El mapa de Zonificación Sísmica de Argentina tuvo su primera versión publicada en 1964 con el Proyecto de Reglamento Argentino para Estructuras de Hormigón (PRAEH). Sus actualizaciones en 1977 y en 1983, sectorizan el territorio argentino en 5 Zonas Sísmicas (0, 1, 2, 3 y 4) establecidas actualmente en Reglamento INPRES-CIRSOC 103 Parte-I.
El Nuevo Mapa de Amenaza Sísmica desarrollado por el INPRES, resulta de un estudio probabilístico con 5 etapas fuertemente analizadas: 1) Integración y unificación de bases de datos (INPRES, USGS, CSN, ISC, SISRA y CMT) para constituir un catálogo completo con más de 200.000 datos de eventos sísmicos independientes, 2) Regionalización del territorio argentino y de países vecinos en 311 fuentes sísmicas con características distintas, 3) Análisis de la sismicidad y de la Ley Gutenberg-Richter para cada fuente sísmica, 4) Selección de modelos de atenuación, y 5) la Aplicación de un Árbol Lógico teniendo en cuenta la incertidumbre epistémica de todas las variables involucradas. Los resultados del nuevo mapa muestran similitudes respecto de su predecesor en ciudades como San Juan, Mendoza, Salta, Jujuy, Catamarca, Ushuaia y La Rioja. Sin embargo, evidencia significativas diferencias en las localidades de Santiago del Estero, San Luis y la Ciudad Autónoma de Buenos Aires.

The Seismic Zonation map of Argentina had its first version published in 1964 with the Argentine Regulation Project for Concrete Structures (PRAEH). Its upgrades in 1977 and 1983, separated the argentine territory into 5 Seismic Zones (0, 1, 2, 3 and 4), currently established in INPRES-CIRSOC Regulation 103 Part-I.
The New Seismic Hazard Map developed by INPRES, resulted from a probabilistic study with 5 strongly analyzed stages: 1) Integration and unification of databases (INPRES, USGS, CSN, ISC, SISRA and CMT) to constitute a complete catalog with more than 200,000 data from independent seismic events, 2) Regionalization of the Argentine territory and neighboring countries into 311 seismic sources with different characteristics, 3) Analysis of seismicity and the Gutenberg-Richter Law for each seismic source, 4) Selection of Ground motion Prediction Models (GMPM), and 5) the Application of a Logic Tree taking into account the epistemic uncertainty of all the involved variables. The results of the new map show similarities with respect to its predecessor in cities such as San Juan, Mendoza, Salta, Jujuy, Catamarca, Ushuaia and La Rioja. However, there are significant differences in the localities of Santiago del Estero, San Luis and the Ciudad Autónoma de Buenos Aires.

ANTECEDENTES

Los primeros resultados en un mapa de Zonificación Sísmica de Argentina se publicaron en 1964 con el Proyecto de Reglamento Argentino para Estructuras de Hormigón (PRAEH), y si bien fue aplicado en las primeras normas de construcción de la República Argentina (INPRES, 1972), poca información se puede obtener hoy sobre su origen y metodología. Posteriormente, el Instituto Nacional de Prevención Sísmica (INPRES) en su Publicación Técnica N° 5 (INPRES, 1977) muestra la metodología y los resultados de la primera actualización del mapa de Peligrosidad Sísmica de Argentina. Este mapa analizó la actividad sísmica en la República Argentina desde dos puntos de vista: 1) el estudio detallado de los terremotos destructivos a partir de la información histórica recopilada, y 2) el análisis probabilístico de los datos instrumentales existentes para el periodo comprendido entre los años 1920 y 1976, teniendo como objetivo principal establecer por medio de una zonificación adecuada, los diferentes grados de Peligrosidad Sísmica del territorio nacional. Como parte de este trabajo, se realizaron mapas de isosistas a partir de los sismos cuyas intensidades máximas (en escala Mercalli Modificada) fueron iguales o superiores a VII, y luego superpusieron los resultados para obtener un mapa de máximas intensidades ocurridas en el país (Sánchez, G., 2022). Posteriormente, se analizó la distribución de aceleraciones máximas producidas punto a punto por cada uno de los sismos ocurridos en el período 1920-1976, para luego obtener las constantes que caracterizan la relación entre frecuencia media y aceleración máxima para cada punto. Finalmente, lograron obtener un mapa de intensidades máximas (aceleraciones) probables de producirse en el país en un intervalo de tiempo de 100 años y para aceleraciones máximas de 5%, 10% y 20% de la gravedad (INPRES, 1977). Dicho resultado fue menos conservador que el mapa anterior de 1964, ya que en 1977 se realizó el primer Estudio Probabilístico de Peligrosidad Sísmica, considerando entre sus datos la frecuencia de ocurrencia de los sismos destructivos (INPRES,1977 y Sánchez, G., 2022). En aquel entonces, los resultados mostraron que:

• Las ciudades de San Juan y Mendoza tienen un riesgo superior al 80% de que ocurra una aceleración máxima del 20% de la gravedad, equivalente a intensidad IX, en 100 años.
• Salta y Jujuy tendrían alrededor del 60% de probabilidad de ser expuestas a una intensidad de VIII en 100 años.
• Catamarca, La Rioja, Tucumán y Bariloche con probabilidad de más del 75% de sufrir consecuencias por una intensidad de VII en 100 años.
• Córdoba, San Luis, Santiago del Estero y Neuquén, con menor porcentaje de riesgo.

Luego en el reglamento INPRES-CIRSOC 103 del año 1983 (INPRES-CIRSOC, 1983), el mapa de peligrosidad sísmica fue actualizado nuevamente, contemplando cambios significativos en varias localidades de Argentina (Figura 1), incluyendo una disminución de la Peligrosidad Sísmica en Salta, Jujuy, Mendoza y San Juan, y un aumento en la zona cordillerana de la Patagonia Argentina.

Desde entonces el Mapa de Peligrosidad Sísmica de Argentina no ha sido actualizado y es el que se encuentra actualmente en vigencia.

Otros estudios de Peligrosidad Sísmica realizados para el territorio argentino se describen y analizan en la tesis doctoral de Sánchez, publicada en el año 2022.

Figura 1. Mapa de Zonificación Sísmica de Argentina actualmente en vigencia aplicado en las Normas INPRES-CIRSOC para construcciones Sismorresistentes (Tomado de INPRES, 2021). Las aceleraciones corresponden a un periodo de 50 años con una probabilidad de excedencia del 10%.

Los modelos empíricos simples de decaimiento exponencial utilizados están basados en los registros tomados de la base de datos del INPRES (INPRES, 2020a) para la ocurrencia de réplicas de los sismos superficiales de M_W 6.0 el 27/02/2010 en Salta, M_W 5.8 el 06/10/2011 en Jujuy, M_L 5.2 el 28/10/2019 en San Juan, M_L 5.3 el 02/02/2017 en Mendoza, M_L 4.2 el 19/11/2019 en Mendoza, M_L 4.3 el 28/08/2019, M_L 3.8 el 31/05/2019 en La Rioja, según las ecuaciones:

Distancia (km) = 2.31045 e^(0.53309Mw) Ec. 1

Tiempo (días) = 9.49554 e^(0.28795Mw) Ec. 2

La simplicidad de estas ecuaciones, se debe a que el modelo de datos de entrada para la remoción de réplicas en catálogos utilizado por las subrutinas ASSO y CLUSTER de SEISAN, trabajan a partir de tablas y de modelos exponenciales. La forma de aplicar estas ecuaciones se entiende a partir de la ocurrencia de un sismo de magnitud Mw, los programas eliminarán todos los sismos con magnitud menor o igual a Mw-1.2 en un radio de “Distancia”, que ocurran durante un “Tiempo” determinado por las ecuaciones respectivas. Esta manera óptima y rápida de eliminar réplicas de catálogos, tiene como defecto ser poco específica y demasiado general para aplicar a todos los casos de Argentina y alrededores, por lo que la elección de que estas ecuaciones eliminen por defecto la cantidad apropiada de eventos disparados, se compensa con revisión manual necesaria en cada zona de sismicidad homogénea.

Luego de haber removido las réplicas aplicando las ecuaciones 1 y 2, el Catálogo Completo queda constituido por un total de 204204 eventos sísmicos. De los cuales 92535 son superficiales, 110589 son de profundidad intermedia y 1080 son profundos. El catálogo tiene datos desde el año 1471 (sin fecha exacta del terremoto de ese año) al 31 de diciembre de 2019, incluyendo magnitudes Mw que varían de 0.5 a 9.5. Para más detalles ver el Resumen Ejecutivo: Nuevo Mapa de Peligrosidad Sísmica de Argentina (INPRES, 2022).

Regionalización

Una vez conformado el Catálogo Completo, el Estudio Probabilístico de Amenaza Sísmica (EPAS o EPPS) requiere que la distribución de sismos sea definida en el espacio, con una distancia medible a cada punto en el que se desea calcular la Peligrosidad Sísmica. Esto ha sido tradicionalmente logrado a través de la delineación geográfica de Zonas Simológicas; se evita el término Zona Sísmica para que no se confunda con el concepto utilizado en el reglamento INPRES-CIRSOC (2018) de construcciones sismorresistentes y en el Manual de Prevención Sísmica (INPRES, 2017). La delimitación de estas Zonas (como sinónimo de Zona Sismológica en este trabajo) está basada en la interpretación de información sismológica, geológica y geofísica disponible, teniendo en cuenta regiones con patrones regulares u homogéneos de distribución espacial de sismicidad, estructuras geológicas conocidas e información de características en común de mecanismos focales.

Los criterios fundamentales para definir una zona sismológica son que (1) la ocurrencia de sismos se encuentre uniformemente distribuida para aquellos con magnitud mayor o igual a un valor umbral dentro de la Zona delimitada, y (2) que la ocurrencia de sismos se considera entre una magnitud mínima (Mmin) obtenida a partir de la completitud del catálogo, y una magnitud máxima (Mmax) representativa del mayor terremoto probable de ocurrir, que puede ser obtenido a partir de la magnitud máxima del catálogo o de la tasa de ocurrencia de sismos de diferentes magnitudes en dicha base de datos (por ejemplo, el método de Gumbel tipo III. Gumbel, 1954) (Reiter, 1990).

En este trabajo se consideró en una primera instancia el comportamiento sismológico de las Zonas Sismológicas siguiendo los 2 criterios fundamentales publicados por Reiter (1990); a esta distribución geográfica de Zonas se le denominó Regionalización 1. Por otra parte, se realizó una Regionalización 2 en donde la geometría de las Zonas Sismológicas estará asociada principalmente a las provincias y estructuras geológicas, y en segundo plano a las distribuciones de sismicidad.

Regionalización Sismológica

La división geográfica de la sismicidad se analizó por separado 3 veces, teniendo en cuenta todos los sismos con magnitud mayor o igual a Mw 2.0, Mw 2.5 y Mw 3.0. A diferencia de otros trabajos de cálculo de Amenaza Sísmica que consideran únicamente magnitudes umbrales superiores a 4.0-5.0, este estudio se enfoca en utilizar la mayor cantidad de datos posibles; y sobre todo, los de sismos de magnitudes más bajas, ya que en muchas regiones del país, la cantidad de registros de sismos con magnitud mayor o igual a 4.0 no permite obtener un tamaño de catálogo suficiente para la determinación de resultados confiables para la Ley Gutenberg-Richter. Por otra parte, si se consideran extensiones de superficie suficientemente grandes para que los catálogos de cada Zona permitan resultados confiables para la Ley G-R, tiende a repetirse la circunstancia de ser extensiones areales demasiado grandes que implican drásticos aumentos (no justificables desde la experiencia) en la peligrosidad sísmica de varias localidades.

Aplicando todos los criterios descriptos, la Regionalización 1 consta de un total de 158 Zonas Sismológicas incluyendo la sismicidad en Chile, en el sur de Bolivia, en el Pasaje de Drake e Islas Malvinas.

Regionalización Geológica

El primer factor para considerar una regionalización basada en provincias geológicas, radica en que cada una se caracteriza por tener similar composición de la roca, estilo estructural propio, y haber sido sometida a una misma historia geológica. Esto sugiere que el comportamiento de la roca ante esfuerzos tectónicos sea similar en toda la provincia geológica, los módulos elásticos asociados a ésta serían semejantes y como consecuencia, también la máxima energía mecánica potencial de deformación (Stein, 2003). Toda esta serie de asociaciones concluye en que todas las fuentes sismogénicas que se encuentren en una misma provincia geológica tienen el mismo potencial de magnitud máxima de sismos.

Las provincias y fallas geológicas utilizadas en este trabajo y consideradas para la Regionalización 2, responden a las descripciones de Ramos (1999a, 1999b y 2017), PMA-GCA (2009), Costa (2016) y SEGEMAR (2020). Una vez realizada la nueva regionalización considerando las provincias y fallas geológicas, la región de estudio quedó dividida en 153 zonas.

Detalles, mapas y figuras correspondientes a las 2 regionalizaciones se encuentran en el Resumen Ejecutivo: Nuevo Mapa de Peligrosidad Sísmica de Argentina (INPRES, 2022).

Análisis por zona

Análisis de Catálogo

Los 92535 registros contenidos en el Catálogo Completo de sismos superficiales fueron agrupados de 2 maneras distintas, en 311 Zonas Sismológicas correspondientes a las Regionalizaciones 1 y 2. Para cada una de ellas el primer paso de procesamiento es un análisis de catálogo de la Zona, revisando manualmente los datos de fechas y conversiones de magnitudes, controlando y/o corrigiendo cualquier dato con magnitud 3.0 o superior que pueda haber sido convertido erróneamente. Se revisan nuevamente la posible existencia de duplicados y se realiza un análisis de completitud de catálogo, determinando a partir de qué año se considera completo el catálogo para sismos de diferentes magnitudes.

En este trabajo se utilizaron los algoritmos de Kijko y Smit (2012), Ordaz y Guiraldo (2018) y un método propio (INPRES, 2022; y Sánchez 2022) para calcular la ley Gutenberg-Richter para cada zona. Todos los métodos mencionados utilizan periodos de completitud parciales del catálogo para las diferentes magnitudes. La mejor forma que se encontró para determinar la completitud del catálogo según diferentes magnitudes, es a través de una gráfica de Cantidad acumulada de sismos Vs Tiempo (años) (Ottemöller y cía., 2017), tal y como se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Ejemplo de determinación de la completitud del Catálogo según las diferentes magnitudes. Este caso corresponde a la Zona al noroeste de San Luis. Más detalles, ejemplos y otros análisis de completitud de catálogo para las diferentes zonas, se puede ver en el Resumen Ejecutivo: Nuevo Mapa de Peligrosidad Sísmica de Argentina.

Este ha sido uno de los factores más importantes a la hora de realizar el estudio de peligrosidad sísmica, ya que tiene fuertes efectos y produce grandes diferencias en los resultados finales cuando se trata de estructuras activas en los primeros 15 km de profundidad. Siendo la profundidad de cada Zona, la variable con menos información y mayor incerteza, es también en donde los resultados más dependen de criterios, que de cálculos. Con el objetivo de disminuir al máximo la subjetividad en la estimación de este parámetro, en este trabajo se consideró la aplicación de un algoritmo que obtuviera el promedio del 67% central de los datos, a partir de los cálculos de una media móvil Z y, un ancho de capa ΔZ variable para ajustar a la cantidad de datos necesaria.

Debido a la variabilidad de la profundidad de los focos sísmicos en las diferentes Zonas, fue necesario hacer una segunda estimación de la profundidad media con el 50% central de los datos; ya que en el modelo anterior algunas Zonas tenían un techo con profundidad menor a los 5km y esto generaba valores exagerados de aceleraciones de suelo para los sismos de magnitudes máximas.

Las profundidades de las Zonas Sismológicas serán incorporadas al Modelo Sismotectónico en forma de 3 capas con espesor igual a 2/3∆z. El techo de la primera capa se encuentra a una profundidad de z-∆z km, el techo de la capa intermedia a z-1/3∆z km, y la última capa comienza a una profundidad de z+1/3∆z km; de esta manera la media calculada se encuentra en el centro de la capa intermedia y el rango de profundidades posibles incluidos en el Modelo Sismotectónico va desde z-∆z a z+∆z, que es el mismo que el rango de profundidades incluyendo al menos el 67% y 50% de los datos del catálogo de la Zona (Figura 3).

La herramienta de utilizar 3 capas en vez de 1, surge de aplicar un criterio que defina mejor la distribución de focos sísmicos, que una simple distribución homogénea en una capa. Esto refiere a que, considerar una sola capa con los parámetros sismológicos λ (tasa anual de ocurrencia de sismos con magnitud igual o mayor a una magnitud de corte Mmin), b (pendiente en la Ley G-R) y U (Magnitud máxima estimada) en donde estos parámetros son constantes en todos los puntos de la capa, puede ser mejor representada como 3 capas, con λ’, λ’’ y λ’’’ igual al 25%, 50% y 25% del valor de λ, respectivamente en las capas 1, 2 y 3, según se muestra en la Figura 3.

Estimación de la magnitud máxima a ocurrir (U)

La incorporación del sismo de magnitud máxima para las fuentes sísmicas definidas es una tarea importante y fundamental en el Estudio de Peligrosidad Sísmica (EPPS o EPAS). Para los EPPS que abordan amenazas de baja probabilidad (es decir, amenazas con período de retorno largo), los terremotos de magnitud máxima pueden dominar las evaluaciones del movimiento del suelo. En los análisis probabilísticos, el terremoto máximo se define como el terremoto que se considera como físicamente capaz de ocurrir dentro o sobre una fuente sísmica definida en el régimen de esfuerzo tectónico contemporáneo. Otro término que define tal evento es terremoto máximo creíble (División de California de Minas y Geología, 1975) (normas ICOLD 2016). La estimación de la magnitud máxima del terremoto es posible principalmente porque los datos empíricos indican una correlación entre magnitud y parámetros de falla de longitud de ruptura, área de ruptura y desplazamiento (Wells and Coppersmith, 1994); o bien también se puede estimar la magnitud máxima a través de modelos estadísticos para encontrar valores extremos a partir de una secuencia de datos sismológicos, como por ejemplo la distribución de Gumbel III (Gumbel, 1958). Sin embargo, el uso de varias técnicas puede resultar en estimaciones más confiables que cualquier técnica por sí sola.

En este trabajo se optaron 2 criterios para la obtención de la magnitud máxima posible (U). El primero de ellos (Método 1) refiere a los datos empíricos en el Catálogo Completo para cada Zona Sismológica; a dicha magnitud máxima registrada (U) se le aplica un incremento ∆U, considerando que el catálogo puede no haber incluido el terremoto máximo posible en esa zona, y también se le asigna un valor ∆M que incorpora la incertidumbre en la magnitud máxima considerada. Ambos parámetros ∆U y ∆M varían independientemente en función de la U encontrada en el catálogo de cada Zona. Ejemplo de lo mencionado se muestra en la Figura 4.

Por otra parte, la estimación del sismo de máxima magnitud también se realizó utilizando la distribución de Gumbel tipo III (Método 2) (distribución de probabilidad aplicada para la obtención de valores extremos de una variable aleatoria), la cual ha mostrado que la distribución del valor máximo en una muestra de una variable que sigue la distribución exponencial se aproxima a la distribución de Gumbel con más precisión al incrementar el tamaño de la muestra (Gumbel, 1954). En todas las Zonas Sismológicas se utilizó el software SEISAN EXPLORER (Ottemöller y cía, 2017) para aplicar la distribución de Gumbel III y obtener el sismo de magnitud máxima, en paralelo con los criterios mencionados en el método anterior. Más información y análisis al respecto puede encontrarse en el Resumen Ejecutivo> Nuevo Mapa de Peligrosidad Sísmica de Argentina.

Determinación de los parámetros b y λ a partir de la Ley Gutenberg-Richter

La Ley Gutenberg-Richter (Gutenberg y Richter, 1941 y 1944) es el factor más complejo y más determinante en los cálculos probabilísticos de Amenaza Sísmica. Esta ley permite relacionar la tasa anual de ocurrencia de sismos (λM, obtenida a partir de la cantidad de sismos con magnitud igual o mayor a M dividida en el periodo de completitud del catálogo para esa magnitud) con magnitud mayor o igual a una magnitud M, y la pendiente b de la recta que relaciona la proporción de ocurrencia de sismos de mayor magnitud respecto de los de menor magnitud. Las 2 constantes estimadas en la Ley G-R (a y b) son los principales componentes que influyen en la Amenaza Sísmica de una Zona Sismológica (Ecuación 3).

Log λM = a – b.M      Ec. 3

Log λM = a – b.M      Ec. 3

El método más conocido para obtener los parámetros es a través de una regresión de mínimos cuadrados de la Ecuación 3. Sin embargo, la parametrización de M y la magnitud mínima elegida para realizar la regresión afectan significativamente los resultados, debido a los diferentes periodos de completitud del catálogo y a la incertidumbre en la determinación de magnitudes (INPRES, 2022; y Sánchez, G., 2022).

Por esta razón, en este trabajo se decidió aplicar el algoritmo de Máxima Verosimilitud (o en inglés, Máximum Likelihood) aplicado a catálogos con diferentes periodos de completitud para diferentes magnitudes (Wiechert, 1980). A su vez, para que los parámetros a y b resultantes de la Ley G-R sean independientes de la magnitud mínima considerada, de la completitud del catálogo y de la agrupación de datos por intervalo de magnitud (∆M); se escribió un algoritmo en el código de programación R (INPRES, 2022; y Sánchez, G., 2022), en el cuál se varió la Mw mínima tenida en cuenta para la Ley G-R, desde 2.0 a 5.0 en intervalos de 0.1, generando 31 posibilidades. Al mismo tiempo, dicho algoritmo varía el ancho del intervalo para la agrupación de datos (∆M) según 0.1, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 y 1.0, siendo 8 posibilidades más, que multiplicadas por las 26 anteriores, generan un total de 248 cálculos para la ley G-R. Al visualizar todos los datos de b obtenidos se encontró que dicho parámetro puede variar hasta un 40% dependiendo de cómo se agrupen los datos para realizar la regresión y de la magnitud mínima considerada (Figuras 5 y 6).

El algoritmo utilizado para obtener la ley G-R más representativa de los datos de la sismicidad de cada Zona, y que al mismo tiempo su valor sea independiente de la magnitud de corte (o magnitud mínima) y del ancho del intervalo (∆M) que se elijan, consistió en un código programado en el software “R” (R Core Team, 2013) con más de 500 líneas con uso de librerías y subrutinas específicas del cálculo estadístico. Los pasos del procesamiento se encuentran desarrollados a lo largo de más de 20 páginas en el Resumen Ejecutivo: Nuevo Mapa de Peligrosidad Sísmica de Argentina (INPRES, 2022), e incluye análisis de los diferentes valores del parámetro b obtenidos a través de gráficas de Cajas y Bigotes, diagramas de Cullen y Fey (1999), filtrado de datos a partir de una media móvil, correlación cruzada, conversión de la variable b a una b* con una distribución Lognormal, Gamma o Weibull según fuera el comportamiento de los datos filtrados, y medida del ajuste de la distribución según los coeficientes de Kolmogorov-Smirnov, Llliefors y Chi Cuadrado.

Paralelamente a la aplicación de la metodología desarrollada en este trabajo, también se calculó la Ley G-R para las 311 Zonas a partir de los algoritmos de Kijko y Smit (2012) y Ordaz y Guiraldo (2018), como alternativas para la utilización en un sistema de Árbol Lógico.

Todos los detalles del procedimiento aplicado y los resultados obtenidos para los parámetros de la ley G-R con sus respectivos errores para las 311 Zonas analizadas en este trabajo, pueden leerse en el Resumen Ejecutivo: Nuevo Mapa de Peligrosidad Sísmica de Argentina (INPRES, 2022).

Leyes de atenuación Modelos de Predicción del Movimiento del Suelo – GMPM)

Dada la diversidad de los patrones de actividad sísmica en Argentina, se decidió aplicar para la mayoría de zonas de este Estudio Probabilístico de Peligrosidad Sísmica, dos modelos híbridos que consideraran 8 de las leyes de atenuación publicadas como partes de proyectos del PEER (Pacific Earthquake Engenieering Research Center, Estados Unidos). Para las zonas sísmicas activas (entiéndase todas aquellas ubicadas en corteza continental que se encuentran sobre un segmento sísmico activo asociado a la subducción), se combinaron los modelos de predicción de Abrahamson y cía. (2014), Boore y cía. (2014), Campbell y Bozorgnia (2014), Chiou y Youngs (2014) e Idriss (2014) (Figura 4.3.5a). Mientras que para las zonas sísmicas pasivas (entiéndase aquellas que no tienen por debajo sismicidad intermedia o profunda) se promediaron 3 leyes de atenuación publicadas por Bindi y cía. (2014), Atkinson y Boore (2006), y Campbell (2003).

Debido a la amplia base de datos que se utilizó para los modelos de predicción de aceleraciones del suelo publicados en el proyecto NGA-West2, y a que no existe una ley de atenuación para Argentina, inicialmente se optó que el modelo híbrido para zonas activas, consistiera simplemente en el promedio de las 5 ecuaciones publicadas por los autores mencionados. No obstante, en ejercicios de simulación se encontró que el modelo de Boore y cía. tiene comportamientos muy alejados de los espectros de diseño que se establecen en los reglamentos internacionales y en el nacional (INPRES-CIRSOC, 1983, 1991 y 2018), y no cumple con una de las 2 condiciones importantes referidas a las relaciones entre aceleraciones espectrales para un suelo con Vs30=760m/s (Lubkowski y Aluisi, 2012), que son tenidas en cuenta en los reglamentos INPRES-CIRSOC 103 para Construcciones Sismorresistentes en Argentina:

Ss/PGA con promedio de 2.265 y rango de variabilidad 1.5 < Ss/PGA < 3.5

S₁/PGA con promedio de 0.753 y rango de variabilidad 0.2 < S₁/PGA < 1.5

En donde Ss y S₁ son los valores de la aceleración espectral para periodos de 0.2 y 1.0 segundo, respectivamente; mientras que PGA refiere a la máxima aceleración pico a pico registrada en un acelerograma, o bien a la aceleración espectral para un periodo de 0 a 0.02 segundos.

Debido al comportamiento fuera de lo esperado del modelo de Boore y cía, y sin tener fundamentos para descartar por completo la participación de esta ley de atenuación en el modelo híbrido, se le asignó un peso de 0.5 (50%) respecto de la ponderación aplicada a las otras leyes.

Por otra parte, se conoce poco sobre el comportamiento de los espectros de respuesta de sismos ocurridos en zonas sísmicas pasivas en Argentina, por lo que para estos casos se aplicó un modelo híbrido con el mismo peso para las 3 leyes de atenuación que lo integran.

Por último, para las Zonas con sismicidad interplaca e intraplaca asociada directamente con el proceso de subducción de la Placa de Nazca por debajo de la Sudamericana, se eligió la ley de atenuación publicada por Abrahamson y cía. (2016). La razón de esta elección surge a partir de que dentro del programa R-CRISIS, fue el único modelo de atenuación que incorporó datos del terremoto de Mw 8.8 ocurrido en Maule (Chile) el 27 de febrero de 2010.

Para todos los casos se utilizó se utilizó un tipo de suelo con velocidad de corte promedio a 30m de profundidad (Vs30) de 760 m/s, siendo un estándar para el cálculo de mapas de Amenaza Sísmica del mundo (ICOLD, 2016; NEHRP, 2020). Este valor de Vs30 se encuentra asociado a un tipo B de suelo caracterizado por rocas meteorizadas.

Las tablas con las ponderaciones de las leyes de atenuación utilizados y las gráficas analizadas en este estudio, pueden observarse en el Resumen Ejecutivo: Nuevo Mapa de Amenaza Sísmica de Argentina (INPRES, 2022).

Sistema de Árbol Lógico

En el Estudio Probabilístico de Peligrosidad Sísmica la mayor fuente de incertidumbre es del tipo epistémica, por lo que la propuesta que se practica para obtener mejores resultados es la aplicación de un análisis del tipo Árbol Lógico (Kulkani y cía., 1984), debido a que en él se pueden incluir todos los escenarios posibles, las diferentes componentes de los modelos sismotectónicos y los modelos de atenuación. La aplicación del sistema de Árbol Lógico en los cálculos de Amenaza Sísmica, consiste en generar ramas independientes de conjuntos de datos de entradas para cada variable que el especialista considere según su variabilidad, errores epistémicos o posibilidades analizadas en el estudio. Si bien, la primera parte de construir un árbol lógico para el cálculo de Peligrosidad Sísmica consiste en la división en ramas, la segunda parte consiste en la ponderación asignada a cada rama.

Este trabajo consideró 2 ramas según regionalizaciones distintas (Sismológica y Geológica), 2 ramas debido a las representaciones de la distribución de profundidad (67% y 50%), 3 ramas teniendo en cuenta el cálculo de la ley G-R para cada zona y 5 ramas por los modelos de atenuación utilizados del NGA-West-2 (Abrahamson y cía., 2014; Boore y cía., 2014; Campbell y Bozorgnia, 2014; Chiou y Youngs, 2014; Idriss, 2014).

Por otra parte, las ponderaciones se tuvieron en cuenta según un porcentaje relativo por etapa y, finalmente un porcentaje absoluto por rama en la integración completa de modelos sismotectónicos en los archivos de entrada. Los porcentajes y criterios de ponderación que se utilizaron, estuvieron relacionados con las deficiencias de los algoritmos para la completa representación de la variable, la falta de datos y, por sobre todo, la contención en un marco realista y comprobable históricamente a través de la práctica ingenieril y con datos sismológicos sostenibles. De esta forma, se le asignó un 66.67% al modelo Regionalización 1 y 33.33% al modelo Regionalización 2; 33.33% a cada una de las 3 variantes de la ley G-R para cada Zona; 50% a cada una de las 2 distribuciones de profundidad y; 22.22%, 11.11% 22.22%, 22.22% y 22.22% a los modelos de atenuación de Abrahamson y cía. (2014), Boore y cía. (2014), Campbell y Bozorgnia (2014), Chiou y Youngs (2014) y Idriss (2014), respectivamente.

El Árbol Lógico aplicado en este trabajo incluyó 60 (2 x 3 x 2 x 5) modelos sismotectónicos para toda la región de estudio, en los cuales fueron incluidas todas las variables y variantes tenidas en cuenta para las 311 Zonas Sismológicas contempladas en este trabajo (INPRES, 2022; y Sánchez, 2022).

Resultados

La determinación del Nuevo Mapa de Amenaza Sísmica requirió la obtención de varios parámetros de entrada que fueron ingresados al software R-CRISIS v20 para el procesamiento y la generación de los mapas de peligrosidad. Estos parámetros de entrada fueron:

• Vértices de los polígonos de las 311 Zonas o fuentes sísmicas. Especificando para cada Zona:
  • Mmin – Magnitud umbral mínima a partir de la cual el catálogo está completo para esa Zona.
  • λ_N – Tasa anual de ocurrencia de sismos a partir de la magnitud umbral Mmin.
  • b – Pendiente de la ley G-R.
  • Δb – Error en la estimación de b.
  • U – Magnitud Máxima posible de ocurrir.
  • ΔU – Error en la estimación de U.
  • Z₁, Z₂ y Z₃ – Techo de las diferentes capas de sismicidad.
  • ΔZ – Espesor de las capas Z₁, Z₂ y Z₃, que dan el volumen espacial para la ocurrencia de sismos.
  • Tipo de fallamiento predominante.
  • Coeficientes de ruptura según el tipo de fallamiento predominante.
  • Leyes de atenuación a ser aplicadas con sus respectivos datos de entrada (Tipo de falla, Vs30, etc.).

Se detallaron más de 25 páginas con las tablas que incluyen los datos de entrada para el procesamiento de Amenaza Sísmica del nuevo mapa para Argentina (INPRES, 2022; y Sánchez, G., 2022).

Estos datos se cargaron para cada una de las 60 ramas del sistema de Árbol Lógico mencionado, lo que tuvo como consecuencias una significativa demora en la carga de datos y aproximadamente 6 meses de procesamiento en obtener los resultados finales. En este estudio se pudieron obtener Espectros de Respuesta y Curvas de Peligrosidad Sísmica para periodos de retorno 144, 475, 975, 2475 y 9975 años. También se generaron mapas de aceleración máxima de suelo (PGA), y de aceleraciones de suelo para 0.2 y 1.0 segundos (Figura 10).

Por otra parte, los resultados de este trabajo se utilizaron en numerosos estudios de Amenaza Sísmica para sitios de emplazamiento de represas hidroeléctricas y para algunos sitios de emplazamiento de diques de colas de proyectos mineros; incorporando análisis de desagregación de fuentes sísmicas y cálculos determinísticos de Amenaza Sísmica.

Análisis de resultados

La actual forma de determinación de la peligrosidad sísmica, permite que se realicen cálculos geográficamente punto por punto, generando curvas de isoaceleraciones para cada periodo espectral. Esto tiene como consecuencia directa que en el Nuevo Mapa de Peligrosidad Sísmica de Argentina, no existen zonas sísmicas, sino datos de Amenaza Sísmica para cada par de coordenadas geográficas, con diferencias relativas inclusive a distancias de 10 o 5 km entre dos sitios.

Los resultados obtenidos muestran muchas coincidencias con los valores publicados de la Zonificación Sísmica de Argentina incluidos en el Reglamento de Construcciones Sismorresistentes INPRES-CIRSOC 103, para las Zonas Sísmicas 3 y 4 de Argentina. Si bien las ciudades capitales de San Juan, Mendoza, Salta, Jujuy, La Rioja y Catamarca muestran una gran similitud entre los resultados de este trabajo comparado con los reglamentarios para PGA y para Ss (0.2 segundos), existen varias localidades que muestran diferencias significativas, principalmente en las Zonas Sísmicas 1 y 2 (por ej. San Luis, Río Gallegos, Neuquén, etc.). La justificación a esta diferencia puede entenderse a partir de la falta de información sismológica y algoritmos modernos de cálculo que no estuvieron disponibles en el momento de la confección del Mapa de Zonificación Sísmica cuando fue actualizado en la década del ’80. El hecho de que en la mayoría de los casos, el espectro reglamentario es superior al de este estudio, muestra una evidencia clara del criterio conservador orientado a la Prevención Sísmica que tuvieron los autores al realizar el mapa de Zonificación Sísmica de Argentina.

El Mapa de Amenaza Sísmica de Argentina permite realizar todo tipo de comparaciones puntuales según coordenadas geográficas, entre éste y el mapa de Zonificación Sísmica de Argentina. Dadas las limitaciones de formato establecidas en estas jornadas, sólo se considerará destacar los casos especiales:

• Ushuaia: Los resultados actuales muestran una menor Amenaza Sísmica respecto a los predecesores. Esta diferencia se justifica en la baja tasa de sismicidad que existe en el límite sur de Argentina y Chile, a pesar del potencial sismológico máximo que incluye 4 sismos con magnitud mayor o igual a 7 en los últimos 150 años (ocurridos en 1879, 1949 y 1950).

• Calafate: Clasificada originalmente en Zona Sísmica 1. El historial sismológico y los resultados de este trabajo demuestran que la Amenaza Sísmica en esta localidad es mayor a la esperada. Una confirmación de esto fue el sismo ocurrido el 13/10/2021 con M_L de 5.5 a 10 km de profundidad, no incluido en esta investigación.

• Límite Argentina-Chile: El efecto principalmente notorio al oeste de las provincias Mendoza, Neuquén, Río Negro, Chubut y Santa Cruz, destaca la Amenaza Sísmica en territorio argentino debido a fuentes sísmicas de origen intracortical o de subducción con epicentro en la República de Chile. Las características de la Amenaza Sísmica en toda la región cordillerana de la Patagonia Argentina incluyen un aumento de la Peligrosidad Sísmica respecto de lo esperado, especialmente para periodos espectrales mayores o iguales a 0.4 segundos. Dicha influencia de grandes sismos como el de Valdivia en 1960 (Mw 9.5) y Maule (2010), generan un “desplazamiento” del pico máximo de seudoaceleraciones a los periodos espectrales mayores a 0.2 segundos, que se realza aún más para periodos de retorno de 9975 años.

• Buenos Aires: A diferencia del mapa de Zonificación Sísmica, la provincia de Buenos Aires ya no se encuentra en una Zona Sísmica 0, sino que existen al menos 3 comportamientos sísmicos distintos. En función de los registros y cálculos respectivos, la zona que incluye a la Ciudad Autónoma de Buenos Aires y a La Plata, tiene niveles de amenaza sísmicas distintos de la zona de la sierra de La Ventana y Bahía Blanca, y también diferente amenaza sísmica respecto del resto de la provincia.

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