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Las siguientes figuras muestran los espectros de respuesta en componentes norte-sur (N-S) y este-oeste (E-O) obtenidos a partir de registros acelerográficos en sitios donde las aceleraciones espectrales superaron las propuestas por el Código Sísmico de Costa Rica 2010 (CSCR-10), que permiten estimar las solicitaciones sísmicas en esos sitios. La comparación se hace para pseudo aceleración espectral y el 5% de amortiguamiento respecto a los espectros elásticos (ductilidad =1) del código.

El caso más importante corresponde a la estación GNSR (Nosara), en el que las aceleraciones espectrales estimadas a partir del registro en ese sitio superan significativamente las de la norma sísmica desde 0.02 hasta 0.3 s de periodo. Esto es sobretodo evidente en la componente E-O (línea roja de la figura 1), que es en la que el movimiento fue más intenso.





Figura 1. Comparación entre espectros de respuesta en estación GNSR con el CSCR-10 .

Lo señalado anteriormente puede deberse al hecho de que la estación GNSR es la más cercana al epicentro y probablemente a la zona de ruptura, por lo que representa el movimiento en el campo cercano, del cual hay pocos antecedentes.

Uno de los casos en el mundo en el que los sismos ocurren muy cerca de los sitios de registro es en la ciudad de Christchurch, Nueva Zelanda, por lo que uno de los espectros obtenidos en ese sitio es utilizado para efectos de comparación con el de Nosara. El caso considerado corresponde al terremoto ocurrido el 21 de febrero de 2011, Mw = 6.3, profundiad = 6.5 km y distancia epicentral = 2.1 km. Este sismo provocó gran destrucción en la ciudad.

La figura 2 muestra que las aceleraciones espectrales GNSR componente E-O y el espectro para Nueva Zelanda 2011 se asemejan en el rango de 0.02 a 0.2 s de periodo. A partir de 0.2 s, el espectro de Nosara 2012 componente E-O (línea roja) decae más fuertemente que el de Nueva Zelanda.

Es muy probable que estas altas aceleraciones espectrales en periodos bajos estén asociadas al hecho de que el sitio de registro se ubica muy cerca de la zona de mayor rompimiento de la falla, pero esto será objeto de estudio con mayor profundidad en futuras investigaciones en el Laboratorio de Ingeniería Sísmica.





Figura 2. Comparación entre los espectros obtenidos a partir de registros del terremoto de Costa Rica 2012 en la estación GNSR y el de Nueva Zelanda 2012.

La siguiente figura compara los otros sitios en los que el espectro del CSCR-10 fue superado por este terremoto.

En el caso de Santa Cruz (GSTC), ambas componentes lo superan en un periodo de 0.37 s para el caso de la componente N-S, pero en un rango más amplio en la componente E-O (de 0.27 a 0.5 s), lo que significa que en esta última dirección, un amplio grupo de estructuras amplificaron en forma significativa su respuesta (en un 55% en promedio respecto al CSCR-10).

Para el sitio de Paquera (PPQR), solamente el espectro en componente E-O supera la norma sísmica en un 27% para un periodo bien definido de 0.57 s.

Los casos de San Ramón (ASRM) y Fraijanes (AFRA), ambos ubicados a mayor distancia epicentral que los anteriores, muestran periodos bien definidos (forma puntiaguda del espectro) semejantes en ambas componentes para cada caso. Esto probablemente se debe a efectos de sitio en ambos lugares, ya que el tipo de suelo en esos casos es entre S3 y S4. La amplificación en de San Ramón (máximas aceleraciones espectrales en 1.0 s) es una situación que se manifiesta sistemáticamente para casi cualquier sismo que se registre en ese sitio, asociado a amplificaciones debido al tipo de suelo en ese periodo.





Figura 3. Espectros de respuesta para el 5% de amortiguamiento comparados con el CSCR-10 para las estaciones: GSTC, PPQR, ASRM y AFRA.

Las siguientes figuras presentan comparaciones entre parámetros calculados a partir de los registros obtenidos en las mismas estaciones donde se registraron los acelerogramas más intensos.

La figura 4 muestra la forma en que decae la aceleración pico (PGA) con la distancia, siendo bastante mayor en el sitio GNSR (dirección N-S) que en el resto, en los que disminuye rápidamente (ver columnas negras en el gráfico).

Cuando se comparan las aceleraciones pico efectiva (APE), obtenidas como el promedio de las aceleraciones espectrales entre 0.1 y 0.5 s dividido por 2.5, respecto a las aceleraciones pico máximas (PGA máx) y a la APE dada por el CSCR-10, se puede observar lo siguiente:

  • En el caso de GNRS (Nosara), la PGA máx es sustancialmente mayor que la APE en ambas componentes (aproximadamente 2.5 veces más) y esto se justifica en el hecho de que la sacudida más fuerte en ese sitio se da en un lapso corto de tiempo, afectando sobre todo a estructuras de periodo corto (inferior a 0.15 s), por lo que el PGA se vuelve un parámetro que no representa bien la sacudida a lo largo del tiempo, lo que si logra la APE. De hecho, es usual que la relación entre APE/PGA sea alrededor de 0.8 y en este caso es de 0.4, debido probablemente a que este representa un caso de registro en el campo cercano, con predominio de altas frecuencias (periodos cortos).
  • En GSTC (Santa Cruz), se observa una situación especial y es que la relación APE/PGA es de 1.13, superando el caso típico de que esa razón sea inferior que la unidad. Esto se debe a las altas aceleraciones espectrales en el rango de periodos de 0.01 a 0.5 s, lo que eleva el valor de APE significativamente.
  • En los demás casos, la relación APE/PGA mantiene valores típicos de acuerdo con la literatura, entre 0.72 y 0.99.
  • Respecto a la APE dada por el CSCR-10 y la estimada a partir de los espectros de respuesta en los sitios donde la sacudida fue más intensa, se observa que solamente en los sitios GNSR y GSTC es superada la propuesta por el CSCR-10, que son precisamente los lugares más próximos al epicentro y probablemente a la zona donde la ruptura en la falla fue mayor.





Figura 4. Comparación entre PGA, y APE para los sitios donde la sacudida fue más intensa. También se compara con la APE propuesta por el CSCR-10.

Finalmente, la figura 5 propone la comparación entre Intensidades de Arias (IA) para los mismos sitios bajo estudio, para las componentes N-S, E-O (ambas en el plano horizontal donde la sacudida es mayor) y la componente vertical.

En todos los casos, la IA, que representa una medida de la energía absorbida por las estructuras, es superior a 0.5 m/s, lo que resulta significativo ya que es a partir de 0.135 m/s donde se espera daños en estructuras, tal y como se dijo en el segundo informe especial.

A modo muy simple de comparación, puede observarse que la tendencia al decaimiento de la IA (figura 5) se asemeja a la forma en que disminuye la PGA (columnas negras, figura 4), para los sitios seleccionados, lo que es de esperarse debido a que la cualquier concepto de intensidad tiende a disminuir con la distancia.





Figura 5. Intensidad de Arias en los sitos donde la sacudida fue más intensa, a raíz del terremoto del pasado 5 de setiembre