Resumen de Canyon topography effects on ground motion: Assessment of different soil stiffness profiles

David Solans, Evangelia Skiada, Stavroula Kontoe, David M. Potts

• español

  El efecto de la topografía en sismos ha sido ampliamente observado durante numerosos terremotos. Varios estudios han presentado evidencia observacional de terremotos destructivos, donde la intensidad del daño es mayor en la vecindad de cerros y cercanía de pendientes. Además, un importante número de análisis numéricos ha tenido por objetivo reproducir este fenómeno utilizando diferentes metodologías, por ejemplo, Elementos Finitos, Diferencias Finitas y Elementos de Contorno. La mayoría de estas investigaciones involucran estudios paramétricos, considerando diversas variables. Sin embargo, estos estudios usualmente consideran perfiles de suelos con rigidez homogénea en profundidad, lo que no es necesariamente realista. Este artículo tiene por objetivo investigar los efectos de topografía de cañón en sismos considerando diferentes perfiles de rigidez en suelo sobre roca rígida. Tres perfiles de suelo con variación de rigidez en profundidad son examinados y comparados con el caso de un perfil de rigidez uniforme. Un caso adicional de dos capas de suelo sobre un semiespacio también ha sido considerado. Los análisis numéricos se llevaron a cabo con Imperial College Finite Element Program ICFEP en el dominio del tiempo, considerando diferentes perfiles del tipo lineal - elásticos de rigidez sobre roca. Las solicitaciones sísmicas correspondieron a pulsos armónicos modificados por un filtro temporal por Saragoni y Hart (1973). Estas ondas con periodos característicos Tp en un rango de 0.1 s a 2 s son analizadas. Este estudio confirma que la respuesta normalizada máxima se localiza entre el primer y segundo periodo natural correspondiente a un perfil unidimensional en condición de campo libre de acuerdo a otras investigaciones recientes. Además, la amplitud de la amplificación topográfica muestra modificaciones para los distintos perfiles de suelo examinados.

• English

  The effect of topography on ground motion has been well recognized during numerous earthquakes. Several studies present observational evidence from destructive earthquakes, where the damage is higher in the vicinity of hills and near slope crests. Furthermore, a number of numerical studies aimed to reproduce this phenomenon using different numerical methods, e.g. Finite Elements, Finite Differences and Boundary Elements have been carried out. Most of these investigations involve parametric studies, considering different variables. However, one of the assumptions of these studies is a homogeneous soil stiffness with depth, which is not in most cases realistic. This article investigates the effects of canyon topography on ground motion considering different soil stiffness profiles over a rigid bedrock. Three soil profiles with stiffness variation with depth are examined and compared to the case of a soil layer of uniform stiffness. An additional analysis of a two- layer medium lying above half-space is also considered. Time domain numerical analyses are carried out with the Imperial College Finite Element Program ICFEP, considering linear elastic soil behaviour over rigid bedrock. The input motions are wavelets of harmonic nature, modified by a Saragoni and Hart (1973) temporal filter. These wavelets with a characteristic. pulse period Tp in the range of 0.1 s to 2 s are analysed. This study confirms that the topographic amplification extrema are located between the natural periods of the corresponding one-dimensional free-field profile in agreement with recent previous studies. Furthermore, the amplitude of the topographic amplification peaks is shown to change for the different examined soil stiffness profiles.