universidad nacional de san agustín de arequipa escuela de posgrado facultad de ciencias

270 Pages·2017·13.24 MB·Spanish

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA

ESCUELA DE POSGRADO

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y FORMALES

UNIDAD DE POSGRADO

“ESTUDIO GEOTÉCNICO EN EL ANÁLISIS DEL RIESGO
SÍSMICO DE LA ZONA NORTE DE LA
CIUDAD DE TACNA”
Tesis presentada por el Magíster:
CARLOS HUISA CCORI
Para optar el Grado Académico de:
DOCTOR EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS
MEDIOAMBIENTALES
Asesor:
Dr. HUGO BENITO CANAHUA LOZA
AR EQUIPA – PERÚ
2017
Para mi asistente.
Lady Janine Stephany

Para mi querida esposa. Francisca
Norma y mis hijos. Alexanders Carlos
y Ana Carolina, a mis padres: Juan y
Juana (que están en la gloria de Dios)
a todos ellos mi eterna gratitud

I
AGRADECIMIENTOS

 A la Escuela de Posgrado de la Universidad Nacional de San Agustín de
Arequipa.
 A los docentes de la Escuela de Posgrado, por sus valiosos aportes impartidos
 A mi asesor: Doctor Hugo Canahua Loza, por su apoyo e interés incondicional,
sobre todo por las valiosas y oportunas sugerencias en la elaboración de la
presente tesis.
 A los estudiantes del 5to año promoción 2013 de la escuela de ingeniería de
Minas y Geotecnia de la UNJBG. Por su apoyo en las encuestas y muestreo.
 A la Escuela de Ingeniería de Minas por su apoyo en la utilización de sus
laboratorios de Mecánica de Rocas y Suelos de la UNJBG. Por todo ello mis
más sinceros agradecimiento.

Msc. Carlos Huisa

II
RESUMEN

La zona sur del Perú desde 1868, hace 147 años, se encuentra en un estado de
silencio sísmico; frente a esta realidad la población tacneña conformada por un 70 % de
foráneos no aceptan las normas y recomendaciones técnicas que se difunden para
construir sus viviendas; lo que se demuestra con la actitud de los pobladores del distrito
de Alto de la Alianza y Ciudad Nueva que construyen sus viviendas en las laderas de
los cerros. La presente investigación fue realizar un estudio Geotécnico de las laderas y
suelos de la zona norte de Tacna, con miras a crear una plataforma suficientemente
amplia, que permita racionalizar los criterios de evaluación de estos suelos y rocas en
concordancia con su importancia relativa, a la prevención, al riesgo sísmico.
Sabiendo que el riesgo sísmico físico se define como el grado de pérdidas
esperadas debido a un sismo y como una función de la peligrosidad sísmica y de la
vulnerabilidad de las estructuras; en este sentido, se ha comprobado que la
peligrosidad de desplazamiento del talud del cerro Intiorko, utilizando la metodología
Newmark, para un sismo de magnitud de 7,2 ML (Tac 002 – 2005) arrojó un
desplazamiento de 0,0058 cm, lo que da como probabilidad de falla de 2,7 x 10-4 %
indicando que por el momento no hay peligro. Pero la ladera inferior del cerro y el suelo
está formada por material cuaternario conglomerádica y cenizas volcánicas, esto según
estudio de suelos es declarado suelo flexible y malo de peligro alto.
La vulnerabilidad sísmica de las edificaciones y viviendas evaluadas por los
métodos de Blondet M. y Benedetti Petrini en Ciudad Nueva es alta con 88,37 % y en
Alto de la Alianza es media con 43,35 % y las edificaciones públicas es media con
73,68 %.
El riesgo sísmico en Ciudad Nueva es alto con 84,88 %, por otro lado, en Alto de la
Alianza también es alta con 47,67 %.
Palabras claves: Geotecnia, peligrosidad, vulnerabilidad, riesgo, sismo.
III
ABSTRACT

The southern zone of Peru since 1868, 147 years ago is in a state of seismic silence;
Against this reality the tacneña population conformed by a 70% of foreigners do not
accept the norms and technical recommendations that are diffused to construct their
houses; Which is demonstrated by the attitude of the inhabitants of the district of Alto de
la Alianza and Ciudad Nueva that build their houses on the slopes of Intiorko hill. The
present investigation was to carry out a geological analysis and a geotechnical study of
the slopes and soils of the northern zone of Tacna, with a view to creating a sufficiently
wide platform that rationalizes the evaluation criteria of these soils and rocks in
accordance with their relative importance, to the prevention, to the seismic irrigation.
Knowing that physical seismic risk is defined as the degree of expected loss due to
an earthquake and as a function of the seismic hazard and the vulnerability of the
structures; In this sense, it has been verified that the danger of displacement of the
slope of the Intiorko hill, using the Newmark methodology, for an earthquake of
magnitude of 7,2 ML (Tac 002 - 2005) showed a displacement of 0,0058 cm, which
gives As a probability of failure of 2,7 x 10-4% indicating that for the moment there is no
danger. But the lower slope of the hill and the ground is formed by conglomerate
quaternary material and volcanic ash, this according to study of soils is declared flexible
and bad soil of high danger.
The seismic vulnerability of buildings and homes evaluated by the methods of
Blondet M. and Benedetti Petrini in New Town is high with 88,37% and in Alto de la
Alianza it is average with 43,35% and the public buildings is average with 73, 68%.
The seismic risk in Ciudad Nueva is high with 84, 88% on the other hand in Alto de la
Alianza is also high with 47, 67%.
Key words: Geotechnics, danger, vulnerability, risk, earthquake.
IV
INTRODUCCIÓN

El Perú está comprendido entre una de las regiones de más alta actividad sísmica
que existe en la tierra, por lo tanto, está expuesto a este peligro, que trae consigo la
pérdida de vidas humanas y pérdidas materiales. Es necesario efectuar estudios
que permitan conocer el comportamiento más probable de este fenómeno para
poder planificar y mitigar los grandes efectos que trae consigo. Una forma de
conocer el probable comportamiento sísmico de un lugar es mediante la evaluación
del peligro sísmico, es decir, predecir las posibles aceleraciones que podrían ocurrir
en un lugar determinado.
Por otro lado, el Perú al igual que muchos países latinoamericanos con
problemas de subdesarrollo, las diferencias socio-económicas que se acrecienta y
las deficiencias de servicios y equipamiento colectivo son cada vez mayores, el
déficit de vivienda se ahonda a la par con la incapacidad económica de la
población. Desde los años 60 las llamadas inicialmente barriadas, urbanizaciones
populares y posteriormente pueblos jóvenes en el Perú y Tacna, constituyen desde
entonces un nuevo espacio no solo urbano sino, básicamente social, donde un
diversificado grupo lucha por realizar su legítimo derecho a la reproducción de su
fuerza de trabajo, tanto en términos residenciales como de satisfacción de sus
necesidades básicas.
En otro sentido, los desastres naturales suelen hacer aumentar las tasas de
morbilidad y mortalidad. La adopción de medidas apropiadas de mantenimiento de
las condiciones del medio ambiente y estudio de suelos permitirá reducir o eliminar
el riesgo de destrucción y enfermedades.
Por lo predicho, Tacna no escapa de este problema esencialmente en la parte
norte de la ciudad involucrando los distritos de Ciudad Nueva y Alto de la Alianza,
en las faldas y cima del Cerro Intiorko.
V
El presente trabajo está estructurado de la siguiente forma:
 Capítulo I.- Planteamiento del problema. Contiene la descripción del
problema, formulación del problema, los objetivos, la justificación de la
investigación, las hipótesis y las variables.
 Capítulo II.- Marco teórico. También llamado estado de arte, está compuesto
de tres aspectos: antecedentes, bases teóricas y el marco conceptual.
 Capítulo III.- Materiales y métodos. Se expone el tipo y diseño de la
investigación, la población y muestra del estudio, procedimientos de
desarrollo, técnicas e instrumentos de recolección de datos. Métodos para
procesamiento de datos y poder probar la hipótesis.
 Capítulo IV.- Resultados. Se expresa aquí los resultados obtenidos en
cuadros y gráficos; las conclusiones parciales; los entregables.
 Capítulo V.- Discusión, en la discusión es donde se demuestra la validez de
los datos encontrados y poder inferir a la población.
 Conclusiones y Recomendaciones
 Referencias Bibliográficas y Anexos.

VI
ÍNDICE
Dedicatoria I
Agradecimiento II
Resumen III
Abstrac IV
Introducción V
Índice VII
Índice de Tablas XII
Índice de figuras y fotos XVI
Índice de anexos XIX
CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Descripción del problema 01
1.2 Formulación del problema 03
1.3 Justificación e importancia de la investigación 03
1.4 Objetivos 04
1.4.1 Objetivo general 04
1.4.2 Objetivos específicos 04
1.5 Variables 04
1.6 Hipótesis 05
1.7 Usuarios potenciales de los resultados 05
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes del estudio 07
VII
2.2 Bases legales 11
2.3 Bases teóricas y marco conceptual 11
2.3.1 Factores que afectan el comportamiento de un talud 11
2.3.2 Análisis de la estabilidad de talud 28
2.3.3 Concepto de superficie de falla 29
2.3.4 Método de límite de equilibrio en el análisis de los movimientos de talud 29
2.3.5 Comparación de los diversos métodos 32
2.3.6 Comportamiento sísmico de los taludes 33
2.3.7 Sismicidad 35
2.3.8 Características de las ondas sísmicas 40
2.3.9 Amplificación de las ondas sísmicas por efectos topográficos 42
2.4 Selección de modelos numéricos para deslizamientos inducidos por
sismos 44
2.4.1 Procedimiento de aplicación del modelo de los desplazamientos de
Newmark 48
2.4.2 Presentación de la metodología para obtención de mapas de
peligrosidad de deslizamientos activados por sismos 49
2.5 Aspectos generales de peligrosidad, vulnerabilidad y riesgo sísmico 59
2.5.1 Introducción 59
2.5.2 Peligrosidad sísmica 60
VIII
2.5.3 Vulnerabilidad sísmica 62
2.5.3.1 Método del índice de vulnerabilidad Benedetti Petrini 65
2.5.3.2 Método del análisis de vulnerabilidad sísmica de viviendas Blondet 67
2.5.4 Riesgo sísmico 69
2.6 Softwares que apoyan al proceso de estudio 70
CAPÍTULO III: MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Tipo y diseño de la investigación 74
3.2 Población y muestra 74
3.3 Técnicas e instrumentos de recolección de datos 75
3.4 Informacion base preliminar del área en estudio 76
3.4.1 Ubicación y delimitación política 76
3.4.2 Población y aspecto socio-económico de los distritos de Ciudad Nueva y
Alto de la Alianza 78
3.4.3 Estructura urbana 79
3.4.4 Vivienda 81
3.4.5 Educación 82
3.4.6 Salud 82
3.4.7 Líneas vitales 83
3.5 Metodología para el análisis de desplazamiento del talud en roca 85
3.5.1 Procedimiento para determinar el talud en roca del cerro Intiorko 85
IX