Ground response spectra at surface for Mayagüez considering in-situ soil dynamic properties

Abstract

One dimensional ground response analyses was performed at fifteen sites in Mayagüez Puerto Rico to study their seismic response for the development of response spectra at the surface. Field experiments using the Spectral Analysis of Surface Waves (SASW) method were carried out in nine sites for the development of shear wave velocity profiles. To others six sites, the shear wave velocity profiles were constructed by correlating the shear wave velocity and N values from the Standard Penetration Tests obtained from previous studies. The fifteen sites were classified according to the UBC-97 based on the average shear wave velocity (Vs30) obtained for each soil profile. The results were compared with a simplified procedure for estimating Vs30 from SASW data proposed by Brown (2000). Using the SASW data and complementing it with available geotechnical information, equivalent linear analyses were performed by using the computer program SHAKE2000. The ground motions considered were four artificial accelerograms compatible with the UBC-97 design response spectrum for seismic zone 3 in rock. A real acceleration record from the El Salvador earthquake of October 10, 1986 was also considered. For each site, the soil profile fundamental period, peak acceleration, and ground response spectrum at the surface are reported. The UBC-97 design response spectra were compared with the response spectra at the surface obtained in this thesis for each soil profile classification. The sites located in the Añasco Valley and part of the downtown area resulted in relatively higher spectral accelerations than the recommended in the UBC-97 for its soil type. Research needs are identified and suggestions for future works are also presented.

Análisis de respuesta de suelos unidimensional fueron realizados en 15 lugares en Mayagüez Puerto Rico, para estudiar su respuesta sísmica para el desarrollo de espectros de respuesta en la superficie. Utilizando el método de Análisis Espectral de Ondas Superficiales (SASW), se realizaron pruebas de campo en nueve lugares para el desarrollo de perfiles de ondas de corte (Vs). Los perfiles de Vs para los otros seis lugares fueron obtenidos mediante la correlación de la velocidad de onda de corte con los valores de N de ensayos de penetración estándar obtenidos de estudios previos. Los 15 lugares fueron clasificados de acuerdo al UBC-97 basados en la velocidad de onda de corte promedio (Vs30). Los resultados fueron comparados con los obtenidos con el método simplificado para estimar el Vs30 propuesto por Brown (2000) utilizando información obtenida con el método de SASW. Usando la información de SASW y complementándola con información geotécnica disponible, se realizaron análisis lineales equivalentes utilizando el programa de computadora SHAKE2000. Los registros de aceleración considerados fueron cuatro registros artificiales compatibles con el espectro de diseño del UBC-97 para zona sísmica 3 en roca. Un registro real del terremoto del El Salvador del 10 de octubre de 1986 fue también considerado. Para cada lugar se obtuvo el periodo fundamental del perfil del suelo, aceleración máxima y espectros de respuesta en la superficie. Los espectros de diseño del UBC-97 fueron comparados con los espectros de respuesta en la superficie obtenidos en esta tesis para cada clasificación de suelo. Los lugares localizados en el Valle de Añasco y parte del centro del pueblo resultaron en aceleraciones espectrales relativamente mayores que los recomendados por el UBC-97 para su tipo de suelo. Recomendaciones para futuras investigaciones son también presentadas.