La determinación experimental del periodo fundamental del suelo por medio del método H/V en emplazamientos determinados se ha agrupado en las metodologías de microzonación sísmica cuyo n es la estimación de la amplicación sísmica a partir de medidas directas e in situ de las características mecánicas de los materiales geológicos (capítulo 1). La clasicación de este método en este grupo de metodologías se ha realizado en contraposición a las metodologías de microzonación que obtienen mapas de amplicación en base a criterios geológicos o topográcos. No obstante, el método H/V realmente no busca determinar un parámetro mecánico del material geológico, como es Vs30, aunque sí parte de mediciones de ruido ambiental, realizadas en el propio emplazamiento, con el n de estimar la frecuencia fundamental de resonancia del suelo.
En esta sección se describe el fundamento del método H/V , y su empleo en el procesado de muestras de ruido sísmico de estaciones de registro de velocidad cerca- nas a algunos de los emplazamientos de medida ReMi en El Hierro. Como resultado del procesado, se determinarán valores experimentales del periodo fundamental del suelo que pueden ser contrastados con los valores teóricos procedentes de las curvas de amplicación espectral de los citados emplazamientos.
2.4.1. Fundamentos del método H/V
El ratio espectral H/V es el cociente entre los espectros de amplitud de Fou- rier de las componentes horizontal y vertical de un microtremor, entendiendo por microtremor el ruido ambiental de alta frecuencia (mayor que 1 Hz), originado pre- dominantemente por actividades antrópicas (tráco, industria, etc.) y constituido tanto por ondas de cuerpo como por ondas superciales. Nogoshi e Igarashi (1971), y posteriormente Nakamura (1989), han descrito la correlación existente entre la
frecuencia correspondiente al máximo ratio H/V y la frecuencia fundamental de re- sonancia del suelo en el emplazamiento donde se realiza la medida. Sin embargo, Lermo y Chávez-García (1994) han cuestionado la abilidad del método H/V pa- ra estimar la amplicación de las ondas sísmicas, indicando que este método sólo permite obtener valores de la amplicación en el caso de que la geología local sea relativamente simple, y también que estos valores carecen de precisión. No obstan- te, los autores no cuestionan la validez del método para la obtención del periodo fundamental.
2.4.2. Obtención y análisis de la curva de la relación H/V
Siguiendo las recomendaciones del proyecto SESAME para la implementación del método H/V, en cuanto a la toma de medidas, su procesado y su interpretación (SESAME European research project, 2004), la toma de medidas de ruido sísmico ambiental debe realizarse preferentemente con sensores de corto periodo (periodo natural alrededor de 1 s). Se debe evitar la utilización de acelerómetros con este n, pues no son lo sucientemente sensibles a los niveles de vibración ambiental. No se recomienda, asimismo, adquirir medidas con sismómetros de banda ancha (con periodo natural superior a 20 s), pues requieren un tiempo de estabilización pro- longado. En cuanto a las condiciones experimentales, (SESAME European research project, 2004) recomienda tomar una frecuencia de muestreo de 50 Hz, y un tiempo de registro que cumpla la siguiente condición: f0 > 10/lw, siendo f0 la menor fre- cuencia de interés en el experimento (en este caso 1 Hz, al medirse microtremores), ylw la duración temporal de la ventana de registro. Para frecuenciasf0 mayores que 1 Hz, SESAME European research project (2004) recomienda registrar 10 ventanas de ruido de al menos 10 s de duración.
A partir de las mediciones de ruido ambiental obtenidas en campo, se realiza el procesado de los datos adquiridos con el n de obtener la curva de la relación H/V en el emplazamiento de medida. De acuerdo con las directrices del proyecto SESAME, el procesado de los datos se lleva a cabo por medio de un procedimiento de selección de ventanas sobre el registro de cada componente (SESAME European research project, 2003), de forma que se conserven las partes más estacionarias de las vibraciones ambientales y se eviten los transitorios, frecuentemente asociados con fuentes especícas (pasos y tráco cercano). Simultáneamente, es necesario descar- tar vibraciones ambientales con amplitudes anormalmente bajas, introduciendo un límite mínimo bajo el cual no debe caer la señal dentro de cualquier ventana que se seleccione. Esta metodología calcula, en cada ventana, el ratio espectral H/V, siendo posible realizar ltrados y suavizados, y combinar las componentes horizontales (NS y EW) (SESAME European research project, 2003). A continuación, se obtiene la curva promedio de los ratios espectrales H/V que se hayan calculado para las venta- nas. La frecuencia fundamental o de pico se calcula como la media de las frecuencias de pico de las ventanas, con una determinada desviación estándar.
La metodología de esta tesis doctoral propone, en algunos de los emplazamientos seleccionados para la adquisición de medidas de ReMi en El Hierro (sección 2.2), la producción de la curva de la relación H/V en función de la frecuencia según Nakamura (1989). Con este n, se utilizarán muestras de ruido sísmico del registro continuo de las estaciones de registro de velocidad del Instituto Geográco Nacional
(IGN), con una duración temporal determinada. Por este motivo, la determinación experimental del periodo fundamental a partir de la curva de la relación H/V sólo será posible en los emplazamientos situados en las proximidades de estaciones de registro de velocidad.
Las ventanas temporales de ruido, de duración constante, se procesarán utili- zando el software GEOPSY, escrito por Marc Wathelet de ISTerre (Francia). Esta herramienta permite obtener, para cada ventana, la curva de amplicación espectral H/V, que representa la relación H/V en función de la frecuencia. Adicionalmente, el código genera un gráco con la variación del ratio H/V con la frecuencia y el acimut. A partir de estos resultados, se selecciona la ventana temporal que presente un má- ximo del ratio espectral H/V contenido en el intervalo de frecuencias (0, 10) Hz. De esta forma, se utiliza el mismo rango de frecuencias que el empleado en el análisis de la curva de amplicación espectral obtenida a partir del modelo de Vs (sección 2.3), con el n de determinar la frecuencia fundamental del suelo. Además, la ventana seleccionada debe asegurar, en la medida de lo posible, que el máximo ratio H/V ocurre en todos los acimutes comprendidos entre 0◦ a 180◦, para poder garantizar
la bondad del resultado obtenido, y también demostrar que la fuente de ruido no está focalizada y que no tiene un origen antrópico (fundamentalmente industrial).
2.4.3. Determinación del periodo fundamental
En la ventana seleccionada, se utiliza la curva del ratio H/V en función de la frecuencia, considerando que el máximo ratio no se encuentra focalizado, para de- terminar de forma experimental el periodo fundamental del suelo en el emplaza- miento. Con este n, se toma la frecuencia correspondiente al máximo ratio H/V, comprendido entre 0 y 10 Hz de frecuencia. Este resultado se compara con el perio- do fundamental del suelo calculado a partir de la curva de amplicación espectral del emplazamiento, que se obtiene a partir del modelo de Vs proporcionado por el método ReMi (sección 2.3). La coincidencia entre ambas determinaciones del perio- do fundamental del suelo permitirá certicar adecuadamente la validez del periodo procedente de la curva de amplicación espectral del emplazamiento, que tiene un carácter teórico.