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FORMULAS DE ATENUACIÓN PARA LA SUBDUCCIÓN DE CHILE CONSIDERANDO LOS DOS MECANISMOS DE SISMOGENESIS Y LOS EFECTOS DEL SUELO

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Abstract

RESUMEN Se proponen las primeras fórmulas de atenuación de aceleraciones, velocidades, desplazamientos, horizontales y verticales máximos de registros de terremotos chilenos. Las fórmulas propuestas son las primeras que consideran las diferencias entre los tipos de sismos más característicos de Chile –interplaca tipo thrust e intraplaca de profundidad intermedia-, además son las primeras en separar las fórmulas por tipo de suelo, utilizando una clasificación dinámica de suelo basada en la velocidad de onda de corte Vs en 'rocas y suelo duro' para 1500 [m/seg] > Vs > 360 [m/seg] y 'rocas duras' Vs > 1500 [m/seg]. Las fórmulas de atenuación de terremotos intraplaca presentan valores más altos que los terremotos interplaca en zona epicentral pero se atenúan más rápido. Los valores obtenidos en roca o suelo duro son más altos que los estimados por las fórmulas de roca dura. Los coeficientes de correlación que se obtienen para las fórmulas de terremotos son altos al compararlos con fórmulas similares. Las curvas se encuentran calibradas para datos de grandes terremotos como el terremoto interplaca de Chile Central de 1985 (M = 7.8) y el terremoto intraplaca de Tarapacá 2005 (M = 7.9).
Universidad de Concepción
Departamento de Ingeniería Civil
Asociación Chilena de Sismología e
Ingeniería Antisísmica
N° 01 - 07
FORMULAS DE ATENUACIÓN PARA LA SUBDUCCIÓN DE CHILE
CONSIDERANDO LOS DOS MECANISMOS DE SISMOGENESIS Y LOS
EFECTOS DEL SUELO
S. Ruiz1 y Saragoni, G. R2
1.- Departmento de Ingeniería Civil Universidad de Chile.
Blanco Encalada 2002, Santiago, Chile
e-mail: sruiz@.ing.uchile.cl
2.- Ingeniero Jefe, Division Estructuras – Construcción – Geotecnia
Departmento de Ingeniería Civil Universidad de Chile
Blanco Encalada 2002, Santiago, Chile
e-mail:rsaragon@ing.uchile.cl
Palabras Clave: Subducción, Terremotos, Aceleración, Velocidad, Suelo, Chile, Formulas, Atenuación
RESUMEN
Se proponen las primeras fórmulas de atenuación de aceleraciones, velocidades, desplazamientos,
horizontales y verticales máximos de registros de terremotos chilenos. Las fórmulas propuestas son las
primeras que consideran las diferencias entre los tipos de sismos más característicos de Chile –interplaca
tipo thrust e intraplaca de profundidad intermedia-, además son las primeras en separar las fórmulas por
tipo de suelo, utilizando una clasificación dinámica de suelo basada en la velocidad de onda de corte Vs en
‘rocas y suelo duro’ para 1500 [m/seg] > Vs > 360 [m/seg] y ‘rocas duras’ Vs > 1500 [m/seg]. Las
fórmulas de atenuación de terremotos intraplaca presentan valores más altos que los terremotos interplaca
en zona epicentral pero se atenúan más rápido. Los valores obtenidos en roca o suelo duro son más altos
que los estimados por las fórmulas de roca dura. Los coeficientes de correlación que se obtienen para las
fórmulas de terremotos son altos al compararlos con fórmulas similares. Las curvas se encuentran
calibradas para datos de grandes terremotos como el terremoto interplaca de Chile Central de 1985 (M =
7.8) y el terremoto intraplaca de Tarapacá 2005 (M = 7.9).
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IX Jornadas, 16-19 de Noviembre de 2005, Concepción - Chile
1 INTRODUCCION
En este trabajo se presentan fórmulas de atenuación para valores máximos de aceleración, velocidad y
desplazamiento, para las componentes horizontales y verticales de registros de aceleraciones de terremotos
chilenos. Para ello se considera una base de datos sólo de acelerogramas chilenos de subducción de la
placa de Nazca, separados en terremotos interplaca tipo thrust e intraplaca de profundidad intermedia.
La subducción tipo chilena es producto del contacto sismogénico de la placa de Nazca y Sudamericana.
Ambas se encuentran fuertemente acopladas siendo uno de los casos extremos de subducción en el
mundo, por la alta velocidad de convergencia de sus placas (8.4 [cm/año], (DeMets et al., 1990), y por ser
una de las más jóvenes del mundo (Uyeda and Kanamori, 1979, Ruff y Kanamori, 1980). La alta
velocidad de convergencia permite una rápida acumulación de esfuerzos consecuencia del contacto
dinámico de estas placas dando lugar a la alta sismicidad que caracteriza a Chile y Perú, la que permite
disponer de una base de datos de acelerogramas en un tiempo relativamente menor que otras zonas del
mundo. La zona de subducción se caracteriza por producir 4 tipos de terremotos: interplaca tipo thrust,
intraplaca de profundidad intermedia, intraplaca continental o cortical e intraplaca oceánica. Siendo los
más importantes para la ingeniería sísmica los tres primeros. Sin embargo la base de datos de los sismos
intraplaca continental es actualmente escasa (Campos y otros, 2005), por lo que no será considerada en
este trabajo.
Los sismos interplaca tipo thrust han sido registrados en crónicas históricas desde la llegada de los
españoles, observándose que estos terremotos tienen epicentros marítimos y abarcan grandes longitudes de
ruptura. Por ejemplo, la zona Central de Chile que comprende los paralelos 32ºS y 35ºS, ha sido afectada
por la siguiente secuencia de terremotos de gran magnitud de Richter del orden de 8.5: 1575, 1647, 1730,
1822, 1906 y 1985, lo que sugiere un período de recurrencia de 83 ± 7 años (Pereira et al., 1979), (Comte
et al., 1986). Chile Central por ser la zona más densamente poblada de Chile es la que cuenta con la mayor
cantidad de acelerogramas de importancia. En particular se registró el terremoto del 3 de marzo de 1985
con un total de 31 acelerógrafos ubicados principalmente en zona epicentral (Saragoni et al., 1985),
llegando a ser el mejor registrado en el mundo al momento de ocurrir (EERI, 1986).
Los sismos intraplaca de profundidad intermedia por tener sus epicentros continentales han sido los más
destructivos en Chile, es así como el terremoto de Chillán de 1939 ha cobrado el mayor número de
muertos en Chile por un terremoto – 5000 - (Astroza et al. 2002a). Sin embargo, por ser de longitudes de
ruptura menores y por no poder estimar bien su lugar de ocurrencia y su recurrencia, el número de
registros de movimiento fuerte obtenidos es menor que el de sismos interplaca tipo thrust. A pesar de esto
se cuenta, entre otros, con el terremoto de Chile Central del 7 de Noviembre de 1981 y el terremoto de
Tarapaca del 2005 que cuentan con importantes registros de aceleraciones.
Históricamente la ingeniería sísmica chilena se ha diferenciado de las tendencias mundiales por considerar
en sus bases de datos registros de movimiento fuerte sólo de Chile o de Sudamérica. Es así como la norma
chilena de diseño de aislación sísmica, Nch 2475 of. 2003, “Análisis y diseño de edificios con aislación
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sísmica-requisitos”, incorpora las fórmulas de atenuación de aceleraciones máximas para Chile de Fresard
y Saragoni (1986), Shaad y Saragoni (1989) y Martin (1990), en la evaluación del peligro sísmico.
La primera fórmula para Chile de atenuación de aceleraciones horizontales máximas fue propuesta por
Labbé et al. (1976), quienes en su base de datos sólo incluyeron registros obtenidos en el acelerógrafo
ubicado en Santiago de Chile, en la Escuela de Ingeniería de la Facultad de Ciencias Físicas y
Matemáticas de la Universidad de Chile, instalado en enero de 1940 por el USGS. Posteriormente se han
desarrollado fórmulas para Chile, con datos de Chile, Perú y Argentina por Saragoni et al.(1982); con
datos de Chile y Perú por Villablanca and Ridell (1985); y sólo con datos de Chile: por Fresard y Saragoni
(1986); Shaad y Saragoni (1989); Martin (1990); Mirodikawa (1991); y Medina (1998). Todos estos
trabajos, excluyendo el último, fueron analizados en el International Workshop on Strong Motion Data por
Iai y Brady (1993), quienes concluyen que Sudamérica presenta los más altos valores de aceleración
máxima esperada con respecto a los otros dos grupos estudiados –U.S.A, Europa A y Japón, New Zeland,
Europa B-.
Los primeros en proponer fórmulas de atenuación para zonas de subducción que separan entre sismos
interplaca tipo thrust e intraplaca de profundidad intermedia fueron Youngs y otros (1997) en su base de
datos incluyeron registros de aceleraciones de Alaska, Chile, Cascadia, Japón, México, Perú e Islas
Solomon. Luego Atkinson y Boore (2003) generaron fórmulas de atenuación para la zona de Cascadia y
otras zonas de subducción incluyendo en su base de datos registros de Alaska, Chile, Cascadia, El
Salvador, Japan, México y Perú.
Sin embargo, se ha podido establecer que las distintas zonas de subducción del mundo presentan
características singulares, las fórmulas de atenuación de aceleraciones horizontales máximas que mezclan
datos de diferentes zonas han obtenido resultados que son poco representativos para una zona en
particular; por ejemplo, Atkinson y Boore (2003) concluyen que las amplitudes de aceleración máximas
entre las zonas de Cascadia y Japón difieren en un factor mayor a 2 para eventos de la misma magnitud,
distancia, tipo de evento y tipo de suelo según la clasificación del NEHRP. Saragoni y otros (2004)
señalan importantes diferencias entre las aceleraciones horizontales máximas de la zona de Cascadia y
México con la zona de subducción chilena, Ruiz y Saragoni (2004a) indican diferencias en la atenuación
de aceleraciones horizontales máximas para la zona de subducción de Perú con la de Chile, no obstante
corresponden ambas a la subducción de la placa de Nazca. Por este motivo se presenta a continuación una
base de datos sólo de terremotos chilenos, dividida a su vez en terremotos tipo interplaca tipo thrust e
intraplaca de profundidad intermedia, con el objeto de estimar formulas de atenuación para la subducción
tipo chilena solo con datos de Chile.
2 BASE DE DATOS DE ACELEROGRAMAS DE TERREMOTOS CHILENOS
2.1 Base de Datos Homogénea de Sismos Chilenos Interplaca Tipo Thrust e Intraplaca de
Profundidad Intermedia con Registros de Aceleraciones
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En la Tabla 1 se presentan los sismos chilenos interplaca tipo thrust e intraplaca de profundidad
intermedia de la subducción tipo chilena que cuentan con registros de aceleraciones y que presentan
aceleraciones máximas de importancia (aceleraciones mayores a 0.01 [g]). En ella se indica además las
referencias de donde se han determinado sus mecanismos.
Tabla 1. Sismos chilenos con acelerogramas importantes.
N Fecha Sismogenesis Referencia
1 1945.09.13 Intraplaca Barrientos y otros(1997)
2 1953.09.04 Thrust Fresard (1985)
3 1965.03.28 Intraplaca Malgrange y otros (1981)
4 1967.09.26 Intraplaca Stauder (1973)
5 1971.07.08 Thrust Malgrange y otros (1981)
6 1973.10.05 Thrust Kadinski, K (1985)
7 1974.11.12 Intraplaca (1)
8 1981.11.07 Intraplaca Astiz y Kanamori (1986)
9 1985.03.03 Thrust Comte y otros (1986)
10 1985.03.03 Thrust Comte y otros (1986)
11 1985.04.09 Thrust Choy y Dewey (1988)
12 1987.03.05 Thrust Comte y Suarez (1995)
13 1987.08.08 Intraplaca Comte y Suarez (1995)
14 1995.07.30 Thrust Delouis y otros (1997)
15 1997.10.15 Intraplaca Pardo y otros (2002)
16 2005.06.13 Intraplaca ---
(1): Sin antecedentes, tipo de sismogénesis deducida de su profundidad focal (81.1 [km]) y de epicentro
continental.
En total se cuenta con 8 terremotos intraplaca de profundidad intermedia y 8 terremotos interplaca tipo
thrust. En la Tabla 2 se indica el número de registros de aceleraciones correspondiente a cada uno de los
terremotos antes mencionados. Todos ellos presentan magnitudes Ms > 6.0 a excepción del terremoto
intraplaca de 1967. En la Tabla 2 no se incluyen los datos del terremoto de Tarapacá 2005.
Dado que en general los valores máximos de la aceleración en los registros ocurren en diferentes instantes
de tiempo para cada componente, se considera cada componente de los registros de aceleraciones en
forma independiente. El rango de aceleraciones máximas entre el valor máximo de cada una de las
componentes horizontales y el menor valor obtenido entre ellas varia para los sismos thrust de 0.65 [g] a
0.01 [g] y entre 0.72 [g] y 0.03 [g] para sismos intraplaca; para las componentes verticales el rango de
valores de los sismos thrust es de 0.82 [g] a 0.01 [g] y de 0.80 – 0.02 [g] para los sismos intraplaca de
profundidad intermedia, considerando también los datos obtenidos para el terremoto de Tarapacá 2005. En
consecuencia no se considera acelerogramas con aceleraciones máximas mayores menores de 0.01 [g],
como en otros trabajos, ello por la dificultad de discriminar entre señal y ruido.
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En general, los registros de aceleraciones han sido corregidos por la línea de la base por el método de Berg
y Housner (1961) y se filtran usando entre 0.167 [Hz] y 25 [Hz] con un filtro Butterwood de orden 4.
Para obtener los valores de velocidad y desplazamiento máximos se integraron los registros de
aceleraciones una y dos veces, respectivamente.
Tabla 2. Sismos chilenos: características y número de registro de aceleraciones
t : interplaca tipo thrust, n : intraplaca de profundidad intermedia. RK : Roca Dura, SS : Roca Frágil o
Suelo Duro
2.2 Clasificación Dinámica de Suelos Chilenos
Las estaciones usadas en este trabajo presentan la particularidad de estar registrados en suelos con
velocidad de onda de corte Vs mayores a Vs > 360 [m/seg], siendo estos altos valores característicos de
los suelos chilenos. La estratigrafía dinámica de suelos donde se registraron los terremotos del 3 de marzo
fue dada por Araneda y Saragoni (1994), que corresponde a la mayoría de las estaciones acelerográficas
usadas en este trabajo; los datos han sido reproducidos en el trabajo de Ruiz y Saragoni (2004b) y Ruiz y
Saragoni (2005a).
Las fórmulas de atenuación propuestas para Chile, desarrolladas con anterioridad y que han intentado
dividir los registros según tipo de suelo no han obtenido ningún resultado favorable, las razones de esto se
deben a que han considerado una división de suelo estática o han dividido los suelos según la norma
chilena Nch 433 of 96 “Diseño Sísmico de Edificios” que solo para el suelo tipo I, correspondiente al más
Terremoto Fecha Lat. Long. H Type Ms Rango de Distancia Número de
[º] [º] [km] [km] Registros
RK SS
Central Chile 1945.09.13 33,20 70,50 100,0 n 7,1 104.82-140.82 0 1
Central Chile 1953.09.04 32,70 71,80 50,0 t 6,4 153.06-153.06 0 1
La Ligua 1965.03.28 32,49 71,36 73,0 n 7,1 139.89-139.89 0 1
Central Chile 1967.09.26 33,50 70,67 81,2 n 5,6 81.25-81.25 0 1
La Ligua 1971.07.08 32,59 71,80 40,0 t 7,5 111.74-111.74 0 1
Central Chile 1973.10.05 32,93 71,95 29,4 t 6,7 153.75-153.75 0 1
Central Chile 1974.11.12 33,08 70,64 81,1 n 6,2 87.74-89.06 0 2
Central Chile 1981.11.07 32,24 71,47 56,1 n 6,7 61.99-155.74 0 8
Valparaíso 1985.03.03 33,17 71,89 28,8 t 7,8 35.72-315.01 5 20
Valparaíso AS 1985.03.03 33,06 71,30 36,7 t 6,4 48.22-202.81 1 6
Valparaíso AS 1985.04.09 34,08 71,57 40,0 t 7,2 41.88-193.31 2 8
Antofagasta 1987.03.05 24,39 69,99 38,0 t 7,3 92.17-234.2 0 3
Arica 1987.08.08 19,09 69,87 76,0 n 6,9 112.97-122.52 0 3
Antofagasta 1995.07.30 23,43 70,48 36,0 t 7,4 60.26-60.26 0 1
Punitaquí 1997.10.15 31,02 71,23 68,0 n 6,7 89.58-163.67 0 3
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duro, considera una clasificación dinámica Vs > 900 [m/seg] en los primeros 10 metros, basando la
clasificación del resto de los suelos en ensayos estáticos.
En este trabajo se presenta por primera vez una separación de los suelos chilenos empleando una
clasificación dinámica, tal como la propuesta por el UBC 97. La división efectuada corresponde a roca
dura Vs > 1500 [m/seg] y roca y suelo duro o roca frágil con 1500 [m/seg] > Vs > 360 [m/seg]. Es
importante destacar que la roca tipo californiana, para la clasificación de suelos chilena no correspondería
a roca dura, sino más bien solo a un suelo duro o una roca frágil.
Los registros considerados como roca dura, corresponden a los suelos tipo I propuestos por Ruiz y
Saragoni (2005a), en cuyo trabajo se presentan las estaciones y la velocidad de onda de corte de los
estratos respectivos. El resto de las estaciones correspondientes a los suelos, tipo II, III y IV propuestos
por Ruiz y Saragoni (2005a), son agrupados en ‘roca o suelo duro’ en el presente trabajo.
El total de registros para sismos interplaca tipo thrust es de 41 para roca frágil o suelo duro y 8 para roca
dura. Con estos datos se espera generar fórmulas de atenuación con un buen valor de correlación y que
extrapolen a la magnitud máxima de diseño, dado que los datos se encuentran adecuadamente distribuidos
por magnitud. Por ejemplo, para los sismos interplaca tipo thrust en roca frágil o suelo duro hay un total
de 8 registros en el rango 6.0 > Ms > 7.0, 13 registros en el rango 7.0 > Ms > 7.5 y 20 registros en el
rango 7.5 > Ms > 8.0.
2.3 Características de los Terremotos de Diseño para la Subducción Chilena
Existen crónicas sobre la historia de Chile sólo desde la llegada de los españoles, siendo las crónicas de
los pueblos originarios difusas respecto a la historia sísmica del país. Sin embargo, debido a la rápida
velocidad de convergencia entre la placa de Nazca y la placa sudamericana -8.4 [cm/seg] por año (DeMets
y otros, 1990), siendo la ocurrencia de terremotos interplaca tipo thrust comparativamente alta respecto a
otros países de alta sismicidad. En efecto la zona Central de Chile, entre los paralelos 32º S y 33ªS, ha sido
sacudida por violentos terremotos como los ocurridos en 1575, 1647, 1730, 1822, 1906 y 1985, con una
ocurrencia promedio de 83 ± 9 años (Comte y otros, 1986). Uno de los terremotos más importantes
corresponde al terremoto de Valparaíso de 1906, con un largo de ruptura de 365 [km] y un ancho de 150
[km], cuya magnitud es estimada en Ms=8.5, siendo esta la magnitud de diseño recomendada.
La historia sísmica del país sólo registra terremotos intraplaca de profundidad intermedia de gran
magnitud desde el siglo pasado, siendo los terremotos de mayor magnitud los ocurridos en Chillán 1939,
Calama 1950 y Tarapaca 2005. El de Chillán con una magnitud de Ms = 7.8 (Beck y otros,1998), el de
Calama con una magnitud de Ms = 8.0 (Kausel y Campos, 1990) y el terremoto de Tarapaca con una
magnitud Mw = 7.9. Siendo por lo tanto la magnitud Ms = 8.0, la recomendada para el diseño.
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Considerando la inclinación de la placa de Nazca y la profundidad del contacto sísmico se ha definido
para condiciones de diseño una distancia hipocentral de 40 [km] para los terremotos interplaca tipo thrust
y de 60 [km] para los terremotos intraplaca de profundidad intermedia.
3 FÓRMULAS DE ATENUACIÓN
En este trabajo se considerará fórmulas de atenuación referidas al hipocentro del tipo:
·
·
()
BM
D
Ae
x
R
C
=
+ (1)
Donde x representa el máximo valor esperado del parámetro sísmico estudiado; M es la magnitud Ms; R
la distancia hipocentral o la distancia hipocentral más cercana a la aspereza en kilometros [km]; A, B y D
son constantes a determinar y C es fijado a priori. En este caso se empleara C = 30 [km] para terremotos
interplaca tipo thrust y C = 80 [km] para terremotos intraplaca de profundidad intermedia.
Para los sismos intraplaca de profundidad intermedia se utilizó un valor de 1.2 para el parámetro B, esto
debido a la escasez de registros en un rango amplio de magnitudes (Ruiz, 2002); sin embargo con la gran
cantidad de registros obtenidos para el terremoto de Tarapacá del 2005 se ha podido verificar el buen
comportamiento de las curvas estimadas por Ruiz (2002), en particular su buen comportamiento para el
terremoto intraplaca de diseño como lo es el terremoto de Tarapaca 2005; el factor 1.2 impuesto por Ruiz
(2002) al utilizar los nuevos datos varía para las aceleraciones máximas a 1.29, esto valida las fórmulas
propuestas por Ruiz (2002).
Dado que el número de datos disponibles es reducido el desarrollo de esta expresión por el método de
mínimos cuadrados ordinarios o el método de dos etapas entrega resultados similares (Medina, 1998).
Tampoco se considera el comportamiento no lineal del suelo, dado que para los registros de aceleraciones
chilenos con valores máximos mayores a 0.6 [g] esto nunca ha sido observado en roca dura y roca y suelo
duro, manteniendo siempre un comportamiento lineal (Saragoni y Ruiz, 2005a; Ruiz y Saragoni, 2004b y
Saragoni y Ruiz, 2004).
Se ha considerado la distancia hipocentral, en desmedro de la distancia más cercana a la falla, porque la
liberación de energía del terremoto del 3 de marzo de 1985 esta concentrada en múltiples asperezas que
conforman la zona central de Chile (Houston and Kanamori, 1986), por lo cual la distancia más corta a la
falla no resulta un parámetro representativo al no explicar las altas aceleraciones registradas al interior del
continente y lejanas al área de ruptura (Ruiz, 2002); fórmulas que consideran la distancia más cercana a
las asperezas han sido propuestas por Ruiz (2002), Ruiz y Saragoni (2005b) y Saragoni y Ruiz (2005b).
A continuación se presentan las fórmulas de atenuación obtenidas en este trabajo: para aceleraciones
máximas de terremotos chilenos horizontales (aH) y verticales (av) para sismos interplaca tipo thrust en
‘roca frágil y suelo duro’ y ‘roca dura’, en la Tabla 3.1; para aceleraciones máximas de terremotos
chilenos horizontales (aH) y verticales (av) para sismos intraplaca en ‘roca frágil y suelo duro’, en la Tabla
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Dirección Tipo de Suelo Fórmulas de Atenuación Unidad Coeficiente de Número de
Correlación Ecuación
Horizontal Hard Rock
1.3·
1.43
( 30)
M
H
e
aR
=
+
[cm/seg²] 0,7 (2)
Horizontal Rock o Soil
1.28·
1.09
(30)
M
H
e
aR
=
+
[cm/seg²] 0,788 (3)
Vertical Hard Rock
1.11·
1.41
11·
( 30)
M
V
e
aR
=
+
[cm/seg²] 0,756 (4)
Vertical Ro ck o Soil
1.31·
1.65
18·
(30)
M
V
e
aR
=
+
[cm/seg²] 0,859 (5)
Dirección Tipo de Suelo Fórmulas de Atenuación Unidad Coeficiente de Número de
Correlación Ecuación
Horizontal Rock o Soil
1.2·
2.16
3840·
( 80)
M
H
e
aR
=
+
[cm/seg²] 0,522 (6)
Vertical Rock o Soil
1.2·
4.09
66687596·
(80)
M
V
e
aR
=
+
[cm/seg²] 0,71 (7)
Dirección Tipo de Suelo Fórmulas de Atenuación Unidad Coeficiente de Número de
Correlación Ecuación
Horizontal Hard Rock
1.36·
0.92
0.018·
(30)
H
e
VR
=
+
[cm/seg] 0,657 (8)
Horizontal Rock o Soil
1.21·
0.95
0.13·
(30)
M
H
e
VR
=
+
[cm/seg] 0,859 (9)
Vertical Hard Rock
0.64·
0.83
(30)
M
V
e
VR
=
+
[cm/seg] 0,499 (10)
Vertical Rock o Soil
1.06·
0.84
0.12·
(30)
M
V
e
VR
=
+
[cm/seg] 0,817 (11)
3.2; para velocidades máximas de terremotos chilenos horizontales (VH)y verticales (Vv) para sismos
interplaca tipo thrust en ‘roca frágil y suelo duro’ y ‘roca dura’, Tabla 3.2, para velocidades máximas de
terremotos chilenos horizontales (VH) y verticales (Vv) para sismos intraplaca en ‘roca frágil y suelo
duro’, Tabla 3.3; para desplazamientos máximos de terremotos chilenos horizontales (dH) y verticales (dv)
para sismos interplaca tipo thrust en ‘roca frágil y suelo duro’ y ‘roca dura’, Tabla 3.5, para
desplazamientos máximos de terremotos chilenos horizontales (dH) y verticales (dv) para sismos intraplaca
en ‘roca frágil o suelo duro’, Tabla 3.6.
Tabla 3.1 Fórmula de Atenuación de Aceleraciones Máximas Horizontales y Verticales, Sismos Thrust
Tabla 3.2 Fórmula de Atenuación de Aceleraciones Máximas Horizontales y Verticales, Sismos
Intraplaca de Profundidad Intermedia
Tabla 3.3 Fórmula de Atenuación de Velocidades Máximas, Horizontales y Verticales, Sismos Thrust
Los coeficientes de correlación son altos para los terremotos interplaca tipo thrust, demostrando lo
homogeneidad de la base de datos considerada. Para los coeficientes de correlación de los terremotos
intraplaca no se obtienen valores altos, sin embargo las nuevas fórmulas obtenidos con los datos del
terremoto de Tarapacá 2005 muestran lo acertada que eran las fórmulas propuestas. Las nuevas curvas
propuestas con los datos del terremoto de Tarapacá 2005 presentan coeficientes de correlación del orden
de 0.8.
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IX Jornadas, 16-19 de Noviembre de 2005, Concepción - Chile
Dirección Tipo de Suelo Fórmulas de Atenuación Unidad Coeficiente de Número de
Correlación Ecuación
Horizontal Rock o Soil
1.2·
2.5
1299·
(80)
M
H
e
VR
=
+
[cm/seg] 0,592 (12)
Vertical Rock o Soil
1.2·
3.09
15537·
(80)
M
H
e
VR
=
+
[cm/seg] 0,872 (13)
Dirección Tipo de Suelo Fórmulas de Atenuación Unidad Coeficiente de Número de
Correlación Ecuación
Horizontal Hard Rock
1.36·
1.06
0.099·
(30)
M
H
e
dR
=
+
[cm] 0,625 (13)
Horizontal Rock o Soil
1.42·
0.98
0.0059·
(30)
M
H
e
dR
=
+
[cm] 0,808 (14)
Vertical Hard Rock
0.84·
0.61
0.04·
(30)
M
V
e
dR
=
+
[cm] 0,406 (15)
Vertical Rock o Soil
1.38·
1.09
0.0081·
(30)
M
V
e
dR
=
+
[cm] 0,801 (16)
Dirección Tipo de Suelo Fórmulas de Atenuación Unidad Coeficiente de Número de
Correlación Ecuación
Horizontal Rock o Soil
1.2·
3.26
14959·
(80)
M
H
e
dR
=
+
[cm] 0,633 (17)
Vertical Rock o Soil
1.2·
3.08
4224·
(80)
M
V
e
dR
=
+
[cm] 0,797 (18)
Tabla 3.4 Fórmula de Atenuación de Velocidades Máximas, Horizontales y Verticales, Sismos Intraplaca
de Profundidad Intermedia
Tabla 3.5 Fórmula de Atenuación para el Desplazamiento Máximo Horizontal y Vertical, Sismos Thrust
Tabla 3.6 Fórmula de Atenuación para el Desplazamiento Máximo Horizontal y Vertical, Sismos
Intraplaca de Profundidad Intermedia
Las Figuras 1 y 2 incluyen los valores de aceleraciones horizontales máximos de terremotos chilenos
interplaca tipo thrust indicando la magnitud y tipo de suelo. Las fórmulas de atenuación son graficadas
para: la magnitud de diseño, M = 8.5; la magnitud M = 7.8, donde los valores de aceleración máxima del
terremoto de Chile Central de 1985 son incluidos; la magnitud M = 7.2, donde los datos del terremotos del
9 de abril de 1985 de Chile son incluidos y para la magnitud M = 6.4 con los datos de la réplica de la hora
después del terremoto del 3 de marzo de 1985 y el terremoto de 9 de abril de 1953.
Se observa de las Figuras 1 y 2 que en general estas se ajustan bastante bien a los datos empíricos para
sismos de magnitud 6.4, 7.2 y 7.8 por lo cual se presume del estudio de las curvas por estos segmentos de
magnitud que la extrapolación a un terremoto de magnitud 8.5 es adecuada.
Al ser la magnitud de diseño considerada para terremotos intraplaca de profundidad intermedia M = 8.0,
con el terremoto de Tarapacá 2005 (M = 7.9), se pueden comparar las curvas propuestas para esta
magnitud en este trabajo y por Ruiz (2002) para en roca y suelo duro. En la Figura 3 se presenta la curva
de aceleraciones horizontales máximas además de la curva propuesta considerando los datos de
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TERREM OTO DE D ISEÑO
M = 8,5
0,01
0,10
1,00
10,00
10 100 1000
Distancia [km]
Aceleración [g]
Ruiz y Saragoni (2005)
M = 7,8
0,01
0,10
1,00
10 100 1000
Distancia [km]
Aceleración [g]
Ruiz y Saragoni (2005)
PGA Chile 1985/03/03
TERREMOTO DE DISEÑO
M = 8,5
0,01
0,10
1,00
10 100 1000
Distancia [km]
Aceleración [g]
Ruiz y Saragoni (2005)
M = 7,2
0,01
0,10
1,00
10 100 1000
Distancia [km]
Aceleración [g]
Ruiz y Saragoni (2005)
PGA Chile 1985/04/09
M = 6,4
0,01
0,10
1,00
10 100 1000
Distancia [km]
Aceleración [g]
Ruiz y Sar agoni (2005)
PGA Chile 1985/03/03 R
aceleraciones del terremoto de Tarapaca 2005 por Saragoni y Ruiz (2005b), Tabla 3.7, la curva
corresponde a una curva preliminar por faltar la digitalización de algunos registros, que sin embargo por
ser los menos no debería influir en la curva presentada en la Figura 3.
Figura 1. Fórmula de atenuación de aceleraciones máximas horizontales propuesta para terremotos
interplaca tipo thrust registradas en roca y suelo duro con datos registrados de aceleraciones.
Figura 2. Fórmulas de atenuación de aceleraciones máximas horizontales de terremotos interplaca tipo
thrust registradas en roca dura con datos registrados de aceleraciones.
M = 7,2
0,01
0,10
1,00
10 100 1000
Distancia [km]
Aceleración [g]
Ruiz y Saragoni (2005)
PGA Chile 1985/04/09
M = 6,4
0,01
0,10
1,00
10 100 1000
Distancia [km]
Aceleración [g]
Ruiz y Sa ragoni (2005)
PGA Chile 1985/03/03 R and 1953/09/04
M = 7,8
0,01
0,10
1,00
10 100 1000
Distancia [km]
Aceleración [g]
Ruiz y Saragoni (2005)
PGA Chile 1985/03/ 03
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Fórmula de Atenuación de Aceleraciones Horizontales Máximas,
Propuesta para Sismos Intraplaca Profundidad Intermedia
M = 7,9
0,01
0,10
1,00
10,00
10 100 1000
Distanci a Hipoce ntral [ km]
Aceleraciones [g]
PGA Chil e 13 - 06 - 2005
Saragoni y Rui z (2005) (Preliminar)
Ruiz y Saragoni (2005) - Ruiz (2002)
Terremoto Suelo
V
elocidad Onda de Corte Formula de Atenuación Unidad Coeficiente Ecuación
tipo tipo Correlación
Intraplaca Roca 1500 [m/seg] > Vs > 360 [m/seg] [cm/seg²] 0,8 (19)
Profundidad y Suelo Duro
Intermedia
1.29·
3.24
565898·
(80)
M
H
e
aR
=
+
Tabla 3.7 Fórmula de Atenuación de Aceleraciones Máximas Horizontales y Verticales, Sismos
Intraplaca de Profundidad Intermedia, considerando los datos preliminares del terremoto de Tarapacá
2005.
Figura 3. Fórmulas de Atenuación de terremotos intraplaca de profundidad intermedia, junto a los datos
del terremoto de Tarapacá del 2005, fórmulas presentadas en este trabajo y por Ruiz (2002), además de la
curva preliminar propuesta por Saragoni y Ruiz (2005b).
Al comparar las curvas de sismos intraplaca de profundidad intermedia en roca o suelo duro con sismos
interplaca tipo thrust en roca o suelo duro, se observa que los valores son más altos en sismos intraplaca
para valores cercanos al epicentro, pero estos se atenúan más rápido con la distancia, estos resultados se
condicen con estudios de intensidad de daño de ambos tipos de sismos, en los cuales se llega a
conclusiones similares, Kausel (1991), Astroza et al. (2002a), Astroza et al. (2002b) y Saragoni et al.
(2004) y Saragoni y otros (2005). Al momento de comparar los casos de diseño de ambos sismos se
observa que en el rango entre 40 [km] a casi 200 [km] controlan los sismos intraplaca, siendo los valores
hasta un 50 % más grandes. Figura 4. La línea segmentada en esta figura indica el rango de valores no
observada.
Los valores obtenidos por las fórmulas de terremotos interplaca tipo thrust para roca dura son menores que
los que se obtienen para suelo duros o rocas, este resultado por primera vez es obtenido para las fórmulas
de atenuación desarrolladas con anterioridad en Chile, resultado que además se ajusta a lo observado en
terremotos, donde la intensidad es bastante menor para estructuras construidas sobre rocas duras en
relación a estructuras instaladas en suelo. Una comparación entre las curvas de aceleración horizontal
máxima se presenta en la Figura 5.
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Comparación de Fórmula s de Atenuación de Aceleraciones Horizontales
Máximas Propues tas pa ra Roc a y Suelo Duro
Thrust Ms = 8,5
Intraplaca Ms = 8
0,10
1,00
10,00
10 100 1000
Distancia Hipocentr al [km ]
Aceleraciones [g]
Int r ap la c a
Thru st
Figura 4. Comparación de las fórmulas de Figura 5. Comparación de las fórmulas de terremotos
aceleraciones horizontales máximas de interplaca tipo thrust de aceleraciones horizontales
terremotos intraplaca y terremotos thrust, para roca dura y roca y suelo duro para la magnitud
para las magnitudes de diseño. de diseño.
4 COMENTARIOS Y CONCLUSIONES
Se ha establecido que las bases de datos de terremotos chilenos interplaca tipo thrust e intraplaca de
profundidad intermedia para la subducción chilena son suficientemente robustas como para permitir
generar las fórmulas de atenuación con buenos coeficientes de correlación, validando la idea de usar solo
datos de una misma región para el desarrollo de fórmulas de atenuación. Ello ha permitido proponer por
primera vez formulas de atenuación para Chile que separan por tipo de mecanismo de terremoto y suelo.
Se han propuesto fórmulas de atenuación referidas al hipocentro para la aceleración, velocidad y
desplazamiento máximo tanto horizontal como vertical para la subducción de Chile considerando el tipo
de sismo, interplaca tipo thrust e intraplaca de profundidad intermedia, para los sismos interplaca tipo
thrust han sido divididas en dos tipos de suelo: roca dura Vs > 1500 [m/seg], y suelo duro o roca frágil y
roca, 1500 [m/seg] > Vs > 360 [m/seg].
Las fórmulas obtenidas se ajustan a los datos observados de grandes terremotos, como el terremoto M =
7.8 interplaca de Chile Central de 1985 y el terremoto intraplaca de Tarapacá 2005 M = 7.9.
Se observan valores más altos en las fórmulas interplaca tipo thrust en roca o suelo duro que los obtenidos
para el mismo tipo de sismo en roca dura.
Al comparar las fórmulas de atenuación para sismos intraplaca de profundidad intermedia en roca o suelo
duro con las fórmulas de atenuación para sismos interplaca tipo thrust en roca o suelo duro, se observa que
los primeros presentan valores más altos para zonas cercanas al epicentro pero se atenúan más rápido con
la distancia que los segundos.
5 REFERENCIAS
Comparación de Fórmulas de Atenuación de Aceleraciones Horizontales
Máximas P ropuestas pa ra Sismos Thrust se gún tipo de Suelo
Ms = 8.5
0,10
1,00
10,00
10 100 1000
Distancia Hipo centr al [km ]
Aceleraciones [g]
Roca y Suelo Duro
Roc a Dur a
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IX Jornadas, 16-19 de Noviembre de 2005, Concepción - Chile
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... Factores de agrietamiento constantes son introducidos para representar la pérdida de rigidez de las secciones para sismos elevados. La demanda sísmica es representada por fuerzas distribuidas en la altura del edificio, considerando los modos de vibración (Plaza, 2017). Una combinación modal es necesaria para representar la fuerza de diseño. ...
Article
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El análisis estático no lineal ha sido desarrollado en un edificio de hormigón armado para estudiar el comportamiento a flexo-compresión de los muros de corte y estimar el daño a partir del cumplimiento de estados límites definidos en el documento de Diseño basado en desempeño de ACHISINA. Un modelo refinado de fibra distribuida ha sido incorporado en toda la altura del edificio considerando el comportamiento confinado del hormigón a partir del detallamiento de las secciones estructurales. Un diafragma rígido ha sido considerado en la estructura para modelar el comportamiento de la losa de hormigón armado. El método N2 ha sido implementado considerando la demanda sísmica en formato aceleración - desplazamiento a partir del espectro de desplazamiento establecido en el DS61, redactado posteriormente al terremoto Mw = 8.8 del Maule del 2010. Considerando los resultados, se concluye que la estructura obtiene un nivel de desempeño de ocupación inmediata para drifts cercanos al 5‰ en la dirección simétrica Y, mientras que en la dirección asimétrica X se observa una mayor cantidad de daños proporcional a un nivel de seguridad de la vida.
... GMMs predict the ground-motion intensity at a given site based on parameters related to the earthquake source, path effects, and site effects. In Chile, Ruiz and Saragoni (2005) developed the first attenuation relations using Chilean interface and inslab earthquakes. However, their model only predicts peak ground acceleration (PGA), and it does not have a published standard deviation, making it unsuitable for modern GMM evaluation techniques. ...
Article
Strong-motion observations of recent interface earthquakes along the Chilean subduction zone are evaluated with two ground-motion models (GMM). One GMM was developed with Chilean data and the other with global data. The GMM developed with local Chilean data is found to have an overall better prediction performance than the GMM developed using a global data set. Using residual analysis with the Chilean GMM as reference model due to its better performance, clear indications of an increase of short-period radiation for deeper earthquakes in north and central Chile were found, which may be related to frictional features on the interface such as interseismic coupling, as found previously for other regions, such as Japan. Also, the Iquique earthquake, which featured a clear precursory slow-slip event, exhibits mostly negative between-event residuals at short periods for earthquakes before and after the mainshock, indicating predominantly weaker short-period radiation. However, this trend is not observed in the aftershock sequence of the Illapel earthquake, which did not feature a significant slow-slip event nor precursory seismicity in its rupture area. Finally, a poor predictive performance was found for the Chilean GMM in southern Chile, overpredicting most of the observations. Based on these results, it is proposed that future local GMMs should include corrections for depth, regional effects and include earthquakes from southern Chile, as new data are becoming available in this region.
... Los sismos Intraplaca oceánicos de profundidad intermedia son aquellos que ocurren al interior de la placa de Nazca, a profundidades comprendidas 50 y 200 km. Sus epicentros se sitúan en bajo el continente y pueden alcanzar magnitudes hasta de orden de 8, con un alto potencial destructivo y altas aceleraciones máximas reportadas (Astroza et al.., 2002 ;Ruiz & Saragoni, 2005). Destacan en este tipo, el terremoto de Chillán de 1939 (Mw=8.0), ...
Conference Paper
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El crecimiento poblacional y desarrollo de infraestructura en Latinoamérica, específicamente en países ubicados en el Cinturón de Fuego del Pacífico (como Chile, Perú y Ecuador), ha elevado la exposición y vulnerabilidad ante amenazas sísmicas. Tradicionalmente, los modelos de movimiento del suelo (GMM) han sido esenciales para evaluar la peligrosidad sísmica, utilizando regresiones para describir medidas de intensidad sísmica, como la aceleración máxima del suelo (PGA) y aceleraciones espectrales (Sa). Sin embargo, estos métodos tradicionales poseen limitaciones, por ejemplo, asociadas a los funcionales que asumen. En este estudio, introducimos un modelo de Red Neuronal para predecir medidas de intensidad del movimiento del suelo ocasionados por sismos de subducción. En esta primera fase, el modelo se centra específicamente en datos sismológicos procedentes de Chile, una de las zonas con mayor actividad sísmica del Cinturón de Fuego del Pacífico. Se destaca la incorporación de una variable de localización que optimiza la precisión de las predicciones. Además de las métricas tradicionales como PGA y Sa, se propone la predicción de medidas de intensidad sísmica alternativas (aceleración espectral promedio Saavg, velocidad incremental filtrada FIV3, intensidad de Arias Ia, entre otros), enriqueciendo el análisis y potenciando la adaptabilidad del modelo.
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Evaluation of pseudostatic stability for waste rock dumps supported on colluvial slopes considering a severe seismic event, located in the Chepica Mine, Maule Region.
Thesis
Los depósitos de material estéril o botaderos, representan una gran problemática en el momento de la planificación de la mina, puesto que su ubicación y construcción representa un espacio perdido por el proyecto el cual no podrá ser utilizado para futuras expansiones de la mina, sin embargo, aunque no se trate directamente de un activo minero no debe tomarse a la ligera su diseño, construcción y preparación, debiéndose garantizar, según la normativa aplicable que la ubicación y configuración del botadero cumplan con la estabilidad física, y que esta perdure en el tiempo, con el fin de proteger la salud y seguridad de las personas y el medio ambiente. La estabilidad física del botadero está determinada por las propiedades mecánicas del material estéril, el suelo de fundación y también por la forma y construcción del depósito, sin embargo y considerando lo anterior, existen circunstancias no controlables que pueden influir en la estabilidad del botadero, dentro de estas se tienen los eventos sísmicos. El sábado 27 de febrero del año 2010, ocurrió uno de los eventos sísmicos más grandes de los últimos 20 años ocurridos en Chile y el mundo entero, un sismo de magnitud 8,8 (MW). El epicentro estuvo ubicado en el mar a 8 km al poniente de Curanipe en la comuna de Cauquenes, Región del Maule (zona central de Chile), a 90 km de Concepción y 340 km de Santiago. El movimiento provocó daños en cientos de estructuras y obras en las cuales se incluyen instalaciones mineras de mediana envergadura, por lo cual se hace necesario realizar estudios que permitan establecer si las estabilidades de las obras mineras presentes en la Región son capaces de soportar un evento sísmico tan grande como el ocurrido el 27F.
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Numerical analysis of the seismic behavior of deep excavations in Bio-Bio sands.
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Este estudio comprende un análisis de fallas geológicas potencialmente activas y capaces de generar sismos con magnitudes mayores a 6 y cercanos a los sitios del Proyecto Tumbabiro, cantón Cotacachi, provincia de Imbabura. Terremotos históricos de magnitudes entre los 6.5 a 7.1 han sido documentados con epicentro cercano a las componentes o sitios de estudios. Este hecho indica que el área en análisis tiene niveles de sismicidad moderada a alta, por tal motivo también se aplica el método "Pattern Recognition” para identificar nudos sismogénicos con Magnitudes de 6 y 6.5. Fallas geológicas potencialmente activas son consideradas para la aplicación de fórmulas de regresión lineal propuesta por Well & Coppermisth (1993), para estimar la máxima magnitud asociada y el máximo desplazamiento o salto de falla.
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El área de estudio comprende el Bloque 3 ubicado en el Golfo de Guayaquil, al interior de este bloque son estudiados en detalle cinco [5] componentes de estudios: tres [3] corresponden a locaciones para perforación con Jack-up (Amistad 10, Amistad 14 y Amistad 15) y dos [2] corresponden a locaciones para plataforma (plataforma Santa Clara y plataforma Amistad Norte). El Bloque 3 está localizado en un activo margen de subducción donde la placa de Nazca (con dirección N80°E) colisiona y subduce a los segmentos continentales de la placa Sudamericana y del Bloque Norandino, siendo la velocidad estimada de la placa de Nazca de 6 a 8 cm/año. Información sismológica e instrumental indican una alta recurrencia sísmica entre abril 1961 a marzo 1962, donde se reportaron al interior del Golfo de Guayaquil, cuatro [4] terremotos de considerables magnitudes en el orden de los 6 y 6.2; de estos eventos, los terremotos del 02.06.1961 y del 12.03.1962 tuvieron sus epicentros al interior del Bloque 3 cercano a los componentes de estudios. El fuerte terremoto del 12.12.1953 de magnitud 7.8 tuvo su epicentro cercano a los sitios Amistad 14 y 15 con distancia aproximada de 18 Km, este evento telúrico ha sido el más destructivo documentado por Silgado (1957) para el Golfo de Guayaquil. El terremoto del 07.01.1901 de magnitud 7.8 frente a la península de Santa Elena no documenta información relevante para re-evaluar la intensidad macrosísmica. Al interior del Bloque 3, las fallas más cercanas son los cinco componentes de estudios son las fallas: Esperanza (segmentos 1 y 2, indicado en cartografía como S1 y S2), fallas Amistad Sur y Norte, falla Zambapala, falla Arenal, falla Posorja, falla Tenguel y falla Santa Clara. Todas ellas son consideradas fallas activas con estimaciones de máximos valores de aceleraciones en roca de 0.22g y 0.36g. Las máximas magnitudes estimadas que podrían generarse en proximidad al proyecto comprenden valores de 6.1 y 7. Las máximas dislocaciones verticales desde los desplazamiento de planos de fallas comprende entre 0.7 y 1.7 m. Desde el punto de vista de la peligrosidad sísmica. Se resume desde el punto de vista práctico los resultados del estudio de Peligrosidad Sísmica que tuvo como objetivo determinar espectros de diseño para las Plataformas que van a construirse en el Bloque 3 del Golfo de Guayaquil, por este motivo se vuelve a copiar 2 tablas fundamentales. En la Tabla No. 13 se tienen los parámetros que definen las ordenadas espectrales, para los sismos: ocasional, raro y muy raro que tienen períodos de retorno de 238 años, 475 años y 2475 años.
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One of the most popular tests used in France to estimate the strength of a soil according to depth is the portable PANDA penetrometer ("Pénétromètre Autonome Numérique Dynamique Assisté") [NF P 94-105]. This device has been used in the estimation of the strength parameters of the soil of a house located in Reñaca-Chile, which were used to estimate the ground sinking load, the safety level, and the settlements that can be developed due to the structure's service loads. Calculations have been performed for static and pseudo-static conditions, considering the damage in the structure after the 1985 Chile Earthquake, Mw7.8.
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An Mw = 8.0 earthquake occurred on 30 July 1995 in the Antofagasta region (northern Chile). The main rupture, corresponding to thrust faulting, developed from 10 to 50 km in depth along the subduction interface between the Nazca and the South American plates. The 1995 earthquake took place just south of the large seismic gap where a great earthquake (M = 9) had occurred in 1877. Most of the 1995 rupture was located within a local network consisting of nine short-period stations that had been previously installed at the southern end of the 1877 gap, and the aftershock sequence could be accurately monitored. Little destruction resulted from the 1995 earthquake in spite of its large size. Ground acceleration in Antofagasta reached 29% of gravity. A tsunami wave, 2 to 2.5 m high, was observed along the coast from Mejillones to Taltal. One strong foreshock (Mw = 6.2) occurred in the 1995 hypocentral region 6 months before the main event. Body-wave modeling of broadband seismograms from the global network, along with the analysis of the aftershock distribution, allows us to propose a well-constrained model for the whole rupture process. Some additional details of the rupture were obtained from an accelerometer record at Antofagasta. The main rupture started as a double even with thrust mechanism below the southern part of the Mejillones peninsula, and it propagated southward in a N200°E direction with an average velocity of 2.8 km/sec. It ended near the trench in normal faulting. The total rupture area and seismic moment are 185 × 90 km2 and 1.2 × 1028 dyne-cm, respectively. The aftershock distribution delineates a well-defined rupture surface along the subduction interface. The distribution of epicenters during the first 20 h of aftershock activity shows a sharp northern boundary beneath the Mejillones peninsula. Hence, the 1995 main rupture did not propagate north of the Mejillones peninsula into the 1877 gap. Aftershocks during the following 2 weeks indicate a growth of the initial rupture zone toward the north. The mechanisms of the strongest aftershocks are similar to that of the mainshock. The down-dip termination of the main rupture corresponds to the maximum depth (50 km) of the region that had been identified as the locked part of the subduction interface from the analysis of the microseismicity recorded by the local network prior to the 1995 event. A well-constrained dislocation model is proposed for the 1995 main rupture, which produces surface displacements in good agreement with available observations of coastal uplift and GPS measurements. The dislocation model, as well as Global Positioning System (GPS) measurements, indicate that the 1995 earthquake generated E-W extension in the coastal region of Antofagasta. The Atacama fault, located 40 to 50 km above the 1995 main rupture, showed small fresh surface ruptures near Sierra Remiendos (70 km to the SSE of Antofagasta) with a maximum vertical offset of 20 cm. This offset corresponds to normal faulting, which is in agreement with the E-W co-seismic extension. The Mejillones peninsula appears to be the surface expression of a barrier that interrupted the propagation of the 1995 rupture to the north into the region of the 1877 gap. Modeling of static stress changes induced by the Antofagasta earthquake indicates an increase in compressive stresses along a direction transverse to the trench immediately to the north of the 1995 rupture surface. Thus, the chances for the reactivation of the 1877 gap after this event are greater now.
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RESUMEN Se presentan los efectos producidos por el terremoto de Punitaqui del 14 de Octubre de 1997 en la IV Región. El hipocentro de este sismo de magnitud Mw= 7.1 se localiza a 68km de profundidad, en el interior de la placa de Nazca y bajo la zona de acoplamiento con la placa Sudamericana, correspondiendo a un evento intraplaca. Los resultados presentados se relacionan con la cuantificación de los efectos locales asociados con la geología local y regional. Además se analiza la atenuación de la Intensidad con la distancia al área epicentral, observándose una mayor severidad en el área epicentral y una atenuación que decae más rápida comparada con la que presentan los eventos del tipo interplaca. Desde el punto de vista de los daños observados se destaca la alta vulnerabilidad de las instalaciones asociadas a los procesos productivos y de servicio público, hospitales y escuelas, existentes en la región. SUMMARY The effects related to the October 14, 19997 Punitaqui earthquake in the IV Region are presented. The hypocenter of this magnitude Mw=7.1 earthquake is located at 68 km depth, within the Nazca plate and below the coupled zone with the Southamerican plate, corresponding to an intraplate event. The presented results are related with the quantification of local effects associated with the local and regional geology. The attenuation of the Intensity with distance to the epicentral area is also analyzed, observing a higher severity in the epicentral area and a faster decayment of the attenuation relation compared to the same parameters related to interplate events. From the observed damages, is important to note the high vulnerability of the infrastructure related to productive processes and public services, hospitals and schools, within the region.
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RESUMEN Los terremotos de Talca de 1928 y de Chillán de 1939 pertenecen a la familia de grandes terremotos ocurridos en Chile y de los cuales aún es posible obtener información confiable y abundante. En este trabajo se presentan los resultados de un estudio comparativo de ambos eventos, los que permiten destacar características de eventos del tipo interplaca e intraplaca que deben considerarse tanto en la discusión de las normas de diseño sísmico como en los estudios de riesgo sísmico. SUMMARY The 1928 Talca earthquake and the 1939 Chillán earthquake belong to the great chilean earthquake family and it is possible to obtain reliable information of them yet. The results of a comparative study between the effects of these events are presented, with them it is possible to obtain some characteristics of interplate and intraplate earthquake that are useful to be considered in the future discussion of the chilean seismic codes and in the seismic risk studies also.
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De los estudios realizados hasta la fecha, se ha podido comprobar que la atenuación de las aceleraciones máximas del suelo y de la intensidad de cruces por cero presenta la misma tendencia que la atenuación de la intensidad sísmica, medida en la escala de Mercalli Modificada (IMM), para los terremotos de diseño interplaca tipo thrust e intraplaca de profundidad intermedia. Además, se observan valores más altos de aceleración, intensidad de cruces por cero e intensidad sísmica en la zona epicentral de los terremotos intraplaca, sin embargo, estos eventos presentan una atenuación más rápida de estos parámetros con la distancia hipocentral que los terremotos interplaca tipo thrust. La alta frecuencia característica y aceleración en la zona epicentral de los terremotos intraplaca de profundidad intermedia permiten explicar tanto el alto nivel de daño observado en las estructuras frágiles de períodos bajos durante este tipo de terremotos como la reducida demanda de desplazamiento de los edificios altos. Por estas razones, se propone considerar la frecuencia característica de los terremotos como parámetro de diseño.
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This paper shows that attenuation formula for peak ground acceleration (PGA) for Chile subduction zone, derived from a homogeneous database for thrust interplate and inslab of intermediate depth earthquakes recorded on 'hard rock' and 'rock and hard soil', give systematically higher values than universal formulas proposed for subduction zones. Also PGA Chilean values are higher than values for Mexico and Cascadia subduction zone values. Criterion of homogeneous database is defined in order to obtain PGA attenuation formulas with high correlation coefficients. Comparison of MMI attenuation formulas for Chile, Mexico and Cascadia subductions is also made. The main conclusion is not possible to obtain universal attenuation formula for PGA and MMI for subduction zones and attenuation formulas can be quite different for each American subduction zone. Formulas look to depend of the age of the converging tectonic plate, convergence velocity, stress drop, among other factors. PGA and MMI values of Chilean inslab earthquakes for the maximum design magnitude are larger than the corresponding values for the thrust interplate design earthquake.
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The earthquake ground accelerations recorded at El Centro, 30 December 1934; El Centro, 18 May 1940; Olympia, Washington, 13 April 1949; and Taft, California, 21 July 1952, have been integrated with a digital computer to obtain at each location the three components of ground velocity and ground displacement. Maximum horizontal displacements of 10 and 20 inches are indicated, and maximum vertical displacements of 5 inches are indicated.
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We investigated the temporal variation of the mechanism of large intraplate earthquakes at intermediate depths in relation to the occurrence of large under-thrusting earthquakes in Chile. Focal mechanisms were determined for three large events (1 March 1934: M = 7.1, d = 120 km; 20 April 1949: M = 7.3, d = 70 km; and 8 May 1971: M_W = 7.2, d = 150 km) which occurred down-dip of the great 1960 Chilean earthquake (M_W = 9.5) rupture zone. The 1971 event is down-dip compressional: θ (strike) = 12°, δ (dip) = 80°, and λ (rake) = 100°. The 1949 earthquake focal mechanisms is θ = 350°, δ = 70°, and λ = −130°. The data available for the 1934 event are consistent with a down-dip tensional mechanism. Thus, the two events which occurred prior to the great 1960 Chilean earthquake are down-dip tensional. Published fault plane solutions of large intermediate-depth earthquakes (28 March 1965 and 7 November 1981) which occurred down-dip of the Valparaiso earthquakes of 1971 (M_W = 7.8) and 1985 (M_W = 8.0) are also down-dip tensional. These results suggest that before a major thrust earthquake, the interplate boundary is strongly coupled, and the subducted slab is under tension at intermediate depths; after the occurrence of an interplate thrust event, the displacement on the thrust boundary induces transient compressional stress at intermediate depth in the down-going slab. This interpretation is consistent with the hypothesis that temporal variations of focal mechanisms of outer-rise events are due to changes of interplate coupling.
Article
Broadband displacement and velocity records of P waves recorded at teleseismic distances are analyzed to determine the static and dynamic source parameters of the Chilean earthquake of March 3, 1985 (Ms 7.8) and seven large (mb>5.6) aftershocks. Besides the usual parameters of depth, moment, and focal mechanism, the analysis provides estimates of radiated energy, associated stresses, and source dimension for seven of the eight modeled earthquakes. To insure that the parameters are describing the same physical aspect of the rupture process, the parameters for each shock are computed from the time window in which most of the seismic energy is radiated. The hypocenters of an additional 149 small foreshocks are aftershocks of 4.5