APORTES PARA UNA NUEVA ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DE VIÑA DEL MAR: ESTIMACIÓN DE LA AMPLIFICACIÓN SÍSMICA EN LA CUENCA DEL MARGA-MARGA

El litoral central de Chile, comprendido entre la bahía de Papudo por el norte y el balneario de Santo Domingo por el sur, ha estado sometido en el último siglo a grandes terremotos con Magnitudes de Richter superiores a 8 y con hipocentros en la subducción de las placas nazca y sudamericana (i.e. sismos interplaca). Desde la llegada de los españoles hasta hoy se registran 5 terremotos de estas características, en los años 1647, 1730, 1822, 1906 y 1985. Nishenko (1985) deduce que estos eventos poseen un período de retorno de 85 años con una variación de más o menos cinco años.En general, el comportamiento estructural de los edificios de hormigón armado en nuestro país, luego de eventos sísmicos de gran envergadura, ha sido satisfactorio. A nivel de la Región de Valparaíso, se observaron daños severos en el sector del Plan de Viña del Mar (cuenca del Marga Marga) luego de los terremotos acaecidos en Algarrobo, 1985, y el Maule, 2010 (Thiers, 2014). Esto obligó en algunos casos a la demolición de las estructuras. Una de las posibles causas de este comportamiento es la amplificación sísmica o lo que se suele denominar como “efecto de sitio”. La ocurrencia de estos fenómenos de amplificación está determinada por las propiedades dinámicas del suelo por el cual se propaga la onda sísmica. Un sismo se puede ver, en términos prácticos, como una solicitación cíclica sobre una masa de suelo, la cual responde mediante un comportamiento esfuerzo-deformación no lineal e histerético. En este escenario, tanto la rigidez (módulo de corte) del suelo, así como se amortiguamiento degradan al ser sometido a grandes deformaciones de corte.A la luz de lo anterior, el presente trabajo de título estudia la respuesta no drenada del subsuelo del plan de Viña del Mar de modo de analizar la respuesta sísmica en superficie como resultado de la generación de grandes deformaciones en el suelo y procesos de deformación plástica y generación de presiones de poros. Este estudio permitirá también comparar las zonas de mayor susceptibilidad geotécnica con aquellas en las que se observó daño estructural en 2010. En etapas posteriores de investigación, este estudio formará parte integra de un mapa de riesgo sísmico. El estudio del fenómeno de propagación y respuesta al corte del suelo se realizó mediante dos tipos de análisis, i.e. análisis unidimensional y análisis bidimensional. El primero de ellos a través del método lineal-equivalente que consiste en la utilización de un modelo visco-elástico y de propiedades de rigidez y amortiguamiento equivalentes para un nivel de deformación de referencia. Este método presenta algunas limitaciones, como lo son: considera estratos horizontales e infinitos, no considera las modificaciones de la señal sísmica que producen las condiciones topográficas, presenta problemas con perfiles de suelo en los que la rigidez no aumente con la profundidad (i.e. presencia de lentes de suelo blando bajo uno muy rígido). En este sentido se analizó la respuesta bidimensional del suelo de Viña del Mar a través de un programa comercial de elementos finitos, PLAXIS, el cual permite la modelación de suelos saturados en condición no drenada incorporando leyes constitutivas de comportamiento tenso-deformacional.Para la caracterización del subsuelo del plan de Viña del Mar, se consideró una base de datos histórica comprendida entre los años 1977 hasta la actualidad, la cual fue recopilada por diversos laboratorios de mecánica de suelos de la región y desde la dirección de obras municipales. A lo anterior se suman los estudios realizados por otros autores en el pasado (e.g. Aguirre, 2000). La información utilizada consistió en 191 ensayos de penetración dinámica de cono (DCPT), 61 ensayos de penetración estándar (SPT) y 77 ensayos de refracción sísmica por microtremores. Adicionalmente, para cada uno de los SPT se tiene los resultados de ensayos de caracterización física. Entre los parámetros mínimos requeridos para realizar el análisis de respuesta de sitio debió ajustar de la malla de elementos finitos para evitar problemas de reflexión de ondas, así como también ajustar los parámetros de amortiguamiento de Rayleigh. Como evento sísmico se utilizó el terremoto del Maule 2010 (Mw=8.8), dado que es el evento sísmico con mayor cantidad de registros asociados para la zona de estudio, constituyendo así una base consistente para el análisis.El valor del módulo de corte en profundidad se obtuvo a través de la recopilación de ensayos geofísicos y correlaciones obtenidas para el plan de Viña del Mar, caracterizando espacialmente la rigidez de los estratos identificados. El valor del módulo de corte obtenido se extrapoló hasta el basamento rocoso (según la morfología estimada por Serafini, 2017), suponiendo un estrato constituido por arenas limosas bien y mal graduadas de origen sedimentario. Respecto a la caracterización de parámetros resistentes del subsuelo del plan de Viña del Mar, al no contar con ensayos triaxiales (CIU) para obtener parámetros no drenados del subsuelo, se utilizaron parámetros propuestos en la literatura para cada uno de los tipos de materiales.Algo similar se realizó con las curvas de degradación del módulo de corte y amortiguamiento, las que se determinaron a partir de la estratificación entregada por Bustos (2017) para los diversos materiales encontrados (i.e. arenas limosas bien y el mal graduadas de origen sedimentario y limos de baja plasticidad, gravas arcillosas y limosas bien graduadas, de arcilla de baja plasticidad) y bibliografía donde se proporcionaban resultados de ensayos triaxiales, columna resonante, etc.Como resultado principal del estudio, se obtuvo la amplificación sísmica en superficie del plan de Viña del Mar para modelos unidimensional y bidimensional. En los cuales se puede apreciar que se produce amplificación sísmica en superficie esto debido a las características locales presentes como lo son la profundidad del basamento rocoso, de la rigidez del relleno y del nivel freático. En particular en donde se emplazaba el edificio Toledo, ubicado en la calle 3 Norte N°487, es donde se presenta el peak de amplificación en superficie, siendo este uno de los edificios que presento daños estructurales severos en el terremoto del Maule (2010), y posteriormente tuvo que ser demolido. También se puede apreciar que a lo largo de la traza de la falla del Marga-Marga, propuesta por Muñoz (2011), en donde además se ubican los edificios Río Imperial y Petrohue, ambos presentaron daño estructural severo, y los edificios Festival, Tenerife y Antígona que fueron demolidos, el valor de amplificación en superficie presenta peak de amplificación en superficie. Por lo tanto, se puede concluir que los daños observados en edificios de mediana altura fundados son condescendientes con los resultados obtenido de amplificación en superficie.