde su estructura, modificando su respuesta
durante sismo.
Dependiendo de las condiciones geomorfolgicas y
ambientales los perfiles de meteorizacin varan dentro de
una zona homognea en cuanto a su origen geolgico.
Este factor afecta la respuesta del suelo durante sismo.
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
RECOMENDACIONES:
Con el objeto de mejorar el conocimiento global de la
distribucin en planta y perfil de las propiedades
dinmicas de los suelos que conforman el Valle de Aburr,
se deben aplicar las normas existentes sobre la
Microzonificacin Ssmica.
Se debe analizar el efecto en el comportamiento dinmico
del suelo de factores tales como:
Condiciones geolgicas y ambientales
Origen del suelo
Grado de meteorizacin
Tipo de estructura
Efecto de la succin
M. R. VILLARRAGA H.
MICROZONIFICACIN SSMICA - G.S.MEDELLIN
MAYO 2006
MUCHAS GRACIAS
Email: mrvillarraga@inteinsa.com.co
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