Análisis de la amenaza por movimientos en masa detonados por sismo en los Andes colombianos, caso de estudio: Barbosa (Antioquia)

Palabras clave: movimientos en masa, sismos, andes colombianos, método de newmark, análisis seudoestático

Resumen

Los sismos constituyen uno de los mayores detonantes de movimientos en masa en el mundo. Diversas metodologías han sido desarrolladas para predecir y evaluar estos fenómenos desde enfoques estadísticos, físicos o combinación de ambos. En el presente estudio se analiza la amenaza por movimientos en masa detonados por sismos en el municipio de Barbosa, ubicado en los Andes colombianos, a través de los dos métodos más implementados: el análisis seudoestático y el método de Newmark, debido a su fácil uso, larga trayectoria y aceptación investigativa en los análisis de equilibrio límite. Los resultados permiten entender la respuesta geomecánica del subsuelo ante sismos en condiciones tanto saturadas como secas. El caso de estudio presentado señala un gran potencial de las metodologías mencionadas como herramientas de análisis de la amenaza de movimientos en masa detonados por sismos en zonas montañosas. Como se ha presentado en diferentes estudios, el porcentaje de áreas inestables se encuentra directamente relacionado con el grado de saturación del terreno y la pendiente. Para el municipio de Barbosa, y utilizando el méto- do de Newmark, el área inestable alcanza el 59% del municipio en condiciones saturadas y 17% en  condiciones secas; mientras que utilizando el método seudoestático representan el 22% y 8% del municipio, respectivamente.

Biografía del autor/a

Edier Vicente Aristizábal Giraldo, Universidad Nacional de Colombia

Doctorado. Universidad Nacional de Colombia. Profesor Asistente, Departamento de Geociencias y Medioambiente, Facultad de Minas. Universidad Nacional de Colombia - sede Medellín. Medellín, Colombia.

Federico José Gómez Cardona, Universidad Nacional de Colombia

Ingeniero geólogo. Universidad Nacional de Colombia - sede Medellín. Medellín, Colombia.

Edwin Fabián García Aristizábal, Universidad de Antioquia

Doctorado. Universidad de Kyoto, Japón. Profesor Asociado, Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia.
Medellín, Colombia

Juan Carlos Guzmán Martínez, Universidad de Antioquia

Ingeniero civil, Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Agencias de apoyo:

área metropolitana del valle de aburrá, universidad nacional de colombia

Biografía del autor/a

Edier Vicente Aristizábal Giraldo, Universidad Nacional de Colombia

Doctorado. Universidad Nacional de Colombia. Profesor Asistente, Departamento de Geociencias y Medioambiente, Facultad de Minas. Universidad Nacional de Colombia - sede Medellín. Medellín, Colombia.

Federico José Gómez Cardona, Universidad Nacional de Colombia

Ingeniero geólogo. Universidad Nacional de Colombia - sede Medellín. Medellín, Colombia.

Edwin Fabián García Aristizábal, Universidad de Antioquia

Doctorado. Universidad de Kyoto, Japón. Profesor Asociado, Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia.
Medellín, Colombia

Juan Carlos Guzmán Martínez, Universidad de Antioquia

Ingeniero civil, Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia.

Referencias bibliográficas

R. W. Jibson, E. L. Harp y J. A. Michael, "A Method for Producing Digital Probabilistic Seismic Lands- lide Hazard Maps", Eng. Geol., vol. 58, n.° 3-4, pp. 271-289, dic. 2000. doi: https://doi.org/10.1016/S0013-7952(00)00039-9

J. A. Vega, Estimación del riesgo por deslizamientos de laderas generados por eventos sísmicos en la ciudad de Medellín usando herramientas de la geomática -Caso aplicado a edificaciones urbanas, tesis ma, Facultad de Ingeniería y Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Universidad Nacional de La Plata, Argentina, 2013.

T. L. Youd, "Landslides Caused by Earth- quakes: Discussion", Bull. Geol. Soc. Am., vol. 96, n.° 8, pp. 1091-1092, 1985. doi: https://doi.org/10.1130/0016-7606(1985)96<1091:LCBEDA>2.0.CO;2

E. L. Harp y R. W. Jibson, "Landslides Triggered by the 1994 Northridge, California, Earthquake", Bull. Seismol. Soc. Am., vol. 86, n.° 1, Supl. B, pp. S319-S332, 1996. doi: https://doi.org/10.3133/ofr95213

O. Sánchez y E. Aristizábal, "Spatial and Temporal Pa- terns and Socieconomic Impact of Landslides in Colombia", Poster Eur. Geosci. Meet. Austria 8-13 April, n.° June, 2018. Disponible en https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2018EGUGA..20.3575S/abstract

J. M. Martínez, R. L. Schuster, T. J. Casadevall y K. M. Scott, "Landslides and Debris Flows Triggered by the 6 June 1994 Paez Earthquake, Southwestern Colombia", Landslide News, vol. 9, pp. 13-15, 1995.

Universidad de los Andes, Armonización de la microzonificación sísmica de los municipios del Valle de Aburrá, e inclusión de los corregimientos de Medellín [en línea]. Disponible en https://repositorio.gestiondelriesgo.gov.co/handle/20.500.11762/19862

C. García, "Estado del donocimiento de los depósitos de vertiente del Valle de Aburrá", Boletín Ciencias la Tierra, vol. 19, pp. 101-112, 2006.

E. Aristizábal y S. Yokota, "Evolución geomorfológi- ca del Valle de Aburrá y sus implicaciones en la ocurrencia de movimientos en masa", Boletín Ciencias de la Tierra, vol. 24, pp. 5-18, 2008. Disponible en http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pi- d=S0120-36302008000300002&lng=en&tlng=es

B. B. Mirus, R. E. Becker, R. L. Baum y J. B. Smith, "Integrating Real-Time Subsurface Hydrologic Monitoring with Empirical Rainfall Thresholds to Improve Landslide Early Warning", Landslides, vol. 15, n.° 10, pp. 1909-1919, 2018. doi: https://doi.org/10.1007/s10346-018-0995-z

M. Hermelin, D. A. Rendón y G. E. Toro, "Modelo cro- noestratigráfico para el emplazamiento de los depósitos de vertiente en el Valle de Aburrá", Boletín Ciencias la Tierra, vol. 18, n.° 18, pp. 103-118, 2006.

F. Cediel, R. P. Shaw y C. Cáceres, "Tectonic Assembly of the Northern Andean Block", aapg Mem., n.° 79, pp. 149-152, 2005.

F. Cediel y R. P. Shaw, Geology and Tectonics of Nor- thwestern South America, Suiza: Springer, 2019. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-76132-9

J. N. Kellogg, V. Vega, T. C. Stailings y C. L. V. Aiken, "Tectonic Development of Panamá, Costa Rica, and the Colombian Andes: Constraints from Global Po- sitioning System Geodetic Studies and Gravity", Spec. Pap. Geol. Soc. Am., vol. 295, pp. 75-90, 1995. doi: https://doi.org/10.1130/SPE295-p75

A. Taboada et al., "Geodynamics of the northern An- des: Subductions and intracontinental deformation (Colombia)", Tectonics, vol. 19, n.° 5, pp. 787-813, 2000. doi: https://doi.org/10.1029/2000TC900004

R. Trenkamp, J. N. Kellogg, J. T. Freymueller y H. P. Mora, "Wide Plate Margin Deformation, Southern Central América and Northwestern South América, casa gps observations", J. South Am. Earth Sci., vol. 15, n.° 2, pp. 157-171, 2002. doi: https://doi.org/10.1016/S0895-9811(02)00018-4

S. Noriega, Geomorfología tectónica del noroccidente de la Cordillera Central, Andes del Norte - Colombia, tesis ma, Facultad de Minas, Departamento de Minas y Materiales, Universidad Nacional de Colombia, Me- dellín, 2016.

Unidad Nacional para la Gestión del Riesgo de De- sastres, "Microzonificación sísmica detallada de los municipios de Barbosa, Girardota, Copacabana, Saba- neta, La Estrella, Caldas y Envigado, Informe Final", Área Metrop. del Val. Aburrá, Consorcio Microzoni- ficación, 2006. Disponible en https://repositorio.gestiondelriesgo.gov.co/handle/20.500.11762/19862

O. M. Mariño y J. Duque-Trujillo, Caracterización de La cinemática y cálculo de paleo-tensores de esfuerzo para el conjunto principal de fallas en el Valle de Abu- rrá, Implicaciones Tectónicas, tesis ba, Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad eafit, Medellín, 2017. Disponible en https://repository.eafit.edu.co/handle/10784/12412

J. I. Barredo, A. Benavides, J. Hervás y C. J. Van Wes- ten, "Comparing Heuristic Landslide Hazard Assess- ment Techniques Using gis in the Tirajana Basin, Gran Canaria Island, Spain", Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinf., vol. 2000, n.° 1, pp. 9-23, 2000. doi: https://doi.org/10.1016/S0303-2434(00)85022-9

L. Ayalew, H. Yamagishi, H. Marui y T. Kanno, "Lands- lides in Sado Island of Japan: Part II. gis-Based Sus- ceptibility Mapping with Comparisons of Results from two Methods and Verifications", Eng. Geol., vol. 81, n.° 4, pp. 432-445, 2005. doi: https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2005.08.004

A. Carrara, M. Cardinali, R. Detti, F. Guzzetti, V. Pas- qui y P. Reichenbach, "gis Techniques and Statistical Models in Evaluating Landslide Hazard", Earth Surf. Process. Landforms, vol. 16, n.° 5, pp. 427-445, 1991. doi:

https://doi.org/10.1002/esp.3290160505

H. Hong, B. Pradhan, C. Xu y D. Tien Bui, "Spatial Prediction of Landslide Hazard at the Yihuang Area (China) Using Two-class Kernel Logistic Regression, Alternating Decision Tree and Support Vector Machi- nes", Catena, vol. 133, pp. 266-281, 2015. doi: https://doi.org/10.1016/j.catena.2015.05.019

W. M. Abdulwahid y B. Pradhan, "Landslide Vulne- rability and Risk Assessment for Multi-Hazard Sce- narios Using Airborne Laser Scanning Data (lidar)", Landslides, vol. 14, n.° 3, pp. 1057-1076, 2017. doi: https://doi.org/10.1007/s10346-016-0744-0

G. Demir, M. Aytekin y A. Akgun, "Landslide Sus- ceptibility Mapping by Frequency Ratio and Logistic Regression Methods: An Example from Niksar-Resa- diye (Tokat, Turkey)", Arab. J. Geosci., vol. 8, n.° 3, pp. 1801-1812, 2015. doi: https://doi.org/10.1007/s12517-014-1332-z

C. J. Van Westen y M. T. J. Terlien, "An Approach towards Deterministic Landslide Hazard Analysis in gis. A Case Study from Manizales (Colombia)", Ear- th Surf. Process. Landforms, vol. 21, n.° 9, pp. 853-868, 1996. doi:

https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9837(199609)21:9<853::AID-ESP676>3.0.CO;2-C

D. R. Montgomery y W. E. Dietrich, "A Physically Based Model for the Topographic Control on Shallow Lands- liding", Water Resour. Res., vol. 30, n.° 4, pp. 1153-1171, 1994. doi: https://doi.org/10.1029/93WR02979

E. Aristizábal, J. I. Vélez, H. E. Martínez y M. Jabo- yedoff, "shia Landslide: a Distributed Conceptual and Physically Based Model to Forecast the Temporal and Spatial Occurrence of Shallow Landslides Triggered by Rainfall in Tropical and Mountainous Basins", Lands- lides, vol. 13, n.° 3, pp. 497-517, 2016. doi:

https://doi.org/10.1007/s10346-015-0580-7

L. N. Thanh y F. De Smedt, "Slope Stability Analysis Using a Physically Based Model: A Case Study from A Luoi District in Thua Thien-Hue Province, Vietnam", Landslides, vol. 11, n.° 5, pp. 897-907, 2014. doi: https://doi.org/10.1007/s10346-013-0437-x

R. W. Jibson, "Methods for assessing the stability of slopes during earthquakes - A retrospective", Eng. Geol., vol. 122, n.° 1-2, pp. 43-50, 2011. doi: https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2010.09.017

K. Terzaghi, "Mechanism of Landslides", en Applica- tion of Geology to Engineering Practice. Geological Society of America, 2015, pp. 83-123. doi: https://doi.org/10.1130/Berkey.1950.83

C. Melo y S. Sharma, "Seismic Coefficients for Pseu- dostatic Slope Analysis", 13th World Conf. Earthq. Eng., n.° 369, p. 15, 2004.

N. M. Newmark, "Effects of Earthquakes on Dams and Embankments", Geotechnique, vol. 15, n.° 2, pp. 139-160, 1965. doi: https://doi.org/10.1680/geot.1965.15.2.139

C. Meletti et al., "A Seismic Source Zone Model for the Seismic Hazard Assessment of the Italian Territory", Tectonophysics, vol. 450, n.° 1-4, pp. 85-108, 2008. doi: https://doi.org/10.1016/j.tecto.2008.01.003

R. K. McGuire, "Probabilistic Seismic Hazard Analy- sis and Design Earthquakes: Closing the Loop", Bull. - Seismol. Soc. Am., vol. 85, n.° 5, pp. 1275-1284, 1995.

S. C. Bhatia, M. R. Kumar y H. K. Gupta, "A Proba- bilistic Seismic Hazard Map of India and Adjoining Regions", Annali di Geofisica, vol. 42, n.° 6, pp. 1153- 1164, 1999.

C.T.Lee,C.C.Huang,J.F.Lee,K.L.Pan,M.L.Lin y J. J. Dong, "Statistical Approach to Earthquake-In- duced Landslide Susceptibility", Eng. Geol., vol. 100, n.° 1-2, pp. 43-58, 2008. doi: https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2008.03.004

S. Lee y B. Pradhan, "Probabilistic Landslide Hazards and Risk Mapping on Penang Island, Malaysia", J. Ear- th Syst. Sci., vol. 115, n.° 6, pp. 661-672, 2006. doi: https://doi.org/10.1007/s12040-006-0004-0

R. W. Jibson, "Predicting Earthquake-Induced Lands- lide Displacements Using Newmark's Sliding Block Analysis", Transp. Res. Rec., n.° 1411, pp. 9-17, 1993.

V. G. Kossobokov, V. I. Keilis-Borok, D. L. Turcotte y B. D. Malamud, "Implications of a Statistical Phy- sics Approach for Earthquake Hazard Assessment and Forecasting", Pure Appl. Geophys., vol. 157, n.° 11- 12, pp. 2323-2349, 2000. doi: https://doi.org/10.1007/PL00001086

A. Refice y D. Capolongo, "Probabilistic Modeling of Uncertainties in Earthquake-Induced Landslide Hazard Assessment", Comput. Geosci., vol. 28, n.° 6, pp. 735-749, 2002. doi:

https://doi.org/10.1016/S0098-3004(01)00104-2

D. Asprone, F. Jalayer, A. Prota y G. Manfredi, "Pro- posal of a Probabilistic Model for Multi-Hazard Risk Assessment of Structures in Seismic Zones Subjected to Blast for the Limit State of Collapse", Struct. Saf., vol. 32, n.° 1, pp. 25-34, 2010. doi: https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2009.04.002

J. A. Vega y C. A. Hidalgo, "Quantitative Risk As- sessment of Landslides Triggered by Earthquakes and Rainfall Based on Direct Costs of Urban Buildings", Geomorphology, vol. 273, n.° August, pp. 217-235, 2016. doi:

https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2016.07.032

C. Hidalgo y J. Vega, "Estimación de la amenaza por deslizamientos detonados por sismos y lluvia (Valle de Aburrá-Colombia)", Rev. eia, vol. 11, n.° 22, pp. 103- 117, 2014.

M. A. Salgado-Gálvez, D. Zuloaga-Romero, G. A. Bernal, M. G. Mora y O. D. Cardona, "Fully Probabi- listic Seismic Risk Assessment Considering Local Site Effects for the Portfolio of Buildings in Medellín, Co- lombia", Bull. Earthq. Eng., vol. 12, n.° 2, pp. 671-695, 2014. doi: https://doi.org/10.1007/s10518-013-9550-4

D. Giardini, "The Global Seismic Hazard Assessment Program (gshap) - 1992/1999", Ann. di Geofis., vol. 42, n.° 6, pp. 957-974, 1999.

Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín, "Estudios básicos de amenaza por movimientos en masa, inundaciones y avenidas torrenciales en los mu- nicipios de Caldas, La Estrella, Envigado, Itagüí, Bello, Copacabana y Barbosa, para la incorporación de la Gestión Del Riesgo En La Planificación Territorial", p. 350, 2018.

R. Baker, R. Shukha, V. Operstein y S. Frydman, "Stabi- lity Charts for Pseudo-Static Slope Stability Analysis", Soil Dyn. Earthq. Eng., vol. 26, n.° 9, pp. 813-823, 2006. doi: https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2006.01.023

N. Matasovic, "Seismic Stability of Flysch Slopes", Gradjeviner, vol. 41, n.° 7, 1989.

Presidencia de la República de Colombia, Decreto 926 del 19 de marzo de 2010, Requisitos de carácter téc- nico y científico para construcciones sismorresistentes nsr-10. Diario Oficial n.° 47663. Disponible en https://www.funcionpublica.gov.co/eva/gestornormativo/ norma.php?i=39255

R. C. Wilson y D. K. Keefer, "Dynamic Analysis of a Slope Failure from the 6 August 1979 Coyote Lake, California, Earthquake", Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr., vol. 21, n.° 6, pp. 220-221, 1984. doi:

https://doi.org/10.1016/0148-9062(84)90499-6

R. W. Jibson, "Regression Models for Estimating Co- seismic Landslide Displacement", Eng. Geol., vol. 91, n.° 2-4, pp. 209-218, 2007. doi: https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2007.01.013

R. W. Jibson y J. A. Michael, Maps Showing Seismic Landslide Hazards in Anchorage, Alaska, Reston, Virginia: u.s. Geological Survey, 2009. Disponible en https://pubs.usgs.gov/sim/3077/downloads/3077_ pamphlet_508.pdf

doi: https://doi.org/10.3133/sim3077

T. L. Tsai y H. F. Chen, "Effects of Degree of Satu- ration on Shallow Landslides Triggered by Rainfall", Environ. Earth Sci., vol. 59, n.° 6, pp. 1285-1295, 2010. doi: https://doi.org/10.1007/s12665-009-0116-3

L. Montrasio, R. Valentino y C. Meisina, "Soil Satura- tion and Stability Analysis of a Test Site Slope Using the Shallow Landslide Instability Prediction (slip) Mo- del", Geotech. Geol. Eng., vol. 36, n.° 4, pp. 2331-2342, 2018. doi:

https://doi.org/10.1007/s10706-018-0465-3

Cómo citar
Aristizábal Giraldo, E. V. ., Gómez Cardona, F. J., García Aristizábal, E. F. ., & Guzmán Martínez, J. C. (2020). Análisis de la amenaza por movimientos en masa detonados por sismo en los Andes colombianos, caso de estudio: Barbosa (Antioquia). Ciencia E Ingeniería Neogranadina, 30(2), 31–47. https://doi.org/10.18359/rcin.4304
Publicado
2020-12-09
Sección
Artículos

Métricas

QR Code

Algunos artículos similares: