Microtremors
Microtremors
Introducción
Para efectos de ingeniería sísmica la información producida por los sismogramas es de mucha utilidad en estudios de amenaza sísmica, microzonificaciones y otros estudios, pues permiten definir la localización y magnitud de los eventos sísmicos. Existe también otro tipo de instrumentos denominados acelerógrafos los cuales captan los movimientos fuertes del terreno y al igual que el sismógrafo capta valores en dos direcciones horizontales ortogonales y un valor en la vertical.
Los métodos geofísicos son cada vez mas aplicados a las investigaciones geotécnicas, como ellos pueden identificar propiedades de los materiales y las fronteras o limites entre materiales, o bien las variaciones en espacio y tiempo de volúmenes relativamente grandes de suelos. Otras ventajas que muchos de estos métodos son no intrusivos conllevando a una reducción de costos en los sondeos. La combinación de varios métodos y la verificación de sus resultados por muestreo y correlacionándolos con métodos geotécnicos son aconsejables en orden de mejorar la fiabilidad de las investigaciones geofísicas.
Métodos usados
utilizamos dos métodos para el estudio del sitio :
Vibración ambiental
Este método determina a partir de la función de transferencia de los suelos la amplitud de las componentes horizontales de un sitio respecto a las verticales.
la medición se realizo en tres puntos para registrar las frecuencias de este suelo,lo anterior se hizo con un acelerometro fabricado por Kinimetrics.
Refracción sísmica
También se realizo refracción sísmica archivando en el aparato dos tipos de golpes los de ida y los de regreso, este método se aplico con el fin de obtener las velocidades de ondas P y ondas S.
Ambos resultados se correlacionaron para obtener un estimado del espesor de las capas de suelo presentes.
Formulas utilizadas
Interpretación de los datos
Vibración ambiental
En los gráficos de los resultados de vibración ambiental podemos observar que de acuerdo al primero la mayor amplificación es de 2 la cual ocurre en 2Hz, en la segunda la máxima amplificación ocurre en 5Hz y es de 1.60 y en la tercera es de 2.35 en 3.2Hz de lo cual podemos concluir que la frecuencia del suelo aproximadamente es de 3.2 Hz o sea que el periodo es de 0.30s y por lo tanto podemos decir que existe un efecto de sitio bajo pues promediando los tres promedios obtuvimos que la amplificación es de 2.
Las amplificaciones entre 20 y 100 podemos decir que son producto del tráfico vehicular y las de 0.1 a 1 son del oleaje el viento y la presión atmosférica.
Grafico 1 razón espectral del punto 1, en las orientaciones NS y EW
Grafico 2 razón espectral del punto 2, en las orientaciones NS y EW
Grafico 3 razón espectral del punto 3, en las orientaciones NS y EW
Refracción sísmica
Posteriormente graficamos los resultados para refracción sísmica, obteniéndose de este modo un grafico de tiempo Vs. distancia la cual nos es útil para determinar las velocidades aproximadas de ondas P y S, de acuerdo al criterio personal se observaban tres cambios de pendiente en esta grafica que no es mas que tres velocidades y por tanto se identifican tres estratos.
Una vez identificados los cambios de pendientes procedemos a encontrar la pendiente de cada una de estas rectas, que son la velocidad de cada estrato.
En la grafica 4 y 5 podemos observar en marrón los tres cambios de pendiente asumidos.
Grafico 4 pendientes asumidas en el diagrama domocronico de ondas P.
Grafico 5 pendientes asumidas en el diagrama domocronico de ondas S.
Cálculos
De la interpretación de los datos tenemos
T=0.3s
V1S=214.5 m/s
V2S=380.9 m/s
V3S=291.0 m/s
Para t1 tenemos en la ecuación 2
Y t1=0.0133125s
Para t2 tenemos en la ecuación 2
En este caso la ley de snell no es aplicable, pues esta solamente funciona cuando la velocidad del estrato subyacente es mayor que la del estratosuperior.
Entonces utilizamos la ecuación 1 para determinar los espesores de estrato para esto se hicieron las siguientes suposiciones:
Mientras mas rígido es un estrato, menores serán sus periodos de vibración.
Mientras más rígido es un estrato, mayores serán sus velocidades de ondas S.
El alcance del método es de aproximadamente 1/3 de la longitud de cobertura.
De lo anterior se toma la velocidad mayor como base, para determinar el espesor total del paquete.
Por otro lado se utilizo el metodo de haskell para encontrar espesores de capa por medio de tanteos sucesivos.
Para utilizar este metodo se introdujeron los datos de entrada siguientes:
h1=3.1m; h2=6m; h3=70m
de este modo se obtiene una primera aproximación al promedio de la función empirica(ver Gráf. 8)
Grafico 8. Aproximación por el metodo de haskell a la función empírica.
Como puede apreciarse el primer modo de vibrar para este espesor coincide bastante bien pero aun falta que coincida el segundo.
Haciendo mas tanteos se llega a que en un espesor de 61m el modelo teórico se ajusta mejor a la función empírica.
Finalmente se muestra los resultados de velocidades y espesores de estratos obtenidos por tanteos en forma gráfica.
Gráfico 10 Perfil sísmico, resultados de espesores y velocidades de capas.
Conclusiones
El periodo dominante del suelo del campo de football de la UNAN Managua es de 0.3 seg.
Se tienen amplificaciones promedios de 2 en este suelo, lo cual indica un pequeño efecto de sitio.
Las velocidades de ondas S son bajas lo cual indica presencia de un paquete de material blando.