Generación de registro artificial incluyendo los efectos de una columna de suelo a partir de registros artificiales compatibles con la amenaza sísmica en roca para Chile

Abstract

Los sismos han sido una constante en la historia de Chile, siendo una de las regiones más sísmicas del planeta. En cuanto a lo anterior, la predicción sísmica ha sido un gran anhelo para diversos profesionales, pero a pesar de los considerables esfuerzos no se ha logrado crear un sistema para predecir cuándo y dónde se producirá un próximo sismo. En consecuencia, se ha optado por crear una plataforma (en el software MATLAB) que genere registros de aceleraciones artificiales en diferentes tipos de suelo, a partir de registros artificiales en roca y el paso de estos por medio de una columna de suelo. Esto se logra utilizando un código previo creado por Loyola (2020), el cual se encarga de generar registros artificiales de aceleraciones en un afloramiento rocoso (suelo tipo roca) mediante un modelo estocástico no estacionario llamado Modelo RDK, estos registros se compatibilizan con la amenaza sísmica chilena utilizando una ecuación de predicción del movimiento del suelo adaptada a las condiciones sismológicas del país. Luego, la plataforma diseñada para la presente memoria utiliza el registro artificial de aceleraciones generado en el afloramiento rocoso con el fin de realizar una deconvolución de este registro, en otras palabras, lo transforma en un registro correspondiente a la roca basal. Inmediatamente que se complete este proceso, la plataforma utiliza los datos respectivos a las propiedades de las capas de la columna de suelo presente en el sitio de estudio, con el objetivo de llevar a cabo la propagación de ondas sísmicas a través de dicha columna, obteniendo como resultado un registro artificial de aceleraciones en la superficie de la columna. La propagación de ondas sísmicas se realiza mediante un modelo de análisis lineal equivalente convencional, este modelo corresponde a un proceso iterativo que varía los valores de los amortiguamientos y módulos de corte en las capas de suelo, además utiliza como base un modelo de análisis lineal que trabaja en el espacio de las frecuencias. La validación de la plataforma se realiza con el software DEEPSOIL, el cual se especializa en realizar la propagación de ondas sísmicas a través de una columna de suelo unidimensional y así obtener un registro de aceleraciones en la superficie de la columna. Tanto en DEEPSOIL como en la plataforma creada se ejecuta un análisis lineal y un análisis lineal equivalente usando los mismos datos de entrada. En el análisis lineal se obtienen registros y espectros de aceleración aproximadamente iguales. Mientras que en análisis lineal equivalente se obtienen registros y espectros muy similares en la forma de las curvas, sin embargo, existe una pequeña diferencia en los valores de las aceleraciones obtenidas, es decir, el espectro conseguido en la plataforma presenta aceleraciones menores que el espectro de DEEPSOIL a lo largo de todo el rango de periodos. Finalmente se utiliza la plataforma para simular en un evento sísmico que podría ocurrir en la ciudad de Viña del Mar, por consiguiente, se generan 100 registros artificiales y sus respectivos espectros de aceleración utilizando los mismos datos de entrada; todos los espectros presentan curvas muy parecidas respecto a su forma, sin embargo, cada espectro tiene valores de aceleraciones distintas en todo el rango de periodos, por ende, se calcula el espectro promedio con el objetivo de tener un espectro más representativo.