Efectos del sitio sísmico

Los efectos de sitio sísmico están relacionados con la amplificación de ondas sísmicas en capas geológicas superficiales. ^[1] El movimiento del suelo en la superficie puede verse fuertemente amplificado si las condiciones geológicas son desfavorables (p. ej., sedimentos). Por lo tanto, el estudio de los efectos locales del sitio es una parte importante de la evaluación de los movimientos fuertes del suelo , el riesgo sísmico y la sismología de ingeniería en general. Los daños causados ​​por un terremoto pueden verse agravados como en el caso del terremoto de la Ciudad de México de 1985 . Para cuencas aluviales , podemos agitar un cuenco de gelatina para modelar el fenómeno a pequeña escala.

Este artículo define primero los efectos de sitio, presenta el terremoto de la Ciudad de México de 1985, describe el análisis teórico del fenómeno (a través de ondas mecánicas ) y detalla varios resultados de investigación sobre los efectos sísmicos de sitio en Caracas .

Al propagarse, las ondas sísmicas se reflejan y refractan en la interfaz entre las diversas capas geológicas ( Fig.1 ).

El ejemplo de la Figura 1 representa la amplificación de ondas sísmicas en capas geológicas horizontales. Consideramos un semiespacio elástico homogéneo (en verde) sobre el cual se ubica una capa aluvial elástica de espesor constante (en gris). Una onda de corte ( ) de amplitud alcanza la interfase entre el semiespacio y la capa aluvial con una incidencia . Genera así:${\ estilo de visualización h}$${\ estilo de visualización SH}$${\displaystyle A_{2}}$${\displaystyle \theta _{2}}$

La onda refractada origina una onda reflejada al alcanzar la superficie libre; su amplitud e incidencia se denotan y respectivamente. Esta última onda se reflejará y refractará varias veces en la base y en la parte superior de la capa superficial. Si la capa es más suave que el medio espacio, la amplitud del movimiento de la superficie puede ser mayor que lo que conduce a la amplificación de las ondas sísmicas o los efectos del sitio sísmico . Cuando las interfaces geológicas no son horizontales, también es posible estudiar los efectos sísmicos del sitio considerando los efectos de cuenca debido a la geometría compleja del relleno aluvial ^[2]${\displaystyle A_{1}^{'}}$${\displaystyle \theta _{1}}$${\displaystyle A_{2}}$Para pequeñas inclinaciones de las capas del subsuelo y/o contrastes de baja impedancia, la suposición de estratificación horizontal (es decir, la suposición 1D) todavía se puede utilizar para predecir la respuesta del sitio. ^[3]

En este artículo, proponemos varios ejemplos de efectos sísmicos de sitio (observados o simulados durante grandes terremotos), así como un análisis teórico del fenómeno de amplificación.

Fig.1  : Efectos de sitio sísmico / amplificación de ondas en una capa horizontal (ondas SH): varios campos de ondas.

Fig.2  : Efectos de sitio en la ciudad de México: registros del terremoto de 1985

Figura 2a: El efecto de la resonancia: la frecuencia natural del lecho geológico superior de la zona moderna de la Ciudad de México (SCT) es de 0.5Hz (período de 2 segundos), por lo que la PGA alcanzó su máxima amplitud en el mismo período. La curva inferior son las aceleraciones espectrales de la UNAM.

Fig. 3 : Efectos sísmicos de sitio en una sola capa sedimentaria (ondas SH): relación espectral para varias relaciones de velocidad de capa/lecho rocoso

Fig.4 : Efectos sísmicos de sitio en Caracas (simulaciones BEM en el dominio de la frecuencia).