Una sacudida a6rupta# puede tener diversas causas# como una e7plosión# una tormenta el8ctrica# o incluso el paso de un camión cargado$ Dic*as causas# pueden incrementar los es!uerzos de corte en un suelo 0 contri6uir a la !alla de un talud# sin em6argo# es a la *ora de un terremoto donde se producen los ma0ores es!uerzos c4clicos# 9ue actuando so6re un suelo no co*esivo disminu0en su capacidad portante: lo cual se conoce como licuación o licue!acción de suelos$ 5ste !enómeno se produce cuando los es!uerzos c4clicos causan un e7ceso de presión de poros como consecuencia de la disminución volum8trica 9ue sucede# 9ue al no poder ser li6erado# los es!uerzos e!ectivos disminu0en potencialmente a valor nulo# ocasionando la p8rdida de capacidad resistente del suelo$ 5l municipio Sucre del estado Sucre tiene el inconveniente de estar u6icado so6re la zona de contacto de la placa del Cari6e 0 la placa Sudamericana# lo 9ue lo *ace poseedor de un alto grado de sismicidad$ Además de6ido a la presencia cercana de r4os 0 otras !uentes de agua su6terránea# una gran parte del suelo de la zona está saturado de agua$ 5sto sumado al tipo de suelo predominante ;material granular no co*esivo< *ace 9ue sea mu0 pro6a6le 9ue se produzca el !enómeno de licuación en este municipio$ "uc*as construcciones de esta zona se *an visto a!ectadas por este pro6lema# so6re todo por el desconocimiento de cuáles lugares tienen más potencial de licuación$ =a gravedad del pro6lema 9uedó en evidencia con el terremoto de Cariaco en (..># el cual tuvo una magnitud de > grados en la escala de ?ic*ter 0 de@ó un saldo de >-' inmue6les totalmente destruidos 0 .3'
parcialmente a!ectados$ =as po6laciones más a!ectadas !ueron la ciudad de Cumaná 0 las po6laciones de Cariaco# C*iguana# Campoma# "ariguitar# San Antonio del ol!o 0 Casana0$ =as caracter4sticas del suelo local e@ercieron una enorme in!luencia tanto en los daos ocasionados# como en la amplitud 0 contenido de !recuencias de los movimientos del terreno registrados en la super!icie de los depósitos de suelo durante ese terremoto$ 5n zonas en las 9ue los depósitos esta6an !ormados por materiales granulares sueltos saturados# su tendencia a compactarse originó presiones *idrostáticas e7cesivas capaces de producir licue!acción del suelo$ No ca6e duda de 9ue los daos en las edi!icaciones tam6i8n se produ@eron de6ido a la calidad constructiva# los materiales 0 el sistema estructural de!iciente o inapropiado# incluso se evidenció la !alta de acero de re!uerzo en nodos$ Sin em6argo# la ma0or in!luencia la tuvieron las condiciones del suelo local# 9ue con sus caracter4sticas propiciaron la licue!acción$ Un punto clave !ue el desconocimiento de las zonas con potencial de licue!acción# lo 9ue evitó la toma de medidas pertinentes en esos casos$ De6ido al alto grado de sismicidad de la zona# es pro6a6le 9ue en cual9uier momento se produzca un sismo de gran magnitud$ 5n otros aspectos como la calidad constructiva o los materiales usados 0a se *an tomado medidas en la actualidad# pero en lo re!erente al desconocimiento de cuáles son las zonas con más riesgo a su!rir el !enómeno de licuación todav4a se espera una solución$ 5sto provoca 9ue se siga constru0endo en zonas con gran potencial de licuación sin las medidas 9ue se de6er4an aplicar 0 9ue en un !uturo se pueda repetir la *istoria del terremoto de Cariaco$ Dentro del con@unto de evidencias 9ue se *an presentado en el "unicipio Sucre del desconocimiento de las zonas de alto potencial licua6le# es necesario desarrollar un mapa donde se sealen las de ma0or riesgo para
prevenir 9ue las nuevas construcciones tomen en consideración dic*o !enómeno 0 adecuar las o6ras estructurales e7istentes$ 5n de!initiva# con la recolección# investigación 0 clasi!icación de datos de los suelos sucrenses# se podrá dar a conocer el potencial de licuación del mismo# pudiendo clasi!icarlos de la siguiente manera+ 6a@o# medio 0 elevado potencial licua6le# para posteriormente realizar la delimitación 0 zoni!icación del área del "unicipio Sucre$
O6@etivos
O6@etivo eneral+ roponer la zoni!icación de acuerdo al potencial de licuación del suelo en el "unicipio Sucre del estado Sucre para el segundo semestre del ao &'()$
O6@etivos 5spec4!icos+ % % %
Caracterizar el tipo de suelo del "unicipio Sucre del estado Sucre$ Clasi!icar el tipo de suelo del 9ue se constitu0e el "unicipio Sucre$ 5speci!icar la magnitud s4smica m4nima para 9ue ocurra la licuación
%
en cada tipo de suelo$ Analizar di!erentes per!iles
%
suscepti6les a ser licua6les$ Disear un modelo de zoni!icación de acuerdo al potencial de
%
licuación$ roponer la adecuación para las zonas más vulnera6les ante la licuación del suelo$
litográ!icos
del
"unicipio
Sucre
/usti!icación
=a ierra donde nace el SolE+ Cumaná$ rimog8nita del Continente Americano 0 !undada el &> de noviem6re de ()() se caracteriza por su gente# su cultura de pesca# sus pla0as atractivas e innumera6les especies marinas en la zona$ Una ciudad situada en la entrada del gol!o de Cariaco @unto a la desem6ocadura del ?4o "anzanares# 0 9ue *a sido cuna de li6ertadores# poetas 0 cantores: territorio digno de ser atrimonio cultural de la *umanidad ante la Unesco$ 5sta ciudad# geológicamente *a6lando# *a sido *istóricamente v4ctima de movimientos telúricos 0 terremotos 9ue la *an sacudido: razón por la 9ue *a sido o6@eto de constantes estudios re!erentes a la composición de los suelos 9ue la caracterizan# sus tipos 0 sus propiedades$ Dic*os estudios *an sealado al "unicipio Sucre como un área con alta suscepti6ilidad a la licuación# considerándosele al estado Sucre como zona > en el mapa de zoni!icación con !ines de ingenier4a de la norma venezolana (>)3+&''(%( sismo%resistente$ 5s necesario preservar los 6ienes e inmue6les del "unicipio Sucre por las razones antes especi!icadas# por lo 9ue se plantea la evaluación# ante los peligros a los 9ue *o0 en d4a se encuentran los suelos Sucrenses# para proponer una pronta adecuación a las zonas más vulnera6les: as4 como tam6i8n# servir de a0uda para los !uturos pro0ectos a realizarse en el "unicipio$ =a !alta de investigadores# de personal interesado en realizar estudios de 8sta 4ndole 0 el 6a@o nivel de nuevas construcciones importantes
estructuralmente en el municipio *acen 9ue se acreciente esta pro6lemática de inter8s social# 0a 9ue durante muc*os aos el "unicipio Sucre *a sido descuidado a nivel estructural# de6ido a 9ue solo se *an limitado a construir viviendas uni!amiliares con 6a@o estudio estructural para su construcción$ Sin em6argo# aún prevalecen estructuras de gran magnitud 9ue necesitan seguridad estructural como lo es el Hospital Universitario Antonio atricio de Alcalá 9ue reci6e a gran cantidad de pacientes de sectores aledaos diariamente 0 9ue pudiese estar en una zona potencialmente licua6le$ De manera urgente# se *ace necesario conocer la distri6ución geográ!ica del potencial de licuación del suelo en el municipio antes mencionado# aplicando nuevas tecnolog4as de punta para de!inir las zonas de alto riesgo mediante mapas temáticos# 0a 9ue la zona cuenta con posi6ilidades de desarrollo *a6itacional# siendo 8sta la 9ue al6erga la ma0or po6lación del estado# lo 9ue trae como consecuencia una ma0or demanda de espacios útiles$ Conociendo las zonas de riesgo se pueden aprovec*ar espacios nuevos de manera segura e incluso se pueden adecuar las edi!icaciones 0a e7istentes 9ue no *an su!rido daos 0 9ue sean propensas a reci6ir dao estructural de6ido a la licuación de suelos$ =a zoni!icación se *ace a trav8s de un mapa de potencial de licuación# el cual tendrá 9ue incorporar las consideraciones de la suscepti6ilidad de los suelos 0 el potencial de los sismos de la región$ 5l mismo se 6asa en ensa0os de penetración estándar 9ue *an sido ampliamente usados en el mundo para la caracterización de la resistencia a la licuación$ =os !actores 9ue tienden al incremento de la resistencia a la licuación# 9ue están vinculados con las caracter4sticas del tipo de suelo# tam6i8n tienden a incrementar la resistencia al S$ De este modo# se compara la resistencia respecto a la solicitación s4smica 0# conociendo el potencial de licuación en cada zona# se podrán reevaluar construcciones 9ue 0a est8n situadas en zonas cr4ticas para *acer las adecuaciones pertinentes$
Cap4tulo II "arco eórico
Antecedentes
ra!!e ;&''&< realizó un estudio para evaluar el potencial de licuación en la zona norte del estado Anzoátegui# con el empleo de un m8todo pro6a6il4stico propuesto recientemente por Seed 0 Cetin ;&''(<# el cual incorpora nuevos !actores de análisis 9ue me@oran nota6lemente la respuesta dinámica del suelo$ Una vez evaluado el potencial de licuación se realizó un mapa de zoni!icación preliminar de las áreas potencialmente licua6les en la zona norte del estado Anzoátegui# en el cual se representan las áreas con ma0or suscepti6ilidad de su!rir procesos de licuación en la zona norte del estado Anzoátegui# el cual !ue ela6orado 6a@o criterio geot8cnico para las zonas donde se realizaron los sondeos 0 el criterio geológico de Foud 0 erGins ;(.>1<$ ra!!e ;&''&< conclu0e en su estudio lo siguiente+ 5l margen costero de la zona norte del estado Anzoátegui es suscepti6le a licuar en una e7tensión de &$) Gm desde el 6orde de pla0a *acia tierra !irme# el cual se reduce *acia el Nor%oeste llegando *asta una e7tensión 9ue var4a entre '$1 0 ( Gm en la peri!eria del Comple@o /os8$ =os estratos de arena suscepti6les a su!rir procesos de licuación# se encuentran a pro!undidades 9ue var4an entre &$0 2 metros# siendo más
super!iciales *acia los márgenes costeros 0 cuentan con un espesor promedio 9ue oscila entre los - 0 3 metros$ 5l nivel !reático var4a de super!icial *asta los - metros de pro!undidad en el margen costero# pro!undizándose a medida 9ue nos ale@amos del 8ste
Bases eóricas
5l suelo es la 6ase de cada edi!icación# la cual re9uiere de estudios previos para disear o e@ecutar me@oras a su capacidad portante 0 a la misma vez proveer al ingeniero de in!ormación necesaria para disear su 6uena respuesta 0 reacción al momento de un desastre natural$ 5n ,enezuela# el desastre natural 9ue suele ocurrir es el sismo o movimiento telúrico# es por ello 9ue en el presente estudio se re9uieren conocer las caracter4sticas del suelo del "unicipio Sucre 0 clasi!icarlo mediante sus propiedades geológicas# 9u4micas e *istóricas para luego evaluar con la in!ormación recaudada como se clasi!ican ante el !enómeno de la licuación# si de 6a@o potencial licua6le# medio o alto potencial$ 5n este orden de ideas# podremos de!inir el concepto de SueloE a trav8s de la investigación de los siguientes autores+ ?ico ;(..'< de!ine suelo como Con@unto de part4culas minerales# producto de la desintegración mecánica o de la descomposición 9u4mica de las rocas pre e7istentesE ;p$2)< Algo similar ocurre con la de!inición 9ue plantea /aramillo ;&''&< para el t8rmino suelo+
5s el material mineral no consolidado en la super!icie de la tierra 9ue *a estado sometido a la in!luencia de !actores gen8ticos 0 am6ientales+ "aterial parental# clima# macro 0 microorganismos 0 topogra!4a# todos actuando durante un lapso de tiempo 0 generando un producto+ el suelo# 9ue di!iere del material del cual se derivó en varias propiedades 0 caracter4sticas !4sicas# 9u4micas# 6iológicas 0 mor!ológicas$ ;p$-&< De lo anterior e7puesto se puede sealar 9ue un suelo es toda materia# producto de la desintegración de rocas 0a e7istentes durante cierto periodo de tiempo$ Otro autor de la "ecánica de Suelos# ,illalaz ;&'''< de!ine al suelo como es una delgada capa so6re la corteza terrestre de material 9ue proviene de la desintegración 0J alteración !4sica 0J 9u4mica de las rocas 0 de los residuos de las actividades de los seres vivos 9ue so6re ella se asientanE ;p$(1< ,illalaz puede re!orzarnos nuestra conceptualización con la premisa de 9ue un suelo es la capa más super!icial de la corteza terrestre 0 9ue se caracteriza como material sedentario 9ue poco a poco llegará a los niveles de asentamiento$ Un suelo posee propiedades !4sicas# 9u4micas 0 mecánicas# de las cuales se pueden sealar para las propiedades !4sicas+ la tenacidad# 9ue se puede de!inir según+ Kovacs ;&''&< 5s a9uella consistencia 9ue presentan los suelos# cerca de l4mite plásticoE ;p$-&<# as4 como tam6i8n la co*esión 9ue la de!ine =am6e ;(..>< como+ =a cualidad por la cual las part4culas del terreno se mantienen unidas en virtud de !uerzas internas# 9ue dependen# entre otras cosas del número de puntos de contacto 9ue cada part4cula tiene con sus vecinas$ 5n consecuencia# la co*esión es ma0or cuanto más !inas son las part4culas del terreno$;p$2)< De los conceptos anteriormente e7puestos se puede concluir 9ue las propiedades !4sicas son todas a9uellas prue6as a la 9ue puede e7ponerse una porción de suelo# entre ellas tam6i8n se u6ican propiedades como lo
son la permea6ilidad 0 la porosidad 9ue son de!inidas por "andel6rot ;&'('< como =a capacidad 9ue tiene un material de permitirle a un !lu@o 9ue lo atraviese sin alterar su estructura internaE ;p$'3< 0 5s una medida de espacios vac4os en un material# 0 es una !racción del volumen de *uecos so6re el volumen total# entre '%(# o como un porcenta@e entre '%(''LE ;p$'>< respectivamente$ A trav8s de 8stas premisas se podrá clasi!icar al "unicipio Sucre de una manera más minuciosa al investigar so6re sus propiedades gen8ticas# geológicas 0 geot8cnicas# partiendo de las investigaciones cient4!icas mencionadas en los antecedentes de este tra6a@o de grado$ ?etornando al cumplimiento del o6@etivo general se puede recordar 9ue el sismo de Cariaco# registrado como uno de los más importantes del territorio venezolano# con epicentro a unos pocos Gilómetros del "unicipio Sucre# zona de estudio# de magnitud >#
resultó sumamente importante a
nivel de estudios 0a 9ue produ@o la ruptura super!icial en el segmento de la Malla del ilar# con desplazamientos cos4smicos de apro7imadamente '#&) m 0 un proceso de licuación de suelos registrados en la l4nea de la costa$ "urrugarra ;&''2<# de!ine el proceso de licuación de un suelo como la p8rdida de resistencia en suelos granulares sin co*esión de6ido al incremento de la presión de poros durante la aplicación de una carga monotónica o dinámica# ;p$'(<$ Como interpretación de lo anterior se entiende 9ue la licuación es la p8rdida de resistencia de un material granular al estar e7puesto a una carga c4clica$ Una de!inición más precisa de la licuación de los suelos es la proporcionada por Sladen ;(.1)< 9uien considera 9ue+ =a licuación es un !enómeno donde la masa del suelo pierde un gran porcenta@e de su resistencia al corte# al ser solicitado por cargas monotónicas# c4clicas o de impacto# 0 !lu0e de una manera seme@ante al de un l49uido *asta 9ue los es!uerzos
de corte actuantes so6re la masa son lo su!icientemente 6a@os como la resistencia al corte inducida ;p$2'<$ De la misma manera arra ;&''2< 0 Foud ;(.>-< convergen en la misma creencia del 9ue el !enómeno de la licuación no es más 9ue la trans!ormación de un material granular de un estado sólido aun estado licuado como consecuencia del incremento de la presión de agua de poros$ ara el análisis 0 zoni!icación de nuestro tra6a@o de grado se *ace necesario conocer con precisión como actúa ante el suelo el !enómeno de la licuación sa6iendo a trav8s de los diversos autores 9ue anteriormente se mencionaron# 9ue el acontecimiento inusual es la p8rdida de resistencia de un suelo al estar e7puesto a una carga c4clica repetitiva como la es la de un sismo$ =as causas 9ue pueden generar la p8rdida de resistencia de un suelo las pueden de!inir los siguientes autores+ Foud ;(.>-< "agnitud del "ovimiento S4smico# "agnitud del "ovimiento S4smico# ranulometr4a del suelo# Densidad ?elativa 0 ro!undidad del Nivel Mreático# siendo las mismos !actores considerados por arra;&''2<$ De otra manera A0ala ;&'('<# los clasi!ica más minuciosamente como+ Condiciones S4smicas+ intensidad del movimiento s4smico# magnitud del movimiento s4smico# duración del movimiento s4smico# Condiciones eológicas 0 eot8cnicas+ ?egistros *istóricos# Condiciones geológicas# Condiciones granulom8tricas del suelo# condiciones de la plasticidad 0 componentes del contenido de !inos del suelo# condiciones del estado del suelo 0 Condiciones de Nivel Mreático$ ara concluir nuestro tra6a@o cient4!ico se dará como producto propuestas para la adecuación de las estructuras 0a e7istentes# u6icadas en los suelos con alto potencial licua6le del "unicipio Sucre# donde se podrá sugerir propuestas de adecuación s4smica# 9ue se re!iere a las me@oras realizadas a partir de un estudio s4smico actualizado# me@oras a la cantidad de acero de las estructuras 0
me@oras o de ser necesario sustitución de los materiales utilizados en la construcción e7istente
