Evaluación del riesgo sísmico en la ciudad de Málaga

Tatiana Goded Millán

2011-A
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Resumen

RESUMEN

ABSTRACT

El objetivo de la tesis es evaluar el grado de daño de los monumentos que forman parte del patrimonio histórico malagueño ante la ocurrencia de terremotos destructivos en la región, para su aplicación en su refuerzo y conservación, la prevención de daños y los planes de emergencia. Se ha realizado una recopilación de información acerca de los daños sufridos por los terremotos de 1494 (Imax=VIII), y 1680 (Imax=VIII-IX), que causaron graves daños en Málaga. Utilizando medidas de ruido sísmico y métodos numéricos, se han analizado los efectos locales del suelo en el casco histórico de la ciudad, obteniendo una microzonación dividida en seis tipos de suelo. Utilizando el método de los índices de vulnerabilidad, se ha analizado la vulnerabilidad de 19 monumentos de Málaga dañados en el terremoto de 1680, obteniendo sus curvas de vulnerabilidad y grados de daño esperados. Asimismo, se han generado dos escenarios sísmicos en la ciudad, uno determinista basado en el terremoto de 1680, y otro probabilista basado en la norma de construcción sismorresistente española, analizando la vulnerabilidad sísmica de 54 monumentos del centro de la ciudad. Este estudio pone de manifiesto la necesidad de realizar análisis de este tipo en regiones sísmicamente activas, si se pretenden obtener resultados realistas de la vulnerabilidad de sus edificios. 13 de los 19 monumentos dañados en 1680 podrían sufrir daños graves o muy graves en caso de producirse un sismo similar en la región. Por otro lado, el escenario determinista presenta mayores daños en los monumentos malagueños que el probabilista. Sin embargo, incluso en el segundo caso las probabilidades de sufrir daños son considerables, especialmente en las iglesias. Entre los edificios afectados se encuentran monumentos que forman parte del conjunto Histórico-Artístico de la ciudad, así como edificios vitales en los planes de emergencia, por ejemplo el Ayuntamiento de Málaga.

1.- INTRODUCCIÓN

La provincia de Málaga se caracteriza por una actividad sísmica baja-moderada (M?5.0), con predominio de sismos de magnitudes menores de 3.0 (Buforn et al., 2004). A pesar de la sismicidad moderada característica de la zona, la provincia de Málaga ha sufrido dos terremotos de intensidades máximas mayores o iguales a VIII en la escala EMS-98 (European Macroseismic Scale) a lo largo de su historia: los sismos del 26/1/1494 (Imax=VIII), y el 9/10/1680 (Imax=VIII-IX) (Martínez Solares y Mezcua, 2002). Ambos sismos, con epicentros a menos de 30km de la ciudad (Banco de Datos Sísmicos del Instituto Geográfico Nacional, IGN), fueron especialmente dañinos en la ciudad de Málaga. Además, ambos eventos forman parte del catálogo de los terremotos más importantes del IGN.

El sismo del 9 de octubre de 1680 fue especialmente destructivo en la ciudad de Málaga, donde hubo un 20% de casas completamente destruidas y un 30% inhabitables, y en el que se contabilizaron al menos 70 muertos y 250 heridos (Muñoz y Udías, 1988; Goded et al., 2008). Este terremoto, que tuvo una gran repercusión en la época, es uno de los sismos españoles mejor documentados. De él se conservan actas capitulares, cédulas reales, actas notariales y una docena de relaciones escritas con ocasión del sismo. Sin embargo, la característica a destacar del terremoto de 1680 es su detallada información de los daños producidos en los principales monumentos de la ciudad (un total de 36 monumentos, la mayor parte de los cuales fueron muy gravemente dañados o completamente destruidos).

En regiones de sismicidad baja-moderada (como en la provincia de Málaga), es difícil realizar análisis de riesgo sísmico, al no disponer de información de daños de terremotos recientes para poder comprobar si los daños esperados en este tipo de estudios son realistas o no. Los estudios de vulnerabilidad de monumentos son todavía más complicados, ya que, en la mayor parte de los casos, no existen datos detallados de daños producidos en este tipo de edificios en sismos del pasado. Es más, resulta muy poco frecuente poder analizar la vulnerabilidad sísmica de un monumento que fue dañado en el pasado, ya que a menudo el edificio no ha sobrevivido hasta la actualidad. En el caso de la ciudad de Málaga, existen en la actualidad 19 de los 36 monumentos con información de daños en el sismo de 1680. Este hecho, muy poco frecuente en España, nos ha brindado la oportunidad de analizar los posibles daños de estos edificios en sismos futuros y poder realizar una comparación con los daños observados en terremotos pasados.

Los estudios de vulnerabilidad de monumentos en regiones españolas son extremadamente escasos en la actualidad. La gran mayoría de los estudios de vulnerabilidad realizados en España (que tampoco son muy abundantes y se centran en regiones muy concretas), se estudian los edificios ordinarios. La presente tesis doctoral constituye uno de los pocos trabajos hasta el momento centrados en el análisis de la vulnerabilidad sísmica de edificios monumentales, donde Barcelona (Irizarry, 2004; Lantada et al., 2010; Irizarry et al., 2011) y Málaga (el presente estudio), son prácticamente las únicas ciudades españolas en las que se han realizado, hasta el presente, estudios cuyo objetivo principal es el análisis de la vulnerabilidad sísmica de edificios monumentales.

El análisis del riesgo sísmico en el centro histórico de la ciudad de Málaga se ha dividido en tres partes. En primer lugar se han analizado los efectos locales del suelo. Para ello se han obtenido, en primer lugar, las frecuencias fundamentales del suelo a partir de una campaña de medidas de ruido sísmico realizada en la ciudad, y aplicando el método de los cocientes espectrales H/V (Nakamura, 1989). En segundo lugar se ha aplicado un método numérico 1D lineal-equivalente utilizando el software ProShake (ProShake, 2000), el cual, a partir de información obtenida de sondeos geotécnicos de la zona y de un acelerograma de entrada en roca, permite obtener las funciones de transferencia del suelo en cada uno de los puntos de la zona de estudio. A partir de ellas se calculan las amplificaciones del suelo en términos de intensidad (necesarias en el estudio de vulnerabilidad). Por último, estas funciones de transferencia nos permiten dibujar un mapa de microzonación de la región de estudio, clasificándola en distintas zonas de comportamientos geológicos y geotécnicos distintos, que responderán de distinta forma a la ocurrencia de un terremoto en la región.

En la segunda parte de este estudio, relativa a la vulnerabilidad de monumentos, así como en la tercera parte (que analiza dos escenarios sísmicos de daño), se ha aplicado la metodología de los índices de vulnerabilidad. Este método se basa en el hecho de que ciertas clases de estructura que comparten el mismo comportamiento mecánico y los mismos patrones de carga, presentan los mismos tipos de daños tras producirse un terremoto. La técnica utilizada, basada en la recopilación de información de daños en monumentos italianos durante los últimos 30 años, fue propuesta por Lagomarsino et al. (2003), para aplicarla a siete ciudades europeas dentro del proyecto europeo RISK-UE (Mouroux y Le Brun, 2006), entre ellas la ciudad de Barcelona. Esta técnica clasifica los monumentos en 13 tipologías distintas, y asigna a cada uno de ellos un factor que depende de su tipología, así como de sus características particulares debidas a su estado (calidad de la mampostería, estado de mantenimiento, existencia de transformaciones estructurales o intervenciones recientes), o a sus características particulares en función de su tipología (por ejemplo, para una iglesia, se debe tener en cuenta el número de naves, la existencia de torres o cúpulas y arcos, etc.). La asignación de los distintos factores del índice de vulnerabilidad se realiza recurriendo a toda la información disponible (histórica, arquitectónica, etc.), así como recurriendo al juicio de expertos.

Una vez caracterizado el edificio con su índice de vulnerabilidad, y conocida la intensidad que sufriría el mismo en función de su localización (a partir de los resultados de efecto de sitio), la metodología permite obtener su grado de daño esperado así como sus probabilidades de daño para cada uno de los 6 grados de daño definidos en la escala EMS-98.

2.- EFECTO DE SITIO EN LA CIUDAD DE MÁLAGA. MICROZONACIÓN

El análisis de los efectos locales del suelo parte de un mapa de microzonación preliminar de todo el distrito de Málaga realizado por Clavero y Ramos (2005). Dicho mapa clasificaba la ciudad en cuatro tipos de suelo (A, B, C y D), en función de la geología de la región. A partir de esta información, Macau (2008), realizó un estudio del efecto de sitio de toda la ciudad, caracterizando los cuatro tipos de suelo clasificados en la ciudad.

El presente estudio pretendía estudiar en detalle el actual casco histórico de Málaga. El principal motivo del análisis detallado del centro de Málaga es que esta región constituía toda la ciudad en el siglo XVII, cuando se produjo el sismo de 1680, el mayor ocurrido en la provincia malagueña. Además, se trata de la zona en la que se concentran la mayor parte de los monumentos y edificios históricos de la ciudad. Por otra parte, la detallada información de daños producidos durante el terremoto de 1680 constituye una gran oportunidad para comparar amplificaciones del suelo con daños observados en el pasado. La complejidad geológica y topográfica de Málaga hacía esperar una gran diferenciación entre las distintas zonas del centro histórico.

El análisis de los efectos locales del suelo ha permitido caracterizar un total de seis regiones de distinto comportamiento sísmico, con grandes diferencias entre unas y otras. La zona este del centro histórico, donde se encuentra la colina de la Alcazaba, está formada por roca aflorante, con frecuencias fundamentales mayores de 5.0Hz y sin presentar ningún tipo de amplificaciones del suelo. Por otro lado, en la parte oeste, a orillas del río Guadalmedina, se han encontrado frecuencias fundamentales en torno a 1.0Hz, y amplificaciones del suelo de entre 0.5 y 1.0 grados de intensidad. Estas características son propias de terrenos de tipo sedimentario, como sucede en este caso, y en el que las profundidades del basamento rocoso se encuentran en torno a los 60m.

Sin embargo, se han localizados tres zonas intermedias entre ambas regiones, con características geotécnicas peculiares: frecuencias fundamentales de 2.0-4.0Hz y muy altas amplificaciones del suelo. Este hecho puede explicarse porque se trata de regiones de transición entre la zona de roca aflorante, al este, y el terreno sedimentario al oeste, con altos contrastes de rigidez entre las distintas capas del suelo que dan lugar a altas amplificaciones del suelo.

Destaca especialmente la zona clasificada como B2, con amplificaciones en intensidad de grado y medio, por lo que un edificio situado en esta región (por ejemplo las parroquias de San Juan y Santos Mártires), podría experimentar 1.5 grados más de intensidad que edificios tales como la Alcazaba, la catedral o la parroquia del Sagrario, situadas en roca aflorante (zona A). Estos resultados se corresponden con los daños observados: la zona B2 es la que presenta un mayor porcentaje de edificios con grados de daño 4 (muy graves), y 5 (colapso), en el terremoto de 1680, convirtiéndose en la zona de mayor peligrosidad de la ciudad, al presentar las mayores amplificaciones del suelo de todo el distrito malagueño. Estas tres zonas (B1, B2 y B3), constituyen regiones nuevas no contempladas por otros autores, que presentan un alto porcentaje de edificios históricos de la ciudad.

3. VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LOS MONUMENTOS MALAGUEÑOS

De los 36 edificios con información de daños en el terremoto de 1680, 19 siguen existiendo en la actualidad (12 iglesias, 3 monasterios, 2 palacios y 2 castillos). Esta sección del estudio se ha centrado en estos edificios, estudiando su vulnerabilidad en un escenario como el producido en 1680 y comparando los daños esperados con los observados en el pasado.

En primer lugar se obtuvieron las curvas de vulnerabilidad de los edificios por tipologías, en las que se muestra su grado de daño esperado frente a la intensidad. Estos resultados se compararon con los daños observados en el terremoto de 1680. Existe una buena correlación entre ambos resultados, lo que constituye un primer paso para comprobar la validez de aplicar la metodología a monumentos del sur de España. Se ha comprobado la necesidad de utilizar los efectos locales del suelo para obtener resultados satisfactorios: si no se tienen en cuenta las distintas amplificaciones del suelo de las diferentes regiones del casco histórico, se produce un claro desajuste con los daños observados en el pasado.

En segundo lugar se realizó un análisis individual de cada uno de los monumentos objeto de estudio, tras aplicar los distintos correctores del índice de vulnerabilidad en función de las características específicas de cada edificio. De nuevo se pone de manifiesto la necesidad de tener en cuenta los efectos locales del suelo para obtener buenos resultados. El ajuste entre daños esperados y observados es especialmente satisfactorio en el caso de las iglesias, siendo ambos resultados prácticamente coincidentes, independientemente de la región en que se encuentre el edificio o de su siglo de construcción. Esto indica que, una vez el efecto de sitio está caracterizado con el suficiente detalle, la tipología se convierte en el factor básico para la obtención de resultados aceptables. La metodología de los índices de vulnerabilidad se basó en una gran cantidad de información de daños en iglesias italianas, lo que permitió realizar un análisis estadístico de las mismas, de forma que se trata de una tipología muy bien caracterizada, que, además, ha demostrado ajustarse muy bien a las iglesias del sur de España.

Los monumentos más susceptibles de sufrir daños importantes son las iglesias de San Juan, Santos Mártires, Capuchinos, el Carmen y la Compañía de Jesús, en los que podrían esperarse hasta grados de daño 4 (daños muy graves), en la escala EMS-98.

Por último, analizando todos los monumentos en su conjunto, se encuentra que la mayoría de los edificios dañados en 1680 y que existen en la actualidad, podrían presentar daños de grados 3 (graves) y 4 (muy graves), si volviera a suceder un terremoto como el de 1680, de intensidad EMS-98 VIII-IX, lo que constituye un resultado preocupante.

4.- ESCENARIOS SÍSMICOS DE DAÑO

Una vez comprobada la validez de aplicar la metodología de los índices de vulnerabilidad a los monumentos malagueños, se proponen dos escenarios sísmicos distintos: uno determinista basado en el terremoto de Málaga de 1680, y otro probabilista basado en la Norma Sismorresistente Española (NCSE-02). Se pretende responder a la pregunta de qué tipo de daños presentarían los monumentos malagueños en caso de producirse un terremoto de las mismas características del sismo de 1680, o el propuesto en la norma NCSE-02. Para ello, además de los monumentos del capítulo anterior, se analizarán otros monumentos del centro de la ciudad, de construcción posterior a 1680, que forman parte de su patrimonio, y cuyos posibles daños debidos a un terremoto podrían constituir una pérdida irreparable para la ciudad.

El escenario determinista basado en el sismo de 1680 se estudia desde un planteamiento distinto al del capítulo anterior. En este caso se parte de la intensidad máxima del terremoto y utilizando una ley de atenuación sísmica antes de aplicar las amplificaciones del suelo en intensidad obtenidas en el estudio de efecto de sitio. En el capítulo anterior, por otro lado, se partía de la intensidad asignada a la ciudad en 1680, y no de la intensidad máxima del sismo, aplicando luego las correspondientes amplificaciones del suelo.

Para este apartado se han tomado 35 monumentos adicionales del casco histórico malagueño, analizando en total 54 monumentos de la ciudad, siendo la mayoría de ellos palacios, y apareciendo tres tipologías constructivas nuevas: teatro, torre y ermita. Entre estos edificios hay dos monumentos Histórico-Artísticos de interés nacional (la Casa del Consulado y el Palacio de los Condes de Villalcázar), así como un monumento Histórico-Artístico de interés provincial (la antigua Casa de Pedro de Mena). Una cantidad importante de estos edificios se encuentra en la zona B2, con las mayores amplificaciones del suelo, que fue la zona más dañada en 1680.

Aplicando de nuevo el método de los índices de vulnerabilidad, y teniendo en cuenta los efectos locales del suelo de cada región, se han obtenido los grados de daño y sus correspondientes probabilidades de daño para cada uno de los 54 edificios.

En el escenario determinista, el casco antiguo de Málaga se vería afectado por una intensidad de IX-X, rodeado por una zona de intensidad IX, alrededor del río Guadalmedina. Estas altas intensidades implican que el escenario basado en el terremoto de 1680 va a traer como consecuencia daños graves en las estructuras, especialmente en los monumentos más vulnerables, muchos de los cuales se encuentran en la zona de mayores intensidades esperadas. Efectivamente, teniendo en cuenta los índices de vulnerabilidad medios, un 68% de monumentos podrían presentar daños graves o muy graves en este escenario.

Las iglesias, la torre y la ermita estudiadas se muestran como los edificios más vulnerables de este escenario, con altas probabilidades de sufrir grados de daño 4 y 5. Por tanto, es a estos monumentos a los que se debe prestar especial atención en las labores de refuerzo y conservación del patrimonio malagueño, para evitar su posible pérdida en caso de ocurrir un terremoto en la región como el sucedido a finales del siglo XVII.

El escenario probabilista está basado en la norma sismorresistente española NCSE-02, que, para un periodo de retorno de 500 años, considera que la ciudad de Málaga se vería afectada por una intensidad de VII-VIII en la escala EMS-98. Partiendo de esta información, y aplicando las amplificaciones en intensidad del estudio de efectos locales del suelo, se obtienen las intensidades que afectarían a cada uno de los edificios estudiados. Este escenario propone intensidades del suelo máximas de IX en el centro de la ciudad de Málaga, medio grado por debajo de las del escenario determinista para la misma región. Si bien la mayor parte de los monumentos de la ciudad tienen bajas probabilidades de presentar graves daños, un 13% de los mismos tendrían una probabilidad del 30-40% de ser completamente destruidos, y un 15% podrían presentar daños muy graves con una probabilidad del 40-50%. A efectos de conservación del patrimonio histórico malagueño, son cifras a tener en cuenta. Por otro lado, este escenario reitera el hecho de que las iglesias, ermitas y torres de la ciudad constituyen los monumentos más vulnerables, con probabilidades no desdeñables de sufrir daños de grado 4 en la escala EMS-98.

Debe resaltarse que entre los monumentos estudiados no sólo hay edificios que forman parte del patrimonio histórico malagueño, sino también varios museos e instituciones públicas, y también edificios vitales en los planes de emergencia tras la ocurrencia de un terremoto, tales como el Ayuntamiento de la ciudad o el Gobierno Civil, con daños esperados entre ligeros y moderados para ambos escenarios, lo que debe ser debidamente tenido en cuenta por las autoridades responsables.

5.- CONCLUSIONES

En este trabajo se ha realizado un estudio detallado del riesgo sísmico en el casco histórico de la ciudad de Málaga, centrado en el análisis de sus principales edificios históricos y monumentos, con el objetivo de poder utilizar los resultados obtenidos para su conservación y prevención, evitando en lo posible que sufran daños irreparables en el futuro, tal y como sucedió en sismos sucedidos en el pasado, especialmente el terremoto de octubre de 1680.

Del análisis de los efectos locales del suelo se deduce que existe una gran diferenciación entre las distintas zonas del centro malagueño, con distintas características geológicas, topográficas y geotécnicas. Se ha propuesto una nueva microzonación dividida en seis regiones distintas, de las cuales tres son completamente novedosas. En ellas, situadas en el centro de la ciudad, se han encontrado las mayores amplificaciones del suelo, lo que afectaría gravemente a los edificios ordinarios y monumentales en caso de producirse un terremoto en el futuro.

En el estudio de la vulnerabilidad de los edificios dañados en el sismo de 1680, destaca la buena correlación obtenida entre los daños esperados y observados, especialmente en el caso de las iglesias. De esta forma se ha podido comprobar la validez de aplicar el método de los índices de vulnerabilidad a monumentos del sur de España.

Dos escenarios sísmicos de daño, uno determinista y uno probabilista, se han generado para el centro de Málaga, analizando el comportamiento de un total de 54 monumentos en la ciudad. Ambos escenarios muestran resultados un tanto preocupantes, con una gran mayoría de edificios con daños esperados entre moderados y muy graves. Entre los edificios estudiados se encuentran algunos esenciales para la ciudad como el edificio del Gobierno Civil, el Ayuntamiento o el Banco Central.

Las iglesias, la ermita y la torre estudiadas han mostrado ser los edificios más vulnerables del casco histórico malagueño. Para su conservación y prevención de posibles daños en el futuro, se recomienda que se lleven a cabo las técnicas de refuerzo antisísmico adecuadas en estas estructuras.

Los resultadoos de este trabajo tienen una aplicación directa en el desarrollo de planes de emergencia y conservación de patrimonio. Los planes de emergencia a escala regional desarrollados en los últimos años por Protección Civil (entre ellos el Plan de emergencias de Andalucía), darán paso, en un futuro no muy lejano, a planes de emergencia a escala local, centrados, sobre todo, en las ciudades más pobladas de nuestro país. Es en esos momentos cuando trabajos como el que aquí se presenta a concurso, con un detallado estudio del riesgo sísmico en una de las zonas más pobladas de Málaga, serán necesarios para proponer planes de emergencia y evacuación así como gestiones de riesgos naturales realistas, evitando todo lo posible la pérdida de vidas, la aparición de heridos y las pérdidas económicas, artísticas e históricas a que puede dar lugar una catástrofe natural como puede ser un terremoto de gran magnitud como el sucedido en octubre de 1680.

6.- REFERENCIAS

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7.- PUBLICACIONES DIRECTAMENTE RELACIONADAS CON LA TESIS DOCTORAL

Goded, T., D. Muñoz y E. Buforn (2006). Reevaluación de los daños de los terremotos de Málaga de 1494 y 1680. Memoria de la 5ª Asamblea Luso Española de Geodesia y Geofísica. Sevilla, febrero 2006, 3 pp.

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Goded, T. (2006). Reevaluación de daños de los terremotos de Málaga de 1494 y 1680. Trabajo de Investigación. Universidad Complutense de Madrid, Madrid, 152 pp.

Goded, T., E. Buforn, D. Muñoz, J. Irizarry y J. Martín Dávila (2007). Estudio preliminar de la vulnerabilidad de los monumentos de la ciudad de Málaga. Memoria del 3er Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica. Gerona, mayo 2007, 11 pp.

Irizarry, J., A. Macau, T. Susagna, R. García, S. Figueras, T. Goded, D. Clavero y A. Pazos (2007). Escenarios de Riesgo Sísmico para la Ciudad de Málaga. Memoria del 3er Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica. Gerona, mayo 2007, 18 pp.

Goded, T., E. Buforn y L. Rivera (2008). Generación de sismogramas teóricos: aplicacion a terremotos del sur de España. Memoria de la 6ª Asamblea Luso Española de Geodesia y Geofísica. Tomar (Portugal), febrero 2008, 307-308.

Goded, T., E. Buforn y D. Muñoz (2008). The 1494 and 1680 Málaga (Southern Spain) earthquakes. Seism. Res. Lett. 79 (5), 707-715.

Goded, T., E. Buforn y A. Macau (2011). Site effects evaluation in Málaga city’s historical centre (Southern Spain). Bull. Earthq. Eng. (en revisión).

Goded, T., J. Irizarry y E. Buforn (2011). A study of monuments’ vulnerability in Málaga city’s historical centre (Southern Spain). Bull. Earthq. Eng. (en revisión).

Abstract

Índice

Summary1

1.Introducción5

2.Sismicidad de la región de Málaga13

3.Metodología21

3.1.Efecto de sitio21

3.1.1.Definiciones de parámetros generales utilizados en efecto de sitio21

3.1.2.Conceptos básicos sobre la peligrosidad sísmica a escala regional23

3.1.3.Peligrosidad sísmica a escala local25

3.1.3.1.Método del cociente espectral H/V29

3.1.3.2.Simulación numérica 1D. Método lineal equivalente35

3.1.4.Generación de sismogramas teóricos46

3.1.4.1.Método de las funciones de Green empíricas47

3.1.4.2.Método de la discretización del número de onda49

3.2.Vulnerabilidad: método de los índices de vulnerabilidad53

3.2.1.Definiciones de parámetros generales utilizados en vulnerabilidad53

3.2.2.Conceptos básicos sobre vulnerabilidad sísmica55

3.2.2.1.Métodos de evaluación de la vulnerabilidad55

3.2.2.2.Estudios de vulnerabilidad en Europa57

3.2.2.3.La vulnerabilidad en los centros urbanos59

3.2.2.4.La vulnerabilidad de edificios históricos y monumentos60

3.2.3.El método de los índices de vulnerabilidad. Aplicación a monumentos

y edificios históricos63

3.3.Escenarios sísmicos69

3.3.1.Escenario determinista69

3.3.2.Escenario probabilista70

4.Efecto de sitio: Microzonación73

4.1.Introducción73

4.2.Método del cociente espectral H/V77

4.2.1.Campaña de medidas de ruido sísmico en Málaga77

4.2.2.Resultados80

4.2.3.Conclusiones81

4.3.Simulación numérica 1D. Método lineal equivalente83

4.3.1.Definición de las columnas de suelo83

4.3.2.Selección del acelerograma de entrada en roca85

4.3.3.Resultados86

4.3.4.Aplicación al terremoto de 1680107

4.3.5.Efectos locales del suelo utilizando registros de aceleración teóricos108

4.3.5.1.Método de las funciones de Green empíricas108

4.3.5.2.Método de la discretización del número de onda113

4.3.6.Comparación de los resultados para distintos acelerogramas119

4.4.Comparación de los resultados obtenidos con la técnica de Nakamura

y el método 1D lineal equivalente129

5.Vulnerabilidad en la ciudad de Málaga133

5.1.Introducción133

5.2.Monumentos estudiados134

5.3.Resultados143

5.3.1.Aplicación de la microzonación de Málaga143

5.3.2.Índices de vulnerabilidad de los monumentos de Málaga145

5.3.3.Curvas de vulnerabilidad por tipologías149

5.3.4.Curvas de vulnerabilidad individuales154

5.3.5.Grados de daño de los monumentos de Málaga166

5.3.6.Probabilidades de daño de los monumentos de Málaga171

5.4.Conclusiones174

6.Escenarios sísmicos en la ciudad de Málaga177

6.1.Introducción177

6.2.Clasificación de monumentos de la zona centro de Málaga178

6.3.Índices de vulnerabilidad de los monumentos de Málaga183

6.4.Escenario determinista: terremoto de 1680186

6.4.1.Grados de daño de los monumentos de Málaga187

6.4.2.Probabilidades de daño de los monumentos de Málaga190

6.4.3.Conclusiones197

6.5.Escenario probabilista: NCSE-02198

6.5.1.Grados de daño de los monumentos de Málaga199

6.5.2.Probabilidades de daño de los monumentos de Málaga202

6.5.3.Conclusiones206

6.6.Comparación entre ambos escenarios sísmicos206

7.Conclusiones211

Conclusions217

8.Referencias223

ANEXOS245

Anexo I. Geología de la ciudad de Málaga245

Anexo II. Cocientes espectrales H/V249

Anexo III. Método lineal equivalente257

Caracterización de las columnas de suelo257

Funciones de transferencia266

Anexo IV. Método de las funciones de Green empíricas271

Anexo V. Método de la discretización del número de onda281

Anexo VI. Correctores del índice de vulnerabilidad para cada tipología289

Anexo VII. Índices de vulnerabilidad para los monumentos de Málaga295

Anexo VIII. Tablas de probabilidades de daño303

Anexo IX. Histogramas de probabilidades de daño305

Anexo X. Escenarios sísmicos: índices de vulnerabilidad309

Anexo XI. Escenario determinista: terremoto de 1680325

Grados de daño325

Tablas de probabilidades de daño327

Histogramas de probabilidades de daño331

Anexo XII. Escenario probabilista: NCSE-02341

Grados de daño341

Tablas de probabilidades de daño343

Histogramas de probabilidades de daño347

Conclusiones

El objetivo de esta tesis es realizar un análisis del riesgo sísmico en la ciudad de Málaga teniendo en cuenta los daños ocasionados en los monumentos malagueños durante el terremoto de 1680. La aplicación de los estudios de riesgo sísmico a los monumentos españoles es poco frecuente a día de hoy, siendo el presente trabajo uno de los primeros estudios de la vulnerabilidad de monumentos en centros urbanos españoles. Si bien los estudios de peligrosidad y vulnerabilidad de edificios ordinarios son esenciales en la prevención de daños en el futuro, se cree que, paralelamente a ellos, deberían realizarse estudios de vulnerabilidad de los monumentos españoles, comenzando por aquellas regiones y centros urbanos, que, como Málaga, han sufrido terremotos en el pasado con graves consecuencias en sus edificios monumentales.

Las principales conclusiones y recomendaciones, así como la propuesta de trabajos futuros, son:

Conclusiones

a)Efecto de sitio

1)Se propone una nueva microzonación del centro de Málaga, en la que se distinguen 6 subzonas de características geológicas, topográficas y geotécnicas distintas. Tres subzonas (B1, B2 y B3), son nuevas respecto de la microzonación de la ciudad obtenida por Clavero y Ramos (2005) y Macau (2008), y presentan mayores amplificaciones del suelo que el resto de subzonas, probablemente debido a los altos contrastes de cizalla entre el suelo y el basamento rocoso, al tratarse de regiones de transición entre la roca aflorante y el terreno sedimentario a orillas del Guadalmedina.

2)Las altas amplificaciones en intensidad de las zonas B1, B2 y B3, de +1.0, +1.5 y +1.0, respectivamente, las convierte en las regiones más vulnerables del centro de Málaga. Estos resultados están de acuerdo con los daños sufridos por los monumentos durante el sismo de 1680, pues la zona B2 presentó el mayor porcentaje de edificios con grados de daño 4 y 5.

3)Se ha obtenido una buena correlación entre los valores de las frecuencias fundamentales del suelo calculadas a partir de las medidas de ruido sísmico (método experimental de Nakamura), y las de los sondeos más cercanos a dichas medidas obtenidas con el método numérico 1D lineal equivalente (programa ProShake).

4)Existe una clara diferenciación en las frecuencias fundamentales, amplificaciones del suelo y profundidades del basamento entre la zona este del centro de Málaga (en la colina sobre roca donde se encuentra la Alcazaba), y la zona oeste, en el terreno sedimentario situado a orillas del río Guadalmedina. La zona al este está caracterizada por altas frecuencias fundamentales del suelo (>5.0Hz), bajas amplificaciones y bajas profundidades del basamento (<10m). Por otro lado, la zona cercana al río Guadalmedina se caracteriza por presentar frecuencias fundamentales del orden de 1.0Hz, mayores amplificaciones del suelo y grandes profundidades del basamento (60-70m).

5)La utilización de acelerogramas teóricos generados mediante el método de las funciones de Green empíricas y el método de la discretización del número de onda es posible a bajas frecuencias. Sin embargo, ambas metodologías presentan una pérdida de altas frecuencias que lleva como consecuencia la pérdida de amplitudes, vitales en los estudios de efectos locales del suelo.

b)Vulnerabilidad

1)El método de los índices de vulnerabilidad propuesto por Lagomarsino et al. (2003), ha resultado ser una metodología adecuada a los monumentos de la ciudad de Málaga, existiendo un gran acuerdo entre los daños esperados y observados, especialmente en la tipología de las iglesias.

2)Los casos en que existe discrepancia entre los daños esperados y observados pueden explicarse por la falta de acuerdo entre las tipologías de los monumentos y las propuestas en la metodología. Son significativos estos desajustes en la catedral de Málaga y los castillos de Gibralfaro y la Alcazaba, que ponen de relieve la importancia de la adecuación de las tipologías a los monumentos de estudio.

3)De los 19 monumentos estudiados, 13 presentan unos grados de daño esperados de 3 y 4, correspondientes a daños graves o muy graves. Considerando las incertidumbres en los índices de vulnerabilidad, aparecen altas probabilidades de sufrir colapso total en 6 de los 19 monumentos estudiados. Las iglesias de San Juan, Santos Mártires, los Capuchinos, el Carmen y la Compañía de Jesús presentan los mayores grados de daño esperados, en torno a grado 4.

4)Se ha demostrado que es necesario considerar los efectos de suelos para obtener buenos resultados en la vulnerabilidad de los monumentos, alejándose los resultados esperados de los observados si no se considera microzonación o si se considera una microzonación simplificada dividida en suelo y roca.

5)Este tipo de estudios de efecto de sitio y vulnerabilidad a escala local se consideran vitales para la conservación del patrimonio histórico, artístico y cultural así como para la gestión de planes de emergencia.

c)Escenarios sísmicos

1)El escenario determinista basado en el sismo de 1680 presenta resultados más catastróficos para los monumentos malagueños que el escenario probabilista basado en la norma NCSE-02, con probabilidades moderadas de sufrir daños muy graves o incluso la destrucción total de algunos edificios. Sin embargo, ambos escenarios presentan probabilidades importantes de sufrir daños. Hay que tener en cuenta que los monumentos sentirían unas intensidades máximas altísimas, de IX-X en el primer caso y IX en el segundo.

2)Las iglesias, la ermita y la torre estudiadas han mostrado ser los edificios más vulnerables. Para su conservación y prevención de posibles daños en el futuro, se recomienda que se lleven a cabo las técnicas de refuerzo antisísmico adecuadas en estas estructuras.

3)Debe destacarse que entre los edificios estudiados no sólo se encuentran monumentos que forman parte del patrimonio malagueño, sino también edificios tales como el Ayuntamiento, el Banco Central o el Rectorado de la Universidad de Málaga, cuyo buen funcionamiento es vital en la gestión de planes de emergencia en la ciudad. Considerando el escenario determinista, los grados de daño medio más probables corresponderían a daños ligeros en el Rectorado, daños moderados en el caso del Ayuntamiento, y daños graves en el Banco Central, lo que da idea de la importancia de este tipo de estudios para prevenir posibles fallos en situaciones de emergencia debido a los daños de edificios esenciales en la gestión de los mismos.

Futuras líneas de investigación

Como recomendaciones y trabajos futuros se proponen las siguientes actuaciones:

a)Efecto de sitio

-Utilización de otro tipo de relaciones empíricas entre la intensidad de Arias y la intensidad macrosísmica específicos de la zona de estudio, a partir de registros de aceleración en la región, en lugar de relaciones para una región tan amplia como es la del Mediterráneo utilizada en este estudio.

-Aplicación de metodologías más sofisticadas para la generación de acelerogramas teóricos, que incluyan métodos estocásticos para evitar la pérdida de altas frecuencias. Una posible opción es utilizar métodos híbridos que combinan el método de las funciones de Green empíricas a bajas frecuencias con métodos estocásticos a altas frecuencias, como por ejemplo el propuesto por Mena et al. (2006) para movimientos fuertes en campo próximo.

b)Vulnerabilidad/escenarios sísmicos

-Incorporación de las tipologías de “catedral” y “mercado” en el método de los índices de vulnerabilidad, así como la distinción entre los palacios mantenidos como tales y los destinados a viviendas, posiblemente más vulnerables que los anteriores. Estas modificaciones podrían dar lugar a resultados más realistas en estas tipologías.

-Mejora, en la metodología de los índices de vulnerabilidad, de los parámetros correspondientes a las tipologías distintas de las iglesias y palacios, en los que se disponía de datos insuficientes para aplicar un análisis estadístico. Además, se recomienda que, en futuros estudios, este tipo de metodologías de vulnerabilidad aporten detalles más concretos sobre las tipologías de los monumentos a partir de los cuales se han obtenido los parámetros del índice de vulnerabilidad. Datos tales como el estilo de construcción, la época o el tipo de materiales utilizado facilitarían la labor en estudios de este tipo.

-Ampliación del estudio de vulnerabilidad a otros monumentos de Málaga, permitiendo así caracterizar la vulnerabilidad de todo el patrimonio artístico y cultural de la ciudad.

-La metodología de los índices de vulnerabilidad debería aplicarse a otras ciudades españolas, comprobando así su validez en otras regiones.

-Sería conveniente realizar un estudio detallado de los daños sufridos por los monumentos y edificios históricos españoles en terremotos del pasado, lo que permitiría aplicar la metodología de los índices de vulnerabilidad teniendo en cuenta las tipologías constructivas nacionales. La generación de una base de datos con información de los edificios monumentales de nuestro país, así como su localización, tipología, daños ocasionados en el pasado, reformas realizadas, etc. (tal y como existe en Italia y Portugal), constituye una tarea esencial que debe llevarse a cabo si se pretende contribuir a la conservación de nuestro patrimonio histórico, artístico y cultural.