Desarrollo y aplicación de métodos avanzados para la caracterización de la respuesta sísmica del suelo a escala regional y local
Authors:   , Tapia Jiménez M. del Mar 
Published: July 2023

El objetivo global de este trabajo es la caracterización del movimiento sísmico a escala local y regional usando metodologías teóricas y empíricas avanzadas.<br/>A nivel regional, se observó que algunos movimientos sísmicos en la vertiente mediterranea mostraban valores menores que lo esperado, es decir, atenuaciones sísmicas mayores. Para estudiar este fenómeno con más detalle se han recopilado datos acelerométricos del área con valores de magnitud suficiente, provenientes de varias instituciones. Estos datos se han analizado y comparado con curvas europeas predictivas del movimiento del suelo preexistentes, y se han podido observar estas mayores atenuaciones. Este hecho ha motivado el establecimiento en este trabajo de nuevas curvas predictivas del movimiento sísmico más realistas usando los datos del oeste de la vertiente mediterránea. Se proponen como resultado curvas que predicen el valor máximo de aceleración (PGA) y el espectro de aceleraciones (SA) en función de la distancia epicentral y la magnitud local, con un rango de validez entre las magnitudes 3.8 y 5.2; y unas distancias entre 10 y 550 km para el oeste de la vertiente mediterranea.<br/>A nivel local, los métodos numéricos para la estimación de los efectos locales (modificaciones del movimiento sísmico debido a las características geológicas locales) son el objeto de la segunda parte de la tesis. <br/>Primeramente, se hace un estudio paramétrico y comparativo para la validación de distintos métodos numéricos 1D y 2D en el valle de Volvi (Grecia), teniendo en cuenta las simulaciones hechas por varios equipos de investigadores de toda Europa y registros reales en el área. Las conclusiones extraídas de este ejercicio respecto a la dimensión de las simulaciones (1D-2D), el modelo de estructura del valle y la atenuación sísmica, son de gran utilidad para posteriores aplicaciones numéricas en otras áreas locales. <br/>Posteriormente, se ha escogido el método de diferencias finitas para su aplicación a un perfil 2D de un valle de los Pirineos, el valle de la Cerdanya (Girona, España). Tras una introdución teórica del método, se establece el esquema numérico definido para la simulación de la propagación de las ondas P-SV y se presenta un análisis exhaustivo de la precisión del método y la elección de los parámetros necesarios para la realización de la modelización. Los resultados obtenidos de la aplicación de la simulación 2D han permitido conocer los mecanismos que modifican la señal sísmica al propagarse a través de los materiales y geometría que forma el valle de la Cerdanya. Estos efectos locales son principalmente debidos a la geometría del valle (interacción de frentes de onda) y representan modificaciones importantes del movimiento del suelo (amplificaciones, alargamientos de la señal).<br/>En resumen, este trabajo representa una aportación importante en los estudios de peligrosidad sísmica, ya que se ha caracterizado el movimiento del suelo ofreciendo una descripción más realista de su propagación a nivel regional (vertiente oeste mediterránea) y a nivel local, se han estimado los efectos locales bidimensionales de un valle pirenáico por primera vez mediante la aplicación de una metodología numérica avanzada.
The global purpose of this work is the characterization of the seismic ground motion at local and regional scale using advanced theoretical and empirical methodologies.<br/>At regional level, it was observed that some ground motion in the Mediterranean coast area were minor than the expected, in other words, high seismic attenuation were being observed. To study this phenomenon with more detail, accelerometric data with enough magnitude from this area have been compiled. These data have been provided by several institutions. These data have been compared with preestablished European predictive curves, being visible these higher seismic attenuation rates. This motivates the proposal of a set of more realistic ground motion predictives curves using the accelerometric data from the Western Mediterranean area. Ground motion predictive curves for the peak ground acceleration (PGA) and the acceleration spectrum (SA) in terms of epicentral distance and magnitudes with a range of validity between 3.8 and 5.2 for the magnitude and 10 y 550 km for the distance have been proposed as main result of this part of the thesis.<br/>At local scale, the numerical methods for estimating local effects (ground motion modifications due to the local geology) are the purpose of the second part of this thesis.<br/>Firstly, a parametric and comparative exercise for the validation of several 1D and 2D numerical methods in the Volvi valley (Greece), taking into account the modeling done by several research teams and real records in the area, have been carried out.<br/>The conclusions extracted from this exercise according to the dimension of the modeling (1D-2D), the valley structural model of the valley and the seismic attenuation are of great interest and are useful for future numerical modelings in other local areas. <br/>Secondly, the finite differences method has been chosen for its application in a 2D profile of a Pyrenean valley, the valley of Cerdanya (Girona, Spain). After a theoretical introduction of the finite difference method, it is established the numerical scheme to simulate the propagation of P-SV waves. An exhaustive analysis of the precision of the method and the election of the parameters necessary for the modeling is also explained. The obtained results of the 2D modeling have allowed to know the mechanisms that modify the seismic ground motion when propagates through the materials and the geometry that forms the Cerdanya valley. These local effects are mainly due to the geometry of the valley (wavefront interaction) and they represent important modifications of the seismic ground motion (amplifications, ground motion lengthenings).<br/>Summarizing, this work represents an important contribution in the seismic hazard assesment, since the regional seismic ground motion propagation (W Mediterranean area) have been characterized with a more realiable description; and, at local scale, the 2D local effects have been estimated for first time in the Pyrenean valley of Cerdanya using na advanced numerical methodology.