Ingeniera Civil / Producto de la alta sismicidad que caracteriza al país se hace necesario desarrollar herramientas para el estudio de peligro sísmico. Éstas proveen información significativa en lo que respecta a la estimación de demanda sísmica sobre las estructuras y del movimiento del suelo. Así, en el presente trabajo de título se tiene como objetivo desarrollar curvas de atenuación para dos parámetros sísmicos de registros de movimiento fuerte en Chile, la Intensidad de Arias y la duración del movimiento fuerte, utilizando el método de ajuste Bayesiano. Se lleva a cabo una revisión bibliográfica donde se escogen algunos funcionales aplicables para la curva de atenuación de los parámetros en estudio. Se desarrolla una base de datos de sismos chilenos con la información necesaria de todos los eventos y estaciones utilizadas, sumando un total de 1117 registros correspondientes a 311 eventos con magnitudes desde 4,5 Mw hasta 8,8 Mw y distancias a la ruptura que varían de 22,1 [km] hasta 1026,01 [km]. El ajuste de las constantes se realiza utilizando un método de actualización Bayesiano, el cual permite actualizar la estimación de parámetros con incertidumbre. Para escoger el funcional que mejor se ajusta a cada parámetro se verifican los residuos, se comparan las desviaciones estándar, se comprueba que los resultados tengan sentido físico, entre otros. Es así como se obtienen los modelos predictivos de movimiento del suelo para la Intensidad de Arias, la duración significativa y la duración entre intervalos, en función de la magnitud de momento (Mw ), la fuente sismogénica, la profundidad del sismo (h), la distancia más cercana a la falla (R) y la velocidad de onda de corte promedio en los primeros 30 metros (Vs30 ). La curva obtenida para la Intensidad de Arias presenta una desviación estándar del error de 1,19, la cual se justifica por la variabilidad natural que presenta el parámetro. En cuanto a la duración significativa se utiliza un intervalo de 5%-95% de energía liberada, obteniendo una curva con una desviación estándar de 0,47. Para la duración entre intervalos se utiliza un límite de 0,05g, donde se obtiene una desviación estándar del error de 1,09, que se justifica en parte por la cantidad más limitada de registros utilizados, esto debido a que el ajuste se realiza únicamente con registros con duraciones entre intervalos mayores a cero, incorporando el resto por medio de un método de clasificación basado en Support Vector Machine. Los residuos obtenidos para las tres curvas no presentan ninguna tendencia en relación a Mw, Vs30 y R, además para la Intensidad de Arias los residuos presentan una distribución normal. Para la duración significativa los residuos muestran una distribución cercana a la normal y para la duración entre intervalos no presentan una distribución normal.

Ingeniera Civil / El presente trabajo de tesis se enmarca en el contexto del terremoto ocurrido en Chile el 27 de Febrero del 2010 (27F), específicamente se concentra en el estudio del fenómeno de licuefacción del suelo de fundación ocurrido en diferentes puentes y pasos a desnivel a lo largo del país. Como parte de este trabajo se desarrolló un catastro de los principales puentes y pasos a desnivel dañados en el terremoto del 27F, el cual consideró la descripción de los suelos de fundación, fotografías de los daños y una reseña de la estructura. En particular se estudiaron dos casos de importancia para la conectividad del país: el Paso Superior Hospital y el Puente Juan Pablo II. Para estas estructuras se contó con una serie de prospecciones, las cuales permitieron interpretar la estratigrafía del subsuelo y estimar sus características geotécnicas. Adicionalmente, se obtuvo información de los asentamientos ocurridos y daños producidos por este sismo. Ambos casos fueron numéricamente modelados reproduciendo los asentamientos y daños observados. El estudio del Paso Superior Hospital consistió en realizar un retroanálisis con el fin de estimar la resistencia residual no drenada (Su) de los lentes de arenas potencialmente licuables inmersos en suelos finos impermeables. A partir de este análisis se pudo concluir que una resistencia Su igual a 10 kPa es capaz generar desplazamientos similares a los observados post-terremoto, valor que resultó compatible con estudios internacionales de Su. Adicionalmente, este análisis permitió concluir que en el caso de un sismo de gran magnitud es posible que la resistencia Su se alcance durante el sismo y no al final de éste. En el caso del Puente Juan Pablo II se estudiaron los asentamientos producidos por el sismo a través de un análisis numérico, con el fin de identificar los estratos licuables del subsuelo de fundación. A partir de los resultados obtenidos se propusieron dos métodos de estimación de asentamientos post-sismo. Además, este análisis permitió concluir que el suelo licuable que contribuye al desarrollo de los asentamientos abarca una profundidad de hasta cuatro veces el ancho de las pilas de fundación.

El Perú se encuentra ubicado en la zona del Círculo de Fuego del Pacífico, el cual bordea el océano Pacífico y presenta el 75% de la actividad sísmica del planeta. Esto supone una sobre exposición del país a la alta probabilidad de movimientos telúricos severos dentro de nuestro territorio. El país se ha visto afectado por una numerosa cantidad de sismos de gran magnitud, entre los cuales figura el Terremoto de Pisco de 2007. Los problemas observados en la respuesta a este desastre conllevaron a realizar un análisis profundo sobre la preparación de la respuesta a nivel nacional regional. La tesis se nutre de publicaciones realizadas desde que ocurrió el sismo, para definir el contexto y las razones por las cuales la respuesta fue ineficiente. El sismo de Pisco en 2007 generó los dos mayores cambios en la respuesta humanitaria nacional existentes en el contexto actual: la creación de RHN en 2008 y la formulación de la Ley SINAGERD en 2011. La Ley SINAGERD ha representado un cambio beneficioso al enfocarse en una gestión de procesos integrales que buscan fortalecer la cadena de valor desde que se estima el riesgo existente hasta se termina por rehabilitar la zona y población afectadas por emergencias. Sin embargo, su implementación ha tenido una serie de deficiencias que son analizadas a lo largo de la tesis, utilizando como caso de estudio a la Municipalidad Metropolitana de Lima. Asimismo, se realiza un análisis de los avances de la Red Humanitaria Nacional y su importancia en la coordinación de los Actores Humanitarios no estatales. La tesis se enfoca en los Espacios de Coordinación existentes para el fortalecimiento de la preparación de la respuesta a desastres de gran magnitud. El estudio de estos Espacios de Coordinación consiste en un análisis de los mecanismos institucionales a nivel normativo y estructural; los protocolos de acción emitidos por la Red Humanitaria Nacional y la Municipalidad Metropolitana de Lima para estandarizar la respuesta; las recursos de contingencia existentes a todo nivel; y la capacidad para gestionar la información relevante para la atención del desastre. / Tesis

Tesis para optar al Grado de Magíster en Geografía / El presente estudio busca conocer y analizar la percepción social del riesgo sísmico en dos escuelas de barrios patrimoniales de la comuna de Santiago, tendiendo en consideración que son justamente estos barrios lugares con potencial para generar redes locales de reacción frente a emergencias como sismos u otros. Se llega a las escuelas República de Panamá y Santiago de Chile a través del proyecto FAU-OFDA “Hacia el fortalecimiento del tejido comunitario tendiente a la reducción de riesgo sísmico: Comunidades de práctica en dos barrios patrimoniales de Santiago, Chile”, realizándose talleres con la metodología “focus group” a alumnos de quinto año básico, desde aquí se desprende la percepción no solo de los alumnos, sino que de la comunidad escolar completa. Se realizó un análisis FODA para cada comunidad escolar y se evaluó la capacidad de resiliencia frente a ciertas variables. Los resultados demuestran que es necesaria una preparación más acabada de los establecimientos educacionales frente a eventos de riesgo sísmico, quedando en evidencia que la participación de todos los actores de la comunidad escolar no es equitativa y existen diferencias en las formas en que las escuelas estudiadas enfrentan la resiliencia. Se concluye que estas diferencias son fundamentalmente las que guardan relación a la forma de como participación de los apoderados en el proceso y la manera como se articulan los procesos preventivos de los colegios con sus barrios.

Ingeniero Civil / El objetivo de este trabajo de título es reproducir los acelerogramas observados en superficie sobre distintos tipos de suelo durante el terremoto de Tohoku de 2011. Primero, se implementa la metodología estocástica de falla finita propuesta por Otárola y Ruiz (2016) para generar registros de aceleración en el basamento rocoso de los sitios a partir del modelo de ruptura del terremoto propuesto por Kurahashi e Irikura (2011). Este método genera acelerogramas sintéticos en dos componentes horizontales ortogonales y en la vertical, considerando ondas sísmicas compresionales y de corte, polarizadas en la horizontal SH y en la vertical SV. Posteriormente, estas ondas sísmicas se propagan a través del suelo mediante el uso de funciones de transferencia que se deducen a partir del Método de Rigidez desarrollado por Kausel (1981). Los registros sintéticos de aceleración obtenidos en este trabajo capturan los impulsos asociados a las asperezas del modelo de ruptura. Además, se logran simular apropiadamente los espectros de respuesta observados en la base de las estaciones y se verifica la proporcionalidad de la amplificación respecto a su rigidez. Al incorporar el efecto de sitio a través de las funciones de transferencia, se verifica que las componentes horizontales se amplifican en las mismas frecuencias que el registro observado y con la misma amplitud. Sin embargo, aunque la componente vertical captura razonablemente la magnitud de las aceleraciones, no ajusta las frecuencias donde ocurren los peaks de energía. La metodología propuesta en este trabajo contempla fundamentos físicos de la propagación de ondas sísmicas, tanto en la corteza terrestre como en su superficie, logrando reproducir la evolución temporal del registro sísmico, lo que es fundamental en problemas como el análisis no lineal de estructuras.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica. Ingeniero Civil / En el presente trabajo se estudia la demanda sísmica involucrada en el colapso del edificio Alto Río, durante el terremoto de El Maule del 27 de febrero de 2010, considerando la teoría de propagación de ondas. Para ello se analizan los acelerogramas registrados en la ciudad de Concepción (Concepción Centro: Colegio Inmaculada y Concepción San Pedro: San Pedro de la Paz) y el registro de GPS dinámico del observatorio geodésico TIGO, considerando el registro de Concepción Centro como representativo de la demanda sísmica sobre el edificio Alto Río, debido a la proximidad y similitud de los suelos de ambos sitios. A partir de lo observado en los odogramas de ondas de los registros de desplazamientos integrados de Concepción Centro, se detecta una onda tipo Rayleigh durante la llegada del primer pulso sísmico, la cual se caracteriza por imponer movimientos con importante polarización en la dirección de colapso y marcado acoplamiento en la dirección vertical. Estas características de la demanda sísmica serían las que provocaron la falla frágil, explosiva y progresiva del edificio, sugerida por el levantamiento de daños realizado en los estudios y peritajes considerados. Medidas en terreno indican un desplazamiento de 55 a 80 cm del volumen colapsado respecto de la base del edificio, en dirección paralela a la dirección longitudinal de la planta; este corrimiento fue parcialmente reconstruido sumando los desplazamientos sísmicos en dicha dirección, registrados por los acelerogramas de Concepción Centro y cosísmicos detectados por el registro de GPS dinámico (con mayor aporte en el total), durante el intervalo de tiempo en que se identifica el primer pulso sísmico en los registros. Por lo tanto, la base del edificio habría sido desplazada respecto del volumen en colapso a causa del efecto de los desplazamientos cosísmicos y sísmicos durante la llegada del primer pulso emitido desde la fuente sísmica, durante el proceso explosivo, frágil y progresivo de falla de la estructura, Tomando en cuenta que la llegada del primer pulso sísmico, emitido desde la aspereza sur, es previa al primer episodio de vibraciones libres de suelo identificado en los registros, se concluye que la demanda sísmica que provoca el colapso de la estructura estaría dominada por efectos de fuente y no por la respuesta del suelo.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El presente trabajo busca caracterizar sismotectónicamente el efecto del terremoto Mw 8.4 de Illapel del 16 de septiembre de 2015 en su entorno, y el gatillamiento de sismicidad principalmente al interior de las placas de Nazca y Sudamericana. Para esto, se utilizaron registros sismológicos de las estaciones permanentes operadas por el Centro Sismológico Nacional de la Universidad de Chile para determinar parámetros hipocentrales y de la fuente sísmica de la sismicidad precursora, desde septiembre de 2013 hasta septiembre de 2015, y de las réplicas hasta tres meses después de ocurrido el terremoto principal. El análisis de la sismicidad constó de tres etapas principales. En primer lugar se tiene la localización hipocentral de la sismicidad, para la cual se obtuvo un total de 264 eventos (69 precursores y 199 réplicas) con magnitud local superior a Ml 4.5. Posteriormente, se llevó a cabo el cálculo del tensor de momento sísmico a través de la inversión, mediante búsqueda de grilla, de las formas de onda de 225 sismos, con el fin de obtener tanto una mejor estimación de la profundidad del centroide del evento como de los parámetros de la fuente. Por último, se realizó una clasificación de la sismicidad en función de la profundidad en la que ocurre cada evento y de los parámetros de la fuente sísmica asociada. La clasificación de sismicidad permitió identificar cuatro grupos principales de eventos, cuyo comportamiento antes y después del terremoto principal da cuenta de su efecto tanto en el contacto interplaca como al interior de cada placa involucrada. La sismicidad interplaca tipo thrust es la más abundante tanto antes como después del terremoto Mw 8.4, además, en ambos casos su distribución tiene lugar alrededor de un área de mayor acoplamiento sísmico, la que, a su vez, coincide con la zona de mayor deslizamiento cosísmico. Por otro lado, en la secuencia de réplicas no se observa un aumento sustancial de la sismicidad intraplaca cortical, no obstante esta no es nula, ya que se tiene registro de un evento con fallamiento transpresivo dextral en torno a la Zona de Falla de Atacama y un sismo con fallamiento normal en la bahía de Coquimbo. Por el contrario, tras el terremoto principal ocurre un aumento en la cantidad de sismicidad en el outer-rise respecto a la etapa precursora. Esta sismicidad de réplicas presenta mecanismos focales con profundidades de centroide entre 4 y 10 km de profundidad, y dan cuenta de fallamiento extensional paralelo a la fosa en la parte más superficial de la placa de Nazca. Además, se concluye que este desencadenamiento es una consecuencia directa del alto deslizamiento cosísmico que ocurrió cerca de la fosa oceánica, lo que ocasionó una transferencia de esfuerzos desde el contacto interplaca hacia la zona detrás de la fosa, en esta línea, y debido a la extensión de esta sismicidad, se proponen dos asperezas más cercanas a la fosa, una hacia el Norte y hacia el Sur de la aspereza principal. Más aún, se plantea la hipótesis de que la sismicidad outer-rise puede ser utilizada como un parámetro de restricción para el modelamiento de deslizamiento cosísmico de grandes terremotos interplaca tipo {\it thrust}.

Durante el último tiempo hemos sido testigos de diversas manifestaciones de la naturaleza, propias de ella, pero que al afectar las zonas pobladas causan destrucción. Son eventos o fenómenos naturales, que siempre han ocurrido, pero que al suceder en territorios ocupados por el hombre se vuelven en ocasiones incontrolables o simplemente no pueden ser pronosticados o advertidos. Esto es lo que ocurre con los terremotos, los cuales se manifiestan súbitamente en las zonas denominadas sísmicas, como es el caso de Chile. Como consecuencia de un fenómeno de este tipo, cuya magnitud sea superior a 7 en la escala de Richter, no sólo genera efectos sociales, económicos, ecológicos y culturales, entre otros, sino además de producirse su epicentro en el fondo oceánico, es capaz de generar otro evento de devastadoras consecuencias y alcances inimaginables, como es un tsunami. Esto fue lo que sucedió en el sur de Chile el 22 de mayo de 1960, entre la VIII y XI regiones; se produjo el terremoto más grande hasta ahora en la historia, de magnitud 9.5 y provocó veinte minutos más tarde un devastador tsunami, que no sólo devastó las costas de nuestro país, sino que alcanzó lugares tan lejanos como Japón, Hawaii, Rusia y Nueva Zelanda. El interés por estudiar este tema y en particular este fenómeno que sucedió hace más de cuarenta años, surgió de la curiosidad de conocer más sobre un evento que cambió toda la geografía del sur de Chile, haciendo desaparecer y surgir islas; cambiando el nivel de las costas; cambiando el curso y desembocaduras de ríos; provocando grandes deslizamientos de tierras; alterando las mareas e incluso desencadenando erupciones volcánicas, todos procesos que requieren de tiempo y de varios factores para ser desatados, fueron provocados de manera repentina y en corto tiempo. Simultáneamente, surgieron otras interrogantes respecto a que esta secuencia de acontecimientos no sucedieron en un espacio vacío, sino que en un territorio ocupado por pueblos y ciudades donde sus habitantes desarrollaban sus actividades, por lo que debía abarcar más que el mero conocimiento científico de los hechos aquél día y debía estudiar sobre las personas que habitan esos espacios, ya sea conocer sobre las percepciones de quines vivieron dicha situación y de conocer quienes se asientan en los mismo lugares que fueron afectados por la catástrofe, para ver que piensan ellos de su espacio y de que ocurra una situación similar. En consecuencia, las motivaciones que llevaron a la realización de la presente investigación, hacen confluir diversas perspectivas geográficas. Por un lado, el análisis físico de los eventos como causa de cambios de carácter morfológico, cultural y urbano; y por otro un análisis de tipo temporal a esos cambios, ya sea en el paisaje, en la ciudad como sistema y en la memoria de su población. Es decir, conjugan desde la geografía física hasta la geografía de la percepción, de modo de establecer una “geografía global”, capaz de mostrar la complejidad de las intereacciones entre el hombre y su medio (LACOSTE, 1982 en CALVO, 1984) en un territorio determinado, en este caso un espacio urbano como Ancud

Se realiza un análisis de las características básicas de la fuente sísmica y su respuesta en sismogramas teóricos. Con ese objetivo se desarrolla un programa que a partir de la discretización de un plano de falla, describe las características espacio-temporales de una ruptura y, a través de una determinada función de Green calcula los sismogramas sintéticos asociados. Para propagaciones típicas de la ruptura (frentes planos y circulares) se analiza la forma de la onda detallando los niveles de amplitud, la duración de la señal y el contenido de frecuencias. Programando el modelo de estocástico de ruptura de Lomnitz-Adler y Lemus-Diaz, se muestran sus capacidades de generar rupturas con diversas características. Adoptando este criterio como base, se implementa un modelo de fuente que además incorpora la forma de dislocación de cada punto en la superficie (discretizada) de ruptura. Para cada propagación de ruptura dada por el modelo estocástico, en cada punto de la superficie de ruptura se asume una forma de dislocación de rampla de coseno cuya amplitud y duración se determinan (acausalmente) en base a las extensiones espaciales finales de la misma ruptura. Para tal determinación se define r, la distancia mínima de separación entre cada elemento fracturado y las barreras que limitan la zona de ruptura. A partir de ésto, para el valor del desplazamiento máximo y del rise time en cada punto se proponen funciones del tipo cte× r η ; en las cuales el factor de escala ‘cte’ y η ∈ [0 , 0.5] se entienden particulares a cada sismo. Para este modelo de fuente se calculan los sismogramas sintéticos respectivos utilizando la función de Green de un medio elástico homogéneo e infinito. Se hace una aplicación del modelo de fuente para el terremoto de Arequipa (23/06/2001, Mw=8.4). Para esto se asumen, a priori, la geometría completa del plano de falla (con dimensiones de 370× 150 km2 en base a la distribución espacial de las réplicas), el valor de la velocidad de ruptura (2.8 [km/s] en base a otros autores); así como también los exponentes para la ley del desplazamiento final (0.5) y el rise time (0.35), y el factor de escala de la ley del rise time (2.075), todos estos en base a estimaciones gráficas de los patrones de ruptura. Utilizando los registros de aceleración de cuatro estaciones, ubicadas a distancias comparables a las dimensiones de la falla, se realiza una inversión de fuente a través de la forma de onda. Para esto se combinan los parámetros del modelo estocástico generando una cantidad de alrededor de 40000 intentos independientes, produciendo la correspondiente cantidad de historias de ruptura y calculando los sismogramas sintéticos para las cuatro estaciones de observación. La comparación de los sismogramas reales y sintéticos se realiza mediante la cross-correlación en el dominio del tiempo, bajo tratamiento previo para seleccionar preponderantemente las ondas de cuerpo, y un filtro pasabajos para frecuencias en la región f ∈ [0 , fmax] con fmax particular a cada estación (con valores cercanos a 0.4 [Hz]) La aplicación logra correlaciones superiores al 50% en una única estación (Arica). Otorgando mayor importancia a esta estación, la mejor solución de ruptura obtenida muestra alguna concordancia con lo obtenido por la comunidad internacional. Las soluciones de ruptura seleccionadas verifican zonas de deslizamiento nulo en el interior del plano de falla, que aunque no pueden confirmarse en base a los reducidos niveles de aproximación, proponen características importantes para ser estudiadas a distancias cercanas a la fuente.

Se propone un nuevo método de generación de acelerogramas sintéticos no estacionario, que considera el acoplamiento tridimensional de las ondas sísmicas, la respuesta dinámica del suelo y la influencia de la fuente sísmica. El método se basa en la caracterización de las ondas sísmicas provenientes desde las asperezas dominantes y subasperezas presentes en la placa y la cinemática de ruptura de estas, además de la caracterización de las ondas de suelo asociadas a la respuesta del suelo ante la llegada de ondas forzantes. El método propuesto permite para un terremoto simular simultáneamente diferentes acelerogramas en distintos sitios. Las ondas sísmicas asociadas a la ruptura de asperezas dominanteA ha sido estudiada ampliamente por la sismología, lo cual ha facilitado su incorporación en el método de simulación propuesto. Sin embargo, además de las ondas relacionadas con las asperezas dominantes en esta tesis se incorporan las ondas asociadas a subasperezas que corresponden a liberación de energía producto de heterogeneidades en la ruptura y que principalmente inducen ondas de alta frecuencia (> 1Hz). También se ha incorporado la respuesta del suelo ante el movimiento forzante de las ondas sísmicas. Las ondas que controlan el movimiento del suelo cuando este responde en forma libre, .se han denominado ondas de suelo. Las ondas de suelo presentan la particularidad de que se encuentran fuertemente acoplada entre sus componentes horizontales. Otro tipo de ondas que es posible observar en acelerogramas cercanos a la fuente sísmica, son ondas con un fuerte acoplamiento tipo Rayleigh. Los diferentes acoplamientos de las ondas, que han sido identificados en esta tesis, han motivado la necesidad de generar acelerogramas acoplados en sus tres componentes. A partir del estudio de acelerogramas de terremotos se ha propuesto una metodología de caracterización de estas ondas, con lo que es posible obtener el periodo fundamental de vibrar del suelo y su amortiguamiento, además del período característico en alta frecuencia de las ondas con acoplamiento tipo Rayleigh. La generación considera estas características básicas de las ondas, las cuales posteriormente son utilizadas para la generación de los acelerogramas. Estas ondas viajan desde la ruptura de las asperezas dominantes y subaserezas hacia el sitio de interés para el cual se requiere el acelero grama, de esta forma los acelerogramas presentan una no estacionaridad en el tiempo, que depende de la ubicación de las asperezas. Se ha simulado dos terremotos para validar el método, se ha escogido el sismo del 9 de abril de 1985 y el terremoto del 3 de marzo de 1985, reproduciendo simultáneamente acelerogramas en múlti_les estaciones, para validar el comportamiento cinemático de la ruptura de asperezas propuestas. Los acelerogramas sintéticos obtenidos permiten validar el método propuesto, recomendándose continuar investigando sobre la ruptura de terremotos en alta frecuencia o caracterizando nuevos acelerogramas de terremotos, esto permitirá ir mejorando la información básica que necesita el método para su mejor simulación. La caracterización de acelerogramas en alta frecuencia desarrollada en esta tesis ha dejado de manifiesto la naturaleza heurística de cualquier método de generación de acelerogramas, siendo necesario ampliar la red de acelerógrafos, para mejorar la caracterización en alta frecuencia de acelerogramas.