Palabras clave/Keywords/Palavras-chave:

Área Metropolitana de Barquisimeto e Cabudare, Área Metropolitana de Barquisimeto y Cabudare, Barquisimeto and Cabudare Metropolitan Area, Implementación, Implementation, Implementação, Microzoneamento sísmico, Microzonificación sísmica, Municipal seismic ordinance, Ordenanza sísmica municipal, Portaria sísmica municipal, Seismic microzoning.

Introducción

Una de las amenazas más importantes en Barquisimeto y Cabudare, ciudades de significativo crecimiento urbano, es la elevada sismicidad asociada principalmente al sistema de fallas de Boconó (Bueno et al., 2009), considerado como uno de los más activos en el país, lo cual coloca ambas ciudades en la zona 5 del mapa de zonificación sísmica de Venezuela de la Norma de Edificaciones Sismorresistentes COVENIN 1.756 (2001) con aceleraciones esperadas en roca de 0,3 g para 10 % de excedencia en 50 años. Testigo de ello en la región son las afectaciones por terremotos destructivos de gran magnitud, tales como el de 1812 y el de El Tocuyo (1950), de los cuales existen numerosos registros históricos (e.g. Grases et al., 1999). 

El movimiento del suelo y los daños a las estructuras que genera la actividad sísmica, son fuertemente influenciados por la geología, en especial las cuencas sedimentarias, y los efectos de sitio que estas generan (Bard, 1999). En Venezuela, claras consecuencias dañinas de los efectos de sitio se observaron en el terremoto de Caracas de 1967 (e.g. Whitman, 1969; Seed et al., 1970), pero también en el terremoto de Cariaco de 1997 (González et al., 2004) y el de Tucacas en 2009 (Garcés, 2009). 

Para entender dichos efectos de sitio se realizaron en las últimas dos décadas en diferentes ciudades de Venezuela numerosos estudios destinados a estudiar los efectos de sitio (Schmitz et al., 2015; 2019), de los cuales dos culminaron en estudios de microzonificación sísmica concluidos, uno para la ciudad de Caracas (Schmitz et al., 2009a; 2011; 2020; Schmitz y Singer, 2015) y otro para Barquisimeto-Cabudare (Schmitz et al., 2009b; Schmitz y Morales, 2016). La realización del IV Coloquio sobre Microzonificación Sísmica en noviembre de 2005 en Barquisimeto permitió la interacción directa con las instituciones y comunidades e impulsó el desarrollo de los trabajos técnicos. En el año 2011 se realizaron talleres con las instituciones de la región para definir los lineamientos generales de su implementación. Las respectivas ordenanzas sísmicas en los municipios Iribarren (Barquisimeto) y Palavecino (Cabudare) han sido discutidas localmente desde el año 2012 y se encuentran para la aprobación de los respectivos concejos municipales. En este trabajo se detallan los resultados técnicos de los estudios de microzonificación sísmica de Barquisimeto-Cabudare, así como los principales lineamientos para las ordenanzas.

Microzonificación sísmica de Barquisimeto

Se conformó un equipo multidisciplinario para la realización del proyecto de microzonificación sísmica en Barquisimeto en estrecha cooperación con las autoridades locales (alcaldías de los municipios Iribarren y Palavecino; gobernación del estado Lara) e instituciones académicas como UCLA, Universidad Yacambú y CENAMB-UCV. Desde el punto de vista metodológico, se ha guiado por la metodología desarrollada para el estudio en Caracas (Hernández et al., 2006), en cuanto a la evaluación de las características del subsuelo y al cálculo de la respuesta dinámica con efectos 1D, 2D y 3D. La información técnica esencial elaborada en las ciudades Barquisimeto y Cabudare ha sido presentada en Schmitz et al. (2009b), y se resume en Schmitz y Morales (2016). Entre las principales investigaciones desarrolladas estuvieron los siguientes tópicos:

Evaluación del subsuelo y efectos de sitio. Para la caracterización de los sedimentos de las ciudades de Barquisimeto y Cabudare se describen las unidades geológicas aluviales cuaternarias, tomando como base los trabajos precedentes de Giraldo (1985) y Bechtold (2004). Con base en el análisis de las fotografías aéreas se delimitaron las unidades cuaternarias ubicadas en la zona (Rodríguez, 2008). Se aplicó una serie de mediciones geofísicas con el fin de determinar tanto las características de los suelos someros, expresadas en la velocidad de propagación de las ondas de corte en los primeros 30 m (Vs30; figura 1), así como destinadas a determinar la profundidad de los sedimentos hasta el basamento, correspondiente a la formaciones geológicas que integran a las napas de Lara (Bellizia et al., 1976), de las formaciones Mamey, Aroa, Bobare, Barquisimeto y Carorita con predominancia de lutitas en la zona de estudio.

A cada microzona discriminada de igual respuesta sísmica, se le asignó un espectro elástico de diseño (Figura 7), que permite mejorar la práctica ingenieril y mitigar el riesgo sísmico. Las microzonas sísmicas y su espectro de respuesta asociado caracterizan los diferentes sitios en afloramientos rocosos sanos (sin efectos topográficos), sitios de roca meteorizada y sitios en depósitos de sedimentos según la velocidad promedio de las ondas de corte en los primeros 30 m superficiales (Vs30), utilizando los rangos de espesor (H) y de variación de calidad del suelo superficial según Vs30 (Hernández y Schmitz, 2009b; Hernández et al., 2011; Morales, 2012), idealizados mediante cinco ramas; se mantienen los parámetros de la Norma COVENIN 1756 (2001): A0, φ, β, T0, T* y se añaden el exponente m y los períodos TA y TD (Figura 7).

Los parámetros que definen el espectro elástico para cada microzona sísmica se indican en la figura 7. Los espectros básicos son válidos en zonas de pequeña pendiente y no cercana a bordes de laderas. Para las construcciones en laderas o, en la cima de cerros o colinas con cercanía a sus bordes, se establecen espectros modificados por efectos topográficos (Parámetros para T1 y T2 en la figura 7) siguiendo recomendaciones mundiales aproximadas.

Ordenanzas municipales para la implementación de los resultados

Las ordenanzas para Edificaciones Sismorresistentes sirven como instrumentos normativos municipales dirigidos a establecer las condiciones para la competencia constitucional en materia de ordenación territorial y urbana en lo que respecta a los proyectos de ingeniería estructural y diseño sismorresistente en las zonas urbanas de los municipios Iribarren (Barquisimeto) y Palavecino (Cabudare), así como el uso de espacios urbanos; con la finalidad de reducir el riesgo sísmico. 

Después de las primeras evaluaciones del subsuelo impulsadas por el Departamento de Riesgos de la Alcaldía de Iribarren y el Decanato de Ingeniería Civil de la UCLA, se iniciaron en el año 2003 estudios del subsuelo en Barquisimeto apoyados por la Gobernación del estado Lara. Durante los años 2005 a 2009 se realizó con fondos del BID-FONACIT un estudio con más de 40 investigadores, cuyos resultados están detallados en un extenso informe técnico de unas 400 páginas (Schmitz et al., 2009b) y resumidos para un mejor manejo de la información por parte de las instituciones involucradas en Schmitz y Morales (2016), con espectros de respuesta tomados de Hernández y Schmitz (2009b) y comparaciones efectuadas en Morales (2012) y Morales et al. (2015). 

Para dar inicio a la implementación de los resultados del estudio se realizaron en el año 2011 talleres con las instituciones de la región (Gobernación y alcaldías del estado Lara, Centro de Ingenieros, Cámara de la Construcción y Cámara Inmobiliaria del estado Lara, INAVI, FUNREVI, UCLA, Universidad de Yacambú y asociaciones civiles) para socializar la información y definir los lineamientos generales de la implementación. En las conclusiones de estos talleres se llama la atención de aspectos particulares como suelos blandos en la cercanía de los ríos, problemas de estabilidad en el talud sur de Barquisimeto y verificación de los espectros de respuesta por la cercanía de la falla Boconó, así como aspectos legales relacionados a la certificación de ingenieros civiles para la construcción de edificaciones sismorresistentes. 

En el año 2012 se presentaron los resultados del estudio al Concejo Municipal de Palavecino (Cabudare) y a la Dirección de Planificación y Desarrollo Urbano (DPCU) del municipio Iribarren (Barquisimeto). En paralelo a las comunicaciones con los concejos municipales se desarrollaron a partir del año 2013 con la Dirección de Planificación y Desarrollo Urbano del municipio Palavecino estudios de la vulnerabilidad de edificaciones y con la DPCU en Iribarren discusiones sobre la incorporación de los resultados en el Plan de Desarrollo Urbano Local (PDUL). En diversos eventos en los años 2013-2015, promovidos por el Centro de Ingenieros del estado Lara, se discuten los elementos de las ordenanzas y se visualizan los caminos para su discusión y aprobación en los concejos municipales. En el año 2015 se entrega la propuesta de Ordenanza para Edificaciones Sismorresistentes del municipio Iribarren al alcalde para su promulgación. El Concejo Municipal de Palavecino aprueba en el año 2018 la Ordenanza Microzonificación Sísmica del municipio Palavecino, pero hasta la fecha no se ha promulgado. La figura 8 resume los pasos llevados a cabo para la implementación de los resultados del estudio de Microzonificación Sísmica del Área Metropolitana Barquisimeto-Cabudare.

respectivos, se desarrollarán planes de gestión de riesgos sísmicos para el Área Metropolitana de Barquisimeto-Cabudare. 

Un elemento fundamental de las ordenanzas es el mapa de microzonas sísmicas con los espectros de diseño respectivos y especiales consideraciones para los edificios de gran altura (> 8 pisos) en las microzonas de más de 120 m de espesor de sedimento (Oeste de la terraza de Barquisimeto y en gran parte de la cuenca de Cabudare), donde las irregularidades de construcción están restringidas, y requisitos especiales (certificado de experiencia en diseño sismorresistente) serán solicitadas de acuerdo con la nueva versión de la norma COVENIN 1.756 (López et al., 2017). Se definen en detalle los espectros elásticos en las diferentes microzonas sísmicas con sus parámetros de cálculo, incluyendo consideraciones para sitios ubicados en pendientes fuertes. De especial importancia son las consideraciones para edificaciones dentro de las franjas de seguridad de las fallas activas (La falla de Boconó, una de las más activas de Venezuela, pasa por el Área Metropolitana de Barquisimeto-Cabudare) con estudios especiales y consideraciones de diseño. Una de las zonas de alto peligro de deslizamientos por lluvia y terremotos es la ladera sur de la terraza de Barquisimeto, para la cual se definen las limitaciones a las cuales van a estar sujetas las construcciones existentes y las que vayan a ser desarrolladas en esta zona. Se identifican, además, las zonas con geoamenazas de origen geotécnico (tubificación, cárcavas e hídricas). 

Con miras hacia el desarrollo de los planes de gestión de riesgo se establecen prioridades de intervención (evaluación de la vulnerabilidad y eventual reforzamiento de las edificaciones). Se anexa una lista de las escuelas más vulnerables basada en los resultados del estudio de evaluación de edificaciones escolares, realizado posterior al terremoto de Cariaco de 1997 (López, 2011) y se indican consideraciones de carácter institucional para la actuación post-terremoto. Se dan indicaciones para el personal de los municipios al recibir la documentación de cada construcción y multas definidas en caso de infracción. Con las ordenanzas, se mejorará de manera general la percepción del peligro de terremoto en un país, donde este problema no está en la prioridad de las personas, ni en la de los tomadores de decisiones.

Discusión 

Con los resultados de este estudio se sentaron las bases para la discusión de una ordenanza sísmica que permita guiar las nuevas construcciones en la ciudad, así como apoyar los esfuerzos de evaluación y reforzamiento de estructuras existentes. La formulación de la primera versión de la ordenanza, que en paralelo se desarrolló para los municipios Iribarren y Palavecino, se basó en los planteamientos propuestos para una ordenanza sísmica del municipio Libertador en Caracas (Coronel et al., 2011), la primera en ser aprobada en el país en el año 2018 (Schmitz et al., 2020). En muchos casos se cuentan con estudios de microzonificación, pero la fase de implementación en ordenanzas, primer paso para que pueda mejorar la situación de riesgo mediante el mejor conocimiento de la amenaza sísmica local, no se ha realizado tal como fue el caso de Mérida (MOP, 1976-1977) en Venezuela y el estudio quedó sin efecto.

Las experiencias obtenidas en otras ciudades latinoamericanas demuestran las dificultades que existen para la implementación de los resultados de una microzonificación sísmica y el tiempo transcurrido entre la generación de los resultados técnicos y su implantación en ordenanzas municipales, como por ejemplo los casos de Medellín (Alcaldía de Medellín, 2011), donde se elaboró un documento de soporte para el cumplimiento de la norma NSR-2010, pero no se generó el decreto de su implementación. En el sistema Geomedellín se pueden identificar hasta los sitios donde ocurrieron homicidios, pero no las microzonas sísmicas. En Bogotá tardaron 4 años desde la entrega del primer estudio de microzonificación sísmica (INGEOMINAS y ULA, 1997) hasta la aprobación del primer decreto (Alcalde Mayor de Bogotá DC, 2001), se actualizó el decreto en el año 2006 (Alcalde Mayor de Bogotá DC, 2006) y después de la última actualización (FOPAE, 2010) se actualizó el decreto en el mismo año (Alcalde Mayor de Bogotá DC, 2010). Este desarrollo se ve impulsado por una detallada descripción de los alcances e implementación de la Microzonificación sísmica en la norma Colombiana (NSR, 2010). La Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC, 2015), al igual que la norma Colombiana, solicita estudios de microzonificación sísmica para ciudades mayores de 100.000 habitantes, pero los requerimientos están mucho más enfocados en estudios geotécnicos. El estudio de microzonificación sísmica más reciente de Quito (ERN, 2012), basado principalmente en los resultados de perforaciones geotécnicas, no ha sido implementado en decreto u ordenanza (Schmitz et al., 2017).

Los espectros desarrollados para las diferentes microzonas sísmicas de Barquisimeto reemplazarán en el ámbito local los espectros de la norma COVENIN 1.756 (2001). Estos resultados pueden implementarse por las municipalidades porque la norma sísmica permite que estudios especiales autorizados, como los correspondientes al proyecto de microzonificación sísmica de Barquisimeto-Cabudare, sustituyan parcialmente a sus especificaciones. Aunque en la actualización de la norma se discute introducir factores de profundidad del basamento rocoso (López et al. 2017; Schmitz et al., 2019), estos no pueden suplir un detallado estudio de microzonificación símica. Por ello es de suma importancia la aprobación de las ordenanzas para que puedan implementarse las acciones en ella determinadas. 

Conclusiones

Dada la importancia de los efectos locales en las aceleraciones en la superficie de cuencas sedimentarias, evidenciada en el país en el terremoto de Caracas de 1967, por la elevada amenaza sísmica de Barquisimeto debido a su ubicación en la cercanía de la falla de Boconó, y por los avances que se lograron desde la implementación de la Dirección de Riesgos en la Alcaldía de Iribarren, que impulsó primeros estudios locales en la región, se logró la realización del Proyecto de Microzonificación Sísmica en las Ciudades Caracas y Barquisimeto en los años 2005 a 2009. 

El objetivo principal del proyecto en Área Metropolitana de Barquisimeto-Cabudare fue el establecimiento de espectros recomendables para análisis y diseño estructurales, asociados a diversas microzonas con el fin de ser implementados en ordenanzas municipales. Para la respuesta en superficie de sedimentos se diferenciaron rangos de espesores de sedimentos y de calidad del suelo en los primeros 30 m (Vs30). Los espectros del Proyecto en suelos rígido e intermedio sobre depósitos profundos son más exigentes que los normativos S1 y S2 para los periodos intermedios y largos, para periodos entre 1 y 2 s. Para varios casos (sobre todo para roca, así como para suelos suaves sobre depósitos poco profundos) los espectros son menos exigentes que los respectivos de la norma. Para las microzonas de suelos intermedios y rígidos sobre depósitos profundos y muy profundos (específicamente la cuenca de Cabudare) los espectros recomendados en este estudio son considerablemente más severos que los normativos, para períodos largos entre 1 y 2 s. Para sitios en las cimas de cerros o colinas y en sus laderas se elaboraron espectros de respuesta, considerando de manera aproximada los efectos topográficos. 

Consideraciones especiales se proponen en la cercanía de las fallas activas, que se encuentran marcadas en el mapa de microzonas, con el fin de evitar daños por deformaciones permanentes. Se desarrollaron mapas de estimados de peligro sísmico de deslizamientos de laderas, con especial enfoque en la ladera sur de la terraza de Barquisimeto. Los resultados presentados tienen carácter indicativo sobre los diversos grados de peligro en el Área Metropolitana de Barquisimeto-Cabudare. Se considera que los resultados obtenidos son suficientemente confiables para servir de guía a la toma de decisiones por parte de las autoridades municipales y nacionales, entre ellas las de priorizar la ubicación de estudios conjuntos de geotecnia e ingeniería sísmica más detallados. Sobre todo en zonas con desarrollos informales, donde la alteración del suelo por deficiencias en la canalización de aguas blancas y negras acentúa el peligro de deslizamientos, los mapas de peligro de deslizamientos pueden ayudar a identificar zonas donde no deberían concentrarse esfuerzos de consolidación. 

Se realizó un reconocimiento geomorfológico en ambas ciudades y sus áreas de expansión. Se comparó la micromorfología del tope de la terraza de hace medio siglo con su estado actual, utilizando la base documental generada a partir de las fotografías aéreas y la base cartográfica. Se generaron mapas para dos tipos de geoamenazas, amenaza hídrica y amenaza geotécnica. Dentro de la amenaza hídrica se identificaron las manifestaciones peligrosas de torrencialidad urbana, y la inestabilidad de los lechos aluviales de los ríos Claro y Turbio en el área de expansión urbana de la ciudad de Cabudare. 

Se ha hecho un importante esfuerzo interinstitucional para la formulación de ordenanzas para edificaciones sismorresistentes, en discusión en los concejos municipales de Iribarren (Barquisimeto) y Palavecino (Cabudare), las cuales deberán promulgarse a la brevedad para poder implementar sus consideraciones para edificaciones nuevas, pero también para la mitigación del riesgo sísmico en las existentes, entre ellas las edificaciones escolares clasificadas de alta vulnerabilidad en un número importante en Barquisimeto. De esta manera se dará también cumplimiento a las indicaciones de la versión actualizada de la norma de Edificaciones Sismorresistentes, próxima a ser promulgada.

Agradecimientos

El proyecto Microzonificación Sísmica en las ciudades Caracas y Barquisimeto ha sido financiado a través del Convenio de Préstamo No. 1220/OC-VE acordado entre la República Bolivariana de Venezuela y el Banco Interamericano de Desarrollo (BID-FONACIT II, 200400738. Demás miembros del grupo de trabajo de microzonificación sísmica Barquisimeto-Cabudare son: R. Abreu, A. L., Aguilar, L. Alvarado, M. Andrade, J. Araque, F. Audemard, J. Ávila, J. Azuaje, M. Bueno, V. Cano, R. J. Delgado, De Marco, J. Domínguez, L. Figueira, J. Guzmán, V. Leal, R. López, M.E. Marante. W. Marín, J. Masy, D. Molina, R. Ollarves, M. Palma, B. Quintero, C. Quinteros, C. Reinoza, H. Rendón, J. Rodríguez, G. Romero, C. Sánchez, J. Sánchez, A. Singer, A. Solorzano, M. Tagliaferro, N. Timaure, F. Urbani, P. Varguillas, R. Vásquez. Agradecemos los aportes de la Alcaldía de Iribarren (diligencias del Ing. A. Viloria) que apoyó estudios iniciales desde el año 1998 y de la Gobernación del estado Lara (apoyo de G. Pacheco) en el marco del proyecto “Microzonificación sísmica de algunas ciudades del estado Lara” en los años 2003 a 2013. El Ing J.C. Vielma (UCLA) apoyó la interacción con las alcaldías de Palavecino e Iribarren en la evaluación de la vulnerabilidad de edificaciones y J. Delgado (CENAMB-UCV) lideró las labores para el censo de edificaciones. La discusión de la ordenanza sísmica se benefició de la estrecha interacción entre FUNVISIS, DIC-UCLA, CIEL, así como técnicos de las alcaldías de Iribarren (G. Nieto, L. Ortiz, C. Zambrano, C. Cárdenas; Dirección de Planificación y Control Urbano) y Palavecino. Se agradece la orientación de E. Urbina, M. Leal y R. Fuenmayor en la formulación de las ordenanzas y L Figueira (Universidad Yacambú) en la divulgación de la información, así como de muchos funcionarios de las instituciones locales e investigadores que participaron en los esfuerzos para la mitigación del riesgo sísmico en el Área Metropolitana Barquisimeto-Cabudare.

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