Effects of topography and basins on seismic wave amplification : the northern Chile coastal cliff and intra-mountainous basins
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Date
2020
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Abstract
Durante la ocurrencia de terremotos, el daño a las estructuras esta frecuentemente relacionado a las condiciones del suelo de fundación. Luego del terremoto de Iquique del 01 de abril con magnitud de momento Mw 8,1 ocurrido en el Norte de Chile, daños a las infraestructuras fueron reportados en las ciudades de Iquique y Alto Hospicio y claras evidencias de amplificación sísmica fueron observadas en los registros de estaciones sismológicas del área.
En este estudio, se investigan las causas de los efectos de sitio en la región de Iquique mediante el análisis de los efectos de la topografía y cuencas en las formas de ondas sintéticas, para rangos de frecuencias entre 0,1 y 3.5 Hz, utilizando el método de elementos espectrales.
Los resultados de esta investigación muestran que la topografía produce cambios en la amplitud de las ondas sísmicas registradas por estaciones ubicadas en áreas con altas pendientes, tales como el acantilado costero, un importante rasgo geomorfológico de aproximadamente 1 km de altura que corre de norte a sur paralelo a la costa del norte de Chile. Los resultados de la modelación también muestran que ondas secundarias—probablemente relacionadas a ondas reflejadas generadas por el acantilado costero—se propagan hacia ambos lados del acantilado costero, aumentando la duración del movimiento del suelo y la energía de las formas de ondas hasta tres veces.
Adicionalmente, los resultados muestran que las cuencas sedimentarias tienen un efecto considerable en la amplificación del movimiento del suelo para las estaciones ubicadas en la superficie de estas y en áreas adyacentes. Este efecto de amplificación puede ser atribuido a la generación de múltiples ondas reflejas en los bordes de las cuencas, las cuales aumentan tanto la amplitud como la duración del movimiento del suelo, con factores de amplificación de hasta 3,9 veces para rangos de frecuencias entre 2 y 3,5 Hz.
La comparación entre formas de ondas reales y sintéticas muestra buena concordancia para rangos de frecuencias entre 0,1 y 0,5 Hz. Sin embargo, para frecuencias por sobre 1 Hz, el ajuste entre las formas de ondas reales y sintéticas se deteriora progresivamente, especialmente para aquellas estaciones ubicadas en o cerca de topografías pronunciadas o cuencas. La pobre correspondencia entre los datos sintéticos y reales para altas frecuencias se debe, posiblemente, a heterogeneidades 3D en las velocidades de propagación de onda a pequeñas escalas, las cuales aún no son resueltas por estudios sísmicos en la región de estudios.
Finalmente, en este trabajo se concluye que la interacción entre topografía y cuencas locales produce importante amplificación sísmica y que podría ser la causa de los efectos de sitios observados en las ciudades de Iquique y Alto Hospicio durante el terremoto de magnitud de momento Mw 8,1 ocurrido el 01 de Abril de 2014.
Description
Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2020