La vibración sísmica se inicia por un deslizamiento entre dos placas tectónicas en la roca subyacente. Mientras la vibración se propaga hacia la superficie, puede ser amplificada, dependiendo de la intensidad de la vibración, la naturaleza de la roca y especialmente por el tipo de suelo y la profundidad de su estrato. Un estrato de suelo blando, dependiendo de su profundidad, puede generar una amplificación de la onda sísmica en 1,5 a 6 veces más de la que sucede en la roca. Esta amplificación es más pronunciada cuando suceden largos períodos y no tanto para períodos cortos. La amplificación de la onda sísmica tiende a disminuir cuando el nivel de vibración aumenta.
Figura 1 _ Amplificación de la aceleración en superficie.
Los daños de los terremotos tienden a ser más severos en sitios con suelo blando. Esto quedó muy claro en el terremoto de San Francisco en 1906, ya que luego del análisis de los edificios colapsados y los tipos de suelos, se determinó que había una relación entre el daño de la estructura y la calidad del suelo. Un ejemplo reciente de la amplificación de las ondas sísmicas en suelos blandos aconteció en el terremoto de México en 1985.
A pesar de que la ciudad de México se encontraba a 400 km. del epicentro, el terremoto produjo el colapso de muchas edificaciones y se calcula que murieron más de 10.000 personas. La amplificación de las ondas sísmicas se debió a que la ciudad se asentó sobre los sedimentos blandos y saturados del antiguo lago Texcoco, y esto hace que estos estratos sobre los que se fundó la ciudad muestren períodos fundamentales de vibración de 2 a 3 segundos por lo que son susceptibles de entrar en resonancia con los edificios de alrededor de 20 pisos. En la figura 2 la zona sombreada representa el área donde se sintió una intensidad mayor a VII en la Escala de Mercalli Modificada.
Figura 2 _ Amplificación de ondas en el terremoto de México, 1985.
Como la posibilidad de que exista una amplificación de la onda sísmica depende de la naturaleza del suelo, los códigos sísmicos mundiales poseen requerimientos específicos relacionados a las características del sitio.
Como medida de seguridad, para suelos de mala calidad, se requiere diseñar la estructura para fuerzas muchos mayores y también se requiere el uso de fundaciones especiales, como pilotes. Otro punto que incide significativamente en atenuar o amplificar las ondas es la topografía. Se han realizado estudios teóricos en los que se demuestra que ciertas formas topográficas, especialmente montes y valles, tienen efectos de amplificación en la intensidad del movimiento. En los bordes de los valles, en la cresta y en las laderas de las montañas se ha determinado de forma analítica un incremento en la intensidad de la vibración, en cambio en el fondo del valle el efecto es atenuador.