Laboratorio de Ingeniería Sísmica
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2020-01-22 11:42:20
Escenario crítico de un M6.5 en el Valle Central

Anteriormente se había realizado una simulación para un sismo de M6.5 sobre la falla Agua Caliente de Cartago. Esa simulación fue en el rango de frecuencias de 0.1 a 0.5 Hz. Además el epicentro se localizó en el centro de la falla, cerca de la región de Ochomogo. La falla rompería en ambas direcciones, sindo la de mayor impacto la ubicada bajo la ciudad de Cartago.

Esta es otra simulación que abarca un rango de frecuencias mucho mayor: 0 a 20 Hz. Se trata de uno de los peores escenarios porque el epicentro se localizaría en uno de los extremos de la falla y rompería en dirección hacia San José. La falla mide 22 km de largo por 15 km de ancho (profundidad). Se asumió que la falla es vertical y que el hipocentro se ubicaría a 7 km bajo la superficie. La figura 1 muestra la ubicación de la falla.

Figura 1. Localización de la de falla Agua Caliente (traza verde) entre San José y Cartago. Para efectos de la simulación, se asumió una falla recta (traza roja) de orientación N100E. La estrella roja indica la posición del epicentro. Las líneas blancas son las divisiones por provincias. El mecanismo focal corresponde a una falla de movimiento lateral izquierdo.

El sismo rompe bajo Cartago y en dirección hacia San José, lo que provoca altas aceleraciones en las zonas urbanas. La figura 2 muestra la distribución de los desplazamientos a la izquierda y los tiempos de ruptura a la derecha. Las zonas oscuras en la figura de la izquierda son los sitios donde los movimentos entre los bloques de la falla son más grandes. Estos significa que ahí se libera la mayor cantidad de energía durante el sismo (estas son las llamadas "asperezas"). En este caso, todas las zonas de mayor energía se encuentran en el lado de Cartago. El desplazamiento máximo es de 2.2 metros y el tiempo de ruptura de unos 9 segundos.

Figura 2. Distribución de los desplazamientos y tiempos de ruptura del sismo simulado

La simulación se llevó a cabo con el programa SCEC Broadband Platform (versión 19.4) que simula eventos en el rango 0-20+Hz. Este sistema contiene los modelos de corteza para ciertas zonas específicas del planeta. La región centroamericana no se encuentra dentro de estas, así que con el fin de simular eventos en el entorno tectónico costarricense, se usó el modelo de corteza del este de Japón. Se utilizaron todas las estaciones de campo libre del LIS-UCR y para cada sitio se usó el parámetro de Vs30 de la base de datos del programa ShakeMap.

 

Intensidad sísmica

La intensidad sísmica en la escala JMA que produciría este evento se muestra en la figura 3. Los sitios más afectados serían los del Valle Central con valores de hasta 6- en el Teatro Nacional, Museo del Oro, San Pedro en UCR, y Paseo Colón. Valores de 5+ se producirían Hatillo, Guatuso, San Miguel de Santo Domingo de Heredia, Cartago centro, Sabana, Coronado. Valores de 5- serían percibidos en sitios como Turrialba al este y San Ramón al oeste.

Figura 3. Mapa de intensidad sísmica en la escaja JMA. Los valores equivalentes a la intensidad de Mercalli se muestran en la leyenda de la figura.

 

Aunque el modelo predice valores de JMA=3 y 4 para sitios en las costas, Zona Sur y Guanacaste, muy probablemente estos no serán tan elevados. La atenuación de las ondas sísmicas producto de un sismo somero como el simulado se encargaría de hacer que la amplitud disminuyera. La afectación más importante se debería presentar en Cartago, San José, Heredia y en menor grado en Alajuela por distancia.

Las aceleración máxima alcanzada en el Teatro Nacional sería 472 gales. Este sería un movimiento muy intenso y de alta frecuencia que podría afectar numerosas estructuras bajas. La figura 4 muestra los registros en Cartago (CCRT), Teatro Nacional (STRN), Santo Domingo de Heredia (HCPD) y Alajuela (AALA)

Figura 4. Muestras de formas de onda en los sitios de Cartago centro (CCRT), Teatro Nacional (STRN), Santo Domingo de Heredia (HCPD) y Alajuela (AALA).

 

Espectros

La figura 5 muestra que tan cerca estuvieron los espectros de los registros de cada estación de alcanzar el valor del Código Sísmico 2010. Los sitios del Valle Central serían los más afectados. La figura 6 muestra los espectros del Teatro Nacional, Cartago, Heredia y Alajuela.

Figura 5. Distribución del nivel de amplitud del cociente del espectro registrado (Observado) con respecto al del Código Sísmico del 2010 (CSCR-2010).