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Introducción Geología Quito
La ciudad de Quito, conocida formalmente como San Francisco de Quito, es la capital de la República de Ecuador y la segunda ciudad más poblada del país con 2.011.388 habitantes, una extensión de 422 802 hectáreas y una elevación sobre el nivel del mar de 2.850 metros.
Sin embargo, lo que vuelve a Quito una ciudad sumamente interesante en el mundo de la ingeniería civil y específicamente en el área de la geotecnia, no es su tamaño o densidad poblacional sino las características inherentes a sus suelos y el riesgo sísmico asociado a ellos.
El riesgo sísmico de Quito se ve amplificado por las fallas geológicas de la zona, la actividad neotectónica, la acción de subducción de la placa de Nazca dentro de la placa Sudamericana y la alta actividad volcánica en las cercanías a la ciudad.
Quito es una depresión topográfica formada en su mayoría por rocas volcánicas y rocas sedimentarias, depósitos de acción eólica y de erosión fluvial.
Se encuentra emplazado a lo largo de la Cordillera Occidental de los Andes delimitada por el volcán Casitagua por el norte, la falla de Quito o falla EC-3 por el este, las faldas orientales de Pichincha por el oeste y el volcán Atacazo por el sur.
Características geológicas geotécnicas del suelo de Quito
La ciudad de Quito esta levantada sobre una potente capa de sedimentos compuestos por materiales sueltos (sedimentos volcánicos y depósitos lacustres), los cuales ante un evento sísmico tienden a tener un efecto amplificador.
Es decir, las ondas sísmicas se amplifican y se transmiten con mayor facilidad por el suelo debido a que este no opone mayor resistencia, lo cual incrementa el riesgo de inestabilidades en obras civiles.
Por lo tanto, surgió la necesidad de estudiar en detalle el suelo para formar un escenario sísmico más claro, de donde resalta el estudio “Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito – Ecuador”. Como consecuencia, se consigue un mejor diseño de las estructuras y la definición de los tipos de cimentaciones más adecuadas a los tipos de terreno presentes en el subsuelo.
Dicho estudio divide a la ciudad de Quito en 3 zonas básicas:
- Flancos de Pichincha (F)
- Depósitos lacustres (L)
- Cangahua (Q)
Depósitos lacustres Quito
Los depósitos lacustres de Quito se encuentran ausentes en la zona centro mientras que en la zona norte y zona sur de la ciudad ocupan espesores de 140 m y 60 m respectivamente.
Este tipo de suelo está compuesto por cenizas, arenas arcillosas, conglomerados de finos, capas de pómez, capas vegetales, arenas y arcillas intercaladas.
Flancos de Pinchinga Quito
La zona de los flancos de Pichincha presenta grandes similitudes con los depósitos lacustres, pero se diferencia por presentar capas de suelo coluvial y tener presencia de depósitos de Cangahua.
Cangahua Quito
Así mismo, la zona de Cangahua de Quito es la unidad geológica más amplia de la ciudad y está constituida por cenizas y tobas con capas de limos arenosos o arcillas que forman un manto de hasta 30 metros de espesor sobre el basamento rocoso.
Adicionalmente, se puede definir subzonas o microzonas dependiendo del cambio de configuración del suelo en las secciones transversales, por lo cual, en los Flancos de Pichincha existen 7 microzonas, en los depósitos lacustres 5 y los depósitos de Cangahua se dividen a su vez en 7 subzonas más.
Microzonificación sísmica en Quito
Posteriormente, se han realizado estudios de zonificación de mayor detalle que el descrito anteriormente, para así poder utilizar espectros de diseño elástico acordes a las características particulares del suelo del emplazamiento.
Uno de los estudios de microzonificación más conocido y utilizados, es el de Valverde de la EPN en convenio con el Municipio del Distrito Metropolitano de Quito, donde se consideró la clasificación de tres perfiles de suelos que van desde S1 a S3 (Omitiendo los suelos propensos a fenómenos de licuefacción en la clasificación).
A continuación, se muestra las características de los perfiles de suelo:
Zona S1: Esta compuesta por rocas, suelos endurecidos, estratos de Cangahua, tobas muy consolidadas, depósitos coluviales y arenas muy compactadas.
Esta zona se caracteriza por tener en promedio velocidades de onda de corte superiores a 750 m/seg y periodos de vibración menores a 0,2 seg.
Zona S2: La zona dos representa los depósitos de Cangahua no muy consolidados y los depósitos lacustres expuestos a la meteorización.
Se caracteriza por tener periodos de vibración entre 0,2 a 0,6 seg.
Zona S3: Esta zona corresponde a los suelos más blandos como arenas y gravas sueltas y poco consolidadas, depósitos de limos con nivel freático alto y zonas de relleno. Por lo cual, tienen periodos de vibración mayores a los 0.6 seg.
Fallas geológicas de Quito
Ecuador se encuentra en constante riesgo sísmico debido a su ubicación en el Cinturón de Fuego del Pacífico, donde se dan fenómenos de subducción por la interacción de la Placa Nazca y Sudamericana. Dichos movimientos también producen importantes fallas geológicas en la zona.
Existen dos grandes sistemas de fallas activas que afectan a la capital del país, cada una muestra patrones cinemáticos distintos en relación a su geomorfología.
Estas son el sistema de fallas de Quito (QFS) y el sistema de fallas Guayllabamba (GFS).
El sistema de fallas de Quito es un plano de fractura conformado por 3 grandes segmentos tectónicos que en longitud alcanzan los 60 kilómetros.
Está formado por fallas inversas o ciegas, es decir, fallas con ángulos menores o iguales a 45° y genera en la ciudad de Quito eventos ocasionales de magnitudes superiores a los 4 grados (escala de Richter) pero que se estima podrían alcanzar magnitudes de hasta 7 grados.
Por otro lado, se tiene el sistema de fallas Guayllabamba ubicado a 20 Km al noroeste de Quito, por lo cual su influencia en la ciudad es considerablemente menor.
Adicionalmente, es importante tener en cuenta que Ecuador forma parte de una cadena de volcanes activos. Por lo cual se pueden generar sismos a raíz de estos, aunque de menor magnitud que los provocados por los movimientos tectónicos.
Post escrito por: Adriana Ojeda – Ingeniera Civil – Colaboradora invitada de Geotecniafacil.com
Yo soy ingeniero civil y mi nombre es Jaime Balladares, conjuntamente con el ingeniero Patricio Ludeña en el año 1990, presentamos nuestra tesis de grado, luego de tres años de investigación: “SECTORIZACIÓN DE LOS SUELOS DE QUITO Y RECOMENDACIONES PRELIMINARES EN EL DISEÑO DE CIMENTACIONES”, y llegamos a importantes conclusiones, tomando de referencia cientos de ensayos SPT, sectorizando las zonas coluviales al norte y sur de Quito y también los sectores de cangagua de alta resistencia, desgraciadamente en ese entonces, no tuvimos el apoyo de ninguna institución para continuar con un estudio mas detallado y profundo para zonificar, sin embargo, considero que es un gran documento que sirve de apoyo para el predimensionamiento de las cimentaciones. Nuestros directores de tesis: Ing. Carlos Ortega e ing. Wilson Santamaría.
Muchas gracias por su aporte, será de gran utilidad.
Olvido involuntario, el ing. Washinton Benavides, también fue parte del directorio de tesis, un gran profesor de “Resistencia de materiales”, en la gloriosa U.C.