Como es sabido (véase por ejemplo Seed et al, 1988) la respuesta sísmica dada por modelos como el presentado en los numerales anteriores es muy sensible a los datos básicos de entrada. Dentro de los parámetros que están involucrados en la respuesta se puede hacer el siguiente análisis general con respecto a la sensibilidad de los resultados a una variación dada de dicho parámetro. Como se mencionó solo se analiza el efecto de la profundidad, de la velocidad de onda de los depósitos y de las curvas de comportamiento dinámico del material.
Módulo cortante máximo
El módulo cortante máximo, proporcional al cuadrado de la velocidad de onda de corte, juega un papel importante en la determinación de la rigidez inicial del depósito y por lo tanto en su período de vibración fundamental, lo cual es un factor definitivo en la respuesta sísmica del depósito.
Tal como se estableció anteriormente, el módulo cortante máximo se ha definido para efectos del presente estudio con base en las mediciones de campo de la velocidad de onda de corte. Para el efecto se han agrupado todas las mediciones de velocidad de onda de corte en campo para depósitos caracterizados como de cenizas y se ha obtenido el perfil de la Figura 6.10. Para estudiar la sensibilidad a este parámetro se ha realizado el análisis con el valor medio, con el valor medio más una desviación estándar y con el valor medio menos una desviación estándar. Las curvas se han suavizado con la profundidad para efectos de la modelación.
Las Figuras 6.11, 6.12, 6.13 y 6.14 resumen los resultados para cada uno de los cuatro sismos de análisis establecidos, indicándose en cada una los resultados correspondientes al módulo medio, al medio más una desviación estándar y al medio menos una desviación estándar.
También vale la pena observar las variaciones que se obtienen en los períodos de vibración fundamental del depósito. En la Tabla 6.3 se presentan los valores del período de vibración fundamental inicial y degradado en cada uno de los análisis realizados.
Tabla 6.3
Comparación de períodos de vibración fundamental del depósito
Estrato de análisis Sismo Romeral Deconvolución Sismo Romeral Sintético Sismo Benioff Sintético Sismo Benioff Calima MODELO Tinicial (S) Tfinal (S) Tfinal (S) Tfinal (S) Tfinal (S)
Gmax - 0.36 0.42 0.42 0.42 0.39
Gmax, medio 0.47 0.56 0.53 0.56 0.56
Microzonificación Sísmica de la Ciudad de Manizales Página 115 Propiedades Dinámicas de los Suelos
Con el fin de analizar los efectos de la variación en las propiedades dinámicas de los suelos en la respuesta sísmica del perfil estratigráfico se utilizaron los modelos de comportamiento dinámico desarrollados en el Capítulo 5. Como se explicó anteriormente, el comportamiento de degradación de la rigidez y de capacidad de amortiguamiento correlacionan muy bien para el caso de las arcillas con el Indice de Liquidez. Este a su vez depende las propiedades índices que presentan una alta variación con la profundidad, dependiendo del origen mismo del depósito. Se realizaron análisis con las siguientes combinaciones de curvas de degradación y de capacidad de amortiguamiento manteniendo constantes todos los demás parámetros, incluido el módulo de cortante máximo:
- IL= 0 ; mayor degradación rigidez y menor capacidad de amortiguamiento - IL= 1 ; modelo de referencia
- IL= 2 ; menor degradación rigidez y menor capacidad de amortiguamiento
En las Figuras 6.15 a 6.18 se presentan los espectros de respuesta para los cuatro sismos hipotéticos de análisis. En cada Figura se incluyen los tres análisis mencionados. La variación de los períodos de vibración fundamental se relacionan a continuación.
Tabla 6.4
Comparación de períodos de vibración fundamental del depósito
Espesor del depósito de suelo blando
Esta variable resulta fundamental para la respuesta por cuanto su variación puede cambiar drásticamente la respuesta obtenida en superficie ya que el período de vibración fundamental del depósito varía linealmente con la altura del mismo. Para considerar esta variable se realizaron análisis a las siguientes profundidades del depósito de suelos blandos superficiales: 5 m, 10 m, 20 m y 30 m. Dado que los que se requiere visualizar únicamente es la variación en la respuesta dinámica debida a la profundidad de los estratos blandos se utilizó una velocidad de onda constante para todos los estratos de 200 m/s, los demás parámetros se mantuvieron inalterados con respecto al modelo de referencia. Estrato de análisis Sismo Romeral Deconvolución Sismo Romeral Sintético Sismo Benioff Sintético Sismo Benioff Calima MODELO Tinicial (S) Tfinal (S) Tfinal (S) Tfinal (S) Tfinal (S)
IL = 0 0.47 0.56 0.54 0.56 0.60
IL = 1 0.47 0.56 0.53 0.56 0.56
OOOfffiiiccciiinnnaa MaMMuuunnniiiccciiipppaaalll pppaaarrraaa lllaa PaPPrrreeevvveeenncncciiióóónnn yyy AAtAtteeennnccciiióóónn dnddeee DDDeeesssaaassstttrrreeesss A AAlllcccaaalldlddíííaaa dddee e M MMaaannniiizzzaaallleeesss C CCeenennttrtrrooo dddee eIIInnnvveveessstttiiigggaaacciciióóónnn e eennnMMMaaatteteerrriiiaaalleleesss yyy OOObbbrraraass s CCCiiivvviililleeesss
Microzonificación Sísmica de la Ciudad de Manizales Página 116 En las Figuras 6.19 a 6.22 se resumen los resultados encontrados para cada uno de los cuatro sismos hipotéticos de análisis. Se indican los espectros de respuesta en función de la altura del depósito de suelos blandos. Como puede observarse las variaciones de la respuesta con la profundidad del depósito son considerables lo cual significa que esta variable es definitiva en el momento de definir las zonas de comportamiento sísmico similar. Por otro lado las variaciones en los períodos de vibración de los depósitos también son considerables. La Tabla 6.5 resume las variaciones de los períodos ante la variación en la profundidad del suelo blando superficial.
Tabla 6.5
Comparación de períodos de vibración fundamental del depósito
Estrato de Análisis Sismo Romeral Deconvolución Sismo Romeral Sintético Sismo Benioff Sintético Sismo Benioff Calima MODELO Tinicial (S) Tfinal (S) Tfinal (S) Tfinal (S) Tfinal (S)
H = 5 m 0.09 0.12 0.11 0.11 0.12
H = 10 m 0.19 0.25 0.33 0.26 0.24
H = 20 m 0.38 0.56 0.53 0.53 0.56
H = 30 m (REF.) 0.60 0.81 0.73 0.82 0.82
Otros Parámetros
Otros parámetros de importancia como pueden ser la rigidez del basamento, la posición del nivel freático, los parámetros específicos para el análisis como son el intervalo de