Mejora agua agricultura Valle Tacna

GERENCIA DE ESTUDIOS Y PROYECTOS
PROYECTO: “MEJORAMIENTO Y AMPLIACIÓN DE LA PROVISIÓN DE AGUA PARA
EL DESARROLLO AGRÍCOLA EN EL VALLE DE TACNA - VILAVILANI II - FASE I”
EXPEDIENTE TÉCNICO: “LÍNEA DE CONDUCCIÓN CERRO BLANCO – LA YARADA”
GEOLOGÍA Y GEOTECNIA 1
CONTENIDO
1 GENERALIDADES.................................................................................................................................3
1.1 INTRODUCCIÓN................................................................................................................................ 4
1.2 ANTECEDENTES................................................................................................................................ 4
1.3 OBJETIVO DEL ESTUDIO.................................................................................................................... 4
1.4 UBICACIÓN DEL PROYECTO.............................................................................................................. 5
1.5 ACCESIBILIDAD................................................................................................................................. 5
1.6 CLIMA Y VEGETACIÓN ...................................................................................................................... 5
1.6.1 Clima............................................................................................................................................ 5
1.6.2 Vegetación................................................................................................................................... 5
2 ESTUDIO GEOLÓGICO .........................................................................................................................6
2.1 GEOLOGÍA REGIONAL....................................................................................................................... 6
2.2 GEOLOGÍA DE LA LÍNEA DE CONDUCCIÓN........................................................................................ 6
2.2.1 Formación Moquegua Superior: .................................................................................................. 6
2.2.2 Formación Huaylillas: .................................................................................................................. 6
2.2.3 Formación Magollo:..................................................................................................................... 7
2.2.4 Toba Pachía: ................................................................................................................................ 7
2.2.5 Depósitos Aluviales:..................................................................................................................... 7
2.2.6 Depósitos Coluviales: ................................................................................................................... 8
2.2.7 Depósitos Fluviales: ..................................................................................................................... 8
2.2.8 Depósitos Eólicos: ........................................................................................................................ 8
2.2.9 Depósitos Tecnógenos:................................................................................................................ 8
2.3 GEOMORFOLOGÍA ........................................................................................................................... 9
2.4 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL ................................................................................................................ 9
2.5 GEODINÁMICA ................................................................................................................................. 9
2.5.1 Geodinámica Interna................................................................................................................... 9
2.5.2 Geodinámica Externa................................................................................................................... 9
3 ESTUDIO GEOTÉCNICO...................................................................................................................... 10
3.1 ESTUDIO DE SUELOS....................................................................................................................... 10
3.1.1 Investigaciones de Campo ......................................................................................................... 10
3.1.2 Ensayos de Laboratorio ............................................................................................................. 10
3.2 ESTUDIOS GEOFÍSICOS ................................................................................................................... 10
3.2.1 Refracción sísmica ..................................................................................................................... 10
3.3 CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS................................................................................................... 10
3.3.1 Condiciones geotécnicas usando velocidad de corte S .............................................................. 10
3.3.1.1 Perfiles de Suelo............................................................................................................................... 10
3.3.1.2 Velocidad promedio de las ondas Vs................................................................................................ 12
3.3.2 Clasificación de perfil de suelo línea de transmisión Cerro Blanco la Yarada............................ 13
3.4 DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD PORTANTE................................................................................ 13
3.4.1 Capacidad portante en suelos ................................................................................................... 13
3.4.1.1 Modos de ruptura ............................................................................................................................ 13
3.4.1.2 Teorías de Ruptura........................................................................................................................... 14

3.4.2 Capacidad portante en rocas..................................................................................................... 17
3.4.3 Calculo de la capacidad portante .............................................................................................. 21
3.4.3.1 Resultados de laboratorio y cálculo de carga admisible de suelos................................................... 21
3.4.3.2 Resultados de laboratorio y cálculo de carga admisible en rocas ................................................... 21
3.4.3.3 Resultados de carga admisible en la línea de Conducción ............................................................... 21
3.5 DISEÑO DE TALUDES ...................................................................................................................... 21
3.5.1 Diseño de taludes Línea de Conducción..................................................................................... 21
3.6 CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA LÍNEA DE CONDUCCIÓN ............................................................ 21
4 ESTUDIO DE PELIGRO SÍSMICO ......................................................................................................... 22
4.1 INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................. 22
4.2 OBJETIVO DEL ESTUDIO.................................................................................................................. 22
4.3 CONCEPTOS BÁSICOS DE INGENIERÍA SISMORRESISTENTE............................................................ 23
4.3.1 Parámetros del tamaño de un sismo......................................................................................... 23
4.3.1.1 Intensidad Sísmica............................................................................................................................ 23
4.3.1.2 Magnitud Sísmica............................................................................................................................. 23
4.3.2 Sismicidad del área de influencia............................................................................................... 25
4.3.2.1 Historia sísmica del área de estudio................................................................................................. 25
4.3.2.2 Sismicidad Instrumental................................................................................................................... 25
4.4 DETERMINACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO................................................................................................... 26
4.4.1 Fundamentos del Análisis de Peligro Sísmico ............................................................................ 26
4.4.2 Evaluación de fuentes sismogénicas.......................................................................................... 27
4.4.3 Evaluación de Recurrencia Sísmica............................................................................................ 28
4.4.4 Programa utilizado para la determinación del peligro sísmico ................................................. 29
4.4.5 Leyes de Atenuación utilizadas para el análisis de Peligro Sísmico Probabilístico..................... 30
4.4.5.1 Ley de atenuación para aceleraciones espectrales propuestas por Youngs, Chiou, Silva y Humphrey
(1997) 30
4.4.5.2 Ley de atenuación para aceleraciones espectrales propuestas por Sadigh, Chang, Egan, Makdisi y
Youngs (1997)...................................................................................................................................................... 31
4.5 EXPOSICIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS.................................................................................................. 31
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................................ 32
5.1 ESTUDIO GEOLÓGICO..................................................................................................................... 32
5.2 ESTUDIO GEOTÉCNICO................................................................................................................... 32
5.3 ESTUDIO DE PELIGRO SÍSMICO....................................................................................................... 32
6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................................................... 33
7 ANEXOS............................................................................................................................................ 34

1 GENERALIDADES
En Gobierno Regional de Tacna a través de PET ha elaborado este estudio de
expediente técnico en el marco de la normatividad del SNIP el “Estudio de
Factibilidad del Proyecto Mejoramiento y Ampliación de la Provisión de Agua
para el Desarrollo Agrícola en el Valle de Tacna-Vilavilani II-Fase I" con el
objetivo de trasvasar las aguas de las zonas altas de Tacna, hasta la ciudad y
Valle de Tacna.
Con el fin de incrementar el volumen productos agroexportables del valle de
Tacna, se construirá una línea de conducción de agua desde Cerro Blanco hasta
la Yarada Alta la que también servirá para uso poblacional y se entregara
progresivamente en función de la demanda.
Este estudio geológico tiene como fin identificar las formaciones geológicas
presentes en trazo de la línea de conducción de agua, también identificar la
geomorfología la geodinámica extrema y la geología estructural del trazo y hacer
las recomendaciones necesarias para el diseño y proceso constructivo de la
estructura.
Con el estudio Geotécnico se caracterizará geotécnicamente el suelo a lo largo
de línea de conducción, se definirá las características físicas del suelo, como
capacidad portante, ángulo de los taludes, clasificación de tipo de roca o suelo y
se recomendará el tipo de excavación.
Para estos estudios se realizó campañas de campo con el fin de realizar mapeo
Geológico a escala 1:2000 a la vez de ejecutar calicatas de dos metros de
profundidad donde se tomó muestra de suelo y roca según sea el caso para en
laboratorio realizar los diferentes ensayos con el fin de caracterizar el suelo o
roca geotécnicamente, para esta fase de campo se revisó previamente las cartas
geológica correspondientes al área que son 37-V cuadrángulo de Tacna y 36-V
cuadrángulo de Pachía, así como imágenes satelitales, también se revisó los
estudios previos como ser el perfil, pre factibilidad y factibilidad.

1.1 INTRODUCCIÓN
Este estudio de expediente técnico de Geología – Geotecnia contiene información sobre las
características del terreno las cuales están interpretadas para conocer los alcances y limitaciones
del mismo, el objeto es proyectar estructuras seguras y al mismo tiempo evitar innecesariamente
el incremento en el costo de la obra.
1.2 ANTECEDENTES
• Mediante Ley No. 27293 se crea el Sistema Nacional de Inversión Pública con la finalidad
de optimizar el uso de los recursos públicos destinados a la inversión.
• Según la Directiva No. 004-2007-EF/68.01, Directiva General del Sistema Nacional de
Inversión Pública, establece las normas técnicas, métodos y procedimientos de
observaciones obligatoria que permiten llevar a cabo los procesos de pre inversión,
inversión y post inversión de toda institución pública, que ejecuten proyectos de inversión
pública.
• Perfil del Proyecto Mejoramiento y Ampliación de la Provisión de Agua para el Desarrollo
Agrícola en el Valle de Tacna-Vilavilani II-Fase I. Aprobado el 27 de noviembre del 2007.
• Estudio de Pre factibilidad del Proyecto Mejoramiento y Ampliación de la Provisión de Agua
para el Desarrollo Agrícola en el Valle de Tacna-Vilavilani II-Fase I, aprobado 01 de julio del
2008.
• Factibilidad del Proyecto Mejoramiento y Ampliación de la Provisión de Agua para el
Desarrollo Agrícola en el Valle de Tacna-Vilavilani II-Fase I, aprobado 25 de setiembre del
2009.
1.3 OBJETIVO DEL ESTUDIO
El objetivo de este estudio Geológico es identificar las formaciones Geológicas que existen a
través de la línea de conducción, reconocer la Geomorfología, Geodinámica Externa e identificar
las estructuras geológicas del área de estudio, y así conocer las características de las rocas y
suelos para realizar un mejor diseño del proyecto.
El estudio geotécnico tiene por objetivo la determinación de las características físicas del suelo y
realizar la caracterización Geotécnica de la línea de transmisión donde se determinará los ángulos
de los taludes, capacidad portante, clasificación de suelo y/o roca y se recomendará el tipo de
excavación en todo el trazo de la línea de conducción.
El estudio de peligro sísmico tiene por objeto determinar el peligro sísmico para la línea de
conducción, donde se obtendrá las aceleraciones máximas espectrales para periodos de retorno
de 100, 200, 500 y 1000 años, estos valores se determinaran para la roca y suelo las que se
utilizaran para el diseño de la estructura hidráulica asegurándola así ante solicitaciones sísmicas.

1.4 UBICACIÓN DEL PROYECTO
El área del proyecto Estudio Expediente Técnico Línea de conducción Cerro Blanco - La Yarada
se ubica políticamente entre los distritos de Calana, Pocolay, Gregorio Albarracín y la Yarada -
región de Tacna, geológicamente está ubicada entre los cuadrángulos 37-V cuadrángulo de
Tacna y 36-V cuadrángulo de Pachía.
El recorrido de la Línea de Conducción tiene inicio en el pozo cuatro del PET hasta la Yarada Alta
el recorrido tiene una longitud de 34 Kilómetros.
1.5 ACCESIBILIDAD
La línea de conducción se extiende entre varios distritos de la ciudad de Tacna por lo que se
puede acceder también por varios lugares.
Para acceder al punto de inicio de la estructura hidráulica se accede por la avenida Collpa, luego
se toma el desvió hacia Cerro Blanco con la dirección a los pozos de PET.
Otros accesos varios para la línea de conducción son por la zona de la quebrada Viñani y más al
sur por el sector Valle 2000.
1.6 CLIMA Y VEGETACIÓN
1.6.1 Clima
La línea de conducción se encuentra entre las cotas 814.2 y 178.13 msnm el punto más alto se
ubica en la zona de Cerro Blanco.
1.6.2 Vegetación

2 ESTUDIO GEOLÓGICO
2.1 GEOLOGÍA REGIONAL
Tacna se ubica sobre depósitos sedimentarios aluviales y fluviales; en los flancos del valle se
observa depósitos volcánicos de origen explosivo sobreyaciendo a los conglomerados de la
formación Moquegua, existen dos eventos piroclásticos el primero es la formación Huaylillas y
segundo es la toba Pachía.
2.2 GEOLOGÍA DE LA LÍNEA DE CONDUCCIÓN
El mapeo geológico se realizó a escala 1:5000, siendo la franja de mapeo de 600 metros de ancho
en promedio, en la línea de impulsión se ha mapeado formaciones de rocas sedimentarias,
volcanosedimentarias y volcánicas, siendo la más antigua la formación Moquegua del Mioceno
hasta rocas muy recientes Holocenicas.
2.2.1 Formación Moquegua Superior:
La Formación Moquegua Superior es la unidad más antigua del área de estudio y está formada por
conglomerados polimícticos de clastos redondeados de rocas ígneas y sedimentareas, se
aprecian niveles arenas tobaceas al tope de su columna.
En nuestra área de estudio encontramos a la formación Moquegua en el Cerro Piedras anchas,
Arunta y la Mesada. Las facies predominantes del Moquegua en el área de estudio corresponden
a los episodios finales de depositación e inicio de la depositación de la Formación Huaylillas,
estas facies están formadas por arenas tobaceas estratificadas intercaladas con niveles de arenas
con alta presencia de pómez, se puede observar un incremento de material volcánico hacia el tope
de la columna del Moquegua lo que evidencia el inicio de una época de vulcanismo explosivo,
estos sedimentos se encuentran con consolidación moderada producto de la presión litostática a
que estuvo sometida, también presenta cementación por sales y sulfatos con mayor intensidad en
los niveles próximos a la superficie.
Por su posición estratigráfica esta formación se le asigna al Mioceno.
2.2.2 Formación Huaylillas:
La formación Huaylillas consiste de una secuencia de flujos ignimbríticos de composición riolítica
que se interdigitan con niveles sedimentarios de arenas tobáceas con pómez flotando. Esta
formación fue definida por J. Wilson y W. García (1962), en nuestra área de estudio se presentan
dos de unidades de ésta formación, la primera es una Toba de color blanquecino con presencia de

líticos polimícticos, biotitas y cuarzo primario, la segunda unidad es una Ignimbritas de color
rosado de composición riolítica y las observamos en las laderas del cerro Arunta y Yaramajada.
La formación Huaylillas se correlaciona con las Formaciones Chilenas Putani y Oxaya en la base
y en el tope respectivamente, las cuales están datadas para el Oligoceno terminal al Mioceno
Inferior: 24.2±0.1 Ma a 19.4 Ma (Ar-Ar) en sanidina; (Wörner et al., 2000). Otra datación fue
realizada en el área de Moquegua en la base de la Formación Huaylillas, que arrojó 25.3±0.8 Ma
(K-Ar) sobre biotita; (Tosdal et al., 1981).
2.2.3 Formación Magollo:
Son conglomerados compuestos por fragmentos redondeados de naturaleza andesítica en matriz
arenosa, de tonalidades gris oscura, estos conglomerados sobreyacen a las Ignimbritas del
Huaylillas e inicialmente fueron descritas en el área de Magollo de donde procede su
denominación en este área de se observan con claridad los paleocanales, paleo terrazas e
imbricación de clastos de marcan un flujo con dirección SO.
En el flanco derecho de la quebrada Arunta observamos estos comglomerados como terrazas
colgadas sobeyaciendo a las facies de transición entre el Moquegua y Huaylillas.
Por su posición estratigráfica estos conglomerados se ubican en el Mioceno Superior al Plioceno.
2.2.4 Toba Pachía:
Este nombre fue introducido por A. Flores (2002) y lo asigno a unos depósitos piroclásticos, que
varían de soldadas a friables de colores violáceos a blancas, con alto contenido de pómez y tienen
mayor presencia en el distrito de Pachía.
En la línea de conducción se presenta como superficies onduladas próximas al campamento de
Cerro Blanco y en la base del flanco derecho del cerro Arunta como cenizas volcánicas
deleznables de color blanco con muy alto contenido de pómez y cenizas volcánicas.
Esta toba es conocidas como Pérez y Lauca, en Bolivia y Chile respectivamente, donde están
datadas para 2.7-2.8 Ma (Plioceno Superior) por (Wörner et al, 2000).
2.2.5 Depósitos Aluviales:
Existen dos tipos de depósitos aluviales en el área de estudio, el primero es un conglomerado de
bloques y cantos sub redondeados a redondeados en matriz arenosa, este conglomerado es
polimíctico compuesto por granodioritas, ignimbritas del Huaylillas, andesitas y escasos
sedimentarios, están ubicados en las llanuras de inundación de las quebradas Uchusuma y Viñani,
presentan superficies onduladas.
Un segundo tipo de depósito Aluvial se ubica en la quebrada el Diablo y está conformado por
microconglomerados estratificados e intercalados con niveles de arena gruesa tobacea, la litología
principal de este aluvial son las Ignimbritas del Huaylillas en arena producto de la desintegración
del mismo, presenta escasa presencia de estratos sementados por sales.

Estos depósitos por su posición estratigráfica se ubican cronológicamente en el Pleistoceno.
2.2.6 Depósitos Coluviales:
Son depósitos de ladera producto de la gravedad, se ubican en la ladera del flanco sur del cerro
Arunta. Está compuesto por clastos del Huaylillas en una matriz de arena tobacea suelta de color
beige, presenta escasa presencia de sales en las capas superior del mismo.
Por su posición estratigráfica estos sedimentos se ubican temporalmente en el Pleistoceno.
2.2.7 Depósitos Fluviales:
Son conglomerados con clastos redondeados de naturaleza polimíctica compuesto por clastos del
Huaylillas, granodioritas y andesitas en escasa matriz arenosa, se encuentra en los causes de los
ríos y quebradas, son producto de sedimentación en las épocas de avenidas. Se encuentran en
los canales de estiaje de las quebradas Uchusuma y Viñani.
Se presentan en cauces secos que se activan en tiempo de lluvias depositando estos
conglomerados por corrientes de alta energía.
Estos depósitos son muy recientes y pertenecen al Holoceno.
2.2.8 Depósitos Eólicos:
Son arenas maduras depositadas por del viento y se presentan en forma de dunas, barjanes y
superficies arenosas, se ubican en las laderas de los cerros y en la meseta del cerro Arunta y
Piedras Anchas, su composición principal procede de la desintegración de rocas volcánicas como
la formación Huaylillas, son de granulometría uniforme.
Estas dunas están en constante movimiento por lo que son actuales.
2.2.9 Depósitos Tecnógenos:
Es material de relleno que salió de la construcción de los reservorios 4 y 5 del PET, está
conformado por bloques, cantos y clastos polimícticos y proceden de los depósitos aluviales
removidos. La potencia de este depósito es variable entre uno y dos metros, este material se ubica
al inicio de la línea de conducción.

2.3 GEOMORFOLOGÍA
2.4 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL
2.5 GEODINÁMICA
Tacna se ubica en un área de subducción donde la placa de Nazca subduce a la placa
Sudamericana, producto de estos proceso en Tacna existe una intensa actividad símica, esta
actividad determina que nuestro área de estudio esté sujeta a procesos geodinámicos.
En este estudio de expediente técnico se señala los procesos geodinámicos que pueden provocar
daños a nuestra línea de conducción y se explica los procesos internos como externos.
2.5.1 Geodinámica Interna
El proceso de subducción de Placas frente a la costa del Perú produce reacomodos corticales los
que originan sismos, algunos sismos son producidos en la misma área de subducción (sismos de
Interplaca) otra fuente de sismos son las fallas geológica ubicadas en el continente (sismos de
Intraplaca). Una tercera causa de sismos y también producto de fenómeno de subducción de
placas son los sismos de origen Volcánicos que en nuestro área de estudio se dan en menor
cantidad.
2.5.2 Geodinámica Externa
Son procesos que se llevan a cabo en la superficie del terreno producto de los cambios de
temperatura, presencia de lluvias, vientos, meteorización y demás factores climáticos.
En nuestra área de estudio los principales agentes geodinámicos son la meteorización, los
aluviones que presentan en los ríos en época de crecida, el viento que provoca la formación de
dunas y barjanes.

3 ESTUDIO GEOTÉCNICO
3.1 ESTUDIO DE SUELOS
3.1.1 Investigaciones de Campo
Esta de basó en la ejecución de calicatas a lo largo de toda la línea de conducción a una distancia
promedio entre ellas de 500 metros.
3.1.2 Ensayos de Laboratorio
3.2 ESTUDIOS GEOFÍSICOS
3.2.1 Refracción sísmica
3.3 CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS
3.3.1 Condiciones geotécnicas usando velocidad de corte S
Recientemente el 24 de enero del 2016 mediante decreto supremo N° 003-2016-VIVIENDA se
modifica la Norma Técnica E.030 “Diseño Sismorresistente” del Reglamento Nacional de
Edificaciones – RNE. Esta norma introduce en su capítulo 2 la determinación de las condiciones
geotécnicas usando las velocidades de las ondas de corte S.
3.3.1.1 Perfiles de Suelo
Para los efectos de esta Norma, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta la velocidad
promedio de propagación de las ondas de corte Vs de los primeros 30 metros superficiales. A
continuación se expone los cinco tipos de perfiles de suelo.
3.3.1.1.1 Perfil Tipo S0: Roca Dura

A este tipo corresponden las rocas sanas con velocidad de propagación de ondas de corte Vs
mayor que 1500 m/s.
Las mediciones deberán corresponder al sitio del proyecto o a perfiles de la misma roca en la
misma formación con igual o mayor intemperismo o fracturas. Cuando se conoce que la roca dura
es continua hasta una profundidad de 30m, las mediciones de la velocidad de las ondas de corte
superficiales pueden ser usadas para estimar el valor de Vs.
3.3.1.1.2 Perfil Tipo S1: Roca o Suelos Muy Rígidos
A este tipo corresponden las rocas con diferentes grados de fracturación, de macizos homogéneos
y los suelos muy rígidos con velocidades de propagación de onda de corte Vs, entre 500 m/s y
1500 m/s, incluyéndose los casos en los que se cimienta sobre:
 Roca fracturada, con una resistencia a la compresión no confinada qu mayor o igual que
500 kPa (5 kg/cm2).
 Arena muy densa o grava arenosa densa, con N60 mayor que 50.
 Arcilla muy compacta (de espesor menor que 20 m), con una resistencia al corte en
condición no drenada Su mayor que 100 kPa (1 kg/cm2) y con un incremento gradual de
las propiedades mecánicas con la profundidad.
3.3.1.1.3 Perfil Tipo S2: Suelos Intermedios
A este tipo corresponden los suelos medianamente rígidos, con velocidades de propagación de
onda de corte Vs, entre 180 m/s y 500 m/s, incluyéndose los casos en los que se cimienta sobre:
 Arena densa, gruesa a media, o grava arenosa medianamente densa, con valores del
SPT N60, entre 15 y 50.
 Suelo cohesivo compacto, con una resistencia al corte en condiciones no drenada Su
entre 50 kPa (0,5 kg/cm2) y 100 kPa (1 kg/cm2) y con un incremento gradual de las
propiedades mecánicas con la profundidad.
3.3.1.1.4 Perfil Tipo S3: Suelos Blandos
Corresponden a este tipo los suelos flexibles con velocidades de propagación de onda de corte Vs,
menor o igual a 180 m/s, incluyéndose los casos en los que se cimienta sobre:
 Arena media a fina, o grava arenosa, con valores del SPT N60 menor que 15.
 Suelo cohesivo blando, con una resistencia al corte en condición no drenada Su, entre
25 kPa (0,25 kg/cm2) y 50 kPa (0,5 kg/cm2) y con un incremento gradual de las
propiedades mecánicas con la profundidad.

 Cualquier perfil que no correspondan al tipo S4 y que tenga más de 3 m de suelo con las
siguientes características: índice de plasticidad Pi mayor que 20, contenido de humedad
ω mayor que 40%, resistencia al corte en condición no drenada Su menor que 25 kPa.
3.3.1.1.5 Perfil Tipo S4: Condiciones Excepcionales
A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios donde las condiciones
geológicas y/o topográficas son particularmente desfavorables, en los cuales se requiere efectuar
un estudio específico para el sitio. Sólo será necesario considerar un perfil tipo S4 cuando el
Estudio de Mecánica de Suelos (EMS) así lo determine.
3.3.1.2 Velocidad promedio de las ondas Vs
La velocidad promedio de propagación de las ondas de corte se determinará con la siguiente
fórmula:
Donde di es el espesor de cada uno de los n estratos y Vsi es la correspondiente velocidad de
ondas de corte (m/s).
CLASIFICACIÓN DE LOS PERFILES DE SUELO
Perfil Vs N60 Su
S0 > 1500 m/s - -
S1 500 m/s a 1500 m/s > 50 >100 kPa
S2 180 m/s a 500 m/s 15 a 50 50 kPa a 100 kPa
S3 < 180 m/s < 15 25 kPa a 50 kPa
S4 Clasificación basada en el EMS

3.3.2 Clasificación de perfil de suelo línea de transmisión Cerro Blanco la
Yarada.
3.4 DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD PORTANTE
3.4.1 Capacidad portante en suelos
Para determinar la capacidad portante de suelos se utilizará, ensayos geofísicos y métodos
tradicionales como corte directo y la densidad relativa del suelo de la teoría Meyerhof.
Para los puntos donde se ejecutaran pasos aéreos se calculará la capacidad de carga haciendo
uso de la sísmica para cada estribo.
Para suelos granulares donde no es aplicable el corte directo se determinará el ángulo de fricción
interno a partir de la densidad relativa (Dr) usando la teoría de Meyerhof que es como sigue:
Para suelos granulares con más de 5% de arena fina y limo
Ø= 25+0,15Dr
Para suelos granulares con menos de 5% de arena fina y limo
Ø= 30+0,15Dr
A continuación se hace un resumen de las teorías de ruptura usadas en los cálculos.
3.4.1.1 Modos de ruptura
Los modos de ruptura idealizados para suelos, debido a la aplicación de cargas, se describen
brevemente a continuación:
RUPTURA GENERAL, está caracterizada por la existencia de una superficie de deslizamiento
contínua que va desde el borde de la zapata hasta el nivel del terreno. La ruptura es repentina, y la
carga bien definida. Se observa una considerable protuberancia en la superficie, y la ruptura es
acompañada por un tumbamiento de la cimentación.
RUPTURA LOCAL, está definida apenas bajo la base de la cimentación. Presenta algunas
características de los otros modos, constituyéndose un caso intermedio.
RUPTURA POR PUNZONAMIENTO O PENETRACIÓN, no es fácil de ser observada. Con la
aplicación de la carga, la zapata tiende a hundirse significativamente, debido a la compresión del
suelo subyacente. El suelo externo al área cargada prácticamente no es afectado, y no hay

movimiento del suelo en la superficie. Los equilibrios vertical y horizontal de la cimentación son
mantenidos.
Se puede tomar como relaciones que las arenas compactas o arcillas muy sobreconsolidadas,
presentan poca diferencia entre las tensiones que llevan a la falla local y la general. Asimismo las
arenas sueltas y arcillas normalmente consolidadas, muestran trechos más nítidos en la curva de
desarrollo de asentamientos en función de la tensión; en estos suelos grandes asentamientos
pueden ocurrir antes de que la falla general sea alcanzada. Las arenas medianamente compactas
y arcillas poco consolidadas, presentan comportamiento intermedio.
3.4.1.2 Teorías de Ruptura
3.4.1.2.1 MODELO DE TERZAGHI:
La teoría de Terzaghi es uno de los primeros esfuerzos por adaptar a la mecánica de suelos los
resultados de la mecánica del medio continuo. Su teoría es propia para tratar de casos de suelos
con cohesión y fricción, bajo las 3 siguientes hipótesis:
Cimentaciones Superficiales (D2B);
Cimentaciones Continuas (L5B);
Ruptura de los Suelos se da de forma generalizada (suelos de consistencia rígida a dura y de
compacidad muy compacta a compacta).
CIMIENTOS CORRIDOS
N
B
qNcNqu qc
2

Donde:
qu = Capacidad de carga última del suelo, en kg/cm2 o KPa.
c = Cohesión sin drenar del suelo en kg/cm2 o KPa.
q = Sobrecarga (tensión geoestática, nivel de la base de la cimentación), en unidad de presión.
Se calcula multiplicando el peso unitario húmedo del suelo () y la profundidad de desplante
del cimiento (Df) (kg/cm2 o Kpa).
B = Menor dimensión (ancho o diámetro) de cimentación (cm.)
N, Nq, Nc = Factores de Capacidad de Carga. Son adimensionales y depende solamente del
ángulo de fricción ().
Terzaghi recomienda para el caso de ruptura local (suelos de consistencia y compacidad
media) el uso de la misma ecuación, pero adoptando valores reducidos para el ángulo de
fricción (’) y la cohesion (c’): tan ’= 2/3 tan  y c’ = 2/3 c

FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA DE TERZAGHI (BOWLES 1988)
 Nq Nc N  Nq Nc N
0 1 5.7 0 28 17.81 31.61 15.7
2 1.22 6.3 0.2 30 22.46 37.16 19.7
4 1.49 6.97 0.4 32 28.56 44.04 27.9
6 1.81 7.73 0.6 34 36.5 52.64 36
8 2.21 8.6 0.9 35 41.44 57.75 42.4
10 2.69 9.6 1.2 36 47.16 63.53 52
12 3.29 10.76 1.7 38 61.55 77.5 80
14 4.02 12.11 2.3 40 81.27 95.66 100.4
16 4.92 13.68 3 42 108.75 119.67 180
18 6.04 15.52 3.9 44 147.74 151.95 257
20 7.44 17.69 4.9 45 173.29 172.29 297.5
22 9.19 20.27 5.8 46 204.19 196.22 420
24 11.4 23.36 7.8 48 287.85 258.29 780.1
26 14.21 27.09 11.7 50 415.15 347.51 1153.2
CIMIENTOS CON FORMA
Terzaghi propone utilizar factores de forma para cimientos cuadrados y circulares:
 SN
B
SqNScNqu qqqcc
2

donde:
Sc, Sq, S, son factores de corrección por forma, para los cimientos cuadrados y circulares. Cabe
mencionar que el factor Sq= 1(Bowles 1988), y así se corrige tan sólo los dos factores de forma
restantes.
FACTORES DE CORRECCION POR FORMA DE TERZAGHI
FACTOR CORRIDO CUADRADO CIRCULAR
Sc 1 1.3 1.3
Sq 1 1 1
S 1 0.8 0.6
3.4.1.2.2 TEORÍA DE RUPTURA DE VESIC
 δβ
2
δβδβ qqcc DIESN
B
DIESqNDIEScNqu qqqqqccccc 
Donde:
qu = Capacidad de carga última del suelo, en kg/cm2 o KPa.
c = Cohesión sin drenar del suelo en kg/cm2 o KPa.

q = Sobrecarga (tensión geoestática, nivel de la base de la cimentación), en unidad de presión.
Se calcula multiplicando el peso unitario húmedo del suelo () y la profundidad de desplante del
cimiento (Df) (kg/cm2 o Kpa).
B = Menor Dimensión (ancho o diámetro) de Cimentación (cm.)
N, Nq, Nc = Factores de Capacidad de Carga son adimensionales y depende solamente del
ángulo de fricción ().
Sc, Sq, S, son factores de corrección por forma.
Ec, Eq, E, son factores de corrección por forma con excentricidad.
Ic, Iq, I, son factores de corrección por forma de carga inclinada.
Dc, Dq, D, son factores de corrección por profundidad de la cimentación.
c, q, , son factores de corrección por profundidad de la cimentación.
c, q, , son factores de corrección por inclinación de la base.
FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA MODELOS DE MEYERHOF, HANSEN Y VESIC
N
 N Nc Nq MEYERHOF HANSEN VESIC
0 1 5.14 1 0 0 0
2 1.07 5.63 1.2 0.01 0.01 0.15
4 1.15 6.18 1.43 0.04 0.05 0.34
6 1.23 6.81 1.72 0.11 0.11 0.57
8 1.32 7.53 2.06 0.21 0.22 0.86
10 1.42 8.34 2.47 0.37 0.39 1.22
12 1.52 9.28 2.97 0.6 0.63 1.69
14 1.64 10.37 3.59 0.92 0.97 2.29
16 1.76 11.63 4.34 1.37 1.43 3.06
18 1.89 13.1 5.26 2 2.08 4.07
20 2.04 14.83 6.4 2.87 2.95 5.39
22 2.2 16.88 7.82 4.07 4.13 7.13
24 2.37 19.32 9.6 5.72 5.75 9.44
26 2.56 22.25 11.85 8 7.94 12.54
28 2.77 25.8 14.72 11.19 10.94 16.72
30 3 30.14 18.4 15.67 15.07 22.4
32 3.25 35.49 23.18 22.02 20.79 30.21
34 3.54 42.16 29.44 31.15 28.77 41.06
36 3.85 50.59 37.75 44.43 40.05 56.31
38 4.2 61.35 48.93 64.07 56.17 78.02
40 4.6 75.31 64.19 93.69 79.54 109.41
42 5.04 93.71 85.37 139.32 113.95 155.54
44 5.55 118.37 115.31 211.41 165.58 224.63
46 6.13 152.1 158.5 328.73 244.64 330.33
48 6.79 199.26 222.3 526.44 368.88 495.99
50 7.55 266.88 319.05 873.84 568.56 762.85

3.4.2 Capacidad portante en rocas
La roca constituye en general un excelente terreno de cimentación, pero puede dar a lugar a
problemas de excavación y no todos los tipos de rocas presentan características igualmente
favorables. Para los edificios normales casi todas las rocas aseguran una presión de trabajo
suficiente, pero para construcciones de gran envergadura o fuertes cargas concentradas se
requieren un análisis de resistencia y deformabilidad en la mayor parte de las rocas.
Para un diseño correcto debe partirse de la identificación de la roca y del conocimiento de la
estructura del macizo rocoso. En casos de cargas sencillas sobre macizos homogéneos y potentes
pueden emplearse directamente valores normativos. Este método no es aplicable cuando la roca
está alterada, existen buzamientos de más de 30° o las condiciones geológicas son poco claras.
La relación de carga admisible más empleada en los códigos americanos es la siguiente:
ߪ௔ௗ௠ ൎ ߪ௖ ∗ 0.2
Donde interviene la resistencia a compresión simple de la roca (definida de forma parecida a la
resistencia característica de los hormigones). Este criterio es bastante más conservador que el
inglés que llega a un factor de 0.5q.
Debe señalarse que, incluso en las rocas de mejor calidad, el área de las zapatas no debe ser
inferior a unas 4 veces el área del pilar o 1x1 metro cuadrado, para prever excentricidades,
concentración de tensiones, defectos constructivos, etc.
Presiones Admisibles en Roca (DIN 1054)
Presiones admisibles en Roca (Código Inglés CP 2004/1972)
Cuando la roca está estratificada o diaclasada, o se trata de combinaciones de capas rocosas y
otros materiales más blandos pueden darse formas de rotura muy diversas como en los siguientes
casos.

En los casos a y b pueden estudiarse como las zapatas sobre terrenos cohesivos o granulares,
introduciendo los parámetros de resistencia al corte de la roca blanda o alterada. El caso c puede
resolverse por la fórmula general de Terzaghi usando los parámetros de cohesión y ángulo de
fricción. En el caso d la rotura se produce por compresión de las columnas de roca y por lo tanto
puede admitirse.
Valores de los coeficientes de capacidad de carga para rotura de Rankine.
Para diaclasas verticales más separadas como en el caso e) los bloques de roca pueden hundirse
para presiones indicadas en las siguientes fórmulas.
Siendo Ncr un factor de capacidad de carga y J un factor de corrección.

Valores del factor J y relaciones S/B para el factor Ncr
Los casos g) y h) corresponden a cimentaciones o capas rocosas delgadas. Es un caso frecuente
en el Levante español donde las condiciones climáticas favorecieron en épocas pasadas la
deposición de carbonatos próximos a la superficie. El problema de las costras es su gran
variabilidad en resistencia y espesor. Sin embargo, no resulta arriesgado apoyar sobre ellas
cuando debajo de las mismas existen capas duras y competentes.
El segundo caso es el más frecuente y peligroso, y suele ocurrir al apoyar sobre las costras
delgadas que se toman como un substrato firme de gran espesor al no haberse realizado un
reconocimiento geotécnico apropiado.
El cálculo se hace considerando el perímetro vertical de punzonamiento o anisotropía de las capas
o por condiciones diferenciales de apoyo. En las figuras indicadas se señalan algunas posibles
medidas correctas.

3.4.3 Calculo de la capacidad portante
3.4.3.1 Resultados de laboratorio y cálculo de carga admisible de suelos
3.4.3.2 Resultados de laboratorio y cálculo de carga admisible en rocas
3.4.3.3 Resultados de carga admisible en la línea de Conducción
3.5 DISEÑO DE TALUDES
3.5.1 Diseño de taludes Línea de Conducción
Un talud es una masa de tierra con pendiente o cambio de altura significativo.
3.6 CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA LÍNEA DE
CONDUCCIÓN
La caracterización Geotécnica se realizó para toda la línea de conducción que tiene una longitud
de 34000 metros, la descripción se realizó por tramos de igual característica, esta caracterización
consta con una descripción geológica del tramo, clasificación de roca y suelo, tipo de excavación
recomendada, talud de corte y factores geológicos y geotécnicos adversos.

4 ESTUDIO DE PELIGRO SÍSMICO
4.1 INTRODUCCIÓN
Los antecedentes sísmicos históricos e instrumentales muestran que el territorio del Perú y en
particular su zona costera tiene un alto grado de peligrosidad sísmica, lo que ha ocasionado
elevada cantidad de víctimas y gran destrucción que ha afectado sensiblemente a nuestro
desarrollo social y económico. El último de estos eventos trascendentes por su capacidad
destructiva es el que afectó al sur del Perú el 23 de junio de 2001, mientras que la memoria
colectiva recuerda que los sismos de 1868 y 1877, iguales o mayores que el de 2001, afectaron a
esta región en que se ubica la ciudad de Tacna por lo que no es aventurado pensar que podrían
repetirse en un futuro no muy lejano, por lo cual se ha desarrollado el estudio de Peligro Sísmico
para el proyecto “Línea de Conducción Cerro Blanco – La Yarada”.
El análisis de peligro sísmico se utiliza para cuantificar la actividad sísmica en una zona
determinada. El peligro sísmico se suele representar por medio de los valores máximos del
movimiento del terreno, la intensidad del movimiento y muy recientemente por un parámetro global
de la respuesta estructural representado por la aceleración espectral en la estructura debido a un
sismo. La identificación y cuantificación de la actividad sísmica es uno de los problemas más
importantes y más difíciles en la ingeniería geotécnica de terremotos.
Este informe presenta los criterios utilizados para estimar la distribución de aceleraciones del
terreno para el proyecto “Línea de Conducción Cerro Blanco – La Yarada”, se analiza la
sismicidad histórica, sismicidad instrumental, Tectónica y sismo tectónica, evaluación de las
fuentes sismo tectónicas y cálculo de parámetros de recurrencia sísmica.
El análisis de peligro sísmico se ha realizado por medio de un método probabilístico aplicando la
metodología desarrollada por Cornell (1968), el que ha sido calculado en el programa de cómputo
CRISIS2007. Esta metodología integra información sismotectónica, parámetros sismológicos y
diferentes leyes de atenuación para los diferentes mecanismos de ruptura. El resultado es una
curva de peligro sísmico, donde se relaciona la aceleración y su probabilidad anual de excedencia.
4.2 OBJETIVO DEL ESTUDIO
Determinar el peligro sísmico para las estructuras hidráulicas que conforman la línea de
conducción: La rápida o aliviadero, los pases aéreos, las cámaras rompe presión y el entubado,
donde se obtendrá las aceleraciones máximas espectrales para periodos de retorno de 100, 200,
500, 1000 y 10000 años, valores de aceleración determinadas en roca y suelo y que podrán ser
utilizado con fines de diseño, a fin de salvaguardar la integridad de dichas infraestructuras
hidráulicas, ante probables sismos que pudieran ocurrir.

4.3 CONCEPTOS BÁSICOS DE INGENIERÍA
SISMORRESISTENTE
4.3.1 Parámetros del tamaño de un sismo
Los sismos pueden ser medidos mediante el grado de destrucción que ellos causan en el área
afectada como la Intensidad, o en función de la cantidad de energía liberada denominada
Magnitud. Además existen otros parámetros más modernos que también contribuyen a evaluar el
tamaño de un sismo y están basados en acelerogramas (Intensidades de Husid y Arias) o en
espectros de respuesta (Herraizca Sarachaga, 1997).
4.3.1.1 Intensidad Sísmica
Se entiende por intensidad sísmica en un punto como la fuerza con que se experimentan los
efectos del terremoto. Es el parámetro de mayor interés en ingeniería y se obtiene estimando
cualitativamente los daños producidos por el terremoto.
Las escalas más utilizadas son la Mercalli Modificada (MM) y la MSK. La primera propuesta por
Mercalli en 1902, modificada por Wood y Newman en 1931 y Richter en 1956. La segunda se debe
a los trabajos de Medvedev, Sponheuer y Kernik en 1967.
La inmensa mayoría del daño ocasionado por los terremotos corresponde a sismos con intensidad
superior a VII en la escala MM. La intensidad es de gran interés para el ingeniero, en cuanto es
una medida de la fuerza del movimiento y el grado con que la vibración es sentida. Además, es el
único parámetro de tamaño aplicable directamente a la época no instrumental.
4.3.1.2 Magnitud Sísmica
La magnitud es una medida instrumental que se relaciona con la energía sísmica liberada en el
foco y transmitida por ondas sísmica. La magnitud es un valor que no depende del lugar de
observación.
4.3.1.2.1 La Magnitud Local (ML):
Fue inicialmente definida por Richter (1935) para los terremotos del Sur de California, como el
logaritmo decimal de la máxima amplitud expresada en micrones (10 – 6 m), del registro obtenido
en un sismógrafo Wood –Anderson a una distancia de 100 Km.
Matemáticamente es la diferencia entre los algoritmos:
ML = loga − logAo
Dónde:
A: Amplitud máxima registrada en una estación por un sismógrafo de torsión Wood-Anderson
(amplificación 2800, período 0.85 s y un factor de amortiguamiento igual a 0.8).
Ao: Amplitud correspondiente a calibración de la escala se hizo tomando M = 3 para el terremoto
que a 100 Km de distancia se registra con A = 1 mm.

Esta magnitud denominada Magnitud de Richter es la más conocida pero siempre la más
apropiada para describir el tamaño de un sismo. La magnitud de Richter no distingue entre
diferentes tipos de ondas.
4.3.1.2.2 Magnitud de Ondas Superficiales (Ms):
Para distancias epicentrales grandes, las ondas de cuerpo han sido usualmente atenuados y
esparcidos suficientemente, tal que el movimiento resultante es dominado por ondas superficiales
(Gutenberg y Richter, 1936) es una escala basada en la amplitud de las Ondas Rayleigh con un
periodo aproximadamente de 20 segundos.
Ms = logA + 1.66logD + 2.0
Dónde:
A: Amplitud del desplazamiento máximo.
D: Distancia epicentral del sismómetro medido en grados. (D>1000 Km y P<70 Km)
4.3.1.2.3 Magnitud de Ondas de Cuerpo (Mb):
Para sismos de foco profundo, las ondas de superficie son frecuentemente demasiado pequeñas
para poder evaluar confiablemente Ms. La magnitud de Ondas de Cuerpo (Gutenberg, 1945) es
una escala basada en la amplitud de los primeros pocos ciclos de ondas P que no son fuertemente
influenciados por la profundidad focal (Bolt, 1989).
Mb = logA − logT + 0.01D + 5.9
Dónde:
A: Amplitud de la onda P
T: Período de la onda P (aprox. 1 s)
4.3.1.2.4 Magnitud de Momento Sísmico (Mw):
Una manera cualitativa del tamaño de un terremoto es midiendo la dislocación de los materiales
que intervienen en la generación del terremoto.
La escala Mw, fue introducida por Kanamori en 1977 y se llama magnitud de momento sísmico:
™ ൌ ൬
2
3
൰Ž‘‰ ‘െ ͳͲǤ͹
Donde el momento sísmico escalar, Mo se determina a partir del espectro de amplitudes para
bajas frecuencias (zona plana del espectro de amplitudes). Esta escala de magnitud es válida para
todo rango de valores, mientras que las demás se saturan, es decir, no dan valores fiables a partir
de un cierto valor.
El momento sísmico escalar Mo (en N-m y dyn-cm) es definido por la forma:
Mo = m ∗ Du ∗ S

Dónde:
Du: Valor medio de la dislocación (desplazamiento relativo de la fractura).
S: Área de la fractura
M: Coeficiente de rigidez del medio en que se ha producido.
4.3.2 Sismicidad del área de influencia
4.3.2.1 Historia sísmica del área de estudio
Silgado (1968, 1978, 1985) fue uno de los prisioneros en describir los principales eventos sísmicos
ocurridos en el Perú. Otros investigadores como Dorbath et.al. (1990), analizaron los grandes
sismos históricos del Perú y obtuvieron estimaciones de parámetros como la magnitud momento y
caracterización de la actividad sísmica en el norte, centro y sur del Perú.
Alva (1984) confeccionó un mapa de distribución de máximas intensidades sísmicas observadas
en el Perú, en el que se representan los niveles de daños producidos por los terremotos peruanos.
El mapa se basó en treinta isosistas de sismos peruanos y datos de intensidades puntuales de
sismos históricos y sismos recientes.
Del análisis de la información existente se deduce que para el área de influencia existe poca
información histórica. Desde el siglo XVI hasta el siglo XIX sólo se reportan los sismos sentidos en
las principales ciudades existentes, indicando que dicha actividad sísmica no es totalmente
representativa, ya que pueden haber ocurrido sismos importantes en regiones remotas, que no
fueron reportados.
De los sismos ocurridos en el área en estudio, se tienen mapa de isosistas de los siguientes
sismos: 13 de Mayo de 1784, 18 de Setiembre de 1833, 12 de Agosto de 1868, 9 de Mayo de
1877, 15 de Enero de 1958, 23 de Junio del 2001 y 15 de Agosto del 2007.
Se concluye que de acuerdo a la historia sísmica del área de estudio, han ocurrido en los últimos
428 años intensidades máximas de hasta IX y X grados.
4.3.2.2 Sismicidad Instrumental
La información sísmica instrumental para el Perú se encuentra recopilada en tres catálogos
sísmicos:
 Catálogo Sísmico República del Perú (1471-1982), desarrollado por Leonidas Ocola.
Proyecto SISAN – 1984.
 Catálogo Sísmico del Perú (1500-1984), desarrollado por A. Espinoza, L. Casaverde, J.
Michel, J. Alva, J. Vargas-Neumann Instituto Geográfico Nacional de España, USGS, PUCP,
UNI – 1985.
 Catálogo Sísmico del Perú (1500-1982), desarrollado por Daniel Huaco, Instituto Geofísico del
Perú. Proyecto SISRA, 1986.
La información utilizada es la recopilada en el catálogo sísmico del Proyecto SISRA (1985), hasta
el año 1992 con los datos verificados publicados por el ISC (International Sismological Centre) y
actualizados hasta el 13 de febrero del año 2008 por el IGP.

Los sismos en el área de influencia presentan el mismo patrón general de distribución espacial que
el resto del territorio peruano; es decir, la mayor actividad sísmica se concentra en el mar, paralelo
a la costa. Se aprecia la subducción de la Placa de Nazca, ya que hacia el continente la
profundidad focal de los sismos aumenta. También se producen sismos en el continente que son
superficiales e intermedios, y que estarían relacionados a fallas existentes.
4.4 Determinación del Peligro Sísmico
4.4.1 Fundamentos del Análisis de Peligro Sísmico
El análisis probabilístico de peligro sísmico se ha desarrollado mediante la representación
adecuada de la actividad sísmica de la zona en estudio y la elección de alguna relación entre la
amplitud del movimiento del terreno o de la respuesta estructural, alguna medida del sismo
(magnitud o intensidad) y la distancia entre el foco y la distancia de interés.
El peligro sísmico se define por la probabilidad que en un lugar determinado ocurra un movimiento
sísmico de una intensidad igual o mayor que un cierto valor fijado. En general, se hace extensivo
el término intensidad a cualquier otra característica de un sismo, tal como su magnitud, la
aceleración máxima, el valor espectral de la velocidad, el valor espectral del desplazamiento del
suelo, el valor medio de la intensidad Mercalli Modificada u otro parámetro.
Es evidente que los sismos no son independientes mirados como una serie en el tiempo.
Físicamente se requiere la acumulación de energía para generar un sismo mayor por lo que es
poco probable que sismos de gran magnitud se sucedan en plazos cortos. La ocurrencia de
réplicas es otro ejemplo de que los sismos no son independientes entre sí. A pesar de ello en
estudios de peligro sísmico se acepta que la ocurrencia de los sismos responde a una distribución
de Poisson, lo que implica suponer que los eventos son independientes entre sí, es decir, la
distribución no tiene memoria.
Aplicando esta teoría se puede demostrar que si la ocurrencia de un evento A depende de la
ocurrencia de otros eventos: E1, E2, ... En, mutuamente excluyentes y colectivamente
exhaustivos; entonces, de acuerdo al teorema de la probabilidad total se tiene para la
probabilidad de ocurrencia de A:
P(A) ൌ ෍ ሺ
A
Ei
)
୬
୧
∗ P(Ei)
Donde P(A/Ei) es la probabilidad condicional que A ocurra, dado que Ei ocurra.
La intensidad generalizada (I) de un sismo en el lugar fijado puede considerarse dependiente del
tamaño del sismo (la magnitud o intensidad epicentral) y de la distancia al lugar de interés. Si el
tamaño del sismo (S) y su localización (R) son considerados como variables aleatorias continuas y
definidas por sus funciones de densidad de probabilidad, fs(S) y fR(r) respectivamente; entonces el
peligro sísmico definido por la probabilidad que la intensidad I sea igual o mayor que una
intensidad dada, será: P (I=i) y está dada por:
P(I ≥ i) ൌ ඵ [I/(s, r)]fୱ(S)fୖ(r)dsdr

Esta es la expresión que resume la teoría desarrollada por Cornell en 1968, para analizar el peligro
sísmico. La evaluación de esta integral es efectuada por el programa de cómputo CRISIS2007
desarrollado y actualizado por Ordaz Mario. (2007).
4.4.2 Evaluación de fuentes sismogénicas
Para fines de un estudio de Peligro Sísmico se define como fuente sismogénica a aquella línea,
zona o volumen geográfico que tenga similitudes geológicas, geofísicas y sísmicas tales que se
pueda considerar que posee un potencial sísmico homogéneo en toda la fuente, es decir, en las
que el proceso de generación y recurrencia de sismos es espacial y temporalmente homogéneo.
Las fuentes sismogénicas cumplen un papel fundamental en la evaluación del peligro sísmico de
una región determinada, de modo que los resultados finales evidentemente dependen de una
adecuada delimitación.
Se tomaron en cuentas las fuentes sismogénicas definidas por Gamarra Rivera (2009) quien
identifica las fuentes analizando las características de la sismicidad en el Perú asociadas al
proceso de subducción y a la deformación continental. Es decir, en base a la Neotectónica y la
distribución espacial de los sismos, se han identificado zonas en las que se modifica el
comportamiento de la sismicidad entre una y otra región.
Para la definición de las fuentes sismogénicas de subducción de Interfase e Intraplaca, se
consideró el cambio de sismicidad que recurre a la altura de la Fractura Virú y la Depresión de
Trujillo, la influencia de la Dorsal de Nazca y las contorsiones que sufre la placa de Nazca y las
contorsiones que sufre la placa de Nazca al Norte (Ecuador) y Sur del Perú (altura de la Fractura
de Nazca – Arequipa) de acuerdo a las secciones mostradas en el Anexo A y según las tendencias
medias de sismicidad presentadas por Quispe, Tavera Bernal (2003).
Para la definición de las fuentes sismogénicas continentales está asociada a deformaciones
corticales, agrupaciones de sismos presentes en diversos sistemas de fallas (Bernal, Tavera
Antayhua, 2002) y en general a la actividad sísmica superficial producto del reacomodo interno de
la corteza por concentraciones de esfuerzos generados de la interacción de los límites de la placa
de Nazca y Sudamericana en el proceso de subducción.
Además, en la definición de las fuentes de ambos tipos (subducción y continentales) se utilizaron
datos disponibles de mecanismos focales obtenidos del catálogo telesísmico del CMT –
Universidad de Hatvard y los datos publicados en el trabajo “Inferences on the Geometry of the
Nazca Plate in Northwestern Perú Base don Data Collected by a Local Seismograph Network”
desarrollado por Tavera, Vilcan y Marín (2006).
La mayor parte de los sismos ocurridos en el área considerada es producto de la interacción de las
Placas de Nazca y Sudamericana. La Placa de Nazca se profundiza a medida que avanza hacia el
Continente, por lo que se pueden distinguir Fuentes de Subducción Superficial (F3, F4 y F5),
Fuentes de Subducción Intermedia (F15, F16 y F17) y una Fuente de Subducción Profunda (F20)
no influye en el proyecto. Las Fuentes de Subducción Superficiales, Intermedias y profundas,
tienen profundidades focales promedio de 40, 120 y 600 km respectivamente. Las Fuentes F8, F9
y F12 están asociadas a la sismicidad regional andina con profundidades focales superficiales, sin
estar asociadas a fallas activas. La Fuente F7 está asociada a la falla de la Santa.

Tabla Nº1: Coordenadas Geográficas de las fuentes Sismogénicas
4.4.3 Evaluación de Recurrencia Sísmica
Para evaluar la variación en el tamaño de los eventos sísmicos que cada fuente sísmica pueda
generar es necesario conocer la recurrencia sísmica de la fuente. La recurrencia sísmica
representa el número de eventos mayores o iguales a alguna magnitud dentro de la fuente y está
descrita por la pendiente de la relación de recurrencia de Gutenberg y Richter (b), la tasa media
anual de actividad sísmica (v), la magnitud mínima y la magnitud máxima (Ortiz Salas, 2011).
La relación de recurrencia de Gutenberg y Ritcher está representada por:
logN = a − bM
Donde N es el número acumulativo de sismos de magnitudes mayores a la magnitud m, y a y b
son constantes propias de cada región. Los parámetros a y b se obtienen generalmente por
regresión de una base de datos de la sismicidad de la fuente de interés, donde la constante b
describe la ocurrencia de sismos de magnitudes grandes y pequeñas
La expresión anterior también se puede describir como:
N = T୭eିஒ୑
FUENTES
-81.17 -9 -79.27 -7.9
-77 -14.8 -75.84 -13.87
-77 -14.8 -75.84 -13.87
-74.16 -17.87 -73 -16.53
-74.16 -17.87 -73 -16.53
-71.85 -19.87 -69.21 -19
-71.85 -22 -69.21 -22
-75.84 -13.87 -74.76 -13.13
-73 -16.53 -71.41 -14.67
-73 -16.53 -71.41 -14.67
-69.71 -18.67 -68.12 -16.13
-74.76 -13.13 -72.48 -11.4
-68.12 -16.13 -67.76 -13.8
-79.8 -8.13 -77.17 -6.53
-76.38 -14.3 -73.86 -12.46
-76.38 -14.3 -73.86 -12.46
-73.28 -16.87 -71.21 -14.4
-73.28 -16.87 -71.21 -14.4
-70.86 -18.8 -68.93 -15.73
-70.38 -22 -67.98 -22
-72.31 -6.67 -71 -6.33
-71.14 -11.3 -69.69 -10.93
FUENTE 20
FUENTE 12
FUENTE 15
FUENTE 16
FUENTE 17
FUENTE 8
FUENTE 9
COORDENADAS GEOGRAFICAS (°)
FUENTE 3
FUENTE 4
FUENTE 5

Dónde:
To: 10a es el número de sismos por unidad de tiempo con M 0.
β = b ∗ ln10
Los parámetros estadísticos de recurrencia para cada una de las fuentes sismogénicas se han
calculado utilizando la magnitud Ms y la magnitud de momento Mw, debido a que las nuevas leyes
de atenuación utilizadas están expresadas en magnitud de momento, y se requiere uniformizar la
entrada de datos para la integración de la amenaza sísmica.
La relación entre mb y Ms se hizo utilizando la ecuación propuesta por Castillo y Alva (1993). La
relación entre Ms y Mw se obtuvo utilizando el método de mínimos cuadrados obtenida por
Bolaños y Monroy (2004) en una muestra de eventos registrados en Perú y Chile que reportaron
tanto Ms como Mw. La relación propuesta está dividida en tres rangos:
Mw = 0,740 Ms + 1,742 Ms 6
Mw = 0,683 Ms + 2,039 6 Ms 8
Mw = 1,093 Ms – 0,593 Ms 8
Las relaciones anteriores están limitadas al número de eventos sísmicos utilizados en el ajuste.
En el análisis estadístico de los parámetros de recurrencia se utilizó el método de mínimos
cuadrados, considerando los datos de 1963 - 2003.
Este método ajusta los valores a una recta en función de la densidad de datos que existen en una
zona determinada. Los datos utilizados para el cálculo de a y b se encuentran dentro de los
valores de Magnitud Mínima de Homogeneidad y Magnitud Máxima.
La tasa es la tasa media anual de ocurrencia de eventos mayores o iguales que la magnitud
mínima de homogeneidad. Para determinar la tasa se utiliza una variación del diagrama de
Gutenberg y Richter, que consiste en dibujar un número acumulativo de eventos mayores a una
determinada magnitud versus el tiempo. De estos gráficos se puede determinar la magnitud
mínima de homogeneidad (Mmin) y la tasa. La magnitud mínima de homogeneidad corresponderá
al gráfico cuyo diagrama acumulativo versus tiempo muestre un comportamiento lineal
monotónicamente creciente. La tasa es la pendiente de dicha recta. Mmax es la magnitud máxima
probable que puede ser liberada como energía sísmica (McGuire, 1976). Para determinar esta
magnitud se utiliza el siguiente criterio: el más grande evento que ha ocurrido en la fuente en el
pasado, es el máximo sismo que se espera en el futuro.
4.4.4 Programa utilizado para la determinación del peligro sísmico
La determinación del peligro sísmico ha sido obtenida con el uso del programa de cómputo CRISIS
2007, que ha sido desarrollado por M. Ordaz, A. Aguilar y J. Arboleda en el instituto de Ingeniería,
UNAM, y que usa un modelo probabilístico que considera los parámetros de recurrencia, las leyes
de atenuación, las características geográficas de la distribución de los sismos. Este programa
opera con iteraciones dinámicas.

4.4.5 Leyes de Atenuación utilizadas para el análisis de Peligro Sísmico
Probabilístico
Para evaluar los efectos que produciría la actividad sísmica de determinado lugar, caracterizándola
a través de los parámetros sismológicos de cada fuente, es necesario relacionar la magnitud, la
distancia del sitio de interés a una fuente dada y la intensidad sísmica que se presentaría si
ocurriera un sismo en dicha fuente. Las expresiones que permiten establecer este tipo de
relaciones se las conoce como leyes de atenuación.
Para los sismos de subducción se han utilizado las leyes de atenuación para aceleraciones
espectrales propuestas por Youngs, Chiou, Silva y Humphrey (1997) y para los sismos
continentales se han utilizado las leyes de atenuación para aceleraciones espectrales propuestas
por Sadigh, Chang, Egan, Makdisi y Youngs (199)). A continuación se describen las leyes de
atenuación utilizadas en este estudio.
4.4.5.1 Ley de atenuación para aceleraciones espectrales propuestas por
Youngs, Chiou, Silva y Humphrey (1997)
Young et al. (1997) han desarrollado relaciones de atenuación para la máxima aceleración del
suelo y aceleraciones espectrales de respuesta horizontal (5% de amortiguamiento) para sismos
de interfase de la zona de subducción con magnitud momento mayor o igual que 5.0 y para
distancias de 10 a 500 Km. Las relaciones de atenuación fueron desarrolladas por un análisis de
regresión usando un modelo de regresión de efectos aleatorios que aborda una crítica de análisis
de regresión más temprana de movimientos sísmicos de la zona de subducción, utilizando datos
de eventos sísmicos registrados en Alaska, Chile, Cascada, Japón, México, Perú y las Islas
Salomón.
De acuerdo a esta ley, los movimientos máximos se incrementan con la profundidad y los sismos
de intraplaca producen movimientos picos que son alrededor de 50% más grandes que los sismos
de interface para la misma magnitud y distancia. Las relaciones de atenuación propuestas por
Youngs et al. (1997), obtenidas de un modelo de ajuste, están dadas para roca y para suelo.
Ley de atenuación para roca:
ln(A) = 0.2418 + 1.414M + C1 + C2(10 − M)ଷ
+ C3 ln(R + 1.781e଴Ǥହହସ୑ ) + 0.00607H
+ 0.3846ZT
Ley de atenuación para suelo:
ln(A) = 0.6687 + 1.438M + C1 + C2(10 − M)ଷ
+ C3 ln(R + 1.097e଴Ǥ଺ଵ଻୑ ) + 0.00648H
+ 0.3643ZT
Desviación estándar = C4 + C5M (para magnitudes mayores que Mw = 8.0 igualar al valor
correspondiente para Mw = 8)
Dónde:
y: aceleración espectral en g

M: magnitud momento (Mw)
rrup: distancia más cercana al área de rotura (Km)
H: profundidad (Km)
ZT: tipo de fuente, 0 para interfase, 1 para intraplaca
4.4.5.2 Ley de atenuación para aceleraciones espectrales propuestas por
Sadigh, Chang, Egan, Makdisi y Youngs (1997)
Sadigh et al. (1997) han desarrollado relaciones de atenuación para la máxima aceleración del
suelo y aceleraciones espectrales de respuesta horizontal (5% de amortiguamiento) para sismos
continentales. Estas relaciones están basadas principalmente en datos de movimientos fuertes de
eventos sísmicos de California (costa oeste de los Estados Unidos) y en datos obtenidos de los
sismos de Gazli (Rusia, 1976), Tabas (Irán, 1978) y de la URRS e Irán por medio de un análisis de
regresión utilizando una base de datos de 121 acelerogramas de terremotos en magnitud
momento. Las aceleraciones de atenuación que a continuación se presentan han sido
desarrolladas para roca y depósitos de suelos firme profundos, sismos de magnitud momento
mayor o igual a 4.0 y distancias de hasta 100 Km.
Ley de atenuación para roca:
ln(A) = C1 + C2M + C3(8.5M)ଶǤହ
൅ ͶŽ൫ ൅ ‡ሺେହାେ଺୑ ሻ
൯൅ ͹Žሺ ൅ ʹሻ
Ley de atenuación para depósitos de suelos firmes profundos:
ln(A) = C1 + C2M − C3 ln( ൅ Ͷ݁஼ହெ ) ൅ ͸൅ ͹ሺͺ Ǥͷെ ‫ܯ‬ ሻଶǤହ
y: aceleración espectral en g
M: magnitud momento (Mw)
rrup: distancia más cercana al área de rotura (Km)
Los coeficientes de la ley de atenuación difieren para Mw=6.5 y Mw=6.5 para un mismo valor
del periodo espectral, y las desviaciones estándar están expresadas por relaciones dadas de
acuerdo al periodo y varían en función a la magnitud.
4.5 Exposición y Análisis de Resultados

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 ESTUDIO GEOLÓGICO
5.2 ESTUDIO GEOTÉCNICO
5.3 ESTUDIO DE PELIGRO SÍSMICO

6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Flores, A; Sempere, T. 2002. “Avances sobre la historia geológica del valle Tacna”. Xl congreso
peruano de geología, resúmenes, p. 10.
Flores, A.; Jacay, J.; Roperch, P.; Sempere, T. 2002. Un Evento volcánico de edad Plioceno
superior en la región de Tacna: La Ignimbrita de Pachía. XI Congreso Peruano de Geología,
resúmenes, p. 122.
INDECI – 2004. Proyecto INDECI PNUD PER 02/51. “MAPA DE PELIGROS DE LA CIUDAD DE
TACNA”. Tacna-Perú.
Acosta, H., Alván, A., Mamani, M., Oviedo, M. J. Rodriguez (2010).- Geología de los
cuadrángulos de Pachía (36-v) y Palca (36-x), escala 1:50 000. INGEMMET, Boletín, Serie A:
Carta Geológica Nacional, 139, 100p., 7 mapas.
Acosta, H., Mamani, M., Alván, A., J. Rodriguez Cutipa, M (2012).- Geología de los cuadrángulos
de la Yarada (37-u), Tacna (37-v) y Huaylillas (37-X). Escala 1:50 000. INGEMMET, Boletín, Serie
A: Carta Geológica Nacional, 145, 112p.
Redpath, B. B. 1973. Seismic refraction exploration for engineering site investigations. Technical
Report E-73-4. Explosive Excavation Research Laboratory, Livermore, California.
Salinas, E. 1985. Evolución Paleogeográfica del Sur del Perú a la luz de los métodos de análisis
sedimentológico de las series del departamento de Tacna. Universidad San Agustín de Arequipa,
tesis de grado, 200 p.
Tezcan, S. S., Keceli, A., y Z. Ozdemir. 2006. Allowable bearing capacity of shallow foundations
base on shear wave velocity. Geotechnical and Geophysical Engineering, 24: 203-218.
Tosdal R, Farrare E. Clark A. (1981): “K-Ar Geochronology of the Late Cenozoic volcanic rocks
of the Cordillera Occidental, southernmost Perú”, Journal of Volcanology and Geothermal
Research 10, p 157-173.
Terzaghi, K., Peck, R.B. Mesri G. 1996. Soil Mechanics in Engineering Practice, 3rd Edition,
John Wiley Sons, New York.

7 ANEXOS
ANEXO 1 : Planos Geológicos
ANEXO 2 : Planos Geomorfológicos
ANEXO 3 : Record de excavación de calicatas

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