Uso de microtemblores para determinar los periodos fundamentales en Ponce, Puerto Rico: aplicación del método de Nakamura y los Espectros de Potencia de Densidad Espectral

Abstract

A significant portion of the damage caused by earthquakes worldwide is associated with the amplification of seismic waves due to local site effects. The evaluation of local site effects is done with site response analyses in order to determine the dynamic properties of the subsurface such as the dominant period of the soils. One way to determine these properties is through the direct analysis of ground motions. In locations with low seismicity, it is more convenient to use microtremor readings. The term microtremor refers to ambient vibrations of the ground caused by human activities or by atmospheric disturbances. Processing microtremors records with the H/V spectral ratio technique or Nakamura’s method, it is possible to obtain the fundamental natural periods without the need of additional geological information. As part of this thesis, 140 ambient vibration measurements were carried out in the city of Ponce, in Southern Puerto Rico. With the data gathered, an isoperiod map was generated for this municipality. Nakamura’s method is compared with the Power Spectral Density technique and the advantages and limitations of each procedure are discussed.

Gran parte de los daños observados en terremotos alrededor del mundo están asociados a la amplificación de las ondas sísmicas debido a condiciones locales de sitio. La evaluación de estas condiciones locales se suele llevar a cabo mediante un análisis de respuesta de sitio para determinar las propiedades dinámicas del subsuelo, tal como el periodo dominante del suelo. Una manera de definir estos parámetros es a través del análisis directo de los movimientos del suelo. En los lugares en donde los eventos sísmicos no ocurren con frecuencia, resulta conveniente utilizar registros de microtemblores. Este término se utiliza para denotar las vibraciones ambientales generadas por actividades humanas y por disturbios atmosféricos. Procesando los registros de microtemblores con la técnica de los cocientes espectrales H/V o método de Nakamura se pueden estimar los periodos naturales fundamentales de los depósitos de suelos sin necesidad de información geológica adicional. Como parte de esta tesis se llevaron a cabo 140 mediciones de vibraciones ambientales en la ciudad de Ponce, en el sur de Puerto Rico. Con estos datos se generó un mapa de isoperiodos para la ciudad de Ponce. Se realizó además una comparación del método de Nakamura original con la técnica de los Espectros de Potencia de Densidad Espectral y se analizaron las ventajas y limitaciones de cada procedimiento.