Dr. Efraín Ovando ShelleyInstituto de Ingeniería,

Universidad Nacional Autónoma de México

7 de septiembre,

2018

Condiciones del subsuelo y efectos de sitio en la ciudad de México durante el temblor

del 19 de septiembre de 2017

•Evolution of the lake zone and origins of soils in the Basin of Mexico

La cuenca de México a fines del Mioceno ( 14 millones de años ) Sierras: Pachuca (1),Guadalupe (2), Tepozotlán (3), Tepozán (4) y de las Pitas (5)

The Basin of Mexico at the beginning of the plesitocene (10 million years ago) Sierras: Nevada (7) y de Río Frío (8)

The basin in the Quaternayr (700 000 years ago) Sierra de Chichinautzin (9)

Modelo geológico de la cuenca de México (Mooser, 1996)

Evolution of the lake system (Elizabeth Schling Kiel, 1938)

Approximate limits in thediluvial age

Beginning of the XVIth century

Early XIXth century

En el año 1889

1895

Estratigrafía aluvio – volcánica de la ciudad de México

Dynamic soil properties

Sonda suspendida

Sonda suspendida en el predio del NAICM

Tramos de prueba Terminal Torre de control

Determinación de Vs con elementos bender

Señal de excitación

Señal de respuesta

Donde:

tefec es el tiempo de la onda a través

del espécimen de suelo.

Lefect es la distancia efectiva entre los

dos puntos de medición.

Sistema de medición de ondas P y S

Señales experimentales

Generador de

funciones

Osciloscopio

Cristales

piezoeléctricos

Comparación de Vs con diferentes técnicas experimentales

Columna resonante

Degradación de módulo G y amortiguamiento Columna resonante y Triaxial cíclica

Effects of the 19 September 2017 earthquakein Mexico City

Oaxaca, Univ. Benito Juárez

Parque Habana, Puebla

Acapulco

Guerrero, frontera con Oaxaca y Edo. de Puebla

Acceleration records outside the basin of Mexico

Pie cerro de la Estrella

Jardín IdeI

Acelereration records 19-09-17 inside the Basin

Equal dominant period contours

Contours of equal depth to thebase of clayey strata

Damage distribution

Distribución de dañosRelación con las condiciones geotécnicas

Abanicos aluviales (Sierra de las Cruces)

Map of spectral acceleration for structural periods of 1 sec (structures of about 7 to 10 storeys) Triangles indicate collapsed or severely damaged

buildings..

Comparisons with observationsduring the 1985 event

Aceleraciones registradas el 19 de septiembre de 1985 en el DF

Distribución de daños en otros temblores

Regional subsidence

Distribución of wells for extraction of water

37

Subsidencia Regional / Regional Subsidence

Acuitardo(agua salada)

Acuitardo

Acuífero confinado (aguadulce) /

Confined Aquifer(freshwater)

~60m

~600m

Bombeo profundoDeep pumping

Relleno artificialSuelo blando

Costra superficial natural

Formación arcillosa superior

Capa dura

Formación arcillosa inferior

Depósitos profundos

Arcillas limosas profundas

Arenas limosas

Limos arenosos

Limos

Arenas

Tobas

40.0

60.0

80.0

100.4

3.4 cm/año(39%)

Materialescompresibles

BANCOS DE NIVELPROFUNDOS

NAF0

50

100

150

Pro

fund

ida

d e

n, m

200

Fig. 3 Distribución de hundimiento anual entre 1991 y 2006 en la Catedral

(1)

(4)

HUNDIMIENTOS

7.8 cm/año2004

0

(2)

3.9 cm/año(54%)

1.6 cm/año(21%)

3.3 cm/año(46%)

1.2 cm/año(15%)

0

(1)(2)(3)

(4)(5)(6)

El banco de 60 m dejó de funcionar en 1999 Medidos entre marzo 23 de 1991 y mayo 4 de 1992

Medidos entre julio 14 de 2002 y agosto 15 de 2003 Medidos entre agosto 15 de 2003 y julio 20 de 2004 Medidos entre julio 20 de 2004 y septiembre 1 de 2005 Medidos entre septiembre 1 de 2005 y septiembre 27 de 2006

Los trabajos en la Catedral concluyeron en el año 2000

Poniente

7.2 cm/año1991

8.7 cm/año2003

2.5 cm/año(29%)

1.3 cm/año(15%)

1.5 cm/año(17%)

(3)

3.4 cm/año(43%)

1.6 cm/año(21%)

Oriente

(5)

9.2 cm/año2005

1.7 cm/año(18%)

1.3 cm/año(14%)

4.9 cm/año(58%)

1.3 cm/año(15%)

(6)

7.5 cm/año2006

1.5 cm/año(20%)

1.1 cm/año(15%)

4.1 cm/año(54%)

0.8 cm/año(11%)

0

5

00 5 10

q (kg/cm )c

2

15 20

10

15

Pro

fundid

ad m

20

25

30

35

W = 4940 toni

W = 21000 tonf

494021x21210001520

= 11.2 ton/m2

= 13.8 ton/m2

q =t

q =t

Tablestaca perimetral

de acero de 30cm Ø

3500 kg

6000 kg

3000 kg

Elevación del desplomepeso 4944 ton

desplome 2º = 3.5%

20.5 m

45.65 m (Diseño)

7000 kg

30 cm Ø

15 cm15 cm 32 cm

32 cm

Junta depilotes

Pilotes de madera con parte

superficial de concreto 30cm Ø

Arcillas

Capa dura

44.0 m1520 m

2

PESO 21 000 ton 4670 pilotes

Fig. 12 Columna de la Independencia

Capitel

23.47 mColumna

con medio2.8 m. Escalerainterior 158escalones

Ø

Pedestal

2.5 m Zócalo

2.16 m de emersión

1.5 m Plataforma

a) Peso del monumento = 3510 tonb) Peso de la cimentación inicial = 1430 tonc) Peso de la cimentación definitiva = 17490 ton

6.70 m Angel

5.48 m Base

Fig. 13 Hincado de pilotes y construcción de la losa

Predicción del hundimiento regional(Ovando y Ossa, 2004)

Hundimientos

esperados en el

centro histórico en el

año 2075

Curvas de igual

hundimiento en cm

380

400

420

440

460

480360

340

320

300 280

260

260

340320

380

360

400

440

420

Changes in static soil properties brought abour by effective stress increments

induced by regional pumping

siT

ifGw

11

H

)t(1ww

Nexp)t(up

2

Mtc '

0u

)t(ue1e1m

'

0

'

v

v

Changes in dynamic soil properties

82.0

a

0

)IPI(

r

amaxp

)t(u'p

IPI

1p122G

r

G G Hmax 1

H

rB

rB

A

2

21

minminmax H

One of the most important consequences of changes in shear modulus is

the change of dominant periods of the clay strata

)t(h

)t(hV

)t(h4V

i

isi

s

( ) ( )

savgavgavg

0 V

)t(δ-h4

ρG

)t(δ-h4T ==

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1990 2010 2030 2050 2070 2090 2110

time, years

do

min

an

t pe

riod

, s

Linear modelLinear equivalent model

Evolution of response specta anddominant periods at Central MexicoCity (Metropolitan Cathedral)

The incident signal was

obtained from acceleration

recorded at the UNAM

campus on 19 Sepetember,

1985

Spectral response in 1985 and 2017

Firm ground UNAM campus

Lake bed SCT site

Intensiy scenarios for structural periods of 1 second

Estimation from subsoil conditions in two different dates forsubduction earthquakes (similar to the 1985 event)

1993 2016

A partir de datos de registros del 19 de septiembre de 2017

Overview of damage, 19 September 1985

COORDINACIÓN DE GEOTECNIA

Torre Osa mayor

Figura. Imagen Torre Osa Mayor previo al 19S (Fuente: googlemaps.com)

MULTIFAMILIAR CONJUNTO MORELOS – Col. DoctoresCOORDINACIÓN DE GEOTECNIA

Torre Tauro

Figura. Imagen Torre Tauro y Torre Ariesprevio al 19S

(Fuente: googlemaps.com)

MULTIFAMILIAR CONJUNTO MORELOS – Col. Doctores

Torre Aries

Torre Tauro

Torre Aries

Torre Tauro

Torre Aries

Torre Tauro

Torre Aries

Torre Tauro

COORDINACIÓN DE GEOTECNIA

Paseo del Río No. 10, Col. Paseos de TaxqueñaCOORDINACIÓN DE GEOTECNIA

Puebla No. 260, Col. Roma

Por su atención,

Muchas gracias