Ingeniero Civil / Se realiza un análisis de microzonificaciones sísmicas realizadas en ciudades del mundo, con el objetivo de identificar las técnicas más sobresalientes usadas en estas ciudades para enfrentar el desafío de distinguir zonas con mayor amenaza sísmica, en especial, para identificar zonas tendientes a experimentar efectos de sitio. Se analizan algunas experiencias y los fundamentos de las mediciones geofísicas pasivas de ondas superficiales, que pueden entregar el perfil de velocidad de ondas de corte para profundidades mayores a 100 m o el periodo fundamental del depósito de suelo, debido a que son ensayos relativamente económicos, rápidos y no invasivos; y que ante determinadas condiciones son capaces de entregar las características dinámicas a bajas deformaciones del depósito de suelo completo. Se analizan los parámetros del suelo considerados como clave para distinguir distintas respuestas sísmicas en superficie y por consiguiente, distintas distribuciones de daño en superficie, para conocer sus capacidades y debilidades. Para analizar cuantitativamente el grado de relación que presentan los parámetros del suelo, provenientes de ensayos geofísicos, con la distribución del daño en superficie, se realiza una modelación numérica de la respuesta 1D de 13 sitios en Santiago a partir de la señal del terremoto del 27/02/2010 registrada en el cerro Santa Lucía. De estos sitios, se tiene información parcial, como perfil de velocidades dentro de los primeros 30 m., profundidad de roca estimada y unidad geológica, además del espectro de pseudo-aceleración en superficie en 4 de los sitios considerados, lo que permitió una calibración de los parámetros no conocidos. De este modo, se estudia la relación entre parámetros como el Vs30 y el T0 con las medidas instrumentales de destructividad de un terremoto propuestas por Arias y Araya-Saragoni. Se encuentra en el análisis numérico que un parámetro definido como Vs30*T0, se correlaciona bien con la intensidad de Arias y que el T0 se correlaciona bien con la intensidad de cruces por cero de la señal de aceleraciones en superficie y con el máximo desplazamiento en superficie. Además un parámetro definido como Vs30*H0.5-1150*T02 explica de buena manera la totalidad de los casos modelados, en términos del potencial destructivo de Araya-Saragoni. Se propone el uso conjunto de los parámetros Vs30 y T0 para microzonificar preliminarmente a partir de ensayos geofísicos según tipo de estructura (rígida o flexible). Finalmente, los argumentos expuestos se condicen con algunos de los daños observados en Santiago, a raíz del terremoto de Valparaíso en 1985 y también se condicen con lo observado en las señales medidas en 4 acelerógrafos de la ciudad de Santiago.

El área metropolitana de Lima y Callao está ubicada en una zona de alto peligro sísmico. Los efectos del suelo han demostrado tener una influencia importante en los daños reportados por terremotos ocurridos en la historia reciente (Lima, 1940; Chimbote, 1966; Ancash, 1970 y Lima, 1974). La ciudad cuenta con mapas de microzonificación sísmica y estudios del comportamiento dinámico del suelo. Sin embargo, el uso de acelerómetros y la omisión de los periodos altos (T> 0.8 s) asociados a la profundidad del conglomerado de Lima estarían sesgando resultados. Por ejemplo, registros con sismómetros de banda ancha encontraron que el suelo en la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) presenta un periodo predominante de 1 segundo no reportado en estudios previos (Ríos, 2016). En ese sentido, es necesario evaluar el comportamiento dinámico del suelo en la ciudad con un enfoque que utilice las Funciones de Transferencia Empírica (FTE) para proveer información de la estratigrafía del suelo hasta el sustrato rocoso. Para ello, este trabajo utiliza la técnica del cociente espectral H/V en 38 estaciones acelerográficas de Lima y Callao, y 100 estaciones de registro de ruido ambiental. Se utiliza la teoría de las vibraciones casuales (Reinoso et al, 1990; Ordaz y Reinoso, 1987) para estimar espectros de respuesta con terremotos históricos de gran magnitud y provenientes de distintas fuentes sismogénicas. Además, esta metodología permite generar mapas de intensidad sísmica en la ciudad para construcciones con distintos periodos estructurales. El procedimiento de análisis se ejecuta a una menor escala en el distrito de Bellavista. En consecuencia, se demuestra que el comportamiento dinámico del suelo en distintas zonas de Lima y Callao no muestra las mismas aceleraciones ni frecuencias dominantes. Los resultados de este trabajo pretenden aportar mejoras en los espectros de diseño y contribuir en futuras revisiones del código sísmico. Además, se intenta que los resultados sean la base de un enfoque distinto a cerca de la dinámica del suelo que pueda plasmarse en una nueva microzonificación de la ciudad. / Tesis

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Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Geotécnica / Ingeniera Civil / El terremoto del 27F de magnitud 8.8 tuvo un área de ruptura de aproximadamente 450 km de largo desde el norte de Pichilemu hasta la Península de Arauco. En la Región Metropolitana, se registraron intensidades sísmicas de hasta 8.5, cuyos daños se concentraron en viviendas antiguas, con número limitado de estructuras modernas afectadas. Este estudio se ha centrado en analizar información geológica-geotécnica y geomorfológica que incide en el comportamiento sísmico de las estructuras, entre ellas la topografía superficial, la napa freática, profundidad y elevación del basamento rocoso, la geología superficial y la caracterización sísmica de la cuenca, de acuerdo al método de las razones espectrales H/V. Conjuntamente, se analizó la influencia de materiales sueltos y/o blandos ubicados próximos a antiguos cursos de agua, producto del transporte y depositación paulatina de sedimentos. De manera de confrontar las variables mencionadas con los daños, se realizó la recopilación y georeferenciación de las obras que resultaron con daño estructural en la Provincia de Santiago, contabilizándose un total de 10705 viviendas dañadas (categoría A) y 560 estructuras de dimensión mayor (categoría B). Las comunas que resultaron con el mayor porcentaje de daños en estructuras de categoría A fueron Quinta Normal, seguido por Pedro Aguirre Cerda y Cerro Navia. Respecto a las estructuras de categoría B, las con mayor daño fueron Pedro Aguirre Cerda, seguida por Providencia y Ñuñoa. Por el contrario, las comunas que registraron los menores daños, tanto en categoría A y B, fueron La Pintana, Vitacura y La Granja. Se confirma la influencia de la rigidez de los suelos en los daños reportados. Adicionalmente, los resultados indican que los daños más importantes se pueden asociar a una condición geológica singular correspondiente al final de una lengüeta de material aluvional (unidad geológica IIIa) que se introduce en la grava de Santiago, desde la comuna de Macul hasta Pedro Aguirre Cerda. La lengüeta está caracterizada por la gradación a lo largo del eje desde depósitos de material grueso hasta sedimentos finos con alto contenido arcilloso, lugar donde se concentraron los daños. Al comparar los mapas de intensidades sísmicas del terremoto del 27F y del 3 de Marzo de 1985, se advierte que el terremoto de 1985 provocó mayores daños. Esto podría deberse a que después del terremoto del 85 muchas de las viviendas de adobe colapsaron y las que no, fueron mejoradas estructuralmente por los dueños, por lo tanto tendrían una mejora en su respuesta sísmica. A su vez, se identificó una importante diferencia de daños al este y oeste de la falla Infiernillo-Cerro Renca Portezuelo de Chada, que podría explicarse en una diferencia de rigidez entre las formaciones de la roca ubicada al este y oeste de la mencionada falla.

Geólogo / El terremoto del pasado 27 de febrero del 2010, de magnitud Mw=8.8 y epicentro en las costas de Constitución, causó grandes daños materiales y personales entre IX a la V Región. En Santiago, ciudad que ya había sido afectada por el terremoto de Valparaíso de 1985, hubo daños estructurales importantes. Dada la exposición de la ciudad a terremotos de altas magnitudes, se requiere conocer su respuesta frente a este tipo de eventos. En este sentido, se realizó este estudio que tuvo como objetivo realizar una microzonificación sísmica de los sectores de Lampa y Batuco, ubicados en el norte de la cuenca de Santiago. Como la intensidad de un terremoto depende mucho del tipo de suelo, se analizaron las características geológicas del área y, según la respuesta esperada frente a terremotos, se definieron diez unidades. Posteriormente se recopiló información de la intensidad MSK de los terremotos de 1985 y 2010. Los resultados muestran que, para el terremoto de 2010, la intensidad en la zona de estudio alcanzó entre 6,5 y 7,5, mientras que, para el terremoto de 1985, los valores fueron entre 7 y 8,5. Además se hizo un estudio de frecuencias fundamentales aplicando la metodología Nakamura (1989), basada en el cálculo de la razón de las componentes horizontales y verticales de la vibración ambiental. Teóricamente, zonas de menor frecuencia fundamental, caracterizan suelos que resisten de peor forma un terremoto; suelos sísmicamente competentes no arrojan una frecuencia fundamental con este método. En la zona de estudio las medidas de frecuencias obtenidas con Nakamura son de alrededor de 0,5 Hz, es decir, muy bajas. Con estos datos se realizó un mapa de 1:100.000 en las cuales se definieron 3 zonas sísmicas: Zona de Regular respuesta sísmica: incluye sedimentos gruesos mezclados con sedimentos de limos y arcillas, de frecuencias fundamentales de muy baja amplitud, e intensidades MSK del terremoto de 1985 entre 7 y 8 y de 6,5 a 7 para el 2010. Zona de Mala respuesta Sísmica: unidad arenosa de frecuencias fundamentales entre 1 y 2 Hz y de intensidades MSK de entre 7,5 y 8,5 para el terremoto del año 85 y de 6,5 a 7,5 para el del año 10.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Geotécnica / Ingeniero Civil / En el marco de la presente investigación, se estudió la respuesta sísmica de diferentes sectores de la cuenca de Santiago, a través del método lineal-equivalente (MLE). La finalidad de este estudio es establecer una caracterización adecuada de ocho sitios correspondientes a estaciones acelerográficas, para luego realizar un estudio de tendencias de la respuesta sísmica e identificar los parámetros más influyentes en ésta, de modo que puedan ser utilizados como indicadores de sitio para fines normativos. Como resultado del proceso de caracterización de sitios, se desarrolló una metodología para la estimación de la velocidad de onda de corte hasta el basamento rocoso, contando como datos de entrada mediciones superficiales (hasta profundidades menores a 40 metros) y el periodo fundamental como parámetro de calibración. La metodología fue validada mediante la comparación de las respuestas reales (medidas en cada sitio) para sismos de variada magnitud (entre 4.6 y 8.8) y las simuladas mediante el MLE utilizando el perfil estimado. Los resultados de este proceso entregaron valores razonables para el ajuste entre la respuesta real y la modelada, teniendo en consideración la variabilidad del fenómeno y la incerteza en torno a los parámetros estimados. Por otro lado, la validación de los perfiles caracterizados, ratifica también la utilización del MLE como una primera aproximación para el análisis de respuesta de sitio, incluso ante sismos fuertes y con suelos de comportamiento marcadamente no-lineal. Los resultados de los análisis de tendencias revelan la fuerte dependencia de la respuesta sísmica (medida a través de su amplitud, intensidad o amplificación) con el período fundamental del sitio, entregando correlaciones por sobre las obtenidas con el mundialmente utilizado Vs30 (velocidad de onda de corte promedio en los primeros 30 metros de suelo). Además se verifica el parámetro Vsz800 (Vs promedio hasta una profundidad donde se alcanzan los 800 m/s) como mejor representante de la rigidez del depósito, alternativamente al Vs30, ya que está correlacionado de mejor forma con la respuesta en superficie del terreno; sin embargo, las mejores correlaciones son obtenidas al utilizar dos parámetros simultáneamente para evaluar la respuesta, en este caso, a través del T0 y Vsz800.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En la presente tesis se estudian los dos terremotos de mayor magnitud ocurridos en el sur de Chile durante el 21 y 22 de mayo de 1960. El sismo Mw 8.1 del 21 de mayo generó una serie de réplicas y daños en la península de Arauco. El sismo Mw 9.5 del 22 de mayo es conocido como el terremoto más grande de la era instrumental, lo cual se atribuye a su gran extensión desde el sur de la península de Arauco hasta el Punto Triple Chileno que generó un tsunami transoceánico que opacó el impacto causado por el terremoto del día anterior. Dado que el conocimiento de los patrones espaciales para ambos sismos es actualmente incompleto, en esta tesis se estiman modelos de deslizamiento estático para los terremotos Mw 8.1 del 21 de mayo y Mw 9.5 del 22 de mayo de 1960. Se generan acelerogramas artificiales a partir de nuevos modelos de ruptura, con lo cual se modelan acelerogramas sintéticos de campo cercano de ambos sismos. Para una validación metodológica se estudian previamente los terremotos Mw 9.0 de Tohoku-Oki (2011) y Mw 8.8 de Maule (2010). Se aplica la metodología estocástica de falla finita implementando funciones de transferencia de amplificación del suelo y simulando registros que se comparan con las observaciones en borehole y en superficie del terremoto de Tohoku-Oki. Se implementa el método de inversión de deslizamiento cosísmico reproduciendo de buena manera los modelos de ruptura ya existentes del terremoto de Maule. También se generan acelerogramas sintéticos comparables con las observaciones de este terremoto. Como resultado de aplicar estos métodos a los terremotos del 21 y 22 de mayo de 1960, se muestra que el terremoto Mw 8.1 del 21 de mayo ocurre en la zona más profunda del contacto interplaca, alcanzando deslizamientos máximos de 4.6 m bajo la península de Arauco. Además se obtienen PGA de 0.6 g que es consistente con los daños observados en las ciudades cercanas al epicentro. Con respecto al terremoto Mw 9.5 del 22 de mayo, se observa que el modelo rompe más de 900 km de extensión, con máximos deslizamientos de 42 m frente a la Isla de Chiloé, y otros deslizamientos mayores a 20 m bajo la ciudad de Valdivia. Estas zonas de alto deslizamiento sumado a los efectos de sitio controlarían los PGA calculados, que para la Isla de Chiloé y Valdivia superaron 1 g. Por otro lado, los modelos de ruptura obtenidos son sustancialmente diferentes a los resultados de otros autores, debido principalmente a la incorporación de deformaciones horizontales del segmento norte del área de ruptura. Estos datos de deformaciones contienen probablemente gran parte del postsísmico del terremoto. Finalmente, se concluye que los modelos poseen incertidumbres a causa del sesgo de los datos utilizados, por lo cual la interpretación de estos resultados debe realizarse con cuidado.

El área metropolitana de Lima y Callao está ubicada en una zona de alto peligro sísmico. Los efectos del suelo han demostrado tener una influencia importante en los daños reportados por terremotos ocurridos en la historia reciente (Lima, 1940; Chimbote, 1966; Ancash, 1970 y Lima, 1974). La ciudad cuenta con mapas de microzonificación sísmica y estudios del comportamiento dinámico del suelo. Sin embargo, el uso de acelerómetros y la omisión de los periodos altos (T> 0.8 s) asociados a la profundidad del conglomerado de Lima estarían sesgando resultados. Por ejemplo, registros con sismómetros de banda ancha encontraron que el suelo en la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) presenta un periodo predominante de 1 segundo no reportado en estudios previos (Ríos, 2016). En ese sentido, es necesario evaluar el comportamiento dinámico del suelo en la ciudad con un enfoque que utilice las Funciones de Transferencia Empírica (FTE) para proveer información de la estratigrafía del suelo hasta el sustrato rocoso. Para ello, este trabajo utiliza la técnica del cociente espectral H/V en 38 estaciones acelerográficas de Lima y Callao, y 100 estaciones de registro de ruido ambiental. Se utiliza la teoría de las vibraciones casuales (Reinoso et al, 1990; Ordaz y Reinoso, 1987) para estimar espectros de respuesta con terremotos históricos de gran magnitud y provenientes de distintas fuentes sismogénicas. Además, esta metodología permite generar mapas de intensidad sísmica en la ciudad para construcciones con distintos periodos estructurales. El procedimiento de análisis se ejecuta a una menor escala en el distrito de Bellavista. En consecuencia, se demuestra que el comportamiento dinámico del suelo en distintas zonas de Lima y Callao no muestra las mismas aceleraciones ni frecuencias dominantes. Los resultados de este trabajo pretenden aportar mejoras en los espectros de diseño y contribuir en futuras revisiones del código sísmico. Además, se intenta que los resultados sean la base de un enfoque distinto a cerca de la dinámica del suelo que pueda plasmarse en una nueva microzonificación de la ciudad. / Tesis

En la actualidad, el Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID) cuenta con un estudio sobre vulnerabilidad y microzonificación en el Cusco elaborado a partir de registros de microtremores. Si bien es cierto, esto permitió la elaboración del mapa de vulnerabilidad de la ciudad, esta configuración del suelo resulta errática y heterogénea. Por ello, la presente investigación usará registros sísmicos de modo que nos permitan evaluar el comportamiento dinámico en tres zonas del Cusco utilizando la técnica del cociente espectral H/V. La técnica del coeficiente espectral o también conocido como el método HVSR se emplea para estimar de manera simple las características dinámicas del suelo y cuyo parámetro resultante es el periodo fundamental del lugar del sitio. Para dicho análisis, la información respecto a las estaciones en la ciudad del Cusco fue recopilada de la Red Acelerográfica UNI-CIP-SENCICO, donde se obtuvieron los reportes de distintos sismos captados por las estaciones. Posteriormente, esta data fue procesada a través del programa SEISMOPROCESSOR, el cual permitió obtener el espectro de amplitudes de Fourier de los sismos en sus tres componentes para, finalmente, conseguir el cociente espectral de los sismos y el periodo fundamental captado por las estaciones en los respectivos suelos.