Sismo
La posibilidad de sismos en la República Dominicana, localizada en el extremo oriental de la isla de La Española, es controlada principalmente por la interacción entre las placas norteamericana y caribeña. En la interfaz de estas dos placas se genera un sistema tectónico complejo con un gran número de fallas que crea una franja sísmicamente activa a lo largo del límite de la placa.
El movimiento relativo de las placas, caracterizado por incluir estructuras de desgarre y de subducción que resultan en una convergencia oblicua de ambas placas, da lugar a los diferentes regímenes tectónicos que se presentan en la isla. Hacia el oeste de la isla y las fallas Enriquillo-Plantain Garden y Septentrional, ambas con dirección este-oeste, absorben el componente transcurrente sinestral del movimiento relativo de las placas. Por otro lado, hacia el este se encuentran zonas de subducción en el norte y sudeste de la isla (subducción Norte Hispaniola y Muertos). Estas estructuras representan los cuatro grandes bloques que logran acomodar en su mayoría el movimiento de las placas. Sin embargo, estas estructuras principales se complementan con una serie de fallas inversas adicionales en el centro de la isla que reflejan el movimiento compresivo generado.
Identificación de fuentes sísmicas
Se presenta la evaluación probabilista de amenaza sísmica para la República Dominicana utilizando un modelo de plano fuente con la información disponible el cual constituye el estudio más avanzado a la fecha con relación a evaluación de amenaza sísmica de la República Dominicana.
A partir de la sismotectónica de la región, estudios previos y la sismicidad registrada e histórica, se definieron una serie de fuentes sismogénicas, las cuales cubren la totalidad del territorio centroamericano, y conservan las condiciones de sismicidad generales y su variación regional
Caracterización del potencial de generación de terremotos de cada fuente
Cada una de las fuentes sismogénicas se caracteriza mediante una serie de parámetros de sismicidad los cuales se determinan con base en la información sísmica disponible. Estos parámetros son los siguientes:
- Recurrencia de magnitudes: se identifica mediante el parámetro que representa la pendiente promedio de la curva de recurrencia de magnitudes (curva de número de eventos con magnitud mayor que M, versus magnitud sísmica M) en la zona de magnitudes bajas.
- Magnitud máxima: se estima con base en la máxima longitud de ruptura posible de cada una de las fuentes y en otras características morfotectónicas.
- Tasa de recurrencia de sismos con magnitud mayor que 4.0: corresponde al número promedio de eventos por año de sismos con magnitud mayor que 4.0 que ocurren en una determinada fuente.
Modelación de la distribución de la intensidad sísmica como una función de la magnitud y la distancia
LA MODELACIÓN:
Para la realización de este estudio se contaba con dos catálogos sísmicos disponibles para la República Dominicana: el catálogo del Servicio Geológico Nacional de la República Dominicana y el del USGS. Ambos catálogos fueron examinados, realizando las debidas revisiones para determinar la calidad y completitud de la información contenida en cada una de las fuentes.
Una vez se tiene el catálogo se debe realizar un análisis de completitud de los eventos para diferentes valores determinados de magnitud. Esto se refiere a graficar el número acumulado de eventos con respecto al tiempo para determinar el año a partir del cual la pendiente de la curva se mantiene constante. Se dice entonces que el catálogo está completo para la magnitud Mumbral únicamente a partir del año encontrado, y son los eventos dentro de esta ventana de tiempo los que se deben considerar para la posterior modelación de la amenaza.
El catálogo del Instituto Sismológico Universitario contiene 1,017 registros para el periodo 1911-2012. Sin embargo, una vez realizada la depuración de réplicas y el análisis de completitud, el catálogo útil consta de un número reducido de eventos para el periodo entre 1961 y 2012. Adicionalmente se encontró que este catálogo presenta numerosos periodos de tiempo para los cuales no existen registros de eventos (en el 2003, y desde el 2005 hasta el 2009). Por esta razón el catálogo no cumple con un adecuado nivel de calidad para ser utilizado en el análisis.
El catálogo utilizado para este estudio es el de USGS/NEIC (USGS, 2012). Este catálogo consta de 608 eventos registrados en las inmediaciones de la isla La Española, incluyendo también a Haití, entre 74.5°O y 68°O de longitud y 17°N y 21°N de latitud. El catálogo abarca el periodo de tiempo entre 1973 y el 27/01/2012, y se observa una magnitud mínima de Mw = 4.0 y máxima de Mw = 7.0.
Aplicación de la teoría de la probabilidad
Para el análisis probabilista se calcularon un total de 6,925 escenarios de sismos.
Se presentan mapas de amenazas sísmicas, en términos de la aceleración máxima del terreno, para diferentes periodos de retorno.
Dado que se cuenta con información acerca de la microzonificación sísmica de Santiago de los Caballeros es posible considerar la respuesta dinámica del suelo de la evaluación probabilista de riesgo sísmico.
- 1. Falla del Norte de la Española: Esta estructura representa la subducción de la placa Norteamericana por debajo de la placa del Caribe y se evidencia por la fosa oceánica que se encuentra a lo largo de la isla La Española. La actividad sísmica asociada es de profundidad media a alta.
- 2. Falla Septentrional: Esta falla que recorre el norte de la isla en sentido este-oeste desde Montecristo hasta el sur de la península de Samaná representa la mayor estructura en tierra del contacto entre la placa de Norteamérica y del Caribe. Es una falla transcurrente con un alto ángulo de buzamiento hacia el norte.
- 3. Falla Enriquillo-Plantain Garden: Esta estructura recorre la isla en sentido este-oeste a lo largo de la península del sur de Haití y hasta el lago Enriquillo en la República Dominicana. Esta falla transcurrente de alto ángulo de buzamiento representa el límite entre la placa del Caribe y el microbloque Gonave.
- 4. Zona de Falla de Los Muertos: Esta corresponde a una zona de subducción dentro de la misma placa del Caribe con buzamiento hacia el norte, localizada al sur de la isla y que marca el contacto entre el micro bloque de La Española, Puerto Rico y las Islas Vírgenes, y la placa del Caribe.
- 5. Falla Camú: Esta falla transcurrente localizada al norte de La Española tiene un alto ángulo de buzamiento, y de la misma forma que lo hace la Septentrional, absorbe parte del movimiento transcurrente entre las placas Norteamericana y Caribeña.
- 6. Falla Hispaniola: Es una falla transcurrente de alto ángulo de buzamiento que corre en sentido noroeste- sureste en el norte de la isla, pasando por el costado norte de la Cordillera Central. Se considera probablemente inactiva.
- 7. Falla Guázaras: Es otra falla transcurrente de alto buzamiento en la región de la Cordillera Central, que la atraviesa por el centro.
- 8. Falla Bonao: Esta falla localizada al este de la Cordillera Central es de lineamiento curvo y corre en sentido norte-sur aproximadamente. Se considera una falla inversa probablemente inactiva.
- 9. Falla Hatillo: Esta falla inversa corre en dirección noroeste-sureste con un ligero buzamiento hacia el suroeste.
- 10. Falla San José Ocoa – Restauración Localizada en la Cordillera Central ligeramente al sur de la falla Guázaras, es una falla de tipo transcurrente en la mayoría de su trazo que se vuelve inversa hacia el sureste cerca a San José de Ocoa.
- 11. Falla Los Pozos – San Juan: Es una zona de fallas inversas con buzamiento hacia el norte que recorre el límite sur de la Cordillera Central.
- 12. Falla Neiba: Esta falla transcurrente recorre el límite sur de la sierra de Neiba en sentido noroeste- sureste.
- 13. Falla El Cercado – San Juan: Esta falla con buzamiento hacia el norte recorre el límite norte de la sierra de Neiba en dirección noroeste-sureste delimitando el valle de San Juan.
- 14. Higuey – Yabón: Esta falla localizada en el este de La Española va desde la Cordillera Oriental hasta la bahía de Samaná.
- 1 Subducción Noroeste: La interacción de la placa Norteamericana con la placa Caribeña crea una gran área de subducción a lo largo de todo el borde norte de La Española que se ha dividido en tres secciones. Esta fuente corresponde a l zona noroccidental de la subducción, la cual presenta escasa actividad sísmica de carácter superficial. Se modeló como una fuente en subducción que varía en profundidad desde 5km hasta 35km, lo que corresponde a un ángulo de buzamiento promedio de aproximadamente 16.2°.
- 2 Subducción Noreste: Esta fuente corresponde al área nororiental de la subducción, y representa la zona inicial y superficial de la isla. Se diferencia de la subducción noroccidental ya que en esta zona, al contrario de la noroccidental, es de alta actividad sísmica. Sin embargo, esta fuente se modeló igualmente como una fuente en subducción de profundidad de 5k que corresponde a un ángulo de buzamiento de aproximadamente 16.2°. hasta 35km, lo
- 3 Subducción Profunda: Este es el tercer componente del mecanismo de subducción, y tiene asociada una alta sismicidad profunda. Esta zona se modeló como una fuente en subducción con un mayor buzamiento, comenzando desde los 35km de profundidad hasta los 200km de profundidad (56° de buzamiento).
- 4 Subducción Los Muertos: Esta fuente está conformada por la falla en subducción que se forma en el sur de la isla La Española. Esta zona tiene asociada una importante actividad sísmica tanto superficial como de mediana profundidad. Se modeló como una fuente en subducción hasta los 50km de profundidad, correspondiente a un ángulo de buzamiento de 26°.
- 5 Falla Septentrional: La falla Septentrional se tomó independiente de otras fallas dado que la actividad sísmica asociada está claramente definida y atribuida a esta falla. La falla se modeló como una falla transcurrente de 20km de profundidad con alto ángulo de buzamiento (82°).
- 6 Falla Enriquillo-Plantain Garden: Esta falla también se consideró independiente de otras fallas, y de la misma forma que la Septentrional, se modeló como una falla transcurrente de 20km de profundidad y alto ángulo de buzamiento (82°).
- 7 Zona de Transición Cordillera: Esta zona agrupa la actividad sísmica asociada a la parte occidental de La Española, lo que corresponde a las fallas presentes en la Cordillera Central y en la sierra de Neiba. Las fallas agrupadas son: Guázara, Bonao, Hatillo, San José Ocoa-Restauración, Los Pozos-San Juan, Neiba y El Cercado San Juan. Fue necesario agrupar estas fallas dado que la actividad sísmica es difusa y es difícil asignarla de manera clara a cada una de las fallas. Tanto las fallas como la actividad sísmica en esta zona son superficiales, por lo cual esta fuente se modeló como un plano horizontal a una profundidad de 20km.
- 8 Zona Intraplaca: Este Española Esta zona es un plano horizontal definido como de “background sísmico” que busca representar la escasa actividad sísmica superficial presente en la parte oriental de la isla. Dada la profundidad promedio de los sismos en esta área, esta zona se modeló a 28km de profundidad.
- 9 Zona Sur: Esta es otra zona de “bakground sísmico” que recoge la poca actividad sísmica en la parte baja de la isla al sur de la falla Enriquillo-Plantain Garden y la subducción de Los Muertos. Los sismos son superficiales, por lo cual esta fuente se modeló como un plano horizontal a 20km de profundidad.
- 10 Zona Anillo Externo: Esta fuente recoge la actividad sísmica superficial generada en la zona intraplaca de la placa Norteamericana antes de que ésta descienda por debajo la placa Caribeña. Esta zona está localizada al norte de la fosa marina generada por la subducción de la placa, y dada la naturaleza somera de los sismos fue modelada como un plano horizontal a 28km de profundidad.
El Distrito Nacional es la unidad territorial donde se encuentra ubicada la capital de la República Dominicana, Santo Domingo de Guzmán, a orillas del mar Caribe. A partir del 2001 este distrito enteramente urbano se considera aparte de la provincia de Santo Domingo que lo rodea, la cual incluye los municipios aledaños de Santo Domingo Este, Santo Domingo Oeste, Santo Domingo Norte, Boca Chica, San Antonio de Guerra, Los Acarrizos y Pedro Brand. Los municipios de la provincia de Santo Domingo concentran la mayor parte de la población (2,374,370 habitantes), mientras que el Distrito Nacional tiene 977,488 habitantes distribuidos en una extensión superficial de 91.08 (ONE, 2009a), dando como resultado una densidad poblacional de 10,732 /.
El Distrito Nacional es el único municipio de la provincia y está conformado por 70 barrios que a su vez están agrupados en 3 circunscripciones electorales. La Primera Circunscripción comprende la parte sur del Distrito Nacional, está conformada por 38 barrio, concentra el 34% de la población (662,500 habitantes) y una superficie de aproximadamente 40 km², que abarcan entre otros el Centro de Los Héroes y la Ciudad Colonial. La Segunda Circunscripción está ubicada en la parte noroeste del Distrito Nacional y la componen 18 barrios, tiene aproximadamente 152,800 habitantes (27% de la población del Distrito) en una extensión de 39 km². Por último, la Tercera Circunscripción está localizada en el costado noreste del Distrito Nacional y la conforman 14 barrios. Su población es de aproximadamente 163,100 habitantes y cuenta con una superficie de 12 km²
Las condiciones de exposición del Distrito Nacional, medidas en términos de valor de reposición y número de ocupantes de las edificaciones, se asigna mediante la interpretación de la información oficial disponible y mediante la consulta de indicadores oficiales publicados sobre densidad de ocupación, valoración económica, como el índice de precios existente para algunos barrios y características de las construcciones, tal como se explicó en los numerales anteriores.
La prima pura de riesgo global calculada para el municipio, considerando tanto la amenaza sísmica como la amenaza de huracán, es de 2.2‰, correspondientes aproximadamente a uno USD$60 Millones, la cual se ve principalmente afectada por la alta frecuencia de ocurrencia de huracanes que afectan la población.
La función de vulnerabilidad de las construcciones se expresa mediante curvas que relacionan la Relación Media de Daño, RMD, también llamada β, y una medida de intensidad del evento y por otro lado, la medida de desviación estándar del parámetro anterior también como función de la intensidad del evento (Miranda, 1999) y se construyen siguiendo por ejemplo la metodología presentada anteriormente.
Los estudios de amenaza permiten obtener los parámetros de intensidad demandados a la estructura. Estos están dados en general en términos de aceleración, velocidad o desplazamientos máximos del terreno o incluso en valores espectrales, es decir para diferentes periodos estructurales dominantes de vibración.
Desde el punto de vista de la función de vulnerabilidad, la medida de intensidad que se selecciona corresponde en general al parámetro que mejor se ajuste a la representación de daño de cada construcción en particular. En general se utilizan las siguientes representaciones: 2-2 CIMNE - ERN América Latina
(a) Estructuras rígidas, de poca altura, en mampostería estructural, adobe y materiales similares, el daño se correlaciona normalmente en términos de la aceleración espectral inelástica. Para el caso de estructuras muy rígidas, el parámetro que se utiliza normalmente es la aceleración máxima del terreno.
(b) Estructuras de altura en sistemas rígidos o flexibles tales como sistemas a porticados, combinados o sistemas de muros estructurales en edificios de varios pisos, el daño se correlaciona normalmente con la deriva espectral inelástica de la edificación.
Mediante una información más detallada especialmente de infraestructura expuesta, con las características faltantes que han sido identificadas en los reportes de la Tarea 2, el sistema CAPRA permitiría realizar las siguientes evaluaciones complementarias:
- (a) Identificación de infraestructura crítica para la ciudad en términos de peligrosidad, valor expuesto, ocupación humana y otros criterios. Esto con el fin de priorizar inversión pública en recuperación o modernización de elementos claves para el desarrollo.
- (b) Requerimientos de reforzamiento de activos públicos, especialmente edificaciones indispensables y de atención a la comunidad.
- (c) Estimación del riesgo de activos privados para estratos bajos, medios y altos con fines de protección financiera y concientización del riesgo.
- (d) Análisis de vulnerabilidad y requerimiento de reforzamiento para mitigación de impactos de los sistemas de servicios públicos que puedan verse afectados por los fenómenos que se analizan.
- (e) Requerimientos especiales para los planes de ordenamiento territorial, definición de zonas de alto riesgo, restricciones susceptibles de inundación o deslizamiento, reubicación de viviendas o edificaciones indispensables y otras.
La estimación del riesgo debe ser prospectiva, anticipando eventos científicamente posibles que pueden ocurrir en el futuro. Para el caso de eventos sísmicos se utilizan bases sismológicas e ingenieriles, para desarrollar modelos de pronóstico de terremotos que permitan la estimación de daños, pérdidas y efectos de los terremotos como resultado de eventos catastróficos
El cálculo de la amenaza sísmica permite establecer el nivel de peligro esperado en un sitio o zona determinada, bajo la influencia de la actividad sísmica de fuentes aledañas identificadas. Históricamente los ingenieros, geólogos y sismólogos se han preocupado por desarrollar metodologías de cálculo que representen cada vez de mejor manera el comportamiento de las fuentes sismogénicas, el tránsito de las ondas por el medio geológico, la respuesta sismogeotécnica de los suelos y la respuesta dinámica de las estructuras de las construcciones en la zona de interés. De esta manera, es posible identificar dos metodologías primordiales de evaluación de la amenaza sísmica, que engloban los esfuerzos realizados en el pasado en diferentes estudios a nivel mundial.
El nivel de resolución con que se ha realizado el presente estudio, el cual ha sido predio a predio, permitiría realizar los siguientes tipos de aplicaciones con el uso directo de los resultados:
- Planes de ordenamiento territorial considerando la valoración del riesgo - Revisión y actualización de las normativas nacionales para diseño ante la amenaza sísmica y ante la amenaza de viento. - Planes de reducción global de la vulnerabilidad en tipos constructivos característicos que concentren el riesgo. - Análisis de estrategia de protección financiera del riesgo a nivel de la ciudad o por sectores de infraestructura. - Planteamiento de escenarios de daños e impactos para elaborar planes de atención de emergencias y planes de contingencia para la ciudad o sus distritos.
