INDICE INDICE
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TABLA DE IMÁGENES
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INTRODUCCIÓN
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OBJETIVOS
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OBJETIVOS GENERALES OBJETIVO ESPECIFICO
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MARCO TEÓRICO
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DEFINICIÓN DE LICUACIÓN DE SUELOS F ACTORES QUE DETERMINAN LOS FENÓMENOS DE LICUACIÓN DE SUELOS.
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DESARROLLO DE LOS METODOS
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MÉTODO SÍSMICO HVSR O TÉCNICA DE NAKAMURA MÉTODOS DE KISHIDA (1969) MÉTODOS DE OHSAKI (1970) AL. (1983) MÉTODO DE SEED ET. AL
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CONCLUSION
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BIBLOGRAFIA
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TABLA DE IMÁGENES Imagen 1: a) sismómetro (velocímetro) triaxial de banda ancha para grabar el ruido sísmico ambiental b) Medición in situ apoyado de un ordenador. ______ Imagen 2: VISUALISACION DE LOS RESULTADOS QUE ENTREGA EL SOFTWARE DE GEOEXPLORER HVSR ____________________________ Imagen 3: RELACIÓN ENTRE LA POTENCIAL DE LICUACIÓN Y LOS VALORES DE NSPT PARA DIFERENTES PROFUNDIDADES PROFUNDIDADES Z (M). ______ Imagen 4: RELACIÓN DE ESFUERZOS CÍCLICOS QUE CAUSAN LA LICUACIÓN EN FUNCIÓN DE (N1) Y de Vs para sismos de magnitudes Diferentes _____________________________________________________ Imagen 5: SUSCEPTIBILIDAD DE LICUEFACIÓN EN FUNCIÓN DEL SPT, (N1)60 PARA PARA UN TERREMOTO DE MAGNITUD 7,5. ___________________
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INTRODUCCIÓN El presente trabajo monográfico comprende un marco teórico donde se define la licuación de suelos con sus factores que influyen a que se desarrolle como tal. las metodologías para establecer el potencial de licuación sísmica de suelos que permiten prevenir que las infraestructuras colapsen ante vibración del suelo siendo más específicos producto de los sismos. Con apoyo de las tecnologías de hoy en día también adicione la metodología Nakamura en 1990 que se utiliza con dispositivos móviles mediante un software que procesa los datos en tiempo real dando resultados óptimos y confiables.
OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES
Dar a conocer los efectos que causa una licuación de suelos.
Conocer las tecnologías que ayudan al procesamiento de datos in situ.
OBJETIVO ESPECIFICO
Conocer los métodos cuantificables para determinar la potenciablididad de la licuación de suelos ante eventos sísmicos.
MARCO TEÓRICO Definición de licuación de suelos
La licuefacción de suelos es un fenómeno en el cual los terrenos, a causa de saturación de agua y particularmente en sedimentos recientes como arena o grava, pierden su firmeza y fluyen como resultado de los esfuerzos provocados en ellos por temblores. La licuefacción es una causa mayor de destrucción relacionada con terremotos (más aún que por la acción directa de las ondas sobre los edificios). Esto es, la licuefacción es capaz de desplazar, hundir o bien volcar infraestructura, sean casas, edificios u otros. Como es de esperarse, la infraestructura de regiones costeras es la que más peligro corre y, por tanto, toda obra construida en estas zonas debe contar con estudios previos y detallados que caractericen el tipo de suelo que presenta el sitio, para que de esa manera se obtén por opciones mejores en la cimentación de las infraestructuras. Factores que determinan los fenómenos de licuación de suelos. a) Magnitud del Movimiento Sísmico: La magnitud del movimiento está
relacionada con la magnitud de los esfuerzos y deformaciones inducidos en el terreno por este movimiento, dependiendo de la distancia del hipocentro, la magnitud del movimiento producirá cierto valor de aceleración máxima en la roca basal, la cual sufrirá amplificación y dependiendo de las condiciones locales del suelo la combinación de algunas de estas características pueden generar licuación.
b) Duración del Movimiento Sísmico: Normalmente la duración de un
movimiento sísmico es corta (entre 5 a 40 s), por lo cual predomina la condición no drenada, es decir la disipación de la presión de poros se verá restringida, y por el contrario se evidenciará el aumento de la misma, produciendo en algún momento condiciones de esfuerzo efectivo nulo, y por lo tanto, licuación. c) Granulometría del suelo: Los suelos más susceptibles a sufrir licuación
son aquellos que poseen una granulometría uniforme. Las arenas finas uniformes son más propensas a licuar que las arenas gruesas uniformes. Además, según algunos autores, las arenas limosas poseen mayor resistencia a sufrir licuación con respecto a las arenas limpias o con escaso contenido de finos. El problema de licuación será más serio si el suelo tiene un coeficiente de uniformidad mayor o igual a 2. d) Densidad Relativa: Durante la ocurrencia de un terremoto, una arena
suelta puede sufrir licuación mientras que este mismo suelo en un estado más compacto puede no evidenciar el fenómeno. Una arena con un valor de resistencia a la penetración estándar de 40 golpes/pie (densidad relativa de 70 a 80%) puede mostrar evidencias de licuación. e) Profundidad del nivel freático: Es una condición necesaria para que
ocurra licuación, la presión de poros producida por el agua que ocupa los vacíos existentes entre las partículas del material debido a la posición del nivel freático, se incrementa por efecto de la vibración producida en el movimiento sísmico. Por consiguiente, la ubicación del nivel freático cuando se produzca un terremoto en un depósito arenoso, será de mucha importancia porque regirá la condición de saturación y, por lo tanto, influirá también en el esfuerzo efectivo.
DESARROLLO DE LOS METODOS Con el transcurrir de los años se ha podido desarrollar métodos que ayuden a diagnosticar el tipo de suelo y su comportamiento mediante ensayos de laboratorio y también in situ que ayudan a evitar que las infraestructuras a construirse colapsen ante un eventual sino por el efecto de licuación del suelo.
Para esta investigación desarrolle los siguientes métodos que destacan por sus parámetros que establecen. Método sísmico HVSR o técnica de nakamura El método HVSR (también conocida como H/V por “horizontal-to-vertical” o
método de Nakamura) utiliza un sismómetro (velocímetro) triaxial de banda ancha para grabar el ruido sísmico ambiental. Es considerada una técnica “pasiva” porque no requiere una fuente sísmica artificial, como explosivos o
golpes de martillo. La relación HVSR mide las componentes vertical y horizontal del ruido sísmico inducido por el viento, oleaje, y actividades antropogénicas.
Imagen 1: a) sismómetro (velocímetro) triaxial de banda ancha para grabar el ruido sís mico ambiental b) Medición in situ apoyado de un ordenador.
El análisis de las mediciones de este tipo permite identificar los modos de vibración del suelo además de identificar la frecuencia fundamental de esta vibración. Sabiendo que en general hay una relación simple entre la frecuencia fundamental de esta vibración, el espesor de la parte más suave de la tierra y la velocidad media (Vs) de las ondas sísmicas en el subsuelo (obtenido por ejemplo a partir de los métodos de ondas superficiales), a través de las medidas HVSR se puede estimar al espesor de esta capa. Según Nakamura (1989), el método del cociente espectral permitiría obtener la función de transferencia completa del suelo (periodo y amplificación). Sin embargo, algunas investigaciones teóricas y trabajos experimentales (Lachedt y Bard, 1994) han demostrado que no es así, sino que le método únicamente permite la determinación del periodo predominante.
Imagen 2: VISUALISACION DE LOS RESULTADOS QUE ENTREGA EL SOFTWARE DE GEOEXPLORER HVSR
Métodos de Kishida (1969)
Una de estas técnicas fue propuesta en el año 1969 por el científico japonés Kishida, quien propuso que para la ocurrencia de licuación del suelo ante sismos de magnitud M ≥ 7 es requerido el cumplimiento de las siguientes condiciones: a) El nivel freático está cerca de la superficie b) Las características granulométricas satisfacen las siguientes relaciones: 2 > > 0,074 . Cu < 10
Siendo D60 y D10 los tamaños efectivos que dejan pasar, respectivamente, el 60 y el 10 % en peso, de las partículas. c) El espesor del estrato de suelo no licuable, arriba del licuable, es menor que 8 m. d) La presión efectiva de confinamiento (σ'c) es menor que 2 Kg/cm² e) La compacidad relativa (Cr) es menor que el 75 %. f) Para la profundidad considerada, el número de golpes (N) de la prueba de penetración estándar (SPT), es menor que el valor límite
Imagen 3: RELACIÓN ENTRE LA POTENCIAL DE LICUACIÓN Y LOS VALORES DE NSPT PARA DIFERENTES PROFUNDIDADES Z (M).
Métodos de Ohsaki (1970)
Unos meses más tarde, resultante de estudios independiente, fue propuesta la metodología de Ohsaki, quién consideraba que los suelos se licuan bajo las siguientes condiciones: a) El nivel freático está cerca de la superficie. b) Las características granulométricas satisfacen las siguientes relaciones: 2 < 60 < 0,2 D10 < 0,1 mm
Siendo D60 y D10 los tamaños efectivos que dejan pasar, respectivamente, el 60 y el 10% en peso, de las partículas. c) El número de golpes en la prueba de penetración estándar (NSPT) es menor que dos veces la profundidad (z) expresada en metros.
Método de Seed et.al. (1983)
Una de las numerosas relaciones matemáticas resultante de reiterados ensayos de campo conocida fue propuesta por el científico Seed en el año 1983. Hoy día, esta expresión numérica es muy usada para averiguar las condiciones físicas del subsuelo. Este algoritmo está dado por el siguiente modelo cuantitativo: (/) = 56 ()1
⁄2
Donde: : Velocidad de propagación de ondas de corte : Número de golpes suministrados al terreno evaluado.
De acuerdo con Henríquez, C. (2007), en los 15 m superiores de un depósito de suelo potencialmente licuable, ′ se mantiene menor que 1,9 ./² y para presiones menores que dicho valor, oscila entre 0,7 y 1,3. Entiéndase por: : Factor de Corrección, que tiene por expresión,
= 1 −
1,25 ′/′1 ; en la cual ′1 = 1 /². De estas variables se
obtendrán: 1 (Número de golpes corregidos) = ∗ ; 1 = Valor de
normalizado, es decir, valor que tendría N bajo una presión efectiva de sobrecarga de 1 /² Henríquez, C. (2007), opina que aún para sismos con = 8,5, no se producirá licuación si la Vs, en los 15 m superiores, supera los 350 /. Esto coincide con lo establecido en otras investigaciones, según las cuales las arenas del Holoceno, con valores típicos de Vs entre 200 y 225 m/seg, son más susceptibles de licuarse que las del Pleistoceno, con Vs mayor que 325 a 350 m/seg.
Imagen 4: RELACIÓN DE ESFUERZOS CÍCLICOS QUE CAUSAN LA LICUACIÓN EN FUNCIÓN DE (N1) Y de Vs para sismos de magnitudes Diferentes
La Resistencia Cíclica (CRR, siglas en inglés) y (N1) 60, es decir el número de golpes suministrado al terreno, representado también por la letra N. Dicha gráfica fueron preparada para sismos de magnitud 7.5º Ritcher para contenido de finos < 5%. Esto puede ser determinado por el siguiente modelo matemático: =
1 50 1 + + − 3 4 − 13.5 (10 + 45) 200
Donde N = (N1)60, y está limitado para valores menores que 30.
Imagen 5: SUSCEPTIBILIDAD DE LICUEFACIÓN EN FUNCIÓN DEL SPT, (N1) 60 PARA UN TERREMOTO DE MAGNITUD 7,5.
CONCLUSION De los métodos desarrollados logre comprender que de manera cuantificable es posible predecir el comportamiento del suelo ante un eventual sismo así mismo poder determinar el tipo de suelo mediante ensayos en laboratorio y el procesamiento de datos que posteriormente son evaluados de acuerdo a los parámetros establecidos por cada uno de los métodos mencionados. Mediante los parámetros las tecnologías de hoy en día ayudan a automatizar el procesamiento de datos dando un resultado confiable computarizado que ayudaran a la determinación en cuanto a las cimentaciones que se utilizaran en el diseño y ejecución de infraestructuras civiles.
BIBLOGRAFIA
Licuación de suelos durante terremotos – UNIVERSIDAD DE COSTA RICA (2014)
Geoseismic – método sísmico hvsr técnica nakamura -
CHILE
http://www.geoseismic.cl/metodo-sismico-hvsr-tecnica-nakamura/
Determinación del potencial de licuación en suelos a partir de vibraciones ambientales - DIEGO FERNANDO CARABALI VIAFARA – Santiago de Cali (2014)
Metodología y técnicas para la Cuantificación del potencial de licuación en suelos sujetos a solicitaciones dinámicas - Dr. Tupak Obando ESPAÑA (2009)
