Análisis del método HVSR como una función de transferencia para la cuenca de Concepción.

Abstract

Los efectos de sitio son las modificaciones locales que sufren las ondas sísmicas al propagarse a través de las capas del suelo. Una de las formas de cuantificar estos efectos es mediante funciones de transferencia empíricas (ETF). Entre los métodos de cálculo de los ETF se encuentran las relaciones espectrales estándar (SSR), la inversión paramétrica del espectro de amplitud de la onda S (GIS) y la técnica de relaciones espectrales horizontales a verticales (HVSR). Esto último es especialmente relevante ya que sus resultados no dependen de una estación de referencia. Aunque el HVSR ha demostrado ser un buen estimador de la frecuencia predominante de suelos blandos, los resultados asociados con el nivel de amplificación varían de una estación a otra. Este estudio evalúa el HVSR como estimador de respuesta de sitio en cuencas, utilizando la cuenca de Concepción como caso de estudio. Utilizamos una red sismológica local establecida en 2018 en Concepción, Chile. Las funciones de transferencia se calcularon utilizando los métodos HVSR, función de transferencia de superficie (STF) y función de transferencia de pozo (BTF). Dadas las discrepancias en el nivel de amplificación del HVSR con otros métodos, concluimos que las principales causas de esta discrepancia son los efectos del HVSR al nivel del lecho de roca (HVSRB) y la amplificación vertical del suelo (BTFV). Proponemos una corrección al estándar HVSR basado en HVSRB y BTFV, que disminuyó el error de amplificación de HVSR de más del 140% a menos del 22%.

Site effects are the local modifications seismic waves suffer when propagating through the soil layers. One of the ways to quantify these effects is through empirical transfer functions (ETF). Among the ETFs calculation methods are the standard spectral ratios (SSR), the parametric inversion of the S-wave amplitude spectrum (GIS), and the horizontal-to-vertical spectral ratios technique (HVSR). The latter is especially relevant since its results do not depend on a reference station. Although the HVSR has proven to be a good estimator for the predominant frequency of soft soils, the results associated with the level of amplification vary from station to station. This study evaluates the HVSR as an estimator of site response in basins, using the Concepción basin as a case study. We used a local seismological network established in 2018 in Concepción, Chile. The transfer functions were calculated using HVSR, Surface Transfer Function (STF), and Borehole Transfer Function (BTF) methods. Given the discrepancies in the level of amplification of the HVSR with other methods, we concluded that the main causes of this discrepancy are the effects of the HVSR at the bedrock level (HVSRB) and the vertical amplification of the soil (BTFV). We propose a correction to the HVSR standard based on HVSRB and BTFV, which decreased the amplification error of HVSR from more than 140% to less than 22%. The proposal was successfully tested at Kik-net station AICH16.