“DYNAMIC ANALYSIS OF LA COSTA VERDE CLIFF” “DYNAMIC

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍ
INGENIERÍA CIVIL
SECCIÓ
SECCIÓN DE POSTGRADO
“DYNAMIC ANALYSIS OF LA
COSTA VERDE CLIFF”
Zenó
Zenón Aguilar Bardales, Dr. Eng.
Eng.
Ronald Macazana Erique,
Erique, MSc. Eng.
Eng.
CENTRO PERUANO JAPONÉ
JAPONÉS DE INVESTIGACIONES
SÍSMICAS Y MITIGACIÓ
MITIGACIÓN DE DESASTRES - CISMID
INTRODUCTION
The dynamic analysis of La Costa Verde Cliffs, located between
San Miguel and Miraflores districts of Lima city, was performed,
using two dimensional model and FEM techniques.
The analysis was performed using the GeoSlope’s Quake/W
software, and records of Lima October 1974 and Kobe 1995
Earthquakes, were used as input signals.
LA PUNTA
LA PERLA
SAN MIGUEL
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SAN ISIDRO
MIRAFLORES
LOCATION OF LA COSTA VERDE CLIFFS
BARRANCO
SATELLITAL VIEW OF LA COSTA VERDE CLIFF IN MIRAFLORES DISTRICT
PANORAMIC VIEW 0F LA COSTA VERDE CLIFFS
DYNAMIC ANALYSIS
ANALYSIS METHODOLOGY
METHODOLOGY
DYNAMIC
Ground
Profile
- GEOMORPHOLOGY
- GEOLOGY
FORMER
EXPERIENCES
- IN SITU TESTS
- LABORATORY
SOIL
CHARACTERIZATION
MODELING
- MEASUREMENTS
MODELING PROCEDURE IN GEOTECHNICAL ENGINEERING
IDEALIZATION
SOIL PROFILE OF AN EVALUATION CROSS SECTION
FINITE ELEMENT METHOD SOIL PROFILE MODEL
MODELING PROCEDURE IN GEOTECHNICAL ENGINEERING
SHEAR BEAM
METHOD
LINEAR OR
EQUIVALENT LINEAR
ANALYSIS
FINITE ELEMENTS
METHOD
DYNAMIC
RESPONSE
NON LINEAR ANALYSIS
FINITE ELEMENT
METHOD
DYNAMIC ANALYSIS PROCEDURE USED
TO EVALUATE LA COSTA VERDE CLIFFS
DIMENSIONAL ANALYSIS
ANALYSIS OF
OF LA
LA
TWO DIMENSIONAL
COSTA VERDE CLIFFS
- GEOMORPHOLOGY AND GEOLOGY
- GEOTECHNICAL CHARACTERIZATION
- DETERMINATION OF SOIL DYNAMIC PARAMETERS
- GEOMETRIC AND NUMERICAL MODELING
- DYNAMIC RESPONSE
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Grande
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Miraflores
47
Chorrillos
Santiago
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Miraflores
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LEYENDA
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Cerros
Migración de arenas
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Terrazas
t1 + t2
Acumulaciones deserticas talud de escombros,
aluvionales antiguos, etc
Depósitos marinos de arena, cordones de grava, etc
Depósitos eólicos
Cota, escarpe del acantilado
Zona de manantiales
Lurin
Acantilados
0 - 10 m
10 - 25 m
> 25 m
Dirección de acumulación principal
Depósitos lagunares con pantanos
R
Zona de represamiento hidráulico probable
Escarpas por erosión del río
Referencia: Ing. A. Martínez Vargas (1975)
GEOMORPHOLOGIC
MAP OF LIMA CITY
San Borja
San Isidro
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Pueblo
Libre
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CRONOESTRATIGRAFÍA
CENOZOICO
ERATEMA
SISTEMA
LITOESTRATIGRAFÍA
SERIE
UNIDADES ESTRATIGRÁFICAS
RECIENTE
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Dep. aluviales
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Dep. Marinos
CUATERNARIO
SUPERIOR
INFERIOR
Diorita
Andesita
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Dep. glaciares
Qp - g
Vol. Huarochiri
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SUPER
UNIDAD
Tibaya
Tonalita-diorita
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Gpo. Casma
Gpo. Morro
Solar
INFERIOR
Vol. Quilmaná
Fm. Chilca
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(indiviso)
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Vol. Huarangal
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Fm. Atocongo
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Fm. Herradura
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Gpo. Puente
Piedra
Santa
Rosa
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Fm. Cerro Blanco
Ki - cb
Fm. Arahuay
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Tonalita-diorita
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Jecuán
Tonalita-GranodioritaDiorita
Paccho
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Dolerita
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Anticlinal
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Referencia: INGEMMET (1992)
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Sinclinal
Carretera
Diorita Xenolítica
Patap
Volc. Santa Rosa
Tonalita-granodiorita
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Chorrillos
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Atocongo
Paraiso
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Granodiorita Granitos
Ks-Gbdi-pt
Villa María del
Triunfo
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Fm. Puente Inga
Fm. Ventanilla
JURÁSICO
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Santiago
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Fm. Salto del Fraile
Gpo. Puente
Piedra
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Granitos
SUPERIOR
MEDIO
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Miraflores
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Ing. A. Martínez Vargas (1975)
CISMID (2004)
GEOTECHNICAL CHARACTERIZATION
The geotechnical characterization of La Costa Verde Cliffs was
defined using boreholes of compiled geotechnical studies.
According to this information, the soil profile is composed by
poorly graded gravel deposits with thin sandy and silty soils
layers. In some places landfill deposits are also observed.
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Fecha:
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JULIO, 2006
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"ANÁLISIS DINÁMICO DE LOS ACANTILADOS DE LA
"ANÁLISIS DINÁMICO DE LOS ACANTILADOS DE LA
CIUDAD DE LIMA"
CIUDAD DE LIMA"
UBICACIÓN
DEDE
SONDAJES
RECOPILADOS
UBICACIÓN
SONDAJES
RECOPILADOS
PLANO :
PLANO :
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SONDAJES
RECOPILADOS
PS XX : SONDAJES
RECOPILADOS
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD
NACIONAL
DE INGENIERÍA
FACULTAD DE
INGENIERÍA
CIVIL
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
SECCIÓN DE POST-GRADO
SECCIÓN DE POST-GRADO
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TESIS:
"ANÁLISIS DINÁMICO DE LOS ACANTILADOS DE LA
CIUDAD DE LIMA"
SONDAJES RECOPILADOS
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
SECCIÓN DE POST-GRADO
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UBICACIÓN DE SONDAJES RECOPILADOS
Fecha:
Tesista:
Asesor:
JULIO, 2006
Ing. RONALD MACAZANA E.
Dr. ZENON AGUILAR BARDALES
276500
Escala:
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1 / 5000
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
SECCIÓN DE POST-GRADO
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LEYENDA
TESIS:
P S XX : SONDAJES
RECOP ILADOS
SONDAJES
RECOPILADOS
"ANÁLISIS DINÁMICO DE LOS ACANTILADOS DE LA
CIUDAD DE LIMA"
PLANO :
50
100
200
300
400
500
Metros
8658000
0
278000
278250
278500
UBICACIÓN DE SONDAJES RECOPILADOS
Fecha:
Tesista:
Asesor:
JULIO, 2006
Ing. RONALD MACAZANA E.
Dr. ZENON AGUILAR BARDALES
278750
Escala:
1 / 5000
Plano N°
P-03C
279000
PS01
PS02
PS03
PS04
PS05
PS06
PS07
PS08
PS09
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v. LaPaz
PazNºNº
761761 Av.ASan
v. LaPaz
PazNºNº560
560
Av. BertoloyttoAv.
, Av.
Av.
Bertoloto
Miguel
Av.
Bertoloto
Av.
Bertoloto
Av.
Bertoloto
Av.
Bertoloto
Av.
Bertoloto
Av.
Bertoloto
Av. Bertolotto
Av. Bertolotto
Av. Bertolotto
Av. Bertolotto
Av. Bertolotto
Av. Bertolotto
Av. Bertolotto
San
San Miguel
SanMiguel
Miguel
SanMiguel
San
Bertoloto,
AvCaUgarte
San
SanSaMiguel
SanSan
Miguel
San
San
SanSaMiguel
UgarteyJr.
stilla
SanMiguel
Miguel
nMiguel
Miguel
SanMiguel
Miguel
SanMiguel
Miguel
SanMiguel
Miguel
nMiguel
y Jr Castilla
0.0
0.15
0.40
0.60
0.75
1.00
1.0
1.35
1.25
1.10
1.35
1.80
1.80
2.0
2.10
2.20
2.20
2.30
2.50
2.70
2.45
2.60
3.80
3.0
1.10
2.80
2.95
2.95
3.00
2.20
3.00
3.10
3.20
3.30
3.30
3.30
3.80
3.90
4.0
4.10
4.30
4.50
5.0
4.50
4.80
5.00
5.00
4.50
5.10
5.20
5.40
5.85
5.75
5.60
6.00
6.0
6.20
6.50
6.50
70
LEYENDA
L
L
:
Losa
Loza
Relleno
R Relleno
R
:
GP
: Grava Mal Graduada
GP
Grava
mal gradada
SP Arena
: Arena
Pobremente Gradada
SP
pobremente
gradada
SM
: Arena Limosa
SM
Arena Limosa
ML
ML
: Limo de Baja Plasticidad
CL
: Arcilla de Baja plasticidad
CL
Limo
Arcilla
SOIL PROFILE OF COMPILED BOREHOLES IN THE SUTDY AREA
PS11
P S 11
0 .0
PS12
P S12
M a le c o n d ede
la la
Malecón
M a rin a y E . D o g n i
Marina
y E.Dogni
M ira flo re s
Miraflores
M a le c o n d de
e la la
Malecón
M a rin a y E . D o g n i
Marina
y E.Dogni
M ira flo re s
Miraflores
PS13
PS14
S
PS15
P S 15
Acantilado
A c a n tila d o P aParque
rq u e
N ecochea
Necochea
M ir a flo re s
Miraflores
M a le c o n d de
e la la
Malecón
R es erva N º 431
Reserva
Nº 431
M ira flo re s
Miraflores
P a rq u e S a la z a r
Parque
Salazar
(L a rc o M a r)
(Larco
Mar)
M ira flo re
s
Miraflores
0 .1 5
PS16
S 6
v . A rm e n d a riz y
Av.AArmendariz
y
A v . L a rc o
Av.
Larco
M ira
flo re s
Miraflores
0 .20
0 .20
0 .6 0
0 .6 0
1 .0 0
1 .0
1 .00
1 .05
1 .3 0
1 .7 0
2 .0
1 .80
2 .1 0
2 .20
2 .4 0
2 .45
2 .9 0
3 .0
2 .50
3 .00
3 .20
3 .35
3 .60
3 .7 0
3 .8 0
4 .0
4 .20
4 .2 5
4 .5 0
4 .75
5 .0
P R O F U N D ID A D (m etros)
4 .80
5 .00
5 .10
5 .50
5 .90
6 .0
6 .8 5
7 .0
7 .10
7 .50
7 .5 0
7 .5 0
7 .80
8 .0
8 .10
9 .0
1 0 .00
1 0 .0
1 1 .00
1 1 .0
1 1 .80
1 2 .0
L
L
Losa
: Loza
LEYENDA
1 3 .0
SM
: A ren a L im osa
SM
Arena Limosa
R
: Relle no
GP
: G rava M al G raduada
R Relleno
1 4 .0
1 5 .0
GP Grava mal gradada
SP Arena pobremente gradada
SP
1 2 .10
: A rena Po brem ente Gradada
ML
ML
: L im o de Baja Plas ticidad
CL
: A rc illa d e Ba ja pla stic idad
CL
Limo
Arcilla
1 6 .0
1 6 .10
SOIL PROFILE OF COMPILED BOREHOLES IN THE SUTDY AREA
The shear strength of the materials that conform the cliffs were
obtained using in-situ direct shear test
VALUES
GRAVEL
FINE SOIL
Unit weight (γ)
KN/m3
21.00
17.00
Cohesion (c’)
Kpa
55.00
90.00
Phi (φ’)
º
40.00
28.50
RESULTS OF IN SITU DIRECT SHEAR TESTS (CAÑARI, 2001)
SOIL DYNAMIC PARAMETERS
Only few compiled geotechnical studies included P-S well logging
down hole tests, therefore in order to estimate the dynamic
parameters of the soils that conform the cliff soil profile, empirical
equations that correlate the direct plate load test results with the
elastic and shear modulus were used.
SHEAR MODULUS ESTIMATED FROM
DIRECT PLATE LOAD TESTS
UBICACIÓN
PROF.
m
TIPO DE
SUELO
G
kPa
Vs
m/s
Intersección Av. Universitaria y Av. Materiales
2.00
GP
449998.50
458.49
Intersección Av. Universitaria y Av. Materiales
2.00
GP
254541.00
344.83
Lima Polo Club Monterrico 1990
2.0
GP – GM
258751.50
347.67
Intercambio Vial
Av. Venezuela – Av. Universitaria 1996
4.60
GP
84000.00
198.09
Hipermercado METRO – UNI 1999
2.50
GP
349996.50
404.35
Hipermercado METRO – UNI 1999
2.00
GP
420005.25
442.95
Edificio Multifamiliar - Surco 1999
1.70
GP
899986.50
648.40
Edificio Multifamiliar – Surco 1999
1.70
GP
599996.25
529.42
Videna San Luis, Modulo Básquet 2003
1.20
GP
420000.00
442.94
Videna San Luis, Modulo Bochas 2003
1.20
GP
367500.00
414.34
Av. Tomas Marsano - Miraflores
1.50
GP
1575000.00
857.76
Anita Food – Santa Anita 2000
1.70
GP
1591170.00
862.15
Ministrerio de Energia y Minas - San Borja 1995
2.00
GP
175003.50
285.92
Planta Gloria – Huachipa 2000
0.20
GP
111636.00
228.36
Planta Gloria – Huachipa 2000
0.20
GP
137812.50
253.73
Ref. CISMID
RESULTS OF A DOWN HOLE P-S WELL LOGGING TEST IN A
GRAVELY SOIL IN SAN MIGUEL DISTRICT
Vs
(m/s)
LAYERS
DEPTH
(m)
G
kPa
1
0.00-2.00
300
165306
2
2.00-10.00
630
850500
3
10.00-14.00
655
919339
Ref. Hidroenergia 1998
SHEAR MODULUS AND DAMPING vs SHEAR STRAIN DEGRADATION CURVES
35.00
1 .2 0
1 .0 0
GRAVAS
R ELLEN O
F IN O S
ARENAS
GRA V A S
RE LLE NO
F IN O S
A RE NA S
30.00
25.00
Damping (%)
G/Gmax
0 .8 0
0 .6 0
20.00
15.00
0 .4 0
10.00
0 .2 0
0 .0 0
0 .0 0 0
5.00
0 .0 0 1
0 .0 1 0
0 .1 0 0
Shear Strain %
1 .0 0 0
1 0 .0 0 0
0.00
0.000
0.001
0.010
0.100
Shear Strain %
1.000
10.000
ANALIZED CROSS SECTIONS
CROSS SECTION
HEIGHT (m)
NUMBER OF
ELEMENTS
NUMBER OF
NODES
SECTION I
(SAN MIGUEL I)
50.00
1147
1222
SECTION II
(SAN MIGUEL II)
50.27
1394
1473
SECTION III
(MAGDALENA DEL MAR I)
46.60
1182
1256
SECTION IV
(MIRAFLORES I)
63.18
1553
1638
SECTION V
(MIRAFLORES II)
54.00
1275
1350
SECTION I - SAN MIGUEL DISTRICT
SECTION I - SAN MIGUEL DISTRICT
DYNAMIC ANALYSIS OF LA COSTA VERDE CLIFFS AT SAN MIGUEL DISTRICT – SECTION I
SECTION II - SAN MIGUEL DISTRICT
SECTION II - SAN MIGUEL DISTRICT
SECTION III - MAGDALENA DEL MAR DISTRICT
SECTION III - MAGDALENA DEL MAR DISTRICT
III
DYNAMIC ANALYSIS OF LA COSTA VERDE CLIFFS AT
MAGDALENA DEL MAR DISTRICT – SECTION III
SECTION IV - MIRAFLORES DISTRICT
SECTION IV - MIRAFLORES DISTRICT
IV
DYNAMIC ANALYSIS OF LA COSTA VERDE CLIFFS AT MIRAFLORES DISTRICT – SECTION IV
SECTION V - MIRAFLORES DISTRICT
SECTION V - MIRAFLORES DISTRICT
V
DYNAMIC ANALYSIS OF LA COSTA VERDE CLIFFS AT MIRAFLORES DISTRICT – SECTION V
SECTION I - SAN MIGUEL DISTRICT
ANÁLISIS DINÁMICO DE LOS ACANTILADOS DE LA CIUDAD DE LIMA
DISTRITO DE SAN MIQUEL - SECCIÓN I
DYNAMIC ANALYSIS OF LA COSTA VERDE CLIFFS AT SAN MIGUEL DISTRICT – SECTION I
ANÁLISIS DINÁMICO DE LOS ACANTILADOS DE LA CIUDAD DE LIMA
DISTRITO DE SAN MIGUEL - SECCIÓN I
DISPLACEMENT (m) INDUCED BY THE 1974 LIMA EARTHQUAKE SCALED TO A PGA OF 0.40 g.
ANÁLISIS DINÁMICO DE LOS ACANTILADOS DE LA CIUDAD DE LIMA
DISTRITO DE SAN MIGUEL - SECCIÓN I
DISPLACEMENT (m) INDUCED BY THE 1995 KOBE EARTHQUAKE WITH TO A PGA OF 0.83 g.
PERMANENT DEFORMATION (m) OF SECTION I - SAN MIGUEL DISTRICT, ESTIMATED BY
NEWMARK THEORY UNDER THE 1974 LIMA EARTHQUAKE SCALED TO A PGA OF 0.40g.
ANÁLISIS DINÁMICO DE LOS ACANTILADOS DE LA CIUDAD DE LIMA
DISTRITO DE SAN MIGUEL - SECCIÓN I
POST EARTHQUAKE SLOPE STABILITY ANALYSIS OF SECTION I - SAN MIGUEL DISTRICT,
UNDER THE EFFECT OF 1995 KOBE EARTHQUAKE WITH A PGA OF 0.83g.
SEISMIC AMPLIFICATION ANALYSIS
SECTION I – SAN MIGUEL
Espectros de Respuesta
en dirección Vertical (Sección I)
Espectros de Respuesta
en dirección horizontal (Sección I)
3.50
3.50
Aceleración Espectral (g)
Aceleración Espectral (g)
NODO 1222
NODO 1222
3.00
NODO 1217
2.50
NODO 1212
NODO 1204
2.00
NODO 1196
1.50
1.00
0.50
0.00
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
Periodo (s)
2.50
3.00
3.50
4.00
Variation of the response spectra obtained on the
surface of Section I, considering the 1974 Lima
earthquake, scaled to a PGA of 0.40g.
3.00
NODO 1027
2.50
NODO 682
NODO 493
2.00
NODO 37
1.50
1.00
0.50
0.00
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Periodo (s)
Variation of the response spectra from the base to
the surface of Section I, considering the 1974 Lima
earthquake, scaled to a PGA of 0.40g.
SEISMIC AMPLIFICATION ANALYSIS
SECTION I – SAN MIGUEL
Cociente Espectral
Comparación de los espectros de respuesta
entre el Nodo Superficial y la Base
6.00
3.50
NODO 1222
NODO 37
Amplificación
Aceleración Espectral (g)
5.00
3.00
2.50
2.00
1.50
4.00
3.00
2.00
1.00
1.00
0.50
0.00
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Periodo (s)
Response spectra at the base and at the surface
of Section I, considering the 1974 Lima
earthquake, scaled to a PGA of 0.40g.
0.00
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Periodo (s)
Spectral ratio from the surface to the base of
Section I, considering the 1974 Lima earthquake,
scaled to a PGA of 0.40g.
CONCLUDING REMARKS
•
The dynamic response analysis of La Costa Verde Cliffs was
performed at five representative cross sections. From them, Section
I shows the larger seismic response.
•
Results show that for Section I, located at San Miguel district, the
larger seismic amplification occur in the first 7.0 meters of the upper
layer, conformed by fine soils and landfills. Considering the
occurrence of an earthquake similar to the 1995 Kobe earthquake,
the cliffs could present permanent deformation up to 1.55 m.
•
Absolute displacement of 6.0 a 11.0 cm are obtained in the cliffs when the
1974 Lima earthquake scaled to a PGA of 0.40g is used as input signal.
•
Further investigation is required to evaluate the dynamic parameters of
gravely soils, which is the predominant material of the cliffs.