La microzonificación sísmica se define como el proceso de subdividir un área potencialmente propensa a terremotos o a sismos en zonas con respecto a algunas características geológicas y geofísicas de los sitios, como temblores de tierra, susceptibilidad a la licuefacción , riesgo de deslizamientos de tierra y caída de rocas, inundaciones relacionadas con terremotos, de modo que se puedan identificar correctamente los peligros sísmicos en diferentes lugares dentro del área. La microzonificación proporciona la base para el análisis de riesgos específicos del sitio, que puede ayudar a mitigar los daños causados por terremotos. [1] En términos más generales, la microzonificación sísmica es el proceso de estimar la respuesta de las capas de suelo bajo excitaciones sísmicas y, por lo tanto, la variación de las características sísmicas en la superficie del suelo. [2]
La geología regional puede tener un gran efecto en las características del movimiento del suelo. [3] La respuesta del sitio al movimiento del suelo puede variar en diferentes lugares de la ciudad según la geología local. Por lo tanto, un mapa de zonificación sísmica para un país entero puede ser inadecuado para una evaluación detallada del riesgo sísmico de las ciudades. Esto requiere el desarrollo de mapas de microzonificación para grandes ciudades para un análisis detallado del riesgo sísmico. [4] Los mapas de microzonificación pueden servir como base para evaluar el análisis de riesgo específico del sitio, que es esencial para estructuras críticas como plantas de energía nuclear, subterráneos, puentes, autopistas elevadas, trenes elevados y sitios de represas. La microzonificación sísmica puede considerarse como la fase preliminar de los estudios de mitigación del riesgo sísmico. Requiere contribuciones multidisciplinarias, así como una comprensión integral de los efectos de los movimientos del suelo generados por terremotos en las estructuras hechas por el hombre. [5] Muchas grandes ciudades de todo el mundo han puesto esfuerzo en desarrollar mapas de microzonificación para una mejor comprensión del riesgo sísmico dentro de las ciudades. [6]
Desde hace mucho tiempo se reconoce que la intensidad de los temblores de tierra durante los terremotos y los daños asociados a las estructuras están significativamente influenciados por las condiciones geológicas y del suelo locales. [3] Se ha descubierto que los sedimentos no consolidados amplifican el movimiento del suelo durante los terremotos y, por lo tanto, son más propensos a sufrir daños por terremotos que los suelos con estratos duros . Las ciudades modernas construidas sobre sedimentos blandos son especialmente vulnerables a los daños causados por los movimientos del suelo amplificados.
El terremoto de la Ciudad de México de 1985, ocurrido el 19 de septiembre de 1985, es un buen ejemplo de los daños que un terremoto causó en una ciudad moderna construida sobre sedimentos blandos. Aunque el epicentro del terremoto se ubicó a unos 350 km de la ciudad, los sitios con depósitos de arcilla blanda exhibieron una enorme amplificación del movimiento del suelo, lo que resultó en daños graves. La Ciudad de México está construida sobre una gruesa capa de suelo blando sobre un estrato duro. La parte occidental de la ciudad está ubicada al borde de un antiguo lecho de lago, mientras que los depósitos de arcilla blanda que llenan el antiguo lecho del lago subrayan la parte oriental. En el área del lecho del lago, los depósitos de arcilla blanda tienen velocidades de onda transversal que van de 40 a 90 m/s y los estratos duros subyacentes tienen una velocidad de onda transversal en el rango de 500 m/s o más. Durante el terremoto de 1985, las ondas sísmicas quedaron atrapadas en los estratos blandos. La capa de suelo blando permitió que las ondas transversales que se propagaban hacia arriba se propagaran fácilmente; sin embargo, los estratos duros en la parte inferior actuaron como un reflector y rebotaron las ondas que se propagaban hacia abajo. Este tipo de atrapamiento de ondas creó una resonancia y, en consecuencia, dio lugar a una enorme amplificación del movimiento del suelo. Como resultado, la zona del lecho del lago sufrió daños catastróficos; sin embargo, en la parte suroeste de la ciudad, los movimientos del suelo fueron moderados y los daños a los edificios fueron menores. La aceleración registrada en las zonas montañosas fue de amplitud relativamente baja y período corto en comparación con los movimientos del suelo de amplitud alta y período largo registrados en las estaciones ubicadas en la zona del lago. [7]
En el terremoto de Loma Prieta de octubre de 1989 se observaron tipos similares de amplificación del movimiento del suelo. [8] Los depósitos de arcilla profundos que se encuentran debajo de los sitios alrededor del perímetro del área de la Bahía de San Francisco amplificaron enormemente el movimiento del suelo en el área de San Francisco y Oakland, lo que provocó graves daños. El puente de la bahía de San Francisco-Oakland, construido sobre un sitio de arcilla profundo, sufrió graves daños en este terremoto.
El fenómeno de amplificación del sitio observado durante estos terremotos destacó claramente la posibilidad de movimientos severos del suelo en sitios con perfiles de suelo blando ubicados a gran distancia de las fallas causantes y subrayó la importancia del análisis de riesgos específicos del sitio.
Las características dinámicas del sitio, como el período predominante, el factor de amplificación, la velocidad de onda transversal y los valores de prueba de penetración estándar , se pueden utilizar para fines de microzonificación sísmica. La medición de la velocidad de onda transversal y la prueba de penetración estándar son generalmente costosas y no es factible realizarlas en un gran número de sitios con fines de microzonificación. La medición de vibraciones ambientales (también llamada microtremor ) se ha convertido en un método popular para determinar las propiedades dinámicas de los estratos del suelo y se utiliza ampliamente para la microzonificación. Las observaciones de microtremor son fáciles de realizar, económicas y también se pueden aplicar a lugares con baja sismicidad, por lo tanto, las mediciones de microtremor se pueden utilizar de manera conveniente para la microzonificación.