Microzonación sísmica. Contribución a los estudios de peligrosidad sísmica a escala local en zonas rurales y urbanas

Abstract

El riesgo sísmico es un concepto que considera la posibilidad de que se produzcan pérdidas de vidas humanas y pérdidas económicas debidas a la acción de un terremoto. Tiene dos componentes principales: la peligrosidad sísmica y la vulnerabilidad sísmica. Para evaluar la peligrosidad sísmica en un punto del territorio se deben considerar conjuntamente la peligrosidad regional y la peligrosidad local. <br/>El cálculo de la peligrosidad regional se basa en la estimación del movimiento del suelo producido por el mayor terremoto representativo de la sismicidad de una región o por la contribución de toda la sismicidad regional. La peligrosidad local considera los efectos de suelo, los efectos topográficos, o los efectos inducidos por los sismos como son los deslizamientos o la licuefacción. En la mayor parte de los terremotos destructivos recientes (Michocán en 1985, Loma Prieta en 1989, Kobe en 1995, Turquía en 1999) se ha observado la importancia de los efectos sísmicos locales, como por ejemplo la amplificación del movimiento del suelo debida a efectos de sitio, en la distribución de los daños.<br/>El principal objetivo de esta tesis doctoral es exponer y aplicar distintas técnicas y metodologías, tanto experimentales como de simulación numérica, para la evaluación de la peligrosidad sísmica a escala local, adaptadas a distintos grados o niveles de exigencia y para ámbitos con distintas densidades de población. A lo largo de este trabajo se han comprobado las ventajas e inconvenientes de la aplicación de estos métodos en ámbitos rurales y urbanos.<br/>En este trabajo se ha realizado un estudio de microzonación sísmica en dos zonas urbanas: la cubeta de Andorra la Vella y la ciudad de Málaga, y en una zona rural: el valle de la Cerdanya. Partiendo de los cálculos de la amplificación del movimiento del suelo en la cubeta de Andorra la Vella, el valle de la Cerdanya y la ciudad de Málaga se propone una metodología avanzada para el cálculo de la amplificación del movimiento del suelo debida a efectos locales, en términos de la intensidad macrosísmica y en términos de la aceleración espectral. Finalmente, se propone un conjunto de metodologías que respondan a distintos requerimientos o exigencias para la obtención de la microzonación o evaluación de la peligrosidad sísmica a escala local.<br/>Por otro lado, se ha aplicado el método de Newmark de cálculo de estabilidad de laderas para obtener la peligrosidad de desprendimientos activados por vibraciones del terreno producidas por voladuras. Los resultados obtenidos en este estudio se han aplicado como criterios de prevención durante la excavación de un túnel en el macizo rocoso del Roc del Dui, en el municipio de Queralbs situado en el Pirineo Oriental catalán.

This project is divided in two sections. The first one deals with seismic microzonation for urban and rural areas and the second one evaluates the slope stability under vibratory loads generated by blasting in a tunnel excavation.<br/>Seismic risk assessment considers the possibility of human and economic losses due to a seismic motion. This concept has two principal components: the seismic hazard and the seismic vulnerability. Regional and local seismic hazard must be considered to evaluate overall seismic hazard in a specific location. The regional seismic hazard can be calculated assuming a deterministic approach, the soil motion is produced by the largest representative earthquake of the region, or assuming a probabilistic approach that considers the contribution of the regional seismicity in the seismic motion. Local seismic hazard considers the soil effects, the topographic effects, or the induced effects due the seismic motion, as landslides or liquefaction. In most of the recent destructive earthquakes (e.g. Michocán 1985; Loma Prieta 1989; Kobe 1995; Turkey 1999) the high influence of seismic local effects, for example the soil motion amplification, has been observed in the damage distribution.<br/>One of the main goals of this doctoral dissertation (PhD) is to explain and to apply different experimental and numerical simulation methodologies for local seismic hazard evaluation, adapting different levels of priority for areas with different population densities. This work verifies advantages and disadvantages of the application of these methods in rural and urban areas.<br/>Seismic microzonation studies in urban zones has been performed in Andorra la Vella basin and in the city of Malaga. Microzonation for a rural area has been conducted in the Cerdanya valley. Based on the soil motion amplification calculations in the three pilot areas a more advanced methodology for amplification characterization due to local effects has been proposed, in terms of the macroseismic intensity and spectral acceleration. Finally, a set of seismic microzonation methodologies are proposed depending on different degrees of resolution, evaluation resources, and social requirements.<br/>The second main objective of this dissertation is to apply and to validate the Newmark's method for calculations of hillsides stability to obtain the susceptibility of rock falls activated by blasting vibrations. The results obtained have been applied as a criteria of prevention during the excavation at Roc del Dui tunnel rock mass, in the municipality of Queralbs located in the Oriental Catalan Pyrenees.