Análisis de sensibilidad de los parámetros que controlan el movimiento fuerte del suelo durante terremotos

Abstract

En la presente Memoria, se evalúa la dependencia de un modelo generador de sismogramas sintéticos, respecto de los parámetros que definen cada evento particular. La piedra angular de este trabajo es responder qué tan preciso debe ser el conocimiento sobre aquellos valores en aras de simular de forma realista un sismo, para lo cual se estudiará de forma sistemática la sensibilidad de dicho modelo. Con un apronte probabilista-estadístico, se busca conocer la varianza de la respuesta ante la incerteza del input, lo que permitirá dar prioridad a la calibración de aquellas con mayor incidencia en el output. Esto permite conocer nuevos aspectos de las variables de las que se vale el modelo y optimizar sus aplicaciones futuras, además de simplificar problemas paralelos, como la inversión de estos parámetros. Se mostrará la teoría que sirve de base para el Análisis de Sensibilidad de una función con respecto a sus variables; se definirá lo que se considera que dicha función sea más o menos sensible a un determinado parámetro; se propondrá un umbral bajo el cual esta categorización cobra sentido y se mostrará su aplicación a la simulación de movimientos fuertes del suelo a partir de eventos sísmicos, tomando como referencia una réplica del terremoto Mw 9.0 de 2011: el sismo interplaca Mw 6.9 localizado frente a la región de Tohoku, Japón en junio del mismo año. Las variables a considerar, serán la magnitud de momento (Mw), la velocidad de onda P (α), velocidad de onda S ( β) y densidad del medio (ρ) entorno a la fuente, los factores de calidad del medio respecto del paso de una onda (QP y QS), el factor de decaimiento espectral de la onda (γ) y la caída de esfuerzos (Δσ). Complementariamente, se muestra la convergencia de los métodos usados, lo que justifica la validez de lo presentado en cuanto a la caracterización de las variables y a la suficiencia de información empleada. Debido a que el modelo utilizado da como respuesta una serie de tiempo, se utilizarán funciones medibles más simples, como el error cuadrático medio (RMS), la aceleración máxima del suelo (PGA) y la bondad de ajuste (GOF), para comparar la diferencia entre una señal real y su contraparte sintética. Se concluye que, de manera persistente, el decaimiento espectral γ, la magnitud de momento Mw y la caída de esfuerzos Δσ inciden en mayor proporción a la varianza de estas funciones en el rango de periodos 0.05 − 1 [s]. Se dará especial atención a, en pro de contrastar el resultado empírico con la base teórica señalada en la Introducción. Consecuentemente, se propone que las variables restantes tienen un nivel de sensibilidad que permite estimarlos de forma gruesa, basados en los cálculos anteriores y en la interacción de pares de variables.