Aportes de Funvisis a la evaluación de la amenaza sísmica en Venezuela y de sus potenciales...

APORTES DE FUNVISIS A LA EVALUACIÓN DE LA AMENAZASÍSMICA EN VENEZUELA Y DE SUS POTENCIALES EFECTOS

SOBRE LA INFRAESTRUCTURA (desde la vivienda modesta hastala instalación estratégica)

Franck Audemard, Jorge González, José Antonio Rodríguez,Michael Schmitz y André SingarFundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas (FUNVISIS)

RESUMEN:El presente artículo ofrece una visión retrospectiva de la contribución de FUNVISIS a laevaluación de la amenaza sísmica en Venezuela, tanto a escala nacional (macrozonificaciónsísmica) como local (microzonificación sísmica), sin obviar los efectos inducidos queamplifican localmente la señal sísmica, los cuales introducen consecuencias de magnitudvariable sobre la sociedad y su infraestructura (vulnerabilidad sísmica). Con tal objetivo,FUNVISIS ha desarrollado: por una parte, estudios modernos de geología de fallas activas yde paleosismología en Venezuela, para mejorar el conocimiento sobre el comportamiento delas deformaciones corticales sismógenas en el margen meridional de la placa Caribe y asídeterminar los parámetros de amenaza sísmica a tomar en cuenta para el reforzarniento o eldiseño sismorresistente de las obras de ingeniería civil; por otra parte, técnicas decaracterización de las condiciones de sitio, las cuales modulan la respuesta del suelo ante laincidencia de las ondas sísmicas, así como estudios para caracterizar los efectos inducidos porla actividad sísmica (licuación de suelos e inestabilidad de masas).

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ABSTRACT:This paper presents an overview of FUNVISIS' contribution to the seismic hazardassessment at both national (seismic macrozoning) and local (seismic microzoning)scales, without neglecting the seismically-induced effects that locally modify theseismic signal, causing then a variable impact on society and its facilities (seimicvulnerability). Aiming at that goal, FUNVISIS has developed: on one hand, modernstudies on earthquake geology (active faulting geology and paleoseismology) inVenezuela in order to understand the seismogenic behaviour of crustal deformationsalong the Southern Caribbean plate boundary, thus characterizing the earthquakepotential of a given area or tectonic feature that is in turn to be taken into account onseismic building designs; on the other hand, techniques for theidentification/characterization of local site conditions, which may modify soil responseto seismic shaking, and studies of seismically-induced effects and their processes (soilliquefaction and mass instability).

INTRODUCCIÓN:La necesidad de realizar estudios de amenaza sísmica en un país ubicado sobre unmargen activo de placas, como Venezuela, no necesita mayor justificación, más aún sise considera que en el orden del 80 % de su población e infraestructura estánconcentrados a lo largo de los principales accidentes sismogénicos que conformandicha frontera entre las placas tectónicas sudamericana y caribeña, lo cual nosconvierte en una sociedad altamente vulnerable ante las amenazas de orden sísmico.

No obstante, fue necesario que ocurriese el terremoto de Caracas de 1967, demagnitud moderada, pero sorprendentemente severo en algunas edificacionesmodernas y altas de nuestra capital, para que la geología de fallas activas dejase de seruna mera curiosidad científica y se convirtiese en un requisito fundamental en lasevaluaciones ingenieriles de amenaza y riesgo sísmico, conforme al estado delconocimiento alcanzado entonces por la ingeniería sísmica fuera del país.

AMENAZA SÍSMICA EN VENEZUELA:Los principios modernos del análisis probabilístico de la amenaza sísmica -estado delarte de la ingenieria sísmica a nivel mundial- para una región dada se fundamentan en elconocimiento detallado de los accidentes tectónicos activos de la misma y susismicidad asociada, con miras a caracterizar el potencial sismogénico de dichas fallas,la cual se expresa en términos de la magnitud máxima probable del eventual eventosísmico a ocurrir sobre cada una de las mismas y del respectivo periodo de retorno dedichos sismos (objetivos de la ingenieria de fallas activas). A su vez, en el casovenezolano, la amenaza sísmica viene expresada en términos de aceleración pico delterreno (peak ground acceleration o pga); y para fines de diseño, la aceleración estáasociada a una cierta probabilidad de excedencia durante la vida útil de la estructuraconsiderada.Es necesario precisar que la evaluación de la amenaza sísmica en Venezuela no puedebasarse exclusivamente en el análisis de su sismicidad, sea ésta registrada en formainstrumental (sismicidad instromental) y/o evaluada a partir del análisis critico dedocumentos históricos (sismicidad histórica), de igual manera que en aquellas regiones

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del globo donde esté dada alguna de las siguientes condiciones (Audemard y Singer,1997): (1) la totalidad de los accidentes tectónicos activos es poco a mal conocida, locual implica que deben ser descritos por medio de estudios de geomorfología ygeología clásica; conjunto de estudios agrupados bajo el término genérico deneotectónica; (2)- la región a evaluar es de gran complejidad estructural y la sismicidadasociada está distribuida en una franja de deformación, dificultando la asociaciónsismotectónica de dicha actividad; (3) la sismicidad con registro instrumental a nivelmundial dificilmente sobrepasa los inicios de este siglo, lo cual restringe elconocimiento de la sismicidad a menos de 100 años, pudiéndose dar el caso que esmucho más corto que el ciclo sísmico caracteristico de una falla, desconociéndose asíel periodo de retorno de los sismos destructores; (4) existen paises cuya tradiciónescrita es muy corta (aplicable básicamente a los continentes africano, americano yaustraliano), generalmente inferior a los cinco siglos, y la recurrencia de sus grandesterremotos se expresa en términos de cientos a miles de años (en ocasiones en decenasde miles de años), haciendo que la sismicidad histórica sea igualmente insuficiente paraestablecer uno o varios ciclos sísmicos en una falla o segmento sismogénico de lamisma; vacío de información que ha tratado de llenar la paleosismología (el estudiogeomorfológico y geológico de las deformaciones o rupturas superficiales cosísmicas);y (5) por último, algunas fallas han demostrado que los grandes terremotos no se rigenpor la relación de Gutenberg-Richter (número acumulado de eventos vs magnitud delos mismos), la cual sí es generalmente válida para sismos de magnitud inferior a 5,5.Como hemos venido indicando, en aquellas regiones del globo donde no es posibleevaluar la amenaza sísmica exclusivamente a través del análisis de la sismicidad

instrumental e histórica, las Ciencias de la Tierra, y muy en particular la geomorfologíay la geología clásica a través de varias disciplinas modernas (neotectónica,sismotectónica y paleosismología), han definitivamente contribuido a identificar lasfallas activas o potencialmente activas de una región, asi como caracterizar sucapacidad generadora de terremotos, que podrian eventualmente afectar ciertasestructuras de importancia estratégica u económica durante su vida útil prevista. Esteenfoque geológico de caracterización de fallas activas con fines de aplicación ingenieriles conocido a nivel mundial como "Ingenieria de Fallas Activas". Sin embargo, suaplicación es sólo posible sobre accidentes sismógenos que afloran en áreascontinentales, no pudiéndose evaluar los accidentes submarinos correctamente, talcomo ocurre a lo largo de la costa norte venezolana; y constituyéndose en unafortisima limitación, por ejemplo, en aquellas regiones del globo que son amenazadaspor sismos generados en las zonas de subducción.

RESULTADOS GLOBALES:

En Venezuela, los estudios de amenaza sismica se inician relativamente temprano, afines de la década de los 60. Para cumplir precisamente con las exigencias de seguridaddel dique de la costa oriental del Lago de Maracaibo -eOLM-, cuya construcción hatenido como función el impedir la invasión del lago en las áreas costeras subsidentesresultantes de la extracción petrolera, se realiza el primer estudio especializado para talfin entre 1968-1969, solicitado por la ex-Compañía Shell de Venezuela a la empresacalifomiana Woodward-Lundgren y Associates (Cluff y Hansen, 1969). No obstante,


ya existía un cierto interés científico en el país desde comienzos del presente siglo en loreferente' a la presencia e identificación de fallas activas, como en la asociación sismosy estructuras geológicas (para más detalles, referirse a los "Antecedentes históricos" enSinger y Audemard, 1997).Posteriormente, el desarrollo de la ingeniería de fallas activas en el ámbito públicovenezolano y la aplicación directa de sus resultados en la estimación de la amenazasísmica para fines ingenieriles sismorresistentes, se convirtió en el objetivo fundamentalde la Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas -FUNVISIS- desde1979. Por una parte, los profesionales formados en el Departamento de Ciencias de laTierra de Funvisis han acometido desde entonces importantes programas deinvestigación en neotectónica, geología de fallas activas, sismicidad histórica ypaleosismología en toda la extensión de los sistemas de fallas sismogénicas queintegran el eslabón venezolano del límite sur de la placa Caribe. Estas investigacionescontemplan la cartografia detallada por tierra y desde helicóptero de las trazassuperficiales de las principales fallas activas cuaternarias del país, la excavación conbulldozer y en ciertos casos a mano, de trincheras de exploración paleosísmicaubicadas en estas trazas, dataciones radimétricas de sedimentos recientes deformadospor la actividad sísmica, y en algunos casos, exploraciones geofisicas efectuadas entierra y en costa afuera. El objetivo neural de estas investigaciones es cuantificar elpotencial sismogénico y correspondiente nivel de amenaza que caracterizan a losdiversos sistemas de fallas cartografiados (Fig. 1), así como los efectos geológícosinducidos por la actividad sísmica en la estabilidad de los terrenos, como resultado defenómenos de licuación de suelos, de aludes y deslizarnientos de tierra, etc. (Audemardel al., 1990; Audemard y De Santis, 1991; Audemard, 1994a y b; Beltrán y De Santis,1990; Singer, 1998; De Santis y Hernández, 1999). Esta actividad de investigaciónaplicada se ha realizado de manera ininterrumpida a solicitud de diversos sectores de laeconomia nacional, entre los cuales destaca la industria petrolera de manera muysobresaliente. En algunos casos aíslados, la misma recibió el apoyo de organismosnacionales de fomento científico como el CONICIT o el patrocinio de países ouniversidades del extranjero, o de organizaciones internacionales como la ComunidadEconómica Europea (CEE). La información básica generada por medio de estaactividad de proyecto cubre, tal como se observa en la Figura 1, el conjunto del ejesismotectónico del país entre la frontera colombiana y Trinidad, y condujo a publicardocumentos, sintéticos como el Mapa Neotectónico de Venezuela (Beltrán -comp-,1993; 1994) Yel Inventario Nacional de Riesgos Geológicos (Singer el al., 1983) quesirvieron de apoyo para la revisión de las Normas para Edificaciones Sismo-Resistentes-COVENIN 1756-82 producidas en 1982, como para la elaboración de la últimaversión de la misma del afto 1998. Esta misma experiencia de proyecto condujotambién al desarrollo de una experiencia acumulada única en América Latina engeología de fallas activas y en paleosismología gracias a la excavación de un total de44 trincheras de exploración paleosísmica (Audemard y Singer, 2000), por medio delas cuales se ha reconstituido la actividad sísmica prehistórica más reciente ocurrida alo largo de los grandes sistemas de fallas del país. Las actividades de este grupo hapermitido macrozonificar el país en términos de amenaza sísmica, así como inventariarlos efectos mducidos (ine§!abilidad de laderas y licuación de suelos) por la actividad


sísmica y comprender su fenomenología. Por otra parte, los departamentos técnicos deFUNVISIS en conjunto -Sismología, Electrónica, Ingenieria Sísmica y Ciencias de laTierra- han realizado, esencialmente en la década de los 90 y en asociación conuniversidades e institutos franceses, japoneses y alemanes, estudios detallados en variasciudades venezolanas (El Vigía, Caracas, Cariaco, Cumaná y Barquisimeto; en ordensecuencial y cuya práctica a escala nacional dista lejos de ser la deseable en un país conuna elevada peligrosidad sísmica) con miras a caracterizar las condiciones locales desitio que modulan la señal sísmica. Estos estudios, cuyos fines son los demicrozonificar sísmicamente áreas de extensión limitada pero densamente pobladas yconsecuentemente de alta vulnerabilidad potencial, se han apoyado sobre el método deNakamura (mediciones de ruido ambiental) para establecer los périodos fundamentalesde vibración del suelo y métodos clásicos de prospección geofisica (sísmica derefracción) para determinar la geometria de los cuerpos sedimentarios y del basamento.Igualmente se han hecho esfuerzos en caracterizar los périodos fundamentales deestructuras por medio de ensayos vibratorio s, con miras a evaluar las interaccionessuelo-estructura. Teniendo presente la relevancia de estas interacciones, la nuevanorma COVENIN de "Edificaciones sismorresistentes" ha introducido cambiosnotables en cuanto a la tificación de los perfiles geotécnicos. Ocasionalmente,FUNVISIS ha acometido estudios geotécnicos (perforaciones a rotación y percusión SPT- y recuperación de núcleos) para caracterizar el perfil geológico-geotécnico delsuelo y derivar el potencial de licuación -efecto inducido por los sismos que degradaaún más las propiedades mecánicas de los suelos, afectando construcciones sin distingode sus dimensiones e importancia-o Estos estudios generalmente han sido solicitadospor la industria petrolera nacional para la seguridad de instalaciones estratégicas(refinerias y diques; De Santis -eoord- 1991 y Audemard et a/., 1992a), exceptuandola evaluación de la población de Cariaco a consecuencia del sismo de 1997 (De Santisy Hernández, 1999).Es de importancia fundamental mencionar que las actividades antes citadas se realizanademás de la función primordial de observatorio sismológico que desarrolla'FUNVISIS por decreto de fundación, teniendo la obligación de registrar de manerainstrumental la actividad sísmica dentro de nuestras fronteras, procesar dichainformación y divulgarla por intermedio de boletines sismológicos periódicos. Esredundante mencionar que la actividad sísmica instrumental es información básica ynecesaria en cualquier estudio de amenaza sísmica, permitiendo determinar: a)- cualesde los accidentes tectónicos del territorio nacional son activos, b)- la tasa de actividadsísmica de las distintas fuentes sismogénicas y c)- la cinemática de dichas fuentes por

. intermedio de los mecanismos de la ruptura en el foco. Este trabajo no pretendedesarrollar el aporte sismológico a los estudios de amenaza sísmica por razones deespacIO.RESULTADOS ESPECIFICO S:A continuación, desglosaremos los resultados específicos de mayor interés obtenidospor FUNVISIS desde el año 1979.

En el área de ingeniería de fallas activas:Lo esencial de estos resultados ha sido generado a través de contratos de servicios,

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generalmente financiados por PDVSA, a través de sus filiales INTEVEP, S, A (Soulasy Singer, 1981; De Santis -eoord-, 1991; Singer el al., 1991; Audemard el al., 1992b;Singer -eoord-, 1994; Audemard y Arzola, 1995b; Beltrán y Arzola, 1995; Rodríguezy Audemard -eoords,-, 1997; Audemard, 1998a y b; Audemard -eoord,-, 1999;Schmitz el al., 1999b), PEQUIVEN, S.A. (Audemard el al., 1992a), PDVSA-CVP(Audemard el al" lQ99) y sus antiguas filiales MARAVEN, S. A (Soulas el al., 1985;1987a y 1987b; Audemard el al., 1991; Singer el al., 1991; Audemard y Arzola,1995c), CORPOVEN, S.A. (Audemard y Arzola, 1995a) y LAGOVEN, S, A (DeSantis -eoord,-, 1995), aunque algunos de estos fueron solicitados por entesgubernamentales tales como: MINDUR -antiguo ministerio de adscripción deFUNVISIS- (Audemard el al., 1988), CADAFE (Malaver -eoord,-, 1983), MARNR(Funvisis, 1998) y FERROCAR (Funvisis, 1984); igualmente por organismosnacionales de fomento científico, tal como CONICn (Giraldo y Beltrán, 1988), Entrelos resultados más relevantes cabe mencionar:

(1)- En Venezuela, la mayor parte de las deformaciones neotectónicas generadoras deuna actividad sísmica significativa, se concentran en una franja de unos 100 a 150 kmde ancho, definida por el eje cordillerano-costero del país y constituida por el sistemade grandes fallas activas de tipo transcurrente dextral conocidas como fallas deBoconó, San Sebastián, El Pilar y Los Bajos, las cuales se desarrollan de maneracontinua desde la frontera colombo-venezolana en el Táchira hasta la Isla de Trinidadsobre una distancia de unos 1.500 km (Audemard, 2000), Este cinturón de actividadneotectónica y sísmica podría constituir un eslabón importante en el recorrido delactual y probable límite occidental y septentrional de la placa sudamericana, que se hareconocido desde el Golfo de Guayaquil en Ecuador hasta el arco de las AntillasMenores (Soulas, 1986),La importancia fundamental de este cinturón principal de actividad neotectónica entérminos de amenaza sísmica, se debe a que los sistemas de fallas de primer orden quelo integran, concentran lo esencial del movimiento relativo dextral correspondiente aldesplazamiento de las llamadas placas del Caribe y de Suramérica. Adicionalmente,este eje sismotectónico principal se encuentra estrechamente asociado al desarrollo delvolumen montañoso de mayor importancia, constituido en Venezuela por lascordilleras andina, central y oríental, lo cual tiene importantes connotaciones en lo quea inestabilidad de masas se refiere,(2)- Complicaciones geométricas llamativas y de particular significado sismotectónicose observan a lo largo de este cinturón de megafallas activas, tales como:• las fallas que integran el llamado y sísmicamente muy peligroso codo o "punzón de

Pamplona" en Colombia, Esta estructura tectónica regional asegura la conexióncinemática entre la terminación sur del sistema de falla transcurrente de Boconó yel sistema frontal inverso del borde llanero colombiano, y constituye la fuente de

,una importante actividad sísrnica superficial, señalada por varios eventos fuertes(1644,1796,1875,1950 Y 1957);

• la actual zona de llamativo silencio sísrnico asociada al codo de Barquisimeto-SanFelipe-Puerto Cabello, y donde podría ubicarse parte de la ruptura del terremoto de1812;


• la compleja zona de inflexión del Golfo de Paria y de Trinidad, que asegura laconexión cinemática del sistema transcurrente de El Pilar con la zona de

subducción de las Antillas menores y que podría constituir la fuente del granterremoto de 1766 (Lugo y Giraldo, 1989; Audemard, 1999c). Este dispositivoactual parece representar la geometría que dicho margen de placas ha adquiridoreiteradamente en su pasado geológico (esencialmente en el Terciario yCuatemario), durante el avance hacia el este del arco de islas de las Antillasmenores con respecto a la fachada sudamericana.

• hacia sus extremidades norte y sur, es decir en dirección del codo de San FelipePuerto Cabello y sobre todo hacia el punzón de Pamplona, la falla de Boconó sufreuna disminución progresiva de su movimiento lateral dextral, que podríatraducirse por una velocidad de solamente 1 mm/año en la frontera colombovenezolana (Singer y Beltrán, 1996) y 1,5 a 3 mm/año en su extremidad norte(Casas, 1995), contra 9 mm/año en el sector central andino (Soulas, 1985;Audemard el al., 1999a). Las diferencias de velocidad señaladas podrían serabsorbidas por la ramificación notoria de la falla principal, así como por fallassatélites subparalelas: fallas de La Victoria y de Duaca-Aroa, al norte; fallas deCaparo, San Simón-Seboruco y de San Pedro-Aguas Calientes-Cúcuta-La DonJuana, al sur (Singer y Beltrán, 1996; Audemard, 1997). Este último sistemaconstituye la probable fuente del terremoto de 1875, que destruyó las ciudadescolombianas de Cúcuta y Villa de Rosario.

• En la extremidad oriental del cinturón de megafallas correspondiente al límite deplacas arriba referido, la falla de El Pilar presenta evidencias diagnósticas deactividad tectónica reciente de tipo transcurrente dextral tan espectaculares comolas que se observan a lo largo del sistema de Boconó (Singer -eoord.-, 1994). Talcinemática fue recientemente confirmada por el estudio de la ruptura superficialcosísmica asociada, entre las poblaciones de Muelle de Cariaco y Río Casanay(Funvisis 1997, Audemard, 1999a). Una trinchera de exploración paleosísmicaexcavada entre Casanay y El Pilar en 1994 condujo a la detección de 4 eventospaleosísmicos importantes ocurridos entre 7.000 y 2.500 años antes del presente(Beltrán el al., 1996; 1998; 1999). Otras tres trincheras excavadas a través de lareciente ruptura, entre Cariaco y Guarapiche, revelan la ocurrencia de unos 20eventos en los últimos 6.000 años (bajo evaluación).

(3)- Fuera del cinturón principal de deformaciones neotectónicas, se evidenciaron otrossistemas importantes de fallas activas, entre los cuales destaca el sistema de fallastransfronterizo de Oca-Ancón, cuya traza activa fue reconocida en detalle y de puntaen punta desde la frontera colombiana al Oeste de Maracaibo, hasta su terminaciónoriental cerca de Puerto Cabello (Soulas el al., 1987a, Audemard el al., 1992b;Audemard el al., 1994; Audemard y Singer, 1996). Este sistema concentra unaactividad sismotectónica significativa, que se encuentra atestiguada por paleorupturasde superficie cosísmicas, evidenciadas tanto al Oeste como al Este del Golfo deMaracaibo, y por una velocidad de desplazamiento global del orden de 2 mm/año enproximidad a Maracaibo (Audemard el al., 1991). No obstante el vacío llamativo deinformación sísmica instrumental e histórica que caracteriza a la mitad occidental deeste sistema y que condujo a considerarlo como inactivo, se detectaron en él eventos


paleosísmicos de magnitud de 7,4 a 7,5 en trincheras excavadas en ambos ramales delmismo, con peóodos de retorno del orden de 4.300 y 1.900 años respectivamente en lafalla de Oca y en la falla de Ancón (Audemard, 1996a).(4)- El límite de placas- tectónicas en el occidente del país es mucho más complejodebido a que los sistemas venezolanos de falla de Oca-Ancón y Boconó, asociados conella falla de Santa Marta-Bucaramanga ubicada en tefÓtoóo colombiano, delimitan elbloque de Maracaíbo, cuya expulsión hacia el Norte resulta en la formación de lasubducción oceánica de la placa caóbefia por debajo de la región centro-oeste del país(Audemard, 1993 y 1998c), la cual se caracteriza por ser de bajo ángulo y vergenciasur; y presentar una muy moderada actividad sísmica de profundidad intermediaconvirtiéndola en la única fuente sísmica venezolana reconocida que no es cortical(Malavé y Suárez, 1995). Sefialemos que la extremidad sur de la subducción de lasAntillas menores, la cual es de gran tasa de actividad en sismos superficiales eintermedios, póncipalmente se encuentra bajo Tónidad y afecta el tefÓtoóo nacionalpor 10 esencial bajo las plataformas marinas del Golfo de Paóa y de CaTÚpano-LosTestigos y a nivel de la extremidad más oriental de la Península de Paóa (pérez yAggarwal, 1981).(5)- El resto de los accidentes activos corticales, a excepción de las fallas de Burbusay,La Victoria y Valera con tasas de desplazamiento del orden de 1-2 mm/a, secaracteriza por velocidades de desplazamiento generalmente inferiores a 0,5 mm/a yeventualmente en el orden de la centena del mm/a.

(6)- En términos de peligrosidad sísmica, las grandes fallas y/o sus segmentossismogénicos se caracterizan por sismos máximos probables"" Ms 7,5, siendo larecurrencia de los mismos del orden de unos 300 años para los accidentes más activos(fallas de Boconó y El Pilar; Audemard, 1996a y 1999c). Por el contraóo, la granmayoóa de los restantes accidentes activos se caracterizan por ser más cortos encontinuidad lateral y más lentos, por lo cual sus sismos máximos probablesgeneralmente son inferiores a Ms 7,0 y sus périodos de retorno se miden en términosde miles de afios (referirse a Audemard y Singer, 1994; 1996 Y Audemard et al.,1999c, a título ilustrativo).

En el área de gestión preventiva de los riesgos geológicos naturales:(a)- La asociación fisica de las fuentes sismogénicas con los relieves montafiosos másprominentes del occidente y norte del país, es decir con las cordilleras Andina y de laCosta y de la Serrania del Interior, es responsable de las numerosas manifestacionesconocidas de inestabilidad de laderas de origen gravitacional, relacionadas o no con laélCtividad sísmica (Singer et al., 1983; Audemard, 1994a y b). Una revisión ycompilación sistemática hasta el afio 1983 ha conllevado a integrar un inventaóo deriesgos geológicos por parte de FUNVISIS (Singer et al., 1983), el cual está enproceso de actualización y completación.La correlación desfavorable de hechos antes citada, aunado a la concentraciónpoblacional asentada a lo largo de dicho cordón montañoso, explica que dichas áreasconstituyen actualmente la principal zona de riesgo sísmico y geológico del tefÓtorionacional. A tal respecto, ha sido muy frecuente la participación de Funvisis en laevaluación de deslizamiento s de tierra desligados de la actividad sísmica, donde ha


pesado el uso indebido o indiscriminado de las laderas en zonas urbanas sin ningúnotro agente detonante más que los parcelamientos o terraceos sin supervisión técnicaapropiada, o eventualmente accionados por lluvia (tal como durante la tormenta Brettde 1993), siendo el área metropolitana de Caracas un "laboratorio natural" porexcelencia, donde cabe mencionar los casos de: (1)- urbanizaciones de clasemedia/alta: Alto Prado (Alonso y Singer, 1979; Beltrán y Rodriguez, 1993a; De Santis,1993), Bello Monte (Audemard y Singer, 1995), Cerro Verde (Stockhausen, 1999),Colinas de Santa Mónica (Rodriguez el al., 1997; Beltrán, 1987; 1988), El Cafetal(Beltrán y Diaz, 1994), El Marqués (Stockhausen y Cedeño, 1999), Piedra Azul(Beltrán, 1989b); (2)- barriadas populares: Caricuao -Ruiz Pineda (Rojas el al., 1981)y Pedro Camejo (De Santis, 1989b)-, Catia (Funvisis, 1981; De Santis, 1986), Cotiza(De Santis y Safina, 1995), Fila de Mariches (Stockhausen y Hemández, 1999),Gramovén (Giraldo, 1985), Nueva Tacagua (De Santis -eoord-. 1990; De Santis ySinger, 1992; De Santis el al., 1993; Beltrán y Rodriguez, 1993b), San José (Beltrán,1993), entre otras; (3)- infraestructuras vitales: patios de tanques (De Santis -eoord.-,1995), unidades educativas (Beltrán y Rodriguez, 1993a), ambulatorios (Stockhauseny Hernández, 1999); y (4)- líneas vitales: tendido de suministro de agua potable, primerviaducto Autopista Caracas-La Guaira (Audemard y De Santis, 1987a; Audemard elal., 1993), túneles de vias ferroviarias (Audemard, 1999b), cortes de la AutopistaRegional del Centro en el sector Tazón y carretera panamericana (Singer y Diaz,1995). De igual manera que estos riesgos naturales afectan sin distingo de clases socioeconómicas, afectan por igual áreas urbanas como rurales. Casos han sido descritos endetalle afectando las poblaciones de: San Luis (Beltrán, 1981; Beltrán y Singer, 1989),Cardón y Judibana (Audemard, 1996b) y Jacura (Beltrán y Rodriguez, 1991) en elestado Falcón; y El Peñon (carretera vieja Petare-Guarenas; De Santis, 1989a),Variante de Guayas (carretera Los Teques- Las Tejerias; Audemard y Rodriguez,1998) y El Lechozal -San Francisco de Yare- (De Santis el al., 1992) en el estadoMiranda.En el caso de la Urb. Nueva Tacagua, se desarrolló, en colaboración con elLaboratorio de Puentes y Carreteras de Francia (LPC), sistemas fijos deinstrumentación ligera de bajo costo y mantenimiento, que permitieron eficazmentevigilar las vertientes inestables de dicho complejo residencial; con el objetivo último deinducir la autoprotección civil (monitoreo realizado por los propios moradores) perosin éxito.

(b)- Igualmente, se ha evaluado fenómenos de inestabilidad de laderas de origenhidrometereológico comprobado, siendo el alud de El Limón del 07 de septiembre de1987, responsable de unas 400 víctimas, el caso más notorio (Audemard y De Santis,1987b, Audemard et al., 1989; Montes, 1989; Audemard y Singer, 1999). Sistemaspreventivos y de alarma para la región fueron implementados, en colaboración conexpertos japoneses, esencialmente para la vialidad entre el Limón y Ocumare de laCosta.

En el área de los efectos inducidos por la sismicidad:(1)- Se ha puesto de manifiesto casos de inestabilidad accionados por la sismicidad,tales como: lateral spread del delta del rio Güigüe en ocasión del sismo de Caracas de

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1967 (De Santis et al., 1989; Audemard, 1994a), deslizamiento de la carretera SanCristobal-El Piñal a nivel de San Josecito durante el sismo del 18 de octubre de 1981

(Funvisis, 1982), deslizamiento en la estación del INOS de San Rafaél de Cordero enasociación al sismo del 04 de febrero de 1989 (Beltrán, 1989a) y de las faldas de laSierra de Burgua durante el sismo del 31 de mayo de 1994. Estos estudios se hanexpandido hacia el pasado a través del análisis documental, evidenciando la frecuenteasociación de sismo y deslizamiento (referirse a Inventario de Riesgos Geológicos;Singer et al., 1983). Son aquellos deslizamiento s con indicación de represamientoslaterales de drenaje y ruptura del dique natural, los que han resultado serextremadamente destructores debido a la subsecuente formación de un alud torrencial

de descarga. Los aludes del rio Mocotíes en 1610 (Singer, 1998) y del río Yurubí en1812 constituyen excelentes ejemplos históricos de estos fenómenos peligrosos.(2)- Los sismos de Falcón oriental de abril-mayo de 1989 recibieron especial atenciónpuesto que el proceso de licuación de suelos inducidos por sismo tuvo una expresiónsuperficial muy profusa y de extensión areal importante (Beltrán y De Santis, 1990),aunque los dos eventos principales fueron de magnitud moderada (mb 5, 7 Y 5,0 enorden secuencial). Por primera vez en el país, estas manifestaciones y sufenomenología fueron estudiadas en detalle por intermedio de pequeñas trincheras(calicatas), permitiendo caracterizar el proceso en tres dimensiones dentro de lossedimentos aluviales saturados y no consolidados de la llanura deltáica del río Tocuyo,en la población de Boca de Tocuyo (De Santis et al., 1990; Audemard y De Santis,1991). Este conocimiento permitió evaluar restrospectivamente los fenómenos de igualíndole ocurridos durante el sismo de Caracas de 1967 -lateral spread del delta lacustredel río Güigüe (De Santis et al., 1989; Audemard, 1994a y 1998d) Y de la playa delHotel Macuto Sheraton en Caraballeda (Audemard, 1998d)- y estableció igualmente lapauta futura de observación y escrutinio durante los eventos subsiguientes, muyparticularmente durante el sismo de Cariaco del 09 de julio de 1997 (Funvisis, 1997;De Santis y Hernández, 1999). Por otra parte, ha conllevado a la publicación de notastécnicas donde se puntualiza las zonas o ambientes geológicos en el ámbito nacionalpropensos a la ocurrencia de tal fenómeno, cuyas consecuencias nefastas sobre lasestructuras civiles no están por demostrarse (Audemard, 1994a; Beltrán y Rodriguez,1995; Audemard, 1998d).

En el área de sismotectónica y sismicidad histórica:Aunque los resultados en el área de la sismotectónica no han sido de los másdiagnósticos por la complejidad estructural del margen entre las placas de Sudaméricay el Caribe (asociación sismo-falla fuente dificil), se ha siempre perseguido establecerlas relaciones entre los eventos sísmicos, tanto contemporáneos (instrumentales) comohistóricos, y los accidentes tectónicos identificados como activos o potencialmenteactivos por la vía de geología de superficie (morfologia de fallas activas oneotectónica), con miras a precisar: su actividad, potencial sismogénico y cinemática.No obstante, los grandes sismos históricos aparentan haber sido asociados con lasprincipales fallas activas (sistema de Boconó-San Sebastián-El Pilar) del margenmeridional caribeño, con un alto grado de confiabilidad (ej: los sismos de 1530, 1610,1812, 1853, 1900 y 1929). Sin embargo, hay algunas asociaciones que aún resultan

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controvertidas (ej: 1641, 1766, 1812 en parte, 1878 y 1894) Y en algunos casos, talcontroversia se ha dilucidado por intermedio de técnicas geológicas (estudiospaleosísmicos ).No obstante, el gran aporte del estudio de los sismos históricos, y de la subsecuentegeneración de los respectivos mapas de intensidades macrosísmicas, así como de laevaluación macrosísmica de los sismos instrumentales contemporáneos de mayormagnitud, reside en el ser un insumo invaluable para el establecimiento de las leyes deatenuación necesarias en los estudio de amenaza sísmica.

Son numerosos los sismos nacionales contemporáneos que han ameritado estudiosmacrosísmicos en detalle, donde se ha pormenorizado los daños asociados,permitiendo en consecuencia generar los respectivos mapas macrosísmicos (o deintensidad de daños). Algunos de los sismos que merecen mención por sus estudiosson: Churuguara del 17 de noviembre de 1980 (Malaver y Romero, 1980), Táchira del18 de octubre de 1981 (Funvisis, 1982), Peninsula de Paria del 9 de mayo de 1982(Malaver y Jácome, 1982), La Grita del 15 de junio de 1983 (Jácome y Ferrebús,1983), El Pilar del 11 de junio de 1986 (Malaver el al., 1986), Churuguara del 24 denoviembre de 1990 (Ferioli y Audemard, 1991; 1993; Audemard, 1993), la tormentade Curarigua de agosto-septiembre de 1991 (Lugo y Ferioli, 1991), El Nula del 31 demayo de 1994 (Lugo el al., 1994), Los Arangues del 29 de diciembre de 1995 (Acostael al., 1996), Cariaco del 09 de julio de 1997 (Funvisis, 1997) y Cariaco del 28 dediciembre de 1998 (Hemández y Cedeño, 1999).Por otra parte, sismólogos y geólogos de FUNVISIS han aunado esfuerzos con mirasa corroborar la cinemática de las fallas activas determinada a partir del análisis de lasgeoformas asociadas (geomorfologia de fallas activas) por intermedio del mecanismofocal (referirse a título ilustrativo a Audemard y Romero,1993; y las tesis de Valera,1995 y Rodriguez, 1995). En ocasiones, el mecanismo en el foco ha permitidocontrariamente determinar tal cinemática. Su interés también radica en que se puedeestablecer el tensor de esfuerzos imperante en una región, lo cual permite: a)- deducirla cinemática de accidentes tectónicos menores mal conocidos; b)- confirmar lostensores obtenidos del análisis de poblaciones de fallas plio-cuaternarias(microtectónica); y c)- establecer las orientaciones preferenciales de fracturación, locual es de suma importancia para la permeabilidad de los yacimientos petrolíferos ypara la formación de mineralizaciones tardías de interés económico.Muy recientemente y en asociación con el sismo de Cariaco del 09 de julio de 1997, elpaís ha tenido la ocasión, y muy particularmente FUNVISIS, de que se pueda estudiarpor primera vez con gran detalle una ruptura cosísmica (intersección del plano deruptura de un sismo con la topografia o superficie), aunque un primer levantamiento deeste tipo ya había sido hecho sobre la misma falla de El Pilar en ocasión del sismo deCumaná del 17 de Enero de 1929, en dicha ciudad (paige, 1930). La rupturasuperficial del evento de 1997 pudo ser cartografiada sobre 36 km de longitud en dossegmentos bien diferenciables: a) un segmento principal persistente, esencialmenterectilíneo, de orientación N 0750 Y de unos 30 km, extendiéndose desde las orillas delgolfo de Cariaco (Villa Frontado) hasta Casanay; y b) un segmento secundario conforma de "croissant" con convexidad norte, discontinuo, que se sigue entre Casanay yRío Casanay por unos 9 km (Audemard, 1999a). Este autor igualmente señala que esta

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ruptura ha demostrado presentar fracciones importantes de desplazamiento, de ordende magnitud similar, tanto cosísmica (40 cm máximo en cercanía a Pantoño) comopost-sísmica (25 cm evolucionaron a 60 cm en la troncall0 al Oeste de Casanay, en unperiodo de 8 meses). Por otra parte, se pudo establecer una perfecta correlación entrela distribución espacial de las réplicas y la ruptura, así como el buzamiento del plano dela falla de El Pilar de unos 700 N (Romero et al., 1998) a lo largo del segmentorectilíneo. Igualmente, existe una excelente concordancia entre la terminación orientalde la ruptura con las réplicas de menos de 1 km de profundidad (Audemard, 1999a), locual permite inferir la terminación occidental de la misma, a nivel de la plataforma delgolfo de Cariaco.

En el área de la microzonijicación sísmica:Uno de los principales alcances de la microzonificación sísmica moderna es de definircuantitativamente los efectos de sitio de origen topográfico y geológico a consecuenciade la modificación de la señal sísmica por las condiciones locales. Los efectos de sitioson cuantificados por medio de funciones de transferencia espectrales obtenidas entrelos sitios a evaluar y sitios de referencia por medio de mediciones directas de laactividad sísmica o por medio de registros del ruido de fondo (microtremor). Lasmodificaciones inducidas en las caracteristicas espectral es por las condiciones localespermiten adecuar el dimensionamiento de las obras a construir en función de los sitiospropuestos, de manera de lograr una mejor gestión del riesgo sísmico en las zonas másvulnerables, como ocurre con las áreas urbanas. Particularmente, se ha iniciado laaplicación de estos estudios a varios centros poblados venezolanos: El Vigia, Caracas,Cariaco, Cumaná y Barquisimeto.Estudios pilotos de microzonificación sísmica fueron realizados en este sentido en1992-1994 en cooperación por el CETE-Méditerranée de Nice (Francia) y FUNVISISen la Costa Oriental del Lago de Maracaibo y en El Vigía para PDVSA, con elpropósito de calibrar el alcance de un método experimental nuevo basado en larelación espectral de las componentes horizontales sobre la componente vertical de losregistros de ruido de fondo (método de Nakamura), por medio de la comparación delos resultados obtenidos con funciones de transferencias generadas a partir de registrosde eventos sísmicos y microsísmicos y de modelajes numéricos teóricos de los efectoslocales (CETE-Méditerranée y Funvisis, 1993; Duval et al., 1995). El propósito deesta experiencia es generar técnicas rápidas y económicas de evaluación de lascondiciones de sitio, fácilmente utilizables para fines de regulación de los usos delsuelo urbano en las ordenanzas municipales.No obstante, La ciudad de Caracas fue la primera evaluada con tales fines a escalanacional, puesto que, a consecuencia del sismo del 29 de julio 1967, ésta puso enfranca evidencia la importancia de los efectos de sitio sobre la distribución de losdaños, que se concentraron en las zonas de Los Palos Grandes-Altamira y SanBernardino, al igual que en Caraballeda en el Litoral. Mediante investigacionessísmicas posteriores al sismo se pudo determinar sedimentos profundos en Caraballedacon velocidades localmente muy bajas de 200-400 mis, así como zonas de rellenosedimentario de espesores importantes en el valle de Caracas -unos 300 m en LosPalos Grandes y 120 m en San Bernardino- (Weston, 1969). Posteriormente,


mediciones de microtremblores determinaron que los periodos más largos coincidiancon las zonas de mayor acumulación de sedimentos (1-1,6 seg. en Los Palos Grandes),mientras los periodos bajaron a 0,2 seg. en roca (Abeki el al., 1998a; Duval el al.,1998), aunque debemos indicar que los valores de máxima amplificación no coincidendirectamente con los periodos máximos, en vista que los valores máximos estánubicados más hacía el sur en ambos estudios, fenómeno que puede ser atribuido a lageometría del basamento. La recolección de las mediciones de microtemores enCaracas se ha completado en 1999, estando éstas en fase de procesamiento.Para la ciudad de Cumaná y posteriormente al sismo de Cariaco de 1997, se hanefectuado mediciones de microtemores siguiendo un mallado de 1 km (Abeki el al.,1998b), pudiendo correlacionarse los periodos predominantes mayores a 1 seg. con laszonas de sedimentación deltáica del río Manzanares y de depósitos marinos costeros(según cartografia de Beltrán y Rodriguez, 1995). Las amplificaciones mayorestambién pueden ser atribuidas a los sedimentos blandos, debido al fuerte contraste develocidades entre los sedimentos blandos y los sedimentos terciarios consolidados(Kantak: el al., 1999). En las zonas con sedimentos blandos se alcanzaron intensidadesmacrosísmicas de hasta VII (EMS), mientras bajaron a V en zonas más consolidadas(Lang el al., 1999), denotando buena correlación con los resultados de las medicionesde microtemores.Debido al gran volumen de daños reportados en ocasión del mismo evento de 1997, lapoblación de Cariaco fue profusarnente estudiada, realizándose: (a)- mediciones demicrotemores en aproximadamente 100 puntos en Cariaco y en la cuenca (Masaki elal., 1998, 1999). Los períodos predominantes reportados por estos autores variandesde valores de 0,1 s en la parte rocosa hasta valores de 0,4 s en la parte norte de lacuenca. Las amplitudes como el periodo fundamental observados son claro reflejo de laforma de la cuenca (Masaki el al., 1998); (b)- mediciones sísmicas de refracción en elcentro y los alrededores del poblado para determinar perfiles (unidimensional ybidimensional) de las velocidades sísmicas de los suelos (González el al., 1999),determinándose un espesor mínimo de sedimentos blandos del orden de 45 m bajo elpoblado; (c)- un total de 12 perforaciones de hasta 22 m de profundidad con finesgeotécnicos (De Santis y Hernández, 1999), determinándose que el subsuelo deCariaco está constituido por sedimentos esencialmente continentales (aluviales), cuyascararteristicas geotécnicas precisan que son suelos blandos degradables sísmicamente,con espesores mayores a 20 m y con 50% capas de arenas saturadas con alto potencialde licuación en el norte y centro de Cariaco y suelos blandos entre 10 y 20 m deprofundidad, de mediana consistencia, localizados en el borde sur de la cuenca; y (d)- 5perfiles sísmicos de refracción entre Cariaco y Casanay (Schmitz el al., 1999a; Castilloel al., 1999; Contreras el al., 1999), para precisar los efectos de la forma de la cuencasobre la distribución de los daños asociados al sismo, identificándose espesores de2500 m de sedimentos blandos cercanos a Cariaco que se acuñan hacia Casanay.Otra experiencia significativa de microzonificación sísmica concierne a la pujanteciudad de Barquisimelo. A tal efecto, el subsuelo de la ciudad, correspondiente a unaterraza elevada del río Turbio y constituido por sedimentos pobremente consolidados,ha sido estudiado por intermedio de 11 pemles de refracción sísmica superficial con elfin de determinar tanto el espesor de la terraza como su velocidad sísmica (Schmitz el


al., 1999c). De acuerdo a análisis preliminares, se puede deteIDÚnar que el espesor dela terraza varia entre 4 y 16 m en el sector evaluado. Por otra parte, se han realizadomediciones de microtemores según un mallado de 200 m, cuyos resultados estánactualmente en fase de análisis.

CONCLUSIONES:La contribución de FUNVISIS en los estudios de amenaza sísmica, a pesar de habersido esencialmente financiada bajo la forma de contratos servicios, ha sido generadapara su aplicación directa en el diseño ingenieril de infraestructuras con cualidadessismorresistentes, para distintos organismos o instituciones nacionales públicos yprivados. El principal producto reciente de tales estudios es la publicación de la nuevanorma COVENIN de carácter de aplicación obligatoria "Edificacionessismorresistentes", cuya vigencia es de enero de 1999 y la cual revisa y actualiza lanorma anterior COVENIN 1756-82, al incorporar todos los resultados generados porFUNVISIS desde inicios de la década de los años 80. Sin embargo, Lasinvestigaciones desarrolladas por la institución con fines aplicados han sido ejecutadassimultáneamente a las funciones de rutina que le fueron impuestas por decreto defundación, entre las que sobresalen: a) la observación y determinación de la actividadsísmica en el territorio nacional; b) la evaluación de los riesgos geológicos, diferente delos sísmicos, que afecten la comunidad sin distingo de clases socio-económicas.

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Figura 1.- Mapa neotectónico de Venezuela simplificado, mostrando la cobertura areal de los proyectos realizados por FUNVISISbajo la modalidad de contrato de servicios, entre 1979 y t 999, así como los sitios de evaluación paleosísmica (actualizado deSinger y Audemard, 1997).

DESASTRES SÍSMICOS

ESCENARIOS, SEGURIDAD Y PREVENCIÓN ENCIUDADES DE PAÍSES EN DESARROLLO

Editores:

Marianela LafuenteCarlos GenatiosEnrique CastillaFrancisco GarcésAngelo MarinilliEmilio AntelizGladys Maggi

CENTRO DE INGENIERÍA SÍSMICAINSTITUTO DE MATERIALES Y MODELOS ESTRUCTURALES

FACULTAD DE INGENIERÍAUNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA

Marianela lafuente

Carlos Genatios

Enrique Casti11a

Francisco Garcés

Angel0 Marinil11

Gladys Maggi

Emilio Anteliz

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Aportes de Funvisis a la evaluación de la amenaza sísmica en Venezuela y de sus potenciales...

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