Anotaciones con respecto a la definición de un espectro sísmico en roca para Bogotá – Colombia

Resumen

Las metodologías para la determinación de espectros sísmicos de diseño están establecidas y han sido difundidas desde hace varias décadas. El proceso es relativamente fácil, sin embargo, la labor se complica ante la ausencia de datos. La ciudad de Bogotá esta situada en una zona con una amenaza sísmica importante con múltiples fuentes sismogénicas. A pesar de ello, no se cuenta con registros digitales de movimientos sísmicos fuertes; lo que hace necesaria la utilización de registros de eventos sísmicos de otras partes del mundo. Este artículo muestra una evaluación probabilística de la amenaza sísmica de la ciudad de Bogotá al año 2005; a continuación se presentan los criterios de selección de registros sísmicos, teniendo cuenta los contenidos frecuenciales de los mismos y los mecanismos focales, entre otros. Finalmente, se presenta una propuesta de espectro en roca para la ciudad de Bogotá.

ABSTRACT

The methodologies to determine Earthquake Design Spectra have been established and disseminated several decades ago. The procedure is relatively easy; however this task becomes difficult because of the lack of data. The city of Bogotá is located in a zone with a significant seismic hazard, including the presence of several seismogenetic sources. In spite of this fact, there are not digital records of strong ground motions. Then it is necessary to use records from all over the world. This article shows first, a Probabilistic Seismic Hazard Assessment for Bogotá in 2005; then, the criteria to select seismic records, which include frequency content, focal mechanisms among others. Finally a proposal of a Design Spectra for Bogotá is discussed.

Introducción

En términos generales, existen dos grandes metodologías para la determinación de la amenaza sísmica en un sitio, son la probabilista y la determinista; en la primera, los datos a usar corresponden a los sismos registrados en la región; en la determinista es necesario conocer a profundidad las fuentes sismogénicas de la zona de interés. En el caso de los sismos, la información de los eventos de magnitud mayor a 5.0 está contenida en los catálogos mundiales, varios de ellos disponibles en forma abierta y gratuita en Internet. No ocurre lo mismo con la información específica de fallas geológicas, la determinación del nivel de actividad de las fallas implica labores de campo y recursos importantes en tiempo y dinero para saber con certeza la magnitud de los terremotos que ha generado la falla en estudio.

Si bien existen análisis estadísticos que relacionan parámetros de las fallas con las magnitudes esperadas, estos valores solo pueden tomarse como valores de referencia. Por la ausencia de datos para realizar una aproximación determinista en este estudio se utiliza la aproximación probabilista para la determinación de la amenaza regional. Un segundo aspecto de interés, es la determinación de la atenuación de la señal sísmica con la distancia. Debido a la baja densidad de instrumentación sísmica en Colombia; por el momento no se cuentan con ecuaciones de atenuación propias, lo cual hace necesaria la utilización de ecuaciones desarrolladas en otras partes del mundo, esto se traduce en que las ecuaciones son desarrolladas en geologías y procesos tectónicos diferentes.

Ante la ausencia de registros de movimientos sísmicos fuertes de roca en Colombia; llamando fuertes aquellos que tengan mas de 100 gales; es necesario recurrir a registros de otras partes del mundo, los cuales tienen limitaciones similares a lo mencionado anteriormente para las ecuaciones de atenuación sísmica. Es deseable seleccionar dichos registros para eventos que hayan tenido magnitudes similares a las que se prevén del estudio de amenaza sísmica; cuyas distancias sean consistentes con las fuentes sismogénicas de la región; los contenidos frecuenciales correspondan con los sismos que se generan y finalmente que los mecanismos focales sean similares que las fuentes sismogénicas. Finalmente, se puede tener un espectro sísmico que puede reflejar las condiciones sismológicas de la región.

Evaluación probabilista de la amenaza sísmica

La evaluación probabilista de la amenaza sísmica para Bogotá se realizó siguiendo a Hanks y Cornell (1994) y a Takada (2005). En primer lugar, se observó la sismicidad histórica: localización, tamaño y momento de ocurrencia de los sismos en un área de 400 km2 comprendida entre las coordenadas 2,68º y 6,68º latitud Norte y entre 76,65º y 72,65º longitud Oeste. Los sismos abarcan desde el año de 1566 hasta el 2004; siguiendo a Takada (2005) se tuvieron en cuenta los sismos con magnitud mayor a 5.0, que son aquellos que causan daños en edificaciones y víctimas, en otras palabras un evento de magnitud inferior a 5.0 no tiene porque afectar la vida diaria de la población. Se asume que la ocurrencia de los sismos en esta región es un Proceso de Poisson, con una tasa constante de sismos en el tiempo y en el espacio. Los catálogos utilizados son los de SISRA y USGS disponibles en Internet (USGS, 2006).