Análisis de la respuesta sísmica de los suelos finos del norte de la Cuenca de Santiago considerando efectos no lineales

Abstract

Simulaciones numéricas de la respuesta sísmica de la Cuenca de Santiago han evidenciado que en suelos competentes, como la grava de Santiago, no hay gran diferencia entre el modelamiento unidimensional (1D) y bidimensional (2D), mientras que en suelos blandos, el modelamiento 1D es insuficiente, ya que no se generan ondas superficiales. Sin embargo, el efecto de las ondas superficiales en este tipo de simulaciones parece ser demasiado pronunciado cuando se asume que el suelo se comporta elásticamente. En este trabajo, se realizan simulaciones numéricas dinámicas 2D de una sección transversal de suelos finos del norte de la Cuenca, utilizando el software de elementos finitos Plaxis 2D. Se compara la respuesta sísmica de la sección cuando los materiales se modelan con un modelo lineal elástico y el modelo no lineal Hardening Soil Small (HSS). Las fuentes sísmicas en ambos casos corresponden a tres pulsos de Gabor polarizados como ondas SV. Cada uno de los pulsos se modula en amplitud para generar distintas aceleraciones máximas en un afloramiento en roca del modelo (aproximadamente, 0.01g, 0.05g y 0.1g). Además, en diferentes puntos de interés de la sección modelada, se generaron perfiles para calcular la respuesta 1D y compararla con la respuesta 2D. Para estudiar el efecto de la no linealidad del modelo HSS, se modificó el parámetro de deformación angular al 70% de degradación del módulo de corte (γ0.7) de 1·10-4 a 3·10-4, observándose que para el caso γ0.7= 1·10-4 la no linealidad es más pronunciada que para el caso γ0.7= 3·10-4, donde el modelo HSS responde parecido al caso elástico. Se calcularon aceleraciones espectrales, aceleraciones máximas del terreno (PGA), velocidades máximas del terreno (PGV), velocidades absolutas acumuladas (CAV) e Intensidades de Arias (AI) sobre la superficie de los 3 modelos HSS y el modelo lineal elástico. A partir de estas medidas de intensidad, se calcularon factores de amplificación del suelo con respecto a un afloramiento en roca y se calcularon factores de agravación de la respuesta sísmica 2D sobre 1D y factores de reducción de amplificación del comportamiento no-lineal sobre el lineal. Los resultados indican que la respuesta del modelo HSS se asemeja a la respuesta del modelo elástico para el pulso de menor amplitud, y que la no linealidad se incrementa a medida que aumenta la amplitud del input sísmico, donde el mayor pulso presenta la degradación más pronunciada y la menor amplificación relativa. Los factores de agravación señalan que PGA y PGV tienen una respuesta cercana a la unidad, no así CAV y AI, debido al alargamiento del movimiento fuerte en el caso 2D.