Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía

Modelización de escenarios sísmicos para establecer medidas de prevención en San José de Costa Rica.

Belén Benito y profesores e investigadores del Grupo de Investigación en Ingeniería Sísmica (GIIS) de la UPM, conjuntamente con expertos en geología y tectónica de Costa Rica, han desarrollado la modelización de los principales escenarios sísmicos que pueden afectar a la Ciudad de San José de Costa Rica

01.04.2025

La importancia de la investigación radica en el alto riesgo sísmico al que está expuesta la capital de este país, siendo los resultados de este trabajo de gran importancia para adoptar medidas de prevención y mitigación

Objetivos:

Identificar las fallas próximas a la ciudad de San José, con potencial sísmico capaz de poner en riesgo a la capital de Costa Rica.
Identificar rupturas críticas en esas fallas, estimando la magnitud de los terremotos probables.
Caracterizar el movimiento del suelo que cabe esperar por los terremotos identificados, incluyendo el efecto local en el Gran Área Metropolitana de Costa Rica, con especial detalle en el Cantón Central de San José.
Estimar la tasa de deformación de las fallas identificadas y su potencial de reactivación.
Estimar los espectros de respuesta característicos de los movimientos esperados en diferentes puntos del Cantón Central de San José y obtener criterios para la revisión del código sísmico de Costa Rica (CFIA, 2011).

Fuentes sísmicas existentes en el Cantón Central de San José (CCSJ) y Gran Area Metropolitana (GAM). Los planos de ruptura de las fallas correspondientes a los escenarios criticos identificados en esta investigación se representan en colores sombreados: Belo Horizonte (verde); Cipreses (rosa) y Rio Azul (azul). Las trazas de las fallas cuaternarias se representan en magenta. Los circulos representan los epicentros de terremotos someros (h < 30 km), según el catálogo de terremotos de la Red Sismológica Nacional de Costa Rica.

Resultados / conclusiones:

Los escenarios críticos identificados corresponden a rupturas en las fallas de Bello Horizonte, Cipreses y Río Azul, ubicadas en el Valle Central de Costa Rica, donde podrían ocurrir posibles terremotos de magnitudes Mw 6.2, 6.3 y 6.6, respectivamente. Las aceleraciones máximas estimadas (PGA) por esos terremotos en la Gran Área Metropolitana (GAM) donde se localiza el Cantón Central de San José (CCSJ) son de 0.8 g para los escenarios de Río Azul y Cipreses y 0.6 g para el escenario de Belo Horizonte. Los espectros de respuesta de los correspondientes movimientos superan a los establecidos en el código sísmico actual de Costa Rica (CFIA, 2011) para todos los tipos de suelo, a excepción de los correspondientes a los suelos más blandos, clasificados como S4 en el CFIA (2011), para los cuales el código resulta conservador.

Mapas de los movimientos simulados por posibles rupturas críticas en las tres fallas identificadas , en términos de aceleración máxima (PGA) para: (a) Belo Horizonte en roca; (b) Belo Horizonte incluyendo efectos locales; (c) Río Azul en roca; (d) Río Azul incluyendo efectos locales ; (e) Cipreses en roca; (f) Cipreses incluyendo efectos locales .

Por otra parte, el análisis de la deformación a partir de imágenes radar tomadas desde el satélite Sentinel 1 durante los últimos cinco años, identificó tasas de deformación de entre -3 mm/año (hundimiento) y 2 mm/año (elevación) en el caso del GAM, y entre 0 y 2 mm/año para el CCSJ. Esta deformación es considerablemente menor que la reportada en estimaciones recientes (1 cm/año) para dos de los principales sistemas de fallas del Valle Central. Esto parece indicar que la energía liberada asísmicamente en las fallas de los escenarios modelizados es notablemente menor que la de otros sistemas de fallas próximos, lo que podría indicar una acumulación gradual de esfuerzos en las fallas objeto de este estudio.

Las tendencias de deslizamiento y dilatación estimadas en las tres fallas, a través del tensor de esfuerzos tectónicos, revelan alto potencial de reactivación. Esto supone que las rupturas identificadas, cuyos movimientos han sido simulados en el estudio, pueden ocurrir en un futuro no muy lejano.

Por otra parte, el análisis de la sismicidad histórica permite detectar una aparente brecha sísmica durante el último siglo en la GAM, lo que refuerza la idea de que la zona está pretensada, por lo que cabe esperar un terremoto similar a los simulados en esta investigación. Y debido a la combinación de condiciones de exposición y vulnerabilidad que existen actualmente en San José, estos escenarios podrían ser críticos en términos de riesgo sísmico, generando importantes pérdidas humanas y materiales.

Los resultados indican que los escenarios propuestos son realistas y previsibles si las fallas identificadas se reactivan en los próximos años. Estos resultados pueden utilizarse para verificar el espectro de diseño en la capital del país, así como para el posterior cálculo del riesgo sísmico, lo que permitiría desarrollar planes de emergencia y medidas adecuadas de prevención y mitigación. Además, el enfoque analítico propuesto en la investigación podría aplicarse en regiones similares para identificar posibles fallas que estén próximas a completar su ciclo sísmico, así como en poblaciones con alto riesgo sísmico.

Aplicaciones / importancia social de la investigación:

La modelización de los principales escenarios sísmicos que pueden afectar a la ciudad de San José, con la consiguiente caracterización de los movimientos esperados, tiene dos aplicaciones esenciales de cara a establecer medidas preventivas ante el correspondiente riesgo:

Definir criterios para la revisión del código sísmico de Costa Rica (CFIA, 2011), que conduzcan al diseño sismorresistente de las edificaciones para que no sufran daños graves en posibles terremotos futuros.
Elaborar planes de emergencia ante futuros terremotos que puedan afectar a San José.

En última instancia estas medidas van dirigidas a la salvaguardia de vidas humanas y a minimizar los daños materiales que puedan causar los terremotos esperados modelizados en esta investigación.

Toda la información en Seismic hazard scenarios for the city of San Jose-Costa Rica_Evaluation of critical ruptures.pdf

Nombre y apellidos del profesor/es o investigador/es de la UPM:

María Belén Benito Oterino. Dpto. Ingeniería Topográfica y Cartografía (UPM)

Miguel Marchamalo. Laboratorio de Topografía y Geomática , Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos (UPM)

Carlos Lancháres. Laboratorio de Topografía y Geomática , Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, UPM. Empresa Detektia

Orlando Hernández Rubio. Programa Doctorado Ingeniería Geomática (UPM). Empresa Geolyder.

Adriana Ornélas. Programa de Doctorado Ingeniería Geomática (UPM)

Ligia Elena Quirós. Grupo de Ingeniería Sísmica (UPM)

Centro de la UPM y departamento o grupo de investigación al que está adscrito:

Dpto. Ingeniería Topográfica y Cartografía. ETSI. Topografía, Geodesia y Cartografía. Grupo de Investigación en Ingeniería Sísmica (UPM)

Laboratorio de Topografía y Geomática. ETSI. Caminos, Canales y Puertos (UPM)

La investigación se llevo a cabo en el marco del proyecto KUK_AHPAN, del plan estatal de investigación (RTI2018-094827-B-C21/C22) financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades