Determinación de parámetros elastomecánicos, caracterización de ruido sísmico ambiental y generación del modelo de velocidades de Ondas S utilizando ruido sísmico ambiental: Aplicación a una zona piloto en Bogotá para propósitos de microzonificación sísmica

Abstract

En este trabajo se presentan resultados sobre el análisis de ruido sísmico ambiental asociado a la implementación de dos arreglos temporales en la ciudad de Bogotá, con el fin de caracterizar unidades estratigráficas recientes. Fueron desplegados dos arreglos de acelerómetros triaxiales de alto rango dinámico que adquirieron información continua por aproximadamente un mes con un arreglo asimétrico (distancias entre estaciones oscilando entre 1.5 km y 3.7 km), y de una semana con un arreglo simétrico circular (distancias radiales entre 5 – 20m). Los análisis sugieren una dependencia inversa entre los coeficientes de autocorrelación con la distancia y los niveles de ruido antrópico. En términos del perfil geotécnico de las unidades estudiadas, encontramos contrastantes resultados que sugieren variaciones laterales de las unidades geotécnicas. Se calculó la función de transferencia para cada estación de donde se obtuvieron los periodos fundamentales para cada una, estos periodos fundamentales oscilan entre 0.85s y 4.82s. Aplicando un método determinístico de interpolación se obtuvo un mapa de isoperiodos para una zona piloto en la ciudad de Bogotá como un primer acercamiento al problema de microzonificación sísmica. Finalmente se generaron dos perfiles de velocidad de la onda S en la estación ZONA3ST7, uno utilizando una estación y el método lineal equivalente, y otro perfil utilizando el arreglo circular simétrico y la metodología SPAC. Estos perfiles se correlacionan con una columna estratigráfica. Los perfiles de ondas S obtenidos sugieren velocidades bajas asociadas a depósitos no consolidados asociados a la Formación Sabana, con velocidades que oscilan entre los 110 m/s y los 210 m/s para el perfil generado con el método SPAC, y velocidades que oscilan entre los 108 m/s y los 250 m/s para el perfil generado con el método lineal equivalente, que involucra la utilización de un algoritmo genético para obtener los parámetros de velocidad de onda S, amortiguamiento, densidad, y espesor; con los resultados obtenidos se generó un modelo 2D de velocidades Vs con orientación Oriente - Occidente.

Abstract. This paper shows the results on the analysis of environmental seismic noise, associated with the implementation of two temporal arrays in Bogota city to characterize recent stratigraphic units. In order to get continuous information, two triaxial accelerometers of high dynamic range were deployed for about a month with an asymmetric array (distances between stations range from 1.5 km to 3.7 km), and another one for a week with a circular symmetric array (radial distances between 5 to 20m) The analyses suggest an inverse dependence between the autocorrelation coefficients with the distance and the anthropic noise levels. In terms of the geotechnical profile of the observed units we found contrasting results suggesting lateral variations of the geotechnical units. The transfer function for each station was calculated from where fundamental periods were obtained. These fundamental periods vary between 0.85s to 4.82s; applying a deterministic interpolation method, an isoperiod map was builtfor a pilot area in the city of Bogotá as a first approach for a seismic microzonation problem. Finally, two velocity profiles of the S wave were generated in the station ZONA3ST7, one profile using a station and the equivalent straight-line method, and another profile using a circular symmetrical array and SPAC method. These profiles are correlated to a stratigraphic column. For the generated profile with the SPAC method, the obtained S wave velocity profile suggests low speeds related with unconsolidated deposits, which are associated with Sabana Formation that shows velocities ranging between 110 m/s and 210 m/s; and velocities between 108 m/s and 250 m/s for the velocity profile generated with the equivalent straight-line method, which involves the use of agenetic algorithm to obtain the parameters of S wave velocity, damping, density, wave velocity S (Vs), and thickness, with the results obtained,a 2D model Vs velocities with East – West orientation was generated.