Simulación del campo de ondas sísmicas y caracterización de amplitud y período con fines de microzonificación para las ciudades Guarenas Guatire

Abstract

El estudio de la respuesta sismica del suelo se puede realizar a traves de metodos experimentales (mediciones de campo) como la determination de las frecuencias fiindamentaies por medio de la relacion H/V y el espectro de respuesta para la aceleracion, lo cual evaliia los aspectos de la respuesta sismica. Por otro lado, es estado del arte computacional aporta tecnicas matematicas para el calculo numerico de los sismogramas sinteticos. Estas tecnicas permiten simular la propagation de las ondas sismicas en medios geologicos complejos. Se ha realizado la estimation de la respuesta sismica 2D del suelo por medio de la generation de sismogramas sinteticos a lo largo de 4 perfiles, en Guarenas-Guatire. Aplicando la tecnica llamada metodo hibrido, que utiliza el metodo analitico (sumatoria modal) y numerico (diferencias finitas), para obtener la respuesta sismica hasta una frecuencia maxima de 5 Hz. Se recolecto toda la information geologica, geofisica local y regional, y construction de secciones 2D para los 4 perfiles escogidos. Hay 3 perfiles con sismos direction Norte-Sur y Sur-Norte, cuya longitud varia entre 3 y 6 Km, y un perfil de direccion Oeste-Este con una longitud de 13 Km. Se escogieron 3 eventos escenarios, ubicados en el Sistema de Falla de San Sebastian (Norte), en la Falla Pichao del sistema de fallas La Victoria (Sur) y en la Falla Tacagua (Oeste), con magnitudes de Mw = 7, Mw = 6 y Mw = 5, respectivamente. Se generaron los diferentes parametros relativos del suelo (RSP H/V: relacion espectral de potencia H/V, RSRA: relacion del espectro de respuesta de la aceleracion, para la componente transversal, radial y vertical, y tambien sismogramas sinteticos). Analizando la relacion del espectro de respuesta (RSR) de la aceleracion en los bordes (amplificaciones considerables en la componente transversal) y centro de los perfiles, junto con el espesor de la capa mas somera de sedimentos en la cuenca la cual es una fraction entre 6.5% y 7.5% del espesor total a los Esquistos Las Mercedes (estos porcentajes es lo que mas predomina en la cuenca; y en los bordes) se tiene que esta capa somera de sedimentos contribuye significativamente a la amplification de las ondas Love y contribuye a las altas amplificaciones de la componente horizontal de la onda Rayleigh. Por otro lado, la componente vertical del movimiento no sufre amplificaciones importantes, por la presencia de la capa mas somera de sedimentos en la cuenca. En la relacion del espectro de respuesta para la aceleracion transversal se observan amplificaciones entre 3 y 5 veces, y considerables amplificaciones para la componente radial, cerca del borde de la cuenca mas alejado de la fuente del sismo. Estas amplificaciones en la componente transversal son debidas a las moderadas pendientes en los bordes sur y norte de la cuenca, las cuales son buenos reflectores de la energia sismica, (las ondas reflejadas se superponen a las ondas directas que son generadas en los bordes mas cercanos al sismo, prolongando la duration del movimiento y aumentando su amplitud) y principalmente por la amplificacion causada por el espesor importante de los sedimentos someros (tienen menor impedancia que la Formation Guatire). La componente radial tiene fuertes amplificaciones debido a que las ondas SV generadas por el sismo inciden en el angulo critico 6 cercano a este, sobre la superficie convirtiendose parte de la onda SV, del basamento en una onda "SP" muy intensa que viaja horizontalmente a la superficie y origina una fuerte respuesta del valle cuando incide en el por el costado y, a la amplificacion causada por la capa somera de sedimentos en el movimiento horizontal de la onda Rayleigh. El espectro de la aceleracion horizontal tiene mucho mas amplificacion que el espectro de la aceleracion vertical, significando esto que para las frecuencias fundamentales por medio de la relacion H/V, las estructuras pueden sufrir (probablemente) mayores dafios por la componente horizontal del movimiento que por la componente vertical. Al compararse los resultados de datos experimentales de frecuencia fundamental por medio de la relacion H/V con los resultados de las simulaciones (frecuencias fundamentales), se observa una buena concordancia. Para los perfiles norte-sur y sur-norte la simulacion de la relacion H/V arrojo amplificaciones maximas entre 3 y 5 veces con frecuencias fundamentales entre 0.5 y 1.9 Hz en la parte profunda de la cuenca. En la microzonificacion sismica de la cuenca, esta se divide en 2 zonas, la zona 1 en el borde de la cuenca de ancho aproximadamente 1 Km, donde la relacion H/V (simulacion) tiene una amplitud maxima entre 2 y 5 veces para un intervalo de frecuencia de 1 a 2.5 Hz y la zona 2 el resto de la cuenca (centro) donde la relacion H/V arrojo amplificaciones maximas entre 3 y 8 veces con frecuencias fundamentales entre 0.5 y 1.9 Hz. Estas frecuencias fundamentales no deben coincidir con las frecuencias de resonancia de las estructuras para evitar que las edificaciones colapsen. El presente trabajo esta enmarcado dentro del Convenio de Cooperacion Integral Cuba-Venezuela, VII Comision Mixta y llevado a cabo por FUNVISIS en cooperacion con CENAIS (Cuba).