Mapa de isoperiodos y amplificación relativa del terreno en el municipio de Naucalpan Dominant period map and ground relative amplification in Naucalpan municipality Darío RIVERA1, José María CHÁVEZ2 y Carlos ARCE1 1Facultad de Estudios Superiores Acatlán, UNAM, División de Matemáticas e Ingeniería, Unidad de Investigación Multidisciplinaria, Av. Alcanfores y San Juan Totoltepec, Santa Cruz Acatlán, Naucalpan, 53150, Estado de México, Tel. (+52 55) 5623-15-94. [email protected]. [email protected] 2Facultad de Estudios Superiores Acatlán, UNAM, Coordinación de Estudios de Posgrado, Av. Alcanfores y San Juan Totoltepec, Santa Cruz Acatlán, Naucalpan, 53150, Estado de México, Tel. (+52 55) 5623-15-94. [email protected] RESUMEN: El objetivo de este trabajo es proponer un mapa de isoperiodos y amplificación relativa del terreno en el Municipio de Naucalpan, Estado de México, con miras a establecer una zonificación sísmica; es de especial interés conocer las características dinámicas del suelo en la frontera con el Distrito Federal. Para el desarrollo de esta investigación se consultó información geológica y geotécnica. También se realizaron pruebas de vibración ambiental registradas en 102 sitios, con esta información se calcularon cocientes espectrales H/V (Nakamura) para identificar los periodos dominantes del suelo y para medir la amplificación relativa del terreno. Se concluye que en la zona de terreno firme, partes altas del Municipio caracterizado por suelos de origen volcánico, los periodos dominantes son inferiores a 0.3 s; en la zona de transición, parte baja del municipio y áreas que colinda con la Ciudad de México que se distingue por depósitos de suelos aluviales, los periodo dominantes son mayores a 0.3 s y menores que 1 s; las amplitudes relativas de movimiento del terreno suelen ser mayor en la frontera con el Distrito Federal en comparación con otros puntos de Naucalpan. ABSTRACT: The objective of this work is to propose a dominant period map and ground relative amplification in the Naucalpan Municipality, Estado de México, with a view to establishing a seismic zonation; of special interest is understanding the dynamic characteristics of the soil on the border with the Distrito Federal. For the development of this research were consulted geological and geotechnical information. There were also microtremors tests registered in 102 sites, with this information it was calculated H/V spectral ratios (Nakamura) to identify dominant periods of soil and to measure the ground relative amplification. It is concluded that in the area on stiff ground, high parts of Municipality characterized by soils of volcanic origin, the dominant periods are less than 0.3 s; in the transition zone, lower part of the municipality and areas immediately adjacent to the Mexico City that is characterized by deposits of alluvial soils, the dominant period are greater than 0.3 s and less than 1 s; the ground relative amplification tend to be higher in the border with the Distrito Federal in comparison with other points of Naucalpan. 1 INTRODUCCIÓN 1.1 Antecedentes El municipio de Naucalpan forma parte de la zona metropolitana del Valle de México y es uno de los municipios del Estado de México con un desarrollo urbano constante y creciente, por lo que es de los más densamente poblados. El ayuntamiento está ubicado dentro del Eje Neovolcánico Transversal Mexicano, por lo que está expuesto a una gran actividad sísmica, entre los que destacan sismos de subducción que se generan en la costa del Pacífico y sismos de tipo cortical originados en Acambay; según el trabajo de García y Suárez (1996), históricamente, tres terremotos han provocado daños a las construcciones de Naucalpan: 2-noviembre-1984, 19-septiembre-1912 y 19-noviembre-1912. De estos tres sismos el de mayor intensidad fue el último, cuyo epicentro se registró en el pueblo de Acambay, Estado de México, M=6.9. De acuerdo a un análisis de la compañía ERN (Evaluación de Riesgos Naturales), si el sismo de Acambay ocurriera en la época actual, y tomando como referencia una cartera representativa del sector asegurador, así como la base de datos de la infraestructura federal, se obtendría como resultado que el Estado de México y el Distrito Federal serían los más perjudicados, al sumar ambos una pérdida de casi 29 mil millones de pesos; en la SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 2 Mapa de isoperiodos y amplificación relativa del terreno en el municipio de Naucalpan infraestructura federal los sectores más afectados serían la vivienda y escuelas (Hernández et al., 2012). Esta evaluación pone de manifiesto que este tipo de sismos traería pérdidas considerables para municipios como el de Naucalpan, en donde existe un número importante de edificaciones, que han aumentado conforme al crecimiento poblacional. Por otro lado, la mayor parte de las investigaciones sobre riesgo sísmico se han concentrado en la ciudad de México después de los sismos de 1985, lo que ha dado lugar a enriquecer el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal (RCDF, 2004) y sus Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo (NTCSismo, 2004), que han servido de modelo para otras entidades del país pero no para su aplicación, dado que el movimiento sísmico es diferente. En este sentido es importante desarrollar investigaciones sobre el movimiento del terreno ante excitaciones sísmicas en aquellos municipios que no las tienen, como es el caso de Naucalpan, a efecto de tener medidas preventivas contra el daño en las construcciones y sus implicaciones en cuanto a pérdidas de vidas humanas y económicas, lo cual se logra a través de desarrollar adecuados criterios para el diseño sísmico de los edificios acorde a las intensidades sísmicas del sitio. Para la evaluación del riesgo sísmico se requiere de un proceso para definir sus principales componentes, en términos cuantitativos, a fin de que su valoración sea objetiva, dichos componentes son: peligro, exposición del sistema afectable (construcciones) y vulnerabilidad del sistema afectable, siendo fundamental el primero de ellos, por lo que es necesario llevar a cabo estudios de microzonificación sísmica con objeto de comprender las características de movimiento del terreno, que permitan establecer una zonificación y al mismo tiempo determinar la zona de mayor intensidad sísmica. En este sentido se han realizado algunos trabajos tendientes a conocer las características mecánicas y dinámicas del suelo en la zona norponiente del valle de México, a través de propuestas de atlas de riesgo geotécnico y microzonificación sísmica, tal como se describe en los trabajos de Chávez (2008), Torres (2011), Hernández (2012) y Rivera et al. (2013). No obstante, se requieren más investigaciones que refuercen con mayor precisión los aspectos geológicos y de amplificación dinámica del terreno, además de afinar los mapas de isoperiodos en la frontera con el Distrito Federal para orientar de mejor forma a los proyectistas de obras sobre el nivel de riesgo sísmico al que se pueden enfrentar. 1.2 Objetivo El objetivo de este artículo radica en conocer con mayor profundidad la geología y las propiedades dinámicas del suelo en el municipio de Naucalpan, en especial en la frontera con la Ciudad de México, a efecto de proponer los siguientes mapas: geológico, de isoperiodos y de amplificación relativa del terreno. 2 GEOLOGÍA REGIONAL Y CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS 2.1 Aspectos geológicos y geotécnicos de la Cuenca de México Por su localización dentro del Cinturón Volcánico Transmexicano, el cual constituye una de las provincias geológicas más importantes del país, la Cuenca de México es muy compleja desde el punto de vista tectónico y posee una interesante historia geológica: Hacia el final del Mioceno, hace unos catorce millones de años, inició la actividad volcánica con la formación de las sierras de Pachuca, Guadalupe, Tepotzotlán, Tepozán y Las Pilas. Les siguió, con cerca de diez millones de años, la sierra de Las Cruces, que delimita la parte occidental de la cuenca actual y, al oriente, las primeras formaciones de la Sierra Nevada y la de Rio Frio. Este amplio valle por donde circulaban varios ríos, quedó cerrado desde hace unos setecientos mil años, cuando una intensa actividad volcánica dio origen a la Sierra de Chichinautzin, privando al río Balsas de un afluente y formando una cuenca cerrada de 9,600 Km². Al oriente, fruto de una serie de erupciones intermitentes a lo largo del Cuaternario, concluía la formación de la Sierra Nevada, en donde se levantan los conos del Popocatépetl y del Iztaccihuatl con sus fumarolas (Chávez, 2008). La Cuenca de México mide en dirección norte-sur alrededor de 90 Km y en dirección este-oeste, en la parte norte, cerca de 100 km y en la parte sur alcanza unos 50 km. Sus altitudes oscilan entre 2,390 en el norte y 2,240 m en dirección sur (Santoyo et al., 2005). Está rodeada por altas montañas, limitada al norte por las sierras de Pachuca y Tepotzotlán, al sureste por el Popocatépetl, con una altura media de 5,300 m y al oeste por las sierras de Monte Alto y de Las Cruces (Díaz, 2006). En el trabajo de Díaz (2006) se describen los principales eventos geológicos en la Cuenca de México de la siguiente manera: -Depósito de 2,000 m, aproximadamente, de calizas, areniscas y lutitas en un ambiente marino durante el Cretácico. -Plegamiento y fallamiento normal de las rocas marinas durante el Terciario Temprano, dando origen a un sistema tectónico regional de graben centrado en la Cuenca. -Vulcanismo y depósito de sedimentos fluviales y lacustres en el graben durante el Plioceno-Eoceno. -Depósito de flujos de lava y materiales piroclásticos durante el Oligoceno, Mioceno y Pleistoceno. SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. RIVERA D. et al. -Depósito de abanicos fluviales y de piamonte en las regiones del este y oeste, durante el Plioceno superior y el Pleistoceno. -Erupciones volcánicas de basalto y pómez durante el Pleistoceno, en la parte central y sur de la cuenca. Las más importantes efusiones del cinturón volcánico del Chichinautzin, lo que causó el cierre de la cuenca. -Desarrollo de un conjunto de fallas NE-SW a través del piso de la cuenca, bajo los depósitos lacustres. -Desarrollo del ambiente lacustre como una consecuencia del cierre de la cuenca. Actualmente se cuenta con algunos mapas de caracterización geotécnica de la Cuenca de México, en los que se busca detallar los tipos de materiales existentes. Entre ellos se encuentra uno del Estado de México que define cuatro tipos de terreno en general y que coinciden con el área correspondiente al norponiente de la cuenca: -Sierras y cerros, conformados por rocas de origen volcánico, sedimentario y metamórfico. -Planicies y lomeríos, en los que los depósitos profundos se encuentran a veinte metros o menos y están constituidos predominantemente por estratos arenosos y limo arenosos intercalados con capas de arcilla lacustre. -Lomas, formadas por rocas o suelos generalmente firmes que fueron depositados fuera del ambiente lacustre, pero en los que puede existir superficialmente o intercalados, depósitos arenosos en estado suelto o cohesivos relativamente blandos -Lago, integrado por potentes depósitos de arcilla altamente compresibles, separados por capas arenosas con contenido diverso de limos o arcillas medianamente compactos o muy compactos. La Cuenca de México permaneció de forma exorreica (las aguas de la cuenca tenían salida fluvial hacia el mar), hasta hace 700,000 años, cuando surgió producto de una gran actividad volcánica, la Sierra de Chichinautzin cerrando la cuenca y cubriendo la salida que iba al río Balsas, razón por la cual se formaron varios lagos. La parte central de la cuenca se fue llenando con acarreos arenosos, limo-arcillosos y emisiones de cenizas y pómez provenientes de los volcanes del sur. Al pie de las sierras y por el brusco cambio de pendiente de los ríos, se localizan grandes depósitos aluviales de composición muy variable y estratificación cruzada o lenticular, evidencia de una dinámica erosiva debido a periodos de lluvia intensa (Díaz, 2006). Los suelos arcillosos blandos son la consecuencia del proceso de depositación y la alteración físicoquímica de los materiales aluviales y de las cenizas volcánicas en el ambiente lacustre, donde existían abundantes colonias de microorganismos y vegetación acuática. El proceso sufrió largas interrupciones durante los periodos de intensa sequía, el nivel del lago bajó y se formaron costras endurecidas por deshidratación incluida por secado 3 solar. Otras breves interrupciones fueron provocadas por violentas etapas de actividad volcánica, que cubrieron toda la cuenca con mantos de arenas basálticas o pumíticas; eventualmente, en los periodos de sequía también ocurrían erupciones volcánicas (Santoyo et al., 2005). El proceso descrito formó una secuencia ordenada de estratos de arcilla blanda separados por lentes duros de limos y arcillas arenosas, costras secas y arenas, basálticas o pumíticas, de las emisiones volcánicas. Los espesores de las costras duras por deshidratación solar tienen cambios graduales debido a las condiciones topográficas del fondo del lago; alcanzan su mayor espesor hacia las orillas del vaso y pierden importancia y llegan a desaparecer al centro del mismo. Los suelos duros o tobas rojizas arcillosas de las lomas son la consecuencia de la alteración del polvo volcánico depositado en clima relativamente caliente, condición en que se producen suelos con coloides debido a la actividad fitológica más intensa. 2.2 Geología del norponiente del Valle de México (Naucalpan) La información geotécnica actual, al respecto de la zona conurbada al norponiente del valle de México, se obtiene de obras civiles que se han realizado; sin embargo, esta información está dispersa o es celosamente guardada por las empresas que la han elaborado, lo que ha obligado a realizar una gran cantidad de estudios de tipo geotécnico para conocer el comportamiento de los suelos y las problemáticas de la cimentación de obras de Ingeniería (Chávez, 2008). En esta zona, a la cual corresponde Naucalpan, la litología está compuesta principalmente por rocas volcánicas y piroclásticas. La secuencia inicia con rocas extrusivas del Mioceno Medio y Tardío, constituidas por tobas, brechas volcánicas y lavas. Estas últimas son andesitas de lamprobolita o de augita, andesitas de hiperstena y dacitas; las tobas son cristalinas andesíticas. Básicamente en Naucalpan se encuentran en las bases de las Sierras de Guadalupe y la Sierra de las Cruces, donde se amplían más hacia el norte en la base de la Sierra de Tepozotlán, lugar donde predominan (Vázquez y Jaimes, 1989; Chávez, 2008). La Formación Las Cruces fue interpretada por Bryan (1948), Segerstrom (1961) y Mooser (1974) como Formación Tarango. En el norponiente del valle de México se encuentran sus afloramientos a lo largo de la carretera Nuacalpan-Jiquipilco, en las afueras de San Mateo Nopala y la carretera Naucalpan-Cuajimalpa. Está constituida por depósitos piroclásticos como pómez pliniana y secuencias de “surges” (inicios de secuencias piroclásticas), planares o masivos, cristalinos, vítreos y en ocasiones con pómez, cubiertos por flujos SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 4 Mapa de isoperiodos y amplificación relativa del terreno en el municipio de Naucalpan piroclásticos generalmente no soldados de cenizas cristalinas, vítreas. En algunos casos estos piroclastos se encuentran cubiertos o interestratificados con material aluvial en paleocanales fluviales. Existen lavas andesíticas y dacíticas intercaladas con brechas en las partes altas de la Sierra de Las Cruces. El espesor de esta Formación se estima en 990 m. Estos depósitos cubren en discordancia erosional a las rocas extrusivas del Mioceno Medio y Mioceno Tardío y a las rocas volcánicas del Plioceno Temprano y se encuentran cubiertos a su vez por depósitos aluviales y lacustres del Cuaternario (Vázquez y Jaimes, 1989). Los depósitos aluviales consisten de material clástico fluvial acumulado simultáneamente con sedimentos lacustres y depósitos volcánicos del Cuaternario (Vázquez y Jaimes, 1989), afloran formando llanuras al norte y sur de la cuenca. Los espesores máximos de alrededor de 500 m se encuentran en el centro de las depresiones y se adelgazan hacia las márgenes de la llanura. En la zona norte y sur de la cuenca se incluye material propio consolidado, compuesto por fragmentos del tamaño de la grava, arena, limos y arcilla, conteniendo localmente marga, tierra diatomácea, turba, loess y travertino (Vázquez y Jaimes, 1989). En algunas partes de la cuenca se intercalan a profundidad con tobas y derrames lávicos basálticos y andesíticos (Chávez, 2008). La formación geológica del municipio de Naucalpan está compuesta en gran parte de rocas ígneas volcánicas y sedimentarias, provenientes del periodo Terciario de la era Cenozoica y en menor medida del período Cuaternario (Martínez, 2012). Cabe agregar que Naucalpan está situado al pie de la Sierra de Las Cruces, la cual está conformada por tobas, brecha andesítica, pómez, arena y limo (Santana, 2011). Los suelos de origen aluvial y volcánico pertenecen a las partes más bajas del municipio, los suelos superficiales son estratos de material vegetal con espesores aproximadamente de 1 a 2 m, después aparecen los suelos pertenecientes a la series Clástica Fluvial y Aluvial (es decir, materiales granulares aluviales y depósitos superficiales de color negro y vidrio volcánico) de las formaciones de la Sierra de Las Cruces, la Sierra de Tepozotlán y la Sierra de Guadalupe (Martínez, 2012). En las partes altas de Naucalpan las formaciones geológicas son principalmente la Tarango y la Becerra, compuestas primordialmente por brecha andesítica con intercalaciones de pómez, arena y limo. Las formaciones de las Sierras Menores contienen numerosos horizontes de toba, ceniza y capaz de pómez, provenientes de las erupciones de las Sierra de Las Cruces y están constituidas por lava, toba y aglomerados basálticos, andesíticos y dacíticos (Santana, 2011). 2.3 Mapa geológico de Naucalpan En el mapa geológico del territorio de Naucalpan de Juárez que se presenta (figura 1) se observa una secuencia de rocas en la porción central donde predominan las que constituyen la Formación Tarango (T), en ocasiones cubierta por rocas ígneas extrusivas de composición intermedia (Igei) con gran cantidad de estructuras volcánicas sobre todo en la parte oeste del territorio. Hacia el norte, junto con las rocas piroclásticas de la Formación Tarango se encuentran brechas volcánicas (Bv) que marcan el límite con el Municipio de Atizapán. Cerca de la presa Madín aparecen las secuencias piroclásticas descritas, asociadas en ocasiones a materiales tobáceo-arenosos. Hacia la porción oriental del municipio, cerca de la Facultad de Estudios Superiores Acatlán (FES Acatlán), los materiales predominantes son los correspondientes a suelos que constituyen parte del valle de Cuautitlán y están compuestos de series de arcillas de baja plasticidad con arena y limo, limo y arena-arcillosa con espesor de 12 m, cubiertas por 8 m de arcilla y limo de consistencia blanda (Haas, 1978). En el cerro del Ocotillo, que colinda con el de Moctezuma, al poniente de la FES Acatlán, se encuentra un cuerpo intrusivo de composición intermedia (pórfido andesítico) (Igii), que ha sido descubierto por la construcción de calles debido al avance urbano y que no aparece en los mapas geológicos que se han hecho de la zona, ni se menciona en la bibliografía que describe a la Sierra de Las Cruces. Este cuerpo probablemente continúe hacia el norte pues aflora también cerca de la presa Madín en el Municipio de Atizapán; generalmente está coronado por rocas piroclásticas y volcánicas de composición principalmente andesítica y basáltica, y se observan sus intrusiones afectando a secuencias de tobas. Es importante tomar en cuenta este cuerpo intrusivo para la delimitación de áreas de respuesta a las ondas sísmicas ya que forma parte del basamento y, aunque presenta un alto grado de alteración y fracturamiento, constituye una roca sumamente resistente y profunda que puede explicar la baja incidencia de sismos en la zona. En general, y principalmente en las secuencias de la Formación Tarango (T) y en las rocas volcánicas (Igei), se observa un alto grado de fracturamiento y escasas fallas; la única reportada por el INEGI afecta a la Formación Tarango y se ubica en la parte central del mapa, registrada como falla normal con buzamiento hacia el oeste. Al oriente del mapa se delimitan las grietas de Echegaray y La Florida, que afectan a los suelos de los terrenos aluviales con hundimientos hasta de 80 cm y que pueden provocar desplazamientos en las edificaciones por efecto de sismos. Estas grietas se formaron debido a la extracción del agua del SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. RIVERA D. et al. subsuelo, tienen orientación E-W y longitudes que superan los 1000 m. Las tobas de la Formación Tarango fueron motivo de explotación indiscriminada durante varios años por su similitud con las arenas y formaron parte de los materiales de construcción de la Ciudad de México durante su expansión hacia el norponiente de la Cuenca. Esta explotación subterránea sin control dejó gran cantidad de extensas cavidades ocultas, que actualmente constituyen un riesgo para las construcciones, pues su falta de ubicación provoca que se descubran demasiado tarde, cuando las edificaciones sufren fracturamientos en sus muros, hundimientos, basculamientos e incluso colapsos. La relación con la respuesta a las ondas sísmicas en estas zonas es clara: el suelo está debilitado por las cavidades y es más susceptible a derrumbes en caso de sismo. 5 capacidad de muestreo es de 100 muestra por segundo. En cada sitio se realizaron dos muestras de 180 s cada una. Además se registraron los datos generales del sitio; coordenadas, altitud, dirección o referencia de ubicación y los nombres de los archivos generados. Se evitó colocar los sensores sobre rellenos, taludes o cualquier material suelto procurando elegir material sano, compacto o bases de pavimentos. Una vez capturado el registro se procedió al trabajo de gabinete consistente en conversión de los archivos de formato nativo kinemetrics (.evt) a tipo ASCII. Con el programa Degtra (Ordaz y Montoya, 2000) se visualizaron las señales y se realizó la corrección de línea base, se aplicó un filtro pasabanda con ventana comprendida entre 0.1 y 10 Hz. Los registros obtenidos son de aceleración. Como paso siguiente se realizó la obtención de los espectros de Fourier; se procesaron en series de 8900 puntos para una ventana de periodos entre 0 y 1 s. 3.2 Cocientes espectrales H/V (Nakamura) Figura 1. Mapa geológico de Naucalpan de Juárez, Estado de México (INEGI, SGM y Ángeles (2014)). 3 MEDICIÓN DEL MOVIMIENTO DEL TERRENO 3.1 Pruebas de vibración ambiental Para analizar el movimiento del terreno se procedió a realizar campañas de medición en 102 puntos del municipio de Naucalpan a través de pruebas de vibración ambiental (microtremores). Este tipo de mediciones ofrecen buena aproximación para la caracterización de la respuesta de sitio, además de la sencillez y rapidez de operación, así como su bajo costo (Lermo y Chávez-García, 1994). Dicha vibración está compuesta por ondas Rayleigh y ondas de cortante. Para estas mediciones se emplearon equipos Kinemetrics que constan de dos adquisidores de datos y seis acelerómetros. Los acelerómetros son triaxiales, con rangos de grabación de ± 0.25g a ± 4.00g. Los adquisidores de datos son Makalu, con seis canales y proveen una resolución de 24 bits, la Las técnicas usadas para analizar las señales de microtemores son: amplitudes espectrales, cocientes espectrales entre el sitio de interés y el de referencia, y cociente espectral entre las componentes horizontal y vertical (H/V) del punto de medición. Sin embargo, esta última técnica ha sido la de mayor referencia desde que Nakamura (1989) demostró que el cociente H/V es una estimación fiable de la función de transferencia del sitio. Trabajos como el de Konno y Ohmachi (1998) han mostrado que la relación H/V es útil para estimar el periodo fundamental del suelo y para evaluar el factor de amplificación del terreno. Por lo anterior, en esta investigación se optó por emplear la técnica del cociente H/V, también conocida como cociente de Nakamura, para caracterizar el movimiento del terreno en el municipio de Naucalpan. Además de que ha sido empleada para estudios de la zona norte del Valle de México, tal como se comenta en el trabajo de Jaramillo y Aguilar (2012). En la figura 2 se muestra la aplicación del cociente de Nakamura para uno de los puntos de medición, calzada México Torre Blanca, que como se podrá ver se presenta los cocientes de las componentes horizontales x y y (Ax, Ay) con respecto a la componente vertical z (Az); en este trabajo se vio la conveniencia de calcular el cociente promedio como resultado de los cocientes Ax/Az y Ay/Az, tal como se muestra en la misma figura. Con base en la gráfica del cociente promedio se puede identificar que en dicho sitio se tiene un periodo fundamental del suelo (Ts) de 0.73 s, aproximadamente, y una amplificación relative (Ar) de cuatro. SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 6 Mapa de isoperiodos y amplificación relativa del terreno en el municipio de Naucalpan Avenida Fuentes de los Leones Ar = 1.40 0.23 s Baja amplificación relativa Avenida Fresno Ar = 3.0 0.40 s Mediana amplificación relativa Avenida Hacienda del Rosario Ar = 4.0 Ar = 7.0 0.73 s 0.70 s Figura 2. Cociente espectral H/V para el sitio de Calzada México Torre Blanca. En la figura 3 se muestran los cocientes promedio para otros puntos de medición del municipio, en donde, se ilustra la variación de Ts y Ar entre dichos sitios. De igual forma se ilustra el movimiento del terreno de sitios típicos que se consideran de baja, mediana y alta amplificación relativa. En la tabla 1 se presenta los resultados de las mediciones en estos sitios de diferente amplificación relativa. Alta amplificación relativa Figura 3. Cocientes espectrales H/V promedio para diferentes sitios del municipio de Naucalpan. Tabla 1. Resultados de algunos sitios con diferente nivel de amplificación relativa. Sitio Av. Fuentes de los Leones Avenida Fresno Avenida Hac. del Rosario Ts (s) Ar 0.23 0.40 0.70 1.4 3.0 7.0 Nivel de amplificación relativo Bajo Mediano Alto De la tabla 1 se aprecia que conforme se incrementa el valor de Ts aumenta Ar, mientras que en la figura 4 se observa que el punto de mayor amplificación relativa corresponde al que se ubica en la frontera con el Distrito Federal. Ar = 1.4 Avenida Fuentes de los Leones Ar = 3.0 Avenida Fresno Ar = 7.0 Avenida Hacienda del Rosario Figura 4. Ubicación de algunos puntos de medición con diferente amplificación relativa (Ar) estimados con los cocientes H/V. SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. RIVERA D. et al. 4 MAPAS DE ISOPERIODOS Y AMPLIFICACIÓN RELATIVA DEL TERRENO A partir de las mediciones de vibración ambiental en 102 sitios del municipio de Naucalpan se procedió a obtener los cocientes espectrales H/V, como se comentó anteriormente, para identificar los valores de Ts y de Ar para dichos puntos de medición, con esta información se elaboraron los mapas de isoperiodos y de amplificación relativa del terreno, vaciando los datos en el Arc Gis 9 los puntos característicos georeferenciados, tal como se muestra en las figuras 5 y 6. Figura 5. Mapa de isoperiodos del municipio de Naucalpan 7 En el mapa de isoperiodos se observa que la distribución de los periodos dominantes tiene relación con el mapa geológico (figura 1), de esta manera en las partes altas del municipio, zona poniente de Naucalpan, en donde predominan rocas volcánicas y piroclásticas, constituidas por secuencias de tobas, brechas volcánicas y lavas, se tiene valores inferiores a 0.3 s; dentro de estas zonas se encuentran la Carretera México-Toluca, quinta sección de Lomas Verdes, Avenida Fuentes de los Leones, entre otros. En tanto en las partes bajas, zonas centro y oriente de Naucalpan, están constituidas por depósitos de suelos aluviales, intercalados con las formaciones Tarango, en donde predomina arena limosa con arcilla, se tienen periodos de vibración superiores a 0.3 s, cuyos espesores influyen en la variación del periodo, de tal forma que se alcanzan valores hasta de 0.73 s; así, se tiene los casos de Naucalpan Centro, Conscripto, Gustavo Baz y los límites con las delegaciones Azcapotzalco y Miguel Hidalgo. El mapa de amplificación relativa del terreno tiene buena correlación con los mapas de geología y el de isoperiodos, dado que en la zona de suelo de consistencia firme, identificado en este trabajo como partes altas de Naucalpan, los periodos y la amplificación del suelo son bajos. En tanto, que en las partes bajas de Naucalpan en donde se tiene depósito de suelos de consistencia blanda, el periodo y la amplificación de movimiento del suelo tienden a incrementarse, de tal forma, que los máximos valores de estos parámetros dinámicos se presentan en la frontera con el Distrito Federal. 5 CONCLUSIONES Con objeto de conocer con mayor detalle las características dinámicas del suelo de Naucalpan, en este trabajo se propusieron los siguientes mapas: geológico, isoperiodos y amplificación relativa del terreno. Figura 6. Mapa de amplificación relativa del terreno en el municipio de Naucalpan Para el trazo del mapa de isoperiodos se aplicó una interpolación (Kriging) de los periodos obtenidos, los cuales varían de 0.16 s a 0.73 s, estos fueron divididos en nueve rangos, según se aprecia en la figura 5. Mientras que para la elaboración del mapa de amplificación relativa (figura 6) se obtuvieron valores de Ar entre 1.2 y 7.5, los cuales se dividieron en cuatro rangos: baja (1.2 ≤ Ar ≤ 2), media baja (2 < Ar ≤ 3), media alta (3 < Ar ≤ 5) y alta (5 < Ar ≤ 7.5). Los tres mapas ofrecen una buena correlación, de tal forma, que para fines de diseño sísmico de edificios se pueden establecer dos zonas: firme y transición; en la primera los periodos fundamentales del terreno son inferiores a 0.3 s, que corresponde a las partes altas del Municipio; en tanto que en la de transición, partes bajas del municipio y zonas que colinda con las delegaciones Azcapotzalco y Miguel Hidalgo, oscila entre 0.3 s y 0.73 s, además que es una zona en donde se tiene mayor amplificación relativa en comparación con otros sitios de Naucalpan. SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 8 Mapa de isoperiodos y amplificación relativa del terreno en el municipio de Naucalpan AGRADECIMIENTOS Se agradece a la Dirección General de Asuntos del Personal Académico de la UNAM (DGAPA) el apoyo recibido para el desarrollo de este trabajo de investigación como parte del proyecto PAPIIT IT101513 “Riesgo sísmico del municipio de Naucalpan”. De igual forma se reconoce el trabajo realizado por Berenice Ángeles Sánchez en la elaboración de los mapas de geología, isoperiodos y amplificación relativa del terreno. REFERENCIAS Ángeles B. (2014). Amplificación sísmica del municipio de Naucalpan de Juárez en términos del espectro de Fourier, Tesis de licenciatura para obtener el título de Ingeniero Civil, FES Acatlán, UNAM, en proceso de elaboración. Bryan K. (1948). “Los suelos complejos y fósiles de la altiplanicie de México, en relación a los cambios climáticos”, Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, 13. Chávez J. M. 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