Laboratorio de Ingeniería Sísmica (INII-UCR)

Sismos cerca de Upala

El 12 de julio del 2011 ocurrió un sismo de Mw 5.5  a 10 km de profundidad cerca de Upala.  Este fue el inicio de una secuencia de sismos de moderada magnitud de la cual el Laboratorio de Ingeniería Sísmica registró 11 eventos al 15 de julio.  El segundo evento fue estimado en  5.0.  Ocurrió un tercero de 3.7 a las 2:30 pm y un cuarto de 4.3 a las 2:51 pm, todos ellos ocurridos en menos de 1h. La figura 1 muestra el registro de esos eventos.  El de las 2:30 pm no se ve debido al tamaño de los otros sismos que son más fuertes.


Figura 1.  Registros acelerográficos de los sismos ocurridos en Upala el 12 de julio del 2011.  El valor a la izquierda es el máximo de aceleración de la componente NS de cada registro.  Las trazas rojas significa estaciones que estaban fuera de servicio al momento de ocurrencia del evento.

La ubicación de los sismos del mes de julio se muestran como estrellas rojas en el siguiente mapa.  Los sismos ocurridos en junio pasado se muestran como círculos amarillos.  Los sismos ocurridos en el 2002 y registrados por la Red Sismológica Nacional (RSN) se muestran en color verde.

Las trazas negras son las carreteras principales, las blancas los límites de provincia.  Las líneas de color rojo son fallas activas en la zona según el Atlas Tectónico de Costa Rica y diversas publicaciones de la Revista Geológica de América Central.  Todos los eventos se alínean en dirección suroeste-noreste.  Los sismos del 2011 parecen ocurrir ligeramente más al norte de la secuencia del 2002.  Las profundidades de estos ocurren en el rango de los 3 a los 18 km como se puede ver en un perfil aproximadamente perpendicular a este alineamiento en la figura 3. 


Figura 2.  Ubicación de los sismos ocurridos en la zona de Upala del 2002, Junio y Julio del 2011

 Figura 3.  Corte transversal perpendicular al alineamiento de los sismos de Junio y Julio (A-A') en función de la profundidad de estos.


Los siguientes histogramas muestran la ocurrencia de los eventos de Junio y Julio en función de la magnitu momento (Mw), profundidad (en km) y aceleración máxima (también llamada PGA en cm/s2) que cada evento produjo en la estación más cercana que fue la ubicada en la Municipalidad de Upala.


Figura 4a. Magnitud según la fecha de cada sismo.

Figura 4b. Profundidad según la fecha de cada sismo.

Figura 4c. Aceleración máxima (PGA) según la fecha de cada sismo.


El valor máximo de aceleración se registró en Upala (112 cm/s2) con el primer sismo, a unos 15 km de distancia (estrella roja en la figura siguiente).  En el gráfico 5 se puede ver que este valor es muy inferior al experimentado por otros sismos fuertes de Costa Rica.  Por ejemplo, Cinchona en el 2009 (Mw 6.2)  alcanzó valores de aceleración de aproximadamente 650 cm/s2 a una distancia similar (círculo naranja en la misma figura).

Figura 5.  Comparación de valores máximos de aceleración para varios sismos importantes de Costa Rica en función de la distancia a que fueron registrados.


La interpolación de todos los valores máximos de aceleración en cada sitio nos permite observar de mejor forma la distribución del movimiento del suelo.  En la siguiente figura se ve claramente que, al tratarse de un evento superficial, las ondas se atenúnan rápidamente conforme aumenta la distancia al punto origen (hipocentro).  La zona donde las aceleraciones fueron mayores están por tanto restringidas a las cercanías del epicentro y decaen fuertemente hasta llegar a valores de 1/4 parte en Cañas, Los Chiles, Liberia y Santa Rosa de Guanacaste que eran las estaciones más cercanas después de Upala al epicentro.

Figura 6.  Mapa de isoaceleración del terreno producido por el sismo de Upala del 12 de julio del 2011.


Nótese como a pesar de la distancia, la estación HPVJ en Puerto Viejo de Sarapiquí esperimenta valores de movimiento superiores a Monterrey (AMTR), aún cuando la distancia es poco más del doble.  Esto se debe a la condición de los suelos en Puerto Viejo a la aparición de las ondas superficiales (luego de los 100 s) que se pueden ver claramente en la figura 7, pero que son invisibles en Monterrey.

Figura 7.  Comparación de los registros de aceleración de Upala, Monterrey y Puerto Viejo a una misma escala vertical.

De acuerdo con el Código Sísmico de Costa Rica 2002 (CSCR-2002), el país se divide en 3 zonas sísmicas de importancia denominadas: Zona II, Zona III y Zona IV. 

La Zona I, que no se encuentra especificada en el mapa de la figura 8, es aquella en que los valores de aceleración del terreno son muy bajos por tratarse de rocas muy fuertes como intrusivos, metamórficos, lavas o granitos que en Costa Rica  son escasas . En otras palabras, se trata de rocas poco meteorizadas y de muy buena calidad.



Figura 8.  Las tres zonas sísmicas definidas por el Código Sísmico 2002 y los valores de aceleración y correspondiente Intensidad de Mercalli registrados en cada estación.


La zonificación sísmica del código es una guía de los valores mínimos que se deben considerar a la hora de diseñar estructuras tomando en cuenta el tipo de suelo sea este firme o blando. Dependiendo del tipo de suelo y la zona donde se está, así será el valor de aceleración que debe ser utilizado en el diseño.

El espectro de respuesta (¿qué es?)  normalizado fue obtenido a partir del registro de aceleración en componente Norte-Sur en la Municipalidad de Upala (traza roja en la figura 9). Obsérvese que el valor del FED (¿qué es el FED?) correspondiente a 0,1 segundos se acerca al del espectro de diseño propuesto por el Código Sísmico de Costa Rica-2002 (traza de color azul).  Esto significa que estructuras rígidas y bajas, fueron las que más amplificaron su respuesta al ser sometidas a este sismo.

Esto puede justificar en parte los daños observados en estructuras de un piso, así como la activación de algunos deslizamientos en la zona.

Figura 9.  Espectro de respuesta normalizado comparado con el valor del CSCR-2002 para la estación ubicada en Upala.
Más información en http://www.lis.ucr.ac.cr