Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / La subducción entre la placa de Nazca y la placa Sudamericana ha presentado diversos cambios en la dirección de convergencia a lo largo de los años, generado diversas estructuras geológicas en la zona sur del país (33ºS - 46ºS), como por ejemplo, la extensa Zona de Falla Liquiñe-Ofqui (ZFLO) que corresponde a una zona de cizalle dextral activa que a lo largo de toda su extensión presenta diferentes estilos de deformación, además de la abundante presencia de edificios volcánicos que en su mayoría se encuentran activos. Uno de los volcanes más activos del país es el volcán Villarrica, centro eruptivo del Pleistoceno Medio a Holoceno, que en los últimos años ha presentado episodios de baja explosividad (hawaiiano a estromboliano), con un pequeño lago de lava casi permanente en el interior del cráter y actividad fumarólica continua. Para caracterizar el sistema de falla existente en zonas aledañas al volcán Villarrica, se realizó un estudio mediante Magnetotelúrica, método geofísico pasivo que utiliza como fuente un amplio espectro de variaciones geomagnéticas que ocurren de forma natural generando inducción electromagnética en la Tierra. La adquisición de los datos se efectuó en dos campañas, la primera en Noviembre-Diciembre de 2013 y la segunda en abril de 2014. Estos datos fueron analizados mediante un programa basado en el proceso robusto mostrado por Egbert y Booker (1986), calculándose resistividad aparente y fase, más análisis de dimensionalidad, junto con modelos de resistividad obtenidos por inversiones 2D, permitiendo un análisis de las principales estructuras existentes en profundidad. Los parámetros básicos como resistividad aparente y fase muestran una zona con estructuras resistivas (~1000 Ω m) en los primeros kilómetros y algo más conductoras en profundidad (~50 Ω m). Se calcularon flechas de inducción, strike geoeléctrico y tensor de fase, mostrando un comportamiento 3-D para los periodos asociados a menor profundidad. A mayores periodos, estos parámetros se ven influenciados por la presencia de sistemas magmáticos sobre todo cerca de la cadena volcánica Villarrica-Lanín. Mediante inversiones 2D, una correspondiente a un perfil orientado E-O, fue posible caracterizar parte de la Zona de Falla Liquiñe-Ofqui que pasa por los costados del lago Caburgua. Otra inversión 2D para un perfil norte-sur, apreciando varias estructuras en superficie alineadas en sentido E-O y un cuerpo conductor a una profundidad de 20 km que se extiende en superficie hasta los 4 km, situado en la parte sur del perfil.

El 27 de febrero del 2010 la zona centro-sur del país fue afectada por un terremoto de magitud Mw 8.8 con epicentro en el mar chileno frente a las costas de la VII Región. Producto de este terremoto se produjeron daños en una extensa zona, viéndose afectada la ciudad de Santiago. Con el proposito de aprovechar la información de daños producidos por este terremoto se hizo un catastro de los daños en las viviendas de uno y dos pisos en 125 sectore pertenecientes a las 34 comunas que forman el Gran Santiago. Luego, aplicando ka metodología propuesta por Monge y Astroza (1989), se determinó, a partir de la distribución de los grados de daños, la intensidad sísmica en cada sector bajo dos escenarios: Sin conciderar la movilidad de la Clase de Vulnerabilidad Considerando la movilidad de la Clase de Vulnerabilidad La clase de vulnerabilidad edentifica la manera en la cual los edificios responden a las vibraciones provocadas por los terremotos. La escala MSK-64 define 3 clases, A, B y C, siendo A ls clase más vulnerable y C la clase menos vulnerables. Por parte la escala EMS-98, añade 3 clases más a las definiciones anteriores, D, E y F. De esta forma, se analiza el efecto que puede tener la movilidad de la Clase de Vulnerabilidad de las viviendas encuestadas en la determinación del valor de la intensidad sísmica. Los valores de las intensidades sís micas determinados se comparan con los valores obtenidos durante el terremoto del 3 de marzo de 1985, comprobándose que los efectos de este terremoto son mayores que los terremotos del 27 de febrero del 2010, lo que se traduce en una diferencia de la intensidad sísmica entre 0.5 y 1.0 grado en la escala MSK de intensidades. Además, esta comparación permite corroborar los efectos locales identificados con los daños del teremoto del 3 de marzo de 1985. Con este antecedente y la caracterización de l geología superficial y de la profundidad de la napa freática de la ciudad de Santiago, los suelos de las comunas del Gran Santiago se agrupan desde el punto de vista del aumento de los daños en las viviendas del tipo unifamiliar, de la manera siguiente: GravesSuelos aluviales; IgnimbritasArcilla y limos Teniendo en cuenta este ordenamiento, se propoe una zonificación sísmica de la ciudad de Santiago que corresponde a una modificación de las zonifcaciones propuestas por Astroza y Monge (1989) y por Leyton et. (2010): La zonificación sísmica propuesta divide el Gran Santiago en 3 zonas, caracterizadas cada una de ellas por el tipo de Unidad Geológica en que se ubica y por el incremento de la intensidad sísmica medido con respecto a la intensidad estimada en la zona ubicada en la Unidad Geológica II (Gravas del Maipo y del Mapocho)

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / La Falla San Ramón identicada en el frente cordillerano al Este de la ciudad de Santiago, juega un papel importante en la evolución tectónica de Chile central. Más aún, su sola presencia es un elemento importante para los estudios de riesgo sísmico, planificación territorial, flujo de agua subterránea, entre otras instancias que involucren a la falla entre sus factores críticos. Dado el avance de la urbanización y la acumulación de depósitos fluvioaluviales en el piedemonte, gran parte de su traza se encuentra cubierta. Esto hace necesario el uso de metodologías indirectas para el reconocimiento de la falla. Con el fin de conocer la estructura de resistividad en torno a la Falla San Ramón y las perturbaciones que su cercanía a la superficie pudiese generar, se realiza un estudio de la resistividad en cuatro perfiles. Dos de los perfiles cruzan la traza observada de la falla, mientras que los dos restantes se ubican en zonas cubiertas por depósitos aluviales que no muestran perturbación superficial atribuible a la falla y donde su traza sólo ha sido inferida. El análisis e interpretación de los perfiles que cruzan la traza observada de la falla permite reconocer los contrastes de resistividad atribuidos a la actividad ésta, así como rangos de resistividad característicos de los tipos de depósitos reconocidos en el piedemonte. En base a las características observadas en estos perfiles, se interpreta la ubicación de la falla en las zonas cubiertas y sin expresión superficial de ésta. La interpretación de los modelos de resistividad permite dar mayor precisión en la ubicación de la traza en zonas donde previamente había sido localizada en base a estudios geológicos, además de precisar su ubicación en las zonas donde ha sido inferida.

La presente investigación evalúa el aporte de ejercicios de preparación para desastres al nivel distrital en el Perú (simulacros) al mejoramiento de planes y políticas distritales, provinciales, regionales y nacionales para la preparación, reacción y respuesta ante los desastres. A través de un estudio de caso de un simulacro para la respuesta ante tsunamis en Cerro Azul, Cañete, de 2011 a 2012, este trabajo analiza hasta qué punto el marco para los ejercicios de respuesta frente los desastres en el Perú concuerda con un enfoque hacia las lecciones aprendidas para mejorar el nivel de preparación ante los desastres. Según los hallazgos, puede que la eficacia del marco de los ejercicios se limite por:  La rigidez de la directiva política que gobierna los ejercicios de respuesta ante desastres  La falta de claridad, y por lo tanto, la falta de comprensión, del propósito de simulacros entre los que lideran, planean y participan en los ejercicios  Una cultura organizacional a cada nivel de la gestión de desastres (GRD) que no ha integrado una cultura de aprendizaje por completo  Inconsistencias en el marco para la evaluación del simulacro y su implementación  Capacidad, recursos o compromiso insuficientes como para planear a implementar, evaluar y realizar seguimiento para los simulacros  Las políticas y los procedimientos para la institucionalización de las lecciones aprendidas a través de los simulacros que no son completos o no existen La investigación determina que un enfoque más preciso hacia la mejora continua a través de las lecciones aprendidas puede aumentar la utilidad del simulacro y por lo general, fortalecer la preparación frente los desastres al nivel nacional, regional y local. Con base en los hallazgos, la autora les brinda recomendaciones estratégicas a todos los niveles de gobierno para fortalecer la eficacia de ejercicios de preparación para los desastres. La importancia de este trabajo radica en que el Perú es propenso a desastres como terremotos y tsunamis y los sistemas de preparación ante desastres y reducción de los riesgos constituyen medidas principales de reducir los daños y pérdidas asociados a los mismos. / Tesis

Magíster en Ingeniería Sísmica / Ingeniero Civil / Esta tesis desarrolla métodos temporales y espectrales de cálculo de correlaciones cruzadas de ruido sísmico para obtener perfiles profundos de velocidad de onda de corte en distintos sectores de la cuenca de Santiago. Los métodos se aplicaron a la componente vertical de registros de 29 estaciones banda ancha y 17 acelerógrafos desplegados sobre distintos depósitos de suelo de la cuenca entre los años 2013 y 2014. El método temporal permite calcular velocidades de grupo identificado el tiempo de desfase donde se alcanza la máxima amplitud de la correlación cruzada, mientras que la metodología espectral calcula velocidades de fase relacionando los cruces por cero de la parte real del espectro de correlación con los ceros de la función de Bessel. Los métodos desarrollados permiten obtener curvas de dispersión entre 0.1 y 5.5 Hz para suelos rígidos ubicados principalmente en la zona sur, centro y este de la Cuenca. Por otro lado, los registros en las zonas norte y oeste, caracterizadas por depósitos de suelo fino y ceniza volcánica, no mostraron correlación. Las velocidades de fase calculadas varían entre 3.8 y 1 km/s mientras que las velocidades de grupo se encuentran entre 2.5 y 0.6 km/s. Considerando las curvas de dispersión obtenidas, la cobertura instrumental y las características geológicas superficiales, se dividió a la cuenca en los distritos Centro, Este y Sur. En cada uno de los distritos se calculó una curva de velocidad de fase promedio para luego invertirla utilizando simulaciones de Monte Carlo. Los perfiles de velocidad de onda de corte invertidos muestran una transición suave entre los sedimentos y la roca basal y un rápido incremento de la velocidad en profundidad. Los perfiles de velocidad muestran que la zona Sur de la Cuenca es más rígida que la zona Centro y Este, las cuales comparten curvas de dispersión similares.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En la siguiente tesis se presentan los estudios de dos perfiles de reflexión sísmica de alta resolución obtenidos de forma perpendicular a la fosa en el marco del proyecto CEVICHE (Crustal Experiment from Valdivia to Illapel to Characterize Huge Earthquakes), desarrollado frente a las costas de la Región del Maule en el sur de Chile. En este sector, la placa oceánica de Nazca subduce bajo la placa continental Sudamericana, produciendo acumulación y relajación de esfuerzos que dan origen a terremotos de gran magnitud. Por otra parte, el relleno sedimentario en la fosa de este sector varía entre los 1.5 y 3.3 km debido a procesos que generan un régimen de entrada de sedimentos, como por ejemplo la denudación de la Cordillera de los Andes durante sucesivos períodos de glaciación, la alta tasa de precipitaciones, las corrientes turbidíticas y los cañones submarinos. Los perfiles sísmicos estudiados fueron procesados mediante migraciones post-apilamiento de Kirchhoff en tiempo (Kirchhoff post-stack time migration) y pre-apilamiento de Kirchhoff en tiempo (Kirchhoff pre-stack time migration). En ambos casos, la migración pre-apilamiento reconstruye de una mejor manera las estructuras de la sub-superficie. Los perfiles sísmicos una vez migrados en tiempo fueron transformados a profundidad usando la ecuación de Dix y un modelo de velocidades conocido. Se observó que para la línea sísmica de reflexión MC37 el ancho del canal de subducción era variable, siendo de ~0.45 km en la zona más profunda observada. Así mismo, para la línea sísmica de reflexión MC39 el ancho del canal de subducción también era variable, siendo de ~0.87 km en la zona más profunda observada. En los perfiles sísmicos obtenidos es posible observar en forma detallada las características geológicas que existen bajo la superficie del suelo oceánico, por ejemplo, fallas inversas de bajo ángulo en el prisma de acreción frontal y un espesor de ~1.5 km de sedimentos en el frente de deformación, características que son coincidentes con márgenes convergentes y acrecionarios. Finalmente, se compararon perfiles de sísmica de reflexión obtenidos antes y después del terremoto del Maule del año 2010. Esta comparación no evidencia nuevas deformaciones dentro de la fosa y/o alrededor del frente de deformación (bajo las limitaciones que permite la resolución de los datos), lo cual podría deberse a que el prisma de acreción frontal posee características plásticas, lo que produce principalmente deslizamiento asísmico.

Se presentan los resultados de los ensayos de suelo, inspecciones visuales y modelos matemáticos de 14 viviendas de albañilería pertenecientes a un programa estatal denominado “Techo Propio”, ubicadas en la ciudad de Eten, provincia de Chiclayo, Perú. Con el propósito de evaluar el daños en las que están sometidas las viviendas se determinan las causas probables de sus patologías predominantes. Los resultados demuestran que en la mayoría de viviendas, el elemento estructural más afectado son los muros (4,31%), seguido de las columnas (2,79%) y las vigas (2,24%). Las patologías predominantes son las eflorescencias (2,01%), las cangrejeras (0,62%), las fisuras (0,51%) y grietas (0,30%), siendo estas estéticamente graves. A través de los estudios y recopilación de datos de las unidades de albañilería, mecánica de suelos, densidad de muros y modelamiento estructural, se logró determinar el peligro sísmico en lo cual están sometidas las viviendas, teniendo un 57,1% de las viviendas en riesgo sísmico alto y el 42,9% en riesgo sísmico medio. Este resultado demuestra la vulnerabilidad a la que están expuestas estas viviendas ante una acción sísmico.

Ingeniera Civil, Mención en Estructuras, Construcción y Geotecnia / La caracterización geotécnica de la cuenca de Santiago es de gran importancia para determinar se respuesta dinámica. La infraestructura urbana de Santiago ha mostrado diferentes niveles de daños tras los terremotos de Valparaíso 1985 (Mw 7.8) y del Maule 2010 (Mw 8.8), los cuales se han correlacionado con la geológica superficial y razones espectrales (H/V) de estudios previos. En la presente memoria se trabajó con registros sismológicos de tiempo continuo, de 25 sismógrafos banda ancha ubicados sobre diferentes tipos de suelos de la cuenca de Santiago para obtener razones espectrales (H/V). Los resultados obtenidos permiten agrupar las razones H/V en 4 grupos según la forma de las curvas: planas, con peak somero, con peak marcado y con peak muy marcado. Al correlacionar estos tipos de curva con los depósitos geotécnicos se pudo concluir que los registros obtenidos sobre roca y grava tienden a mostrar razones espectrales planas, mientras que otros tipos de suelo muestran razones con uno o más peak de distinta amplitud. Se estudió la variación de las razones de 5 estaciones durante 24 horas y de 29 días, obteniéndose que el periodo predominante asociado a los peak de las curvas se mantiene constante, con lo que se concluyó que la técnica de razones espectrales H/V es un método estable para estimar el periodo fundamental del suelo. Como recomendación práctica, dadas las diferencias en los valores H/V alcanzados durante el análisis diario, se sugiere utilizar un registro temporal de al menos media hora dentro del rango de las 1am hasta las 4am, periodo donde se observa mayor estabilidad en las señales. En otro horario se recomienda usar mayor tiempo de registro.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Ingeniero Civil Matemático / Las alturas máximas del tsunami (alturas de runup) son unos de los parámetros de mayor interés, ya que su predicción estima el peligro al cual se ve expuesta la población. Bajo esta perspectiva, el objetivo principal de este trabajo es estudiar, desde un punto de vista teórico, el comportamiento del runup a lo largo de la costa. Se ha escogido una batimetría simple, del tipo sloping beach, para aproximar a primer orden la geometría de la subducción chilena, bajo la cual se aplicó la teoría de la mecánica de fluidos. Se ha hecho una revisión exhaustiva de la teoría clásicamente utilizada, en los casos unidimensional (lineal y no lineal) y bidimensional lineal, que corresponden a las ecuaciones de aguas poco profundas. Para el cálculo del runup en el caso unidimensional se han utilizado formas de ondas iniciales incidentes de tipo solitarias, que corresponden a la solución más regular de la ecuación de Korteweg-De Vries. También se han usado otras formas de onda iniciales, como las llamadas N-waves, que son una solución particular de la ecuación de generación de tsunamis linealizada en una dimensión. En el caso no lineal, se presenta un método de resolución basado en la teoría de los invariantes de Riemann para sistemas hiperbólicos, conciliando con los resultados de la teoría lineal, y obteniéndose así el ya conocido resultado que, a primer orden, el runup es bien estimado por la teoría lineal. En el caso bidimensional, se ha encontrado una solución para la altura de la ola en el caso de una batimetría de sloping beach, donde se han resuelto las ecuaciones bajo las hipótesis de la teoría lineal. Se ha verificado que el núcleo de las ecuaciones y la geometría, generaliza adecuadamente el caso unidimensional bajo condiciones de borde idénticas. Para ello, se ha hecho un análisis de sus polos y ceros en el plano complejo, para su posterior tratamiento integral, obteniéndose los resultados esperados. Para situaciones especiales, considerando algunas simplificaciones, se ha encontrado una generalización del cálculo analítico aproximado del runup en dos dimensiones tomando en cuenta el ángulo de incidencia de la ola inicial sobre la costa. Se ha encontrando una dependencia explícita con este factor, y así, en este estudio se propone un modelo analítico de la distribución de runup a lo largo de la costa, del que sólo existían modelos empíricos basados en observaciones y simulaciones numéricas. El modelo teórico analítico propuesto ha sido, además, comparado con el modelo numérico NEOWAVE, encontrándose que en el dominio de validez de la solución teórica, ésta estima adecuadamente el máximo runup, concluyendo así la generalización buscada. Para esta verificación, se exploraron varios valores de los parámetros (pendiente de la playa, ángulo de incidencia y altura de la ola inicial, etc.), que inciden directamente en el valor final del runup. Como última aplicación a datos reales, se ha utilizado el modelo teórico propuesto en este trabajo para estudiar la distribución de runup en la costa del tsunami generado por el terremoto del Maule, Mw 8.8 del 27 de febrero del 2010, obteniéndose mejoras en la curva que ajusta dicha distribución, en comparación con otros modelos empíricos preexistentes.

Magíster en Ciencias, Mención Geología. Geólogo / Los procesos de falla generadores de remociones en masa por movimientos sísmicos presentan aún grandes cuestionamientos que no han podido ser explicados, debido a la complejidad que presentan los procesos mecánicos y físicos que afectan a los taludes durante el transcurso de un terremoto. Con la idea de contribuir a esta línea de investigación, en el siguiente trabajo se estudiaron muestras extraídas de tres lugares afectados por remociones en masa cosísmicas, asociados a tres eventos sísmicos (el primero de subducción y los dos últimos someros). El primero de estos eventos corresponde al terremoto del Maule de magnitud Mw 8,8 que azotó la costa de nuestro país entre las regiones V y VIII, el segundo hace referencia al enjambre sísmico del año 2007 producido en el fiordo de Aysén (Mw 6,2) que generó más de 500 RM y finalmente, el sismo del año 1958 ocurrido en el cajón del Maipo que afectó gravemente la localidad de Las Melosas (Mw 6,9-6,7). Los materiales extraídos corresponden a rocas sedimentarias marinas blandas de la Península de Arauco (2010), depósitos de arena de antiguos deslizamientos removilizados por el sismo de 1958, y cubierta de suelo de origen volcánico del área del fiordo de Aysén. El plan de trabajo incluyó descripción de los deslizamientos escogidos en terreno, junto con la realización de ensayos geotécnicos de distinta índole en laboratorios del IDIEM, y ensayos de corte directo monotónico y cíclico en el laboratorio de remociones en masa de la Universidad de Durham (UK). Estos últimos se realizaron en un nuevo aparato diseñado para la investigación del comportamiento cosísmico de los taludes. Este equipo permite recrear las condiciones de stress (normal, cizalle, etc.) a las que están sometida los taludes, ya sea en condiciones saturadas o no saturadas. De forma específica se estudió el efecto que presentan las cargas cíclicas con distintas amplitudes y frecuencias sobre los distintos materiales extraídos al estar bajo distintos niveles de stress de cizalle definidos a través de los ensayos monotónicos. Los ensayos realizados indicaron que el comportamiento de cada muestra en condiciones monotónicas y dinámicas va a estar controlado por la reología del material, con distintos estilos de deformación (dúctil a frágil), o cambios en los parámetros de resistencia. Las muestras no perturbadas y no saturadas de Arauco presentan una tendencia dilatante post peak, excepto en los casos dinámicos en donde ocurrió una densificación de las muestras durante la primera fase de carga que explicaría el aumento de los valores peak en los casos que no hubo falla. Además, las constantes caídas en el nivel de stress post peak no permitió encontrar un valor residual único que se asociaría al tipo de ruptura que exhiben las muestras, correspondiente a una serie de microfracturas que controlan el fallamiento sin la formación de estructuras de cizalle claras. No se pudo asociar el fallamiento en los ensayos dinámicos a un parámetro utilizado, sino que se relacionaría con el tiempo de aplicación del esfuerzo (ruptura en casos con dos fases dinámicas). Si asociamos estas características al deslizamiento de Tubul, este se habría formado como un proceso mixto que involucraría una etapa inicial de caída de rocas de menor tamaño, que al alcanzar un máximo de resistencia provocaría la caída del bloque completo. Las muestras de suelo ensayadas presentan un comportamiento dúctil a semi dúctil, y los parámetros utilizados en los ensayos dinámicos no generaron el fallamiento del material. En cuanto a las remociones en masa en la Peninsula de Arauco, se identificó que estos fenómenos se concentraron en áreas donde la geología local presentaba rocas sedimentarias marinas de edades cuaternarias con parámetros de resistencia bajas (1,4-3 MPa) sin la presencia de estructuras importantes ni rasgos geomorfológicos distintivos, que aportaran a la susceptibilidad del área. Sin embargo, se reconoce que existen zonas afectadas en cortes de caminos que no resistieron las aceleraciones del sismo, por lo que sería recomendable aumentar los resguardos para este tipo de construcciones.