RECOMENDACIONES - SOLUCIONES PARA PROYECTOS DE EDIFICACIONES.docx

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS PERUANAS FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA E.A.P INGENIERIA CIVIL

CAPITULO I 1. INTRODU INTRODUCCIÓN CCIÓN En este documento se introducen,profundizan introducen,profundizan y ejemplican planteamiento analítico y matemáticos relativos a licuefacción del terreno terreno hasta ahora desarrollados, desarrollados, su importancia y diferencias entre unos y otros. Asimismo, se reconocen las características esenciales de cada planteamiento abordado, y se destaca que cada uno de ellos ha sido herramienta valiosa para el desarrollo desarrollo de uno de los principales ejes de acción de la ineniería sísmica. En la actualidad se presentan en publicaciones cientícas diversas metodoloías metodolo ías internacionales internaci onales !"eed e #driss, $%&$' (oud e #driss, )**$' (eian y +hitman, +hitman , $%&' -oimatsu y (oshimi, $%/' -aipin -aipin y otros, otros, $%0' Ambraseys, $%' $%' "eed y otros, otros, $%/' 1obertson, $%%*' 2ishida y 3hsai, $%4% y $%&*' y otros5 para cuanticar la licuación de los suelos resultantes de acciones dinámicas !sísmicas5.

1.1 1. 1

PLAN PLANTE TEAM AMIE IENT NTO O DEL DEL PROB PROBLE LEMA MA

El desarrollo de este trabajo se profundiza y se ejemplica planteamientos analíticos y su aplicación a la construcción de edicaciones que son fundamentales hoy en día en el sector de la ineniería civil. 6entro de la variedad de m7todos para representación representación de datos cualitativos a trav7s de valoraciones num7ricas a indicadores eot7cnicos plasmados en diarama de relación, modelos estadísticos y cartorácos. ( nalmente, su uso permite derivar recomendaciones para ser empleadas en otras áreas con particularidades semejantes a estudiar, los m7todos como de8 • •

2ishida y 3hsai !$%4% y $%&*5 97todo de "eed et.al. !$%/5

"on de ran importancia para mejorar las características de resistencia resistencia a la licuefacción, con el que se loró obtener una evaluar a la resistencia de los suelos a la licuación, en nuestro país la utilización de los estos m7todos son muy escasas para la

CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. $

MODULO DE SUELOS Y


evaluación de potenciales de licuefacción de suels ranulares sujetos a movimientos sísmico Ante tal situación, como un aporte al desarrollo desarrollo en nuestra reión, se presenta 7ste trabajo, apoyados en la literatura e:istente y disponible lo que re;ejan, consideraciones consideraciones y parámetros parámetros con respecto a los m7todos.
1.1.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA =>ómo evaluar, recomendar y dar soluciones, para los distintos proyectos de edicaciones !licuación de suelos arenosos arenosos por sismos5?

1.2

OBJETIVOS

1.2.1 OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES Evaluar, recomendar y dar soluciones el potencial de licuefacción de los suelos y las l as medidas para mitiar y@o controlar sus efectos en proyectos para diferentes edicaciones.

1.2.2 OBJETIVOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS $. 6esarrol 6esarrollar lar las metodolo metodoloías ías para la evaluació evaluación n del potencial potencial de licuefacción de suelos ranulares sujetos a movimiento sísmico. ). 6escribir 6escribir los m7todos m7todos empírico empíricoss y analíticos, analíticos, basados basados en la observación y determinación del comportamiento de los tipos de arena durante los movimientos sísmicos. /. E:plicar E:plicar las diversa diversass aplicaciones aplicaciones para para la construcció construcción n en suelos arenosos.

1.3

JUSTIFICACIÓN

1.3.1JUSTIFICACIÓN TEÓRICA El presente trabajo permitirá complementar los conocimientos respecto a los temas básicos de licuación de suelos arenosos y aplicarlos en forma directa en los procesos elaboración de los proyectos de edicaciones.

1.3.2JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. )

MODULO DE SUELOS Y


Es importante para cualquier ineniero que desarrolle desarrolle un proyecto de edicaciones en suelos arenosos, ya que permitirán diversidad de m7todos.
1.3.3 JUSTIFICACIÓN JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA El presente trabajo permitirá sentar una base para todo aquel que desee profundizar los conocimientos sobre la licuación lic uación de suelos arenosos por sismos y entender las tendencias y nuevos m7todos que se vienen probando alrededor del mundo.

1.4

MARCO TEÓRICO

Entre • •

estos se destacan8 97todos de 2ishida y 3hsai !$%4% y $%&*5 97todo de "eed et.al. !$%/5

riterios de selección de las metodoloías antes citadas para su aplicación en el presente p resente trabajo8 a5 "u diseo apropiado apropiado para espacios urbanos urbanos similares similares al sitio estudiado. b5 #nteración de parámetros parámetros dinámicos de fácil cuanticación !permite tratamientos matemáticos5 y representativos, Btiles para el ambiente físico evaluado. c5 3frecimiento de información sinicativa sinicativa sobre sobre velocidad de ondas de corte, corte, módulo cortantes y otras variables variables locales d5 >apacidad e:cluyente, e:cluyente, sin solapamiento solapamiento ni redundancias. redundancias. e5 3btención de mBltiples perspectivas a trav7s de escenarios comparados y rácas de interacción entre parámetros físicos f5 Cropiedad Cropiedad de relacionar posibles factores in;uyentes en la licuación de suelos. A su vez, conceden visión conjunta de los efectos de acciones dinámicas al conte:to urbano y su evolución en este.


pá. /

MODULO DE SUELOS Y


5 1epresentación 1epresentación de datos cualitativos a trav7s de valoraciones num7ricas a indicadores eot7cnicos plasmados en diarama de relación, modelos estadísticos y cartorácos. ( nalmente, su uso permite derivar recomendaciones para ser empleadas en otras áreas con particularidades semejantes a la estudiada. Day que destacar, dos enfoques importantes para evaluar el potencial de licuefacción de suelos ranulares sujeto a movimientos sísmicos, planteamiento corroborado por "eed !$%&%58

1.4.1Mé!"!# $%&'()*!#. asado en observaciones in situ del comportamiento de depósitos tipo arena durante movimientos sísmicos anteriores y correlaciones correlaciones entre predios predios que no se han licuado, y densidad 1elativa del nBmero de olpes de ensayos "C-. 1.4.2Mé!"!# +,+-')*!#. asados en la determinación en laboratorio de las características de resistencia a la licuefacción de muestras no alteradas y el uso de análisis de respuestas respuestas dinámica del predio para determinar la manitud de las tensiones de corte inducidas por los movimientos sísmicos. Fo obstante, ambas metodoloías solicitan denir el nivel de aceleración del terreno terreno como prerrequisito prerrequisito para evaluar el potencial de licuefacción. A menudo este nivel se establece a partir de relaciones entre la manitud del sismo, la distancia al epicentro y la aceleración pico. >onjuntamente diversos diversos m7todos saltan a la luz para para evaluar la resistencia de los suelos a la licuación, tal como se e:plican a continuación8

1.4.3M!"$-!# F'#)*!# Estos m7todos requieren requieren del uso de centrífuas o tablas vibradoras para simular la cara sísmica bajo condiciones de contorno bien denidas. El suelo utilizado en el modelo es remoldeado para representar diferentes densidades y condiciones eom7tricas. A causa de las dicultades en CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. 0

MODULO DE SUELOS Y


conseuir un modelo con las mismas condiciones del sitio, los modelos físicos rara vez se utilizan para estudiar la resistencia a la licuación de un sitio especíco. "in embaro, los modelos físicos son valiosos para analizar y entender el comportamiento eneralizado del suelo y para evaluar la validez de modelos constitutivos bajo condiciones de contorno bien denidas, como se indica en los comentarios relativos a los m7todos analíticos.

1.4.4 Té*,)*+# E%&'()*+# Entre ellas, uno de mayor difusión y aplicación, el Crocedimiento Crocedimiento "implicado, en que se calculan dos variables variables sísmicas primarias tales como8 a5 "1 G tpro @ sHvo5. b5 "15 inducidos por el sismo se obtiene de los análisis de la respuesta dinámica del subsuelo.

D!,"$ luar +%+/ I
0 I Es la aceleración de la ravedad. #!  #! I "on los esfuerzos verticales total y efectivo. (" I Es el factor de reducción de esfuerzos, el cual varía ampliamente con a profundidad dependiendo del perl de suelos tal como siue8


pá. J

MODULO DE SUELOS Y


F+*!( (" # &(!5,")"+"

F+*!( (" # &(!5,")"+" 6adas las dicultades para obtener muestras inalteradas de los depósitos de suelos licuables, en la práctica se usan procedimientos in situ para evaluar la capacidad de los suelos arenosos arenosos para resistir la licuación8 a5 Cenetración estándar !"C-5. b5 Cenetración con cono !>C-5. c5 Kelocidad de ondas de corte !vs5. c5 Cenetración ecer en ravas !C-5. Cara Cara aseurar una adecuada denición de la estratirafía y una evaluación consistente de la resistencia a la licuación, en cada sitio se debe llevar a cabo dos o más de los procedimientos indicados. Cor varias ventajas, los CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. 4

MODULO DE SUELOS Y


procedimientos que más se llevan a cabo son el "C- y alunas veces las mediciones de Ks. Cara determinar la resistencia a la licuación de los suelos arenosos, la relación >"1 se compara con la relación >11. Esta Bltima se obtiene de correlaciones empíricas entre la relación de esfuerzos cíclicos demandados para causar licuación y los valores de F !"C-5 normalizados por profundidad y enería de los olpes del martillo !valores de !F$54*5. Cara Cara determinar la resistencia a la licuación de los suelos arenosos, arenosos, la relación >"1 se compara con la relación >11. >11. Esta Bltima se obtiene de correlaciones empíricas entre la relación de esfuerzos cíclicos requeridos para causar licuación y los valores de F !"C-5 normalizados por profundidad y enería de los olpes del martillo !valores de !F$54*5. En la Liura : se muestran las modicaciones que (oud e #driss !$%%&5 recomiendan para las curvas empíricas propuestas por "eed y otros !$%J5 para calcular la relación >11, para valores bajos de !F$54*, en un sismo de manitud de momento 9M G &.J.


pá. &

MODULO DE SUELOS Y


C5(+# "$ -+ ($-+*)6, CRR &+(+ ")$($,$# *!,$,)"!# "$ 7,!#  M8 9 :.; 1.4.;Mé!"!# A,+-')*!# asados en resultados de ensayos de laboratorio para determinar la resistencia a la licuación, o las propiedades del suelo usadas para predecir el proceso de la licuación, mediante proramas proramas de computador en condiciones de comportamiento lineal y no lineal. A causa de lo difícil que es obtener muestras inalteradas de los depósitos de suelos potencialmente licuables para evaluar sus propiedades dinámicas, los m7todos analíticos eneralmente se usan en proyectos especiales o en trabajos de investiación. 6urante los Bltimos aos se han realizado avances importantes en los m7todos analíticos aplicados al proceso de la licuación. Este proreso proreso ha sido posible racias al aumento de los datos CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. 

MODULO DE SUELOS Y


e:perimentales y a la información de campo recopilada durante diferentes eventos sísmicos. Entre los m7todos analíticos, tenemos p.ej. el Croyecto Croyecto KE ". !Kericación del Análisis de entrífua5, >entrífua5, realizado realizado en en los Estados Nnidos de Forteam7rica en el ao de $%%/, permitió comprobar la conabilidad de varios m7todos analíticos, confrontando sus resultados resultados con mediciones realizadas del e:ceso de presión de poros y la historia de aceleración y desplazamientos en diferentes puntos de los modelos ensayados en centrífuas. Estos ensayos fueron realizados en cinco !J5 laboratorios para minimizar el error humano y e:perimental, y siete !&5 de los nueve !%5 modelos fueron duplicados. uatro !05 de los siete e:perimentos duplicados suministraron resultados conables del e:ceso de presión de poros. b5

pá. %

MODULO DE SUELOS Y


M!"$-!# &+(+ E,#+!# $, C$,('50+ "$- P(!$*! VELACS. 6e la consecución de estudios derivados del Croyecto KE , en modalidad analítica y e:perimental se loró las siuientes consideraciones8 a5 Cara calibrar modelos debe tenerse en cuenta la variabilidad de las propiedades p ropiedades dinámicas de los estratos eolóicamente distintos, aunque constituidos de capas uniformes, afecta el comportamiento del suelo durante la licuación, el ;ujo del aua subterránea subterránea y los asentamientos. b5

pá. $*

MODULO DE SUELOS Y


)5 El comportamiento fuertemente no lineal del suelo. c5
Credicción del E:ceso de Cresión de Coros durante la Aplicación de >aras >íclicas. 6espu7s de licuación del suelo por sismo de
pá. $$

MODULO DE SUELOS Y


usarse con e:tremo cuidado, o preferiblemente no deberían usarse. c5 >uando se modela el comportamiento del perl de suelos saturados ante diferentes niveles de aceleración del subsuelo, un procedimiento basado en esfuerzos efectivos da proresivamente proresivamente aceleraciones superciales menores comparadas con otro basado en esfuerzos totales.
A*$-$(+*)6, $, -+ <+#$ 1elación entre aceleraciones de los materiales y esfuerzos resultantes. Cor otra parte, a la luz de los nuevos conocimientos, muchas de las evaluaciones del potencial de licuefacción de los suelos siuen por así e:presarlo, un tercer enfoque basado en tensiones totales, que diere de los m7todos anteriores en la manera en que se determina la resistencia a la licuefacción, siendo representadas representadas a trav7s de relación entre tensiones CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. $)

MODULO DE SUELOS Y


de corte cíclico uniforme promedio que actBa sobre las supercie horizontales de la arenas y la tensión vertical efectiva inicial. 6icha relación se se calcula a partir partir de modelo de "eed e #driss !$%&$5 e:plicado unas páinas más adelante.

CORRELACIÓN ENTRE EL COMPORTAMIENTO DE LICUEFACCIÓN Y LA RESISTENCIA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN PENETRACIÓN >on todo lo antes dicho, es preciso mencionar que el enfoque analítico utilizado para evaluar el potencial de licuefacción tambi7n se basa basa en una comparación comparación entre las resistencias resistencias a la licuefacción establecidas a partir de ensayos cíclicos en laboratorio realizados sobre sobre muestras no alteradas y las tensiones de corte inducidas por los movimientos sísmicos.


pá. $/

MODULO DE SUELOS Y


En este enfoque tipo analítico hay que recordar recordar que el desarrollo desarrollo de curva de resistencia a la licuefacción licue facción a partir de resultados resultados de ensayos en laboratorio solicita ajustar los datos para tomar en cuenta factores tales como tensiones cíclicas correidas, correidas, la alteración de las muestras, los efectos del envejecimiento, el historial de tensiones cíclicas in situ y la manitud de las tensiones laterales in situ. Estos ajustes requieren requieren un considerable rado de criterio profesional. Además, en muchos casos es imposible obtener muestras de arena no alteradas. Nna vez establecida una curva de resistencia a la licuefacción, si se utiliza un análisis en base a tensiones totales, el potencial de licuefacción se evalBa por comparación con estimaciones de las tensiones de corte inducidas por los movimientos sísmicos como se ilustra en la.

PRINCIPIOS DEL ENFOQUE ANALÍTICO =TENSIONES TOTALES> PARA EVALUAR EL POTENCIAL DE 1.4.? LICUEFACCIÓN LICUEFACCIÓN


pá. $0

MODULO DE SUELOS Y


Alunos autores autores como 2ramer !$%%45, !$%%45, opinan que hay una serie serie de diferentes criterios para evaluar la susceptibilidad de licuación de un depósito de suelo. Estos son8

C()$()!# @)#6()*!#. asado en observaciones de terremotos terremotos anteriores, en que se evidencien sitios licuables en el pasado y se espera que se produzca en el futuro. C()$()!# 0$!-60)*!#. Aquellos suelos saturados oriinados por la sedimentación sedimentación en los ríos ríos y laos !;uviales o depósitos aluviales5, la deposición de desechos o materiales erosionados erosionados !depósitos coluvio5, o los depósitos formados por acción del viento !depósitos eólicos5 pueden ser muy susceptibles de licuefacción. Especialmente, suelos con partículas de tamaos de rano uniforme y depositados depositados en estado estado sueltos con tendencia a densicarse al estar sujetos a terremotos.
C()$()!# E#+"!. El primer PestadoP de un suelo se dene por su densidad y tensión efectiva al momento que se somete a una cara rápida. En un determinado nivel de esfuerzos ecaces y ;e:ibles, los suelos son más susceptibles a la licuefacción de los suelos más densos. Cara Cara una determinada densidad, los suelos rmes son eneralmente más susceptibles a la licuefacción de los suelos a bajas densidad CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. $J

MODULO DE SUELOS Y


Doy en día, muchos estudiosos en la materia, consideran que en suelos clasicados de manera uniforme es más susceptible a la licuefacción que un suelo bien clasicado, esto se debe a la tendencia a la reducción volum7trica del suelo bien clasicado, en que el e:ceso de la presión de poros facilita condiciones drenadas. Cara Cara la ocurrencia ocurrencia de la licuación de los suelos, particularmente, en aquellos suelos de rano no para que licuen deben cumplir con ciertas condiciones ranulom7trica ranulom7trica propuesta propuesta por +an +an en el ao $%&%. Estas son8 $. ). /. 0. J.

Corcentaje Corce ntaje de de nos nos de *,**J *,**J mm Q$JO <ímite <ímite líquid líquido, o, << Q/JO Q/JO Fatural Fatural conteni contenido do de de auaR auaR *,% << Sndice Sndice de de li liqui quidez dez Q*,&J Q*,&J Lorm Lorma a de las partíc partículas ulas redond redondeadas eadas..

6e iual manera, se sealan otros factores in;uyen que la susceptibilidad del suelo a la licuación aumente, a umente, entre estos la presión de connamiento, la densidad relativa, y el e l esfuerzo cortante inicial, planteamiento corroborados corroborados por >astro, $%4%' eot7cnica #nenieros, #nc, $%)' 2ramer y "emillas, $%.

1.; Mé!" Mé!"!# !# "$ )#@)" )#@)"+ + =1 =1?> ?>  O@#+ O@#+) ) =1:> =1:> Estas t7cnicas están basadas en el nBmero nBmero de olpes suministrados al terreno terreno mediante ensayos ensayos tipo "C-, cuyos resultados resultados son empleados empleados en el análisis de las condiciones de los los suelos ante solicitaciones sísmicas, capaces de enerar la licuación del terreno, tal y como ocurrió en el ao $%40 en la >iudad de Fiiata !Tapón5. En la actualidad, entre los m7todos de predicción usados para el estudios de la ineniería de suelos están basados en resultados resultados de ensayos de penetración, particularmente, "C-, debido a que son los que cuentan con las bases de datos más amplias y completas, proposición corroborada corroborada por Denríquez !)**&5.

1.;.1Mé!"!# "$ )#@)"+ =1?>


pá. $4

MODULO DE SUELOS Y


Nna de estas t7cnicas fue propuesta en el ao $%4% por el cientíco japon7s 2ishida, qui7n propuso que para la ocurrencia de licuación del suelo ante sismos de manitud 9 U & es requerido el cumplimiento de las siuientes condiciones8 a5 El nivel freático está cerca de la supercie b5 u Q $* "iendo 64* y 6$* los tamaos efectivos que dejan pasar, respectivamente, respectivamente, el 4* y el $* O en peso, de las partículas. c5 El espesor del estrato de suelo no licuable, arriba del licuable, es menor que  m d5 r5 es menor que el &J O. 5 Cara la profundidad considerada, el nBmero de olpes !F5 de la prueba de penetración estándar !"C-5, es menor que el valor límite dado por la Liura 0%.


pá. $&

MODULO DE SUELOS Y


RELACIÓN ENTRE LA POTENCIAL DE LICUACIÓN Y LOS VALORES DE NSPT PARA DIFERENTES PROFUNDIDADES  =M>. F5$,$ $,('5$H =2:> 1.;.2Mé!"!# "$ O@#+) =1:> Nnos meses más tarde, resultante de estudios independiente, fue propuesta la metodoloía de 3hsai, qui7n consideraba que los suelos se licuan bajo las siuientes condiciones8 condiciones8 a5 El nivel freático está cerca de la supercie. b5
2 %%  D ?  2 %% D1  1 %%


pá. $

MODULO DE SUELOS Y


"iendo 64* y 6$* los tamaos efectivos que dejan pasar, respectivamente, respectivamente, el 4* y el $* O en peso, de las partículas. c5 El nBmero de olpes en la prueba de penetración estándar !F"C-5 es menor que dos veces la profundidad z e:presada e:presada en metros.

1.;.3Mé!"! "$ S$$" $.+-. =1K3> Nna de las numerosas relaciones matemáticas resultante de reiterados reiterados ensayos de campo conocida fue propuesta por el cientíco "eed en el ao $%/. Doy día, esta e:presión num7rica es muy usada para averiuar las condiciones físicas del subsuelo. Este aloritmo está dado por el siuiente modelo cuantitativo8Y

V# =%#$0> 9 ;? =N> 12 D!,"$ Kelocidad de propaación de ondas de corte V#8 Kelocidad terreno evaluado. N8 FBmero de olpes suministrados al terreno , en los $J m superiores superiores de un depósito de suelo suelo potencialmente licuable, VWv se mantiene menor que $,% 2@cmX 2@cmX y para presiones presiones menores que dicho valor, >F oscila entre *,& y $,/. Enti7ndase por8

>F8 Lactor de >orrección, que tiene por e:presión, >F G $ I $,)J lo VWv@VWv$' en la cual VWv$ G $ 2@cmX. 6e estas variables se obtendrán8 F$ !FBmero de olpes correidos5 G >F Z F"C-' F$ G Kalor de F"C- normalizado, es decir, valor que tendría F bajo una presión efectiva de sobrecara de $ 2@cmX


pá.

%$MODULO DE SUELOS Y


$,('5$H C. =2:> opina que aBn para sismos con 9 G ,J, no se producirá licuación si la Ks, en los $J m superiores, supera los /J* m@se. Esto coincide con lo establecido en otras investiaciones, seBn las cuales las arenas del Doloceno, con valores típicos de Ks entre )** y ))J m@se, son más susceptibles de licuarse que las del Cleistoceno, con Ks mayor que /)J a /J* m@se.

RELACIÓN DE ESFUEROS CÍCLICOS QUE CAUSAN LA LICUACIÓN EN FUNCIÓN DE =N1>? Y "$ V# &+(+ #)#%!# "$ %+0,)5"$# D)$($,$#. F5$,$ $,('5$H =2:> Cor su parte, especialistas ineniero sísmico, deducen que la 1es 1esistencia istencia a la
pá. )*

MODULO DE SUELOS Y


rácas sobre la relación entre dos parámetros físicos que participan en la la licuación de los suelos, estos son el >oeciente de 1esistencia 1esistencia >íclica !>11, !>11, silas silas en inl7s5 y !F$5 4* , es decir el nBmero nBmero de olpes suministrado suministrado al terreno, terreno, representado representado tambi7n por la letra F. 6icha ráca fueron preparada preparada para sismos de manitud &.J[ 1itcher para contenido de nos Q JO. Esto puede ser determinado por el siuiente modelo matemático8

6onde8 F G !F$5 4*, y está limitado para para valores valores menores menores que /* Day que mencionar, que los datos "C- obtenidos son lo sucientemente representativos representativos de la variabilidad de las facies ranulom7tricas, y sus valores están debidamente normalizados. normalizados. Este planteamiento es compartido por especialista en la materia !"eed, $%&4' "eed et al., $%J' -oimatsu, -oimatsu, $%' y >estari, >estari, $%%*5 y varias consultoras consultoras privadas encaradas de la caracterización eot7cnica y eoIambiental in situ tal como #eotest, ".<., Liueres, >onsiderando, tambi7n, que la licuefacción un suelo ranular saturado sobreviene como resultado de un rápido incremento de la presión intersticial, derivado de la acción de un esfuerzo cíclico de las ondas sísmicas. "1 !>yclic "tress 1atio5 1atio5 fue denido por "eed en el ao $%&4. A su vez, otro de los parámetros valiosos en el análisis del comportamiento de los suelos licuable que conrma la intensidad del movimiento sísmico en función del >oeciente de Esfuerzo >íclico !>"1, !>"1, silas en inl7s5 efectivo promedio. promedio.


pá. )$

MODULO DE SUELOS Y


Alunos especialistas como "eed and #driss !$%&$5 indican la siuiente e:presión e:presión num7rica, y ráca para >1"8

SUSCEPTIBILIDAD DE LICUEFACIÓN EN FUNCIÓN DEL SPT SPT =N1>? PARA UN TERREMOTO DE MAGNITUD :;. :; . F5$,$ V+--$!# L =22>

En la se muestra la relación entre >11 o >"1 y el valor !F$54* indicando el límite entre los suelos susceptibles y los no susceptibles de licuefacción para un terremoto terremoto de manitud &,J y distintos porcentajes de nos. Actualmente, se dispone de otros modelos rácos para la identicación de suelos suelos licuables. Cara ello, las velocidades velocidades de ondas de corte constituyen una herramienta importante para la CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. ))

MODULO DE SUELOS Y


realización de esta labor, tal y como se simplica en la Liura Liura J).

CRITERIO DE LICUEFACCIÓN BASADO EN VELOCIDADES DE ONDAS DE CORTE PARA ARENAS SUELTAS DEL OLOCENO -ambi7n, -ambi7n, el >oeciente de Esfuerzo Esfuerzo >íclico se e:presa e:presa de la manera siuiente8


pá. )/

MODULO DE SUELOS Y


Cara !F$54* menores de )* olpes de la prueba de penetración estándar correido. "eBn 2ayen, 1. et al., en su estudios Global Shear Wave Velocity Database Database for Probabilistic Probabilistic Assessment of the the Initiation Initiation of Seismic-Soil Liquefaction , consideran la evaluación de la

licuación del suelo a partir de la velocidad de onda de corte enerada por sismos apoyado del m7todo probabilístico ayesiano, y de valores >11.

LICUEFACCIÓN PROBABILÍSTICA PRELIMINAR PARA EL ? DE DATOS VS GLOBALES PROCESADOS. PL CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. )0

MODULO DE SUELOS Y


ES LA PROBABILIDAD DE OCURRENCIA DE LA LICUEFACCIÓN. F5$,$ +$, R. $ +- =24> Kallejos !)**)5, opina que a partir de datos e:perimentales se puede estimar si el suelo es susceptible de licuefacción. >alculando el valor de >"1 para un valor !F$54*, en la que se indica si es posible la licuefacción para varias manitudes de terremotos.

SUSCEPTIBILIDAD DE LICUEFACCIÓN DE UN SUELO EN FUNCIÓN DE =N1> ? Y LA RAON DEL ESFUERO CORTANTE CORTANTE CICLICO CSR PARA PARA DISTINTAS DISTINTAS MAGNITUDES. F5$,$ V+--$!# L. =22> Nna vez conocidos los valores num7ricos de >11 y >"1, se e:presa e:presa el potencial de licuefacción de un un suelo sujeto a un terremoto terremoto en función de un factor de seuridad especíco. El factor de seuridad constituye la relación de coecientes de CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. )J

MODULO DE SUELOS Y


capacidad dinámica contra demanda sísmica, la cual está dada por la siuiente e:presión cuantitativa8

>ondición ineludible8 realizable

"i L" Q $ sinica licuefacción inicial

"eBn Am7rico <. Lernández y Alan 1. 1. >rumley en su investiación Estudio del 1ieso de omparación entre 9etodoloías e:istentes, los valores de L" menores menores que uno !$5 identican identican estratos licuables tal como se ilustra.

DEFINICIÓN DE ESPESORES DE LOS SUBESTRATOS LICUABLES. F5$,$ F$(,,"$H A. $. +-.


pá. )4

MODULO DE SUELOS Y


6e iual manera, alunas empresas eot7cnicas con sede en "errai !\recia5 !\recia5 como como \eo"1 y la velocidad de onda de corte cuanticada tal como se ilustra en la Liura J&.

CURVA DE CSR PARA SISMO CON MAGNITUD DE :; RITCER F5$,$ 888.0$!-!0)#%)).0( 6e acuerdo con 1ennat, 1ennat, E. et. al. !$%%&5, dicen que la licuefacción se producirá en todas los limos, arenas, y ravas saturados que tenan valores correctos !F$5 4* menores de )* en las determinaciones de la Crueba Estándar de Cenetración Cenetración !CEC5 efectuada cuidadosamente siuiendo procedimientos propuestos propuestos por "eed et. al., en el ao $%J. Cor ejemplo, CerB.

E#+ %)#%+ 5$,$ , opinan que aquellos materiales sueltos, saturados con partículas del tamao de arena están sujetos a una p7rdida repentina de resistencia al corte, o licuefacción, cuando están e:puestos a un evento sísmico. El peliro de licuefacción está controlado por8 •

L+ "$,#)"+" "$- %+$()+- 8 A menor densidad, más fácilmente se producirá la licuefacción.


pá. )&

MODULO DE SUELOS Y


•

•

•

L+ &($#)6, "$ *!,7,+%)$,! 5$ +*+ $, $- %+$()+- A menor presión de connamiento, se producirá más fácilmente la licuefacción. L+ %+0,)5" "$- $#5$(H! ! "$!(%+*)6, *'*-)*!# 8 A mayor esfuerzo o deformación, se requerirá menor nBmero de ciclos para inducir la licuefacción. E- ,%$(! "$ *)*-!# "$ $#5$(H! + -!# *5+-$# $# #5$! $- %+$()+-8 A mayor nBmero de ciclos mayor posibilidad que se produzca la licuefacción.

R$,,+ E. $. +-. =1:> e:presan que los Bltimos dos factores son una función del evento sísmico y están más allá del control del diseador. "in embaro, se puede controlar la densidad, saturación, y presiones de connamiento y se puede reducir la amenaza de licuefacción, compactando el material durante o despu7s de la construcción, y otros. Estos autores comparten el criterio manifestado manifestado por F>1 !$%J5 con relación relación que los materiales compactados a una densidad relativa de 4*O o más no se licuarán. \arcía Fuez !),**&5, suiere una ráca que compara las aceleraciones má:imas que pueden e:perimentarse en la supercie del terreno antes de la licuación, am]a: con los valores de la velocidad de propaación de las ondas de corte, Ks, deniendo fronteras entre las arenas que han sufrido licuación en alunos sitios del #mperial Kalley, >alifornia, durante alunos temblores reistrados reistrados en $% tal como se ilustra en la ura que siue.


pá. )

MODULO DE SUELOS Y


C!(($-+*)6, $,($ -+ $-!*)"+" "$ !,"+# "$ *!($  -+ +*$-$(+*)6, %/)%+ %/)%+ "$- $(($,! +,$# +,$# "$ -+ -)*5+*)6,. F5$,$ G+(*'+ N5$H =2:> ($!%+"! "$ !-H$( $ +-. 1KK Cor su parte, "usana <ópez ûerol !9aria"usana.ivil de la Nniversidad de >astillaI iudad 1eal, Espaa5, considera dos leyes constitutivas especícas que tratan el tema de licuefacción del suelo apoyado de un códio propio desarrollado desarrollado en elementos el ementos nitos. Estos se e:plican a continuación !>omunicación telemática, fecha del *@*0@)**%58

1.;.3.1 M!"$-! L6&$HQ5$(!-  B-H5$H ! M!"$-! E,"!*(6,)*! >onocido por el nombre nombre 9odelo de íclica para suelos ranular medio. medio. Este modelo fue dado a conocer a la comunidad cientíca en el ao ),**4 está basado en la representación del proceso proceso físico de la licuefacción, a diferencia de los demás modelos constitutivos e:istentes, que se basan en teorías clásicas de plasticidad. >omo rela eneral, los suelos ranulares más sueltos son más licuables que los más densos, ya que mientras los primeros tienden a contraer su volumen por efecto de las vibraciones, los CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. )%

MODULO DE SUELOS Y


seundos tienden a dilatar. dilatar. Cor ello, densicar un suelo disminuye su potencial de licuefacción. En el modelo la distribución de presiones en el ensayo no es homo7nea al realizar ensayos analíticos. "in embaro, si se reistran los valores de presiones en las zonas centrales de las probetas, probetas, los resultados resultados suelen ser bastante satisfactorios. El más homo7neo de todos los ensayos es el tria:ial8 por eso, entre otras cosas, es el más usado y able. ABn en este ensayo, es recomendable medir las presiones en la zona central de la probeta, así como las deformaciones internas de cada muestra en la misma zona.

1.;.3.2 M!"$-! P+#!( $ +>onocido por el nombre omunicación CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. /*

MODULO DE SUELOS Y


telemática, fecha del *@*0@)**%5, opinan que todo ensayo dinámico en laboratorio sería válido para emplear esta ley, puesto que es eneral eneral y eneralizada a tres dimensiones. dimensiones. Cara Cara ello, habría que emplear los invariantes de los tensiones de tensiones correspondientes correspondientes a cada tipo de ensayo, para realizar la transformación correspondiente al mismo. "eBn \arcía Fuez !),**&5, en comparación con la plasticidad clásica, la teoría de la plasticidad eneralizada permite una mayor libertad para especicar los mecanismos que obiernan el comportamiento del modelo. Esta característica permite reproducir reproducir comportamientos que no pueden tratarse con modelos de plasticidad clásica como son la ocurrencia de deformaciones deformaciones plásticas en descara, fenómenos de hist7resis bajo cara cíclica, licuación y movilidad cíclica. \arcía Fuez !),**&5, opina que la ventaja sealada en el primer punto punto proviene proviene de formular el modelo sin basarse en un mecanismo ríido como es la supercie de ;uencia y su su condición de consistencia. Esto tiene como principal desventaja que alunos parámetros del modelo no tenan ninBn sinicado físico, por lo que es necesario investiar más sobre este punto. Esta fuente, considera que los parámetros parámetros del modelo no están vinculados a la densidad del material, lo cual implica que la misma arena a densidades iniciales diferentes es considerada como otro material, con otro conjunto de parámetros. El modelo de Castor CastorIienieMicz IienieMicz tiene una ran capacidad para reproducir reproducir comportamientos característicos de materiales ranulares ranulares en condiciones drenadas y no drenadas, tanto bajo cara monotónica como cíclica. \arcía Fuez !),**&5 dice que el principal inconveniente del modelo se presenta en el momento de realizar predicciones lo cual parece estar vinculado a que alunos de los parámetros no se pueden obtener directamente de ensayos y no tienen un claro sinicado físico, utilizando utilizando para ello el procedimiento de prueba y error para su obtención. Este sistema permite e:celentes ajustes pero no muy buenas predicciones. Cor otra parte posee la ventaja de no tener que denirse una supercie de ;uencia y no tener que vericarse la condición de consistencia siendo computacionalmente eciente al implementarse en un prorama de elementos nitos.


pá. /$

MODULO DE SUELOS Y


omunicación !>omunicación telemática, fecha del *4@*0@)**%5, los parámetros físicos especícos vienen determinados por la ley constitutiva a emplear, y esta ley o leyes constitutivas, en el tiempo, y sometiendo el suelo a un reistro sísmico concreto, determinan la deformación volum7trica del suelo, y en consecuencia, la evolución de presión intersticial, y por tanto, el potencial de licuefacción. 6esafortunadamente, 6esafortunadamente, los parámetros parámetros de las leyes constitutivas raramente tienen un sinicado físico, sino que requieren requieren calibración en base a ensayos dinámicos no drenados !corte dinámico, tria:ial dinámico5. En denitiva8 dado un suelo, se le realizan ensayos dinámicos no drenados, se calibra la ley constitutiva !p. ej., modelo endocrónico, plasticidad eneralizada, N""AF6...5, se introducen los parámetros parámetros en un modelo num7rico que reproduzca la eoloía y condiciones iniciales del emplazamiento a estudiar, se aplica como solicitación un reistro reistro sísmico I a ser posible, tomado en el mismo emplazamiento I, y nalmente se obtiene el potencial de licuefacción en los diversos puntos de la eometría del suelo. <ópez ûerol !>omunicación telemática, fecha del *4@*0@)**%5, opina que para conocer el potencial de licuefacción de un depósito de suelo sometido a acciones sísmicas, lo que obtendrá de un modelo num7rico con este n será la evolución de la presión intersticial en los puntos del depósito. >uanto más se apro:ime esta presión intersticial a la presión efectiva inicial, mayor será el potencial de licuefacción. El incremento de presión intersticial, y por tanto, disminución de tensión efectiva, está relacionada con la p7rdida de resistencia del suelo, ya que los módulos elástico y plástico están relacionados con esta tensión, tensión, seBn la mayor mayor parte de de los modelos constitutivos especícos para licuefacción que e:isten. 6e los códios comerciales más indicados para el estudio de la licuefacción, yo destacaría L , ya que permite incorporar aluna ley constitutiva constitutiva especíca con este n !en concreto, N>"AF6, de la Nniversity of ritish >olumbia5. E:isten sin embaro códios de investiación en multitud de universidades, como por ejemplo, el que empleamos nosotros, y que en principio, podríamos poner a su disposición, si bien ya le adelanto que para que nuestro códio aporte resultados CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. /)

MODULO DE SUELOS Y


relevantes, es necesario contar con datos de laboratorio que permitan la calibración de los modelos. 6e acuerdo con <ópez ûerol !>omunicación telemática, fecha *4@*0@*%5, los códios comerciales más indicados para el estudio de la licuefacción, se destaca L , L< A>, ya que permite incorporar aluna ley constitutiva especíca con este n !en concreto, N>"AF6, N>"AF6, de la Nniversity of ritish >olumbia5. E:isten sin embaro códios de investiación en multitud de universidades, como por ejemplo, el que empleamos nosotros, nosotros, y que en principio, podríamos poner a su disposición, si bien ya le adelanto que para que nuestro códio aporte resultados relevantes, es necesario contar con datos de laboratorio que permitan la calibración de los modelos. A su vez, en lo que reere reere al empleo de reistros reistros sísmico para el estudio de la licuefacción del suelo, <ópez ûerol !>omunicación telemática, fecha *4@*0@*%5, opina que los reistros reistros sísmicos de aluna constituyen el resumen eolóico de cada emplazamiento. Cor ello, si no cuentan con reistros reistros propios de la zona de estudio, han de buscar reistros reistros de luares con eoloías similares y los mismos mecanismos de ruptura !falla profunda o somera, suelos blandos o duros, a;oramientos rocosos5. "eBn <ópez ûerol !>omunicación telemática, fecha del *@*0@)**%5, el modelo Castor et. al. es más eciente desde el punto de vista num7rico que el <ópezIquerol ` lázquez, pero es menos correcto desde desde el punto de vista de su sinicado físico. <ópez ûerol !>omunicación telemática, fecha del $/@*0@)**%5, opina que el planteamiento del modelo <ópezI ûerol ` lázquez está basado en el proceso físico que oriina el fenómeno de la licuefacción de arenas, mientras que Castor et al. está basado en teoría de plasticidad de materiales. Este modelo tiene unos parámetros que carecen de sinicado físico, f ísico, aunque ajustan muy bien el comportamiento del suelo. El modelo endocrónico endocrónico o <ópezIûerol <ópezIûerol ` lázquez, es más lento y normalmente requiere requiere más iteraciones para llear a la converencia. Cor Cor eso es menos eciente.

1.;.4 M!"$-! C!,#)5)! &+(+ &+(+ $- C!%&!(+%)$,! C)*-)*!


pá. //

MODULO DE SUELOS Y


\arcía Fuez Fuez !),**&5, considera que e:isten en la actualidad una ran variedad de modelos, que han sido propuestos recientemente para caracterizar las propiedades tensión I deformación de los suelos. -odos estos modelos presentan ciertas ventajas y limitaciones que los orientan a aplicaciones particulares. particulares. Es por esto, que la ley de Dooe ha sido utilizada sucesivamente en mecánica de suelos para describir las propiedades enerales de los suelos en condiciones de cara lejos de rotura, mientras que la ley de 9ohrI>oulomb, da una buena predicción del comportamiento del suelo en condiciones cercanas a la resistencia Bltima. Esto se debe a que el ;ujo plástico para este nivel de caras Bltimas domina el comportamiento, mientras que las las propiedades elásticas son relativamente de menor importancia. "eBn Fuez !),**&5, el criterio para evaluar un modelo deber ser siempre el de considerar considerar el balance entre entre los requerimientos requerimientos de rior desde el punto de vista de la mecánica del continuo, los requerimientos requerimientos reales de representar representar las propiedades del suelo desde el punto de vista e:perimental, así como los requerimientos de simplicidad en la aplicación desde el punto de vista computacional.

1.;.4.1 P$(#&$*)+ @)#6()*+ Fuez !),**&5, opina que dentro de estos modelos, se caracterizan por su carácter histórico y pionero, los trabajos de8 

6rucer y Craer !$%J)5, quienes intentaron modelar el comportamiento plástico de los suelos en el marco de la plasticidad clásica.



El rupo de >ambride 1oscoe 1oscoe ` "choeld, $%J, desarrolla desarrolla la teoria de estado crítico la cual provee las bases para entender y modelar el comportamiento de suelos ranulares y suelos blandos en condiciones drenadas y no drenadas y destierra nalmente la armación de -erzahi y Dvorslev acerca de la e:istencia de cohesión verdadera en suelos sobreconsolidados. sobreconsolidados. 6esafortunadamente 6esafortunadamente los modelos del estado crítico desarrollados desarrollados por el rupo de >ambride 1oscoe 1oscoe ` "choeld, $%J, 1oscoe ` urland, $%4 no pueden simular las presiones de poros y las deformaciones permanentes permanentes eneradas por la cara cíclica >arter et al., $%).


pá. /0

MODULO DE SUELOS Y


En las dos Bltimas d7cadas se ha producido un avance importante en el desarrollo de modelos elastoplásticos cada vez más complejos con la capacidad de modelar el efecto de la cara cíclica, manteniendo alunas de las características de la plasticidad clásica. Nna descripción detallada del desarrollo de estos modelos se encuentra en un trabajo de Cande Cande ` ienieMicz, $%), sobre ecuaciones constitutivas preparada para la # >onferencia #nternacional de 9ecánica de "uelos e #neniería de Lundaciones. Costeriormente, se desarrollan nuevos eventos como el Costeriormente, "imposio #nternacional sobre 9odelos Fum7ricos en \eomecánica , y la "eunda >onferencia #nternacional sobre onstitutivas para para 9ateriales de #neniería, en la que se presentan presentan nuevas ecuaciones constitutivas. En el proyecto KE " !Kerication !Kerication of entrifue "tudies5, 6afalias !6afalias, $%%05, presenta un interesante análisis sobre las ecuaciones constitutivas e:istentes para modelar el comportamiento dinámico de las arenas. "eBn \arcía Fuez !),**&5, los modelos se caracteriza de la siuiente manera8       

9odelos Clásticos oundin surface models FestedIsurfaces model 9odelos de Clasticidad \eneralizada 9odelos de Clasticidad >lásica 9odelos de 9ultiImecanismos 9odelos 6irectos o Empíricos

\arcía Fuez !),**&5, propone breve descripción de cuatro rupos de modelos bastantes interesantes8

+> B!5,"),0 #5(+*$ %!"$-#. Nn modelo interesante, y que podríamos cataloar como boundin surface, es el correspondiente correspondiente a la tercera eneración del modelo 9#-, desarrollado desarrollado por Cestana Cestana Cestana Cestana ` +hittle, $%%J y denominado 9#-I"$, 9#-I"$, el cual modela el comportamiento de arenas, arenas, arcillas y limos. El modelo utiliza la misma estructura básica de su predecesor !9#-IE/5, pero con cambios sinicativos en la forma de la boundin surface y en la ley de endurecimiento. endurecimiento.


pá. /J

MODULO DE SUELOS Y


Fuez !),**&5, considera que el nBmero de parámetros requeridos requeridos por el modelo es muy elevado !$J5, por lo que su campo de aplicación se reduce al campo investiativo. El nuevo modelo desarrollado por Cestana, utiliza $/ parámetros parámetros para el modelamiento de la arena. Nna característica importante, es que la ecuación constitutiva depende no solamente del estado de tensiones e historia de tensiones, sino que introduce la relación de vacios como un nuevo parámetro de estado.

B> P-+#)*)"+" G$,$(+-)H+"+. El concepto de plasticidad eneralizada fu7 introducido por 9roz 9roz 9roz ` ienieMicz, $%$. "e caracteriza porque no es necesario denir e:plícitamente la supercie de ;uencia ni el potencial plástico, representando representando una ventaja puesto que no se debe vericar la condición de consistencia. Esto es bastante razonable si se tiene en cuenta que los suelos son materiales que presentan endurecimiento ó ablandamiento por deformación, que son altamente no lineales y que no e:iste una supercie de ;uencia claramente denida. El modelo propuesto inicialmente, ha sido sometido a importantes mejoras, como se puede deducir de las publicaciones subsecuentes aparecidas a partir de $%J. 6entro de estas se destacan las publicaciones de ienieMicz,ienieMicz et al., $%J, ienieMicz ` Castor, $%4 y en especial las de Castor, Castor, quien introduce cambios importantes al modeloCastor et al., $%J,Castor $%J,Castor et al., $%&.

*> M!"$-!# )&!&-#)*!#. )&!&-#)*!#.

pá. /4

MODULO DE SUELOS Y


implementación num7rica.
6onde D, es un tensor de seundo orden no lineal de las variables de estado, V],e, y de la tasa de deformación V.En las referencias referencias consultadas sobre este modelo, se encontró que los modelos hipoplásticos tienen una ran capacidad predictiva, para lo cual hacen uso de ocho !5 parámetros>udmani, parámetros>udmani, )**0

"> M!"$-!# "$ "$,#)7*+*)6,. u7llar et al >u7llar et al., $%&&. En muchos casos estos modelos tienen dicultades para simular tambi7n el comportamiento dilatante lázquez et al., $%*. 1ecientemente lázquez y <ópez ûeral lázquez ` <ópezI ûerol, )**4, <ópezI ûerol ` lázquez, )**4, proponen un modelo que combina una ley de densicación con la plasticidad y resuelve este inconveniente. El modelo, es utilizado satisfactoriamente, en la reproducción, reproducción, de ensayos de corte cíclico en la arena de Fevada y la arena del rio Llores. El modelo constitutivo requiere requiere solamente siete parámetros para la calibración. Es indudable que este m7todo parece ser muy prometedor para el análisis del fenómeno de licuación. reconoce que las ecuaciones G+(*'+ N5$H =2:>, reconoce constitutivas es un campo de investiación e:citante, sobre el cual se han realizado numerosas numerosas publicaciones. 1azón por el cual se se seleccionó e:plicar más adelante el modelo de de Castor, Castor, en vista que constituye una ecuación base en la formulación de modelos constitutivos al momento de los análisis.

1.;.; T$!('+ "$ P-+#)*)"+" G$,$(+-)H+"+ \arcía Fuez !),**&5, dice que en plasticidad clásica se asume que e:iste una supercie en el espacio de tensiones llamada supercie de ;uencia denida por una función8 CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. /&

MODULO DE SUELOS Y


-al -al que para todo estado estado de tensiones dentro dentro de esa supercie, los incrementos de deformación son puramente elásticos. >uando el estado de tensiones toca la supercie L ocurren deformaciones deformaciones plásticas si el incremento de tensiones está diriido hacia afuera de L. Fo se admiten estados de tensión fuera de la supercie de ;uencia y por consiuiente cuando el incremento de tensiones está diriido hacia fuera de la supercie de ;uencia esta debe e:pandirse para que el nuevo estado de tensiones est7 nuevamente sobre L. 9atemáticamente esto se e:presa8

Esta condición se denomina condición de consistencia y la e:pansión de L se conoce como ley de riidización. El vector  contiene una serie de parámetros que determinan la posición, la forma y el tamao de la supercie L. Estos parámetros en eneral se hacen depender de las deformaciones plásticas o bien del trabajo plástico y para denir el modelo es necesario, además de denir la supercie de ;uencia, establecer la función conocida como ley de riidización8

El incremento de deformación total es la suma de deformaciones deformaciones elásticas más deformaciones plásticas8

6onde ^ se denomina Cotencial Clástico y g es un multiplicador. "eBn \arcía Fuez !)**&5, los modelos de plasticidad eneralizada tienen la ventaja de no necesitar de la determinación de la forma de la supercie de ;uencia ni de la CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. /

MODULO DE SUELOS Y


ley de riidización, pero en cambio hay que resolver otros dos problemas completamente análoos como son la determinación de la dirección de cara n!V, 5 y el módulo plástico D<@N !V, 5. "i bien en plasticidad eneralizada al no necesitar la condición de consistencia, se dispone de más libertad para especificar la función D<@N !V, 5, tambi7n es cierto que su sinicado físico es menos evidente que en plasticidad clásica y por ello, los parámetros del modelo son más difíciles de determinar y en eneral su relación con las propiedades físicas del material es poco clara. \arcía Fuez !),**&5, considera que una ventaja real de los modelos de plasticidad eneralizada es que pueden simular comportamientos imposibles de reproducir con plasticidad clásica como son la ocurrencia ocurrencia de deformaciones plásticas en descara y recara recara ! dentro de la reión elástica en modelos de plasticidad clásica5, comportamiento observado en ensayos en arenas. El autor de la presente tesis doctoral recomienda a sus lectores que para mayor detalle sobre la teoría de plasticidad eneralizada remitirse a la obra cientíca de \arcía Fuez !),**&5, descrita al nal del documento en el acápite de ibliorafía.

1.;.? E- M!"$-! "$ P+#!( P+#!( )$,)$8)*H &+(+ +($,+# "e supone válido el principio de tensiones efectivas, denido como8

6onde p es la presión del aua en los poros y ij es el delta de 2ronecer. Cara este caso adoptamos como positivas las tensiones de compresión. El modelo está formulado en t7rminos de los invariantes de tensión q y p* que se denen como8


pá. /%

MODULO DE SUELOS Y


"eBn \arcía \arcía Fuez !),**&5, el modelo C permite que ocurran deformaciones plásticas en descara descara y en recara recara !dentro de lo que en un modelo de plasticidad clásica sería la reión elástica5. Además se fuerza a que las deformaciones en descara sean de contracción. Esta característica permite reproducir reproducir el incremento de presión de poros durante la aplicación de una cara cíclica hasta llear a la licuación en el caso de una arena suelta o a la movilidad cíclica en el caso de una arena densa. Este comportamiento no puede ser modelado con los modelos de plasticidad clásica porque la aplicación de una cara cíclica dentro de la reión elástica no produce un incremento de presión de poros en absoluto !la trayectoria de tensiones resulta vertical5.A continuación se presentan presentan los resultados resultados de las predicciones del 9odelo de Castor para la arena de -umaco en ensayos tria:iales cíclicos. Cara tal n se utilizarán los parámetros obtenidos obtenidos en el capítulo anterior, y a partir de ellos, se intentará reproducir reproducir el comportamiento ante cara cíclica El autor de la presente tesis doctoral recomienda a sus lectores que para mayor detalle sobre la teoría de plasticidad eneralizada remitirse a la obra cientíca de \arcía Fuez !),**&5, descrita al nal del documento en el acápite de ibliorafía. \arcía FBez !),**&5, !),**&5, e:presa e:presa que unos de los mayores mayores desarrollos desarrollos en la evaluación de licuación en depósitos de arena ha sido el reconocimiento de que el fenómeno depende no solamente de la densidad, sino que e:isten factores adicionales tales como la fábrica, historia sísmica del depósito, el estado inicial de tensiones y la edad del depósito, entre otros. 6ebido a esto se ha visto la importancia de obtener muestras inalteradas de arena' sin embaro, las t7cnicas e:istentes para la recuperación de muestras inalteradas son muy costosas, por lo cual, la práctica usual es determinar el comportamiento de la arena ante cara monotónica y cíclica sobre muestras reconstituidas. Esta misma fuente, opina que e:iste amplia evidencia e:perimental que muestra que el comportamiento de arenas saturadas ante cara cíclica está sinicativamente in;uenciado por el m7todo de preparación de la muestra, esto es la manera como se produce la sedimentación del suelo. 6entro de dichas evidencias es importante destacar los estudios adelantados por 9ulilis !9ulilis et al., $%&&5, quien encontró que CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. 0*

MODULO DE SUELOS Y


dependiendo del m7todo de preparación de la muestra, la relación de tensiones requerida para causar licuación ante un nBmero dado de ciclos varía hasta en un $**O para muestras compactadas a la misma densidad. Alunos especialistas !2atyama et al., $%45, realizó pruebas sobre muestras inalteradas y alteradas compactadas a la densidad in situ.
"eBn \arcía FBez, la composición mineralóica determina la dureza, clivaje y resistencia resistencia del material.


pá. 0$

MODULO DE SUELOS Y


E$*! "$- %é!"! "$ &($&+(+*)6, #!<($ $- %6"5-! "$ *!($ #!<($ $- +%!()05+%)$,!. F5$,$ G+(*'+ N$H =2: 3tro de los aspectos importante que tienen in;uencia en el efectivo desarrollo desarrollo de la licuación del suelo, es tambi7n, determinado por la forma de las partículas. Alunos estudios cientícos !AshmaMy et al., )**/5, han mostrado que la forma de las partículas tienen una ran in;uencia sobre el comportamiento mecánico de suelos ranulares. Cara Cara ello, la forma de las partículas se caracterizan a trav7s de los siuientes parámetros adimensionales8 Esfericidad !"5 1edondez !15.


pá. 0)

MODULO DE SUELOS Y


D)#()<5*)6, "$ -+ +($,+ &!( $- +%+! "$- %),$(+- ,6$#$ $- &($"!%),)! "$ 0(+,!# +,05-+($#. En la actualidad, especialistas como >ho et al. !)**)5, !)**)5, y "antamarina !)**05, proponen una serie de correlaciones a partir de pruebas de laboratorio realizadas a numerosas muestras de arenas.
R$-+*)6, "$ +*'!#

V$-!*)"+" "$ !,"+# "$ *!($

D!,"$

Es la velocidad de ondas de corte a $C a y  refleja la sensibilidad de la velocidad de ondas de corte a la tensión media.
pá. 0/

MODULO DE SUELOS Y


6onde cs es el ánulo de fricción en estado crítico, k es el intercepto de la línea de estado crítico, para una tensión media de $ Ca. 6e estos resultan, de acuerdo con \arcía FBez, parámetros típicos de materiales que han sido in;uidos por la licuación del suelo tal como siue8

En las imáenes que siue ilustran alunos de los minerales que podemos encontrar en aquellas arenas que han sufrido licuación, tales como las l as arenas de -umaco -umaco en >olombia. >olombia .

=A -+ )H5)$("+> M),$(+- )&! E&)"!+ =A -+ "$($*@+> M),$(+- )&! !(<-$,"+ En la #lustración que siue se muestran la forma y tamao de minerales típicos de aquellos suelos licuables, que eneralmente, son arenas tal como se mostraron mostraron en las imáenes anteriores


pá. 00

MODULO DE SUELOS Y


D)#()<5*)6, &!( $- +%+! "$- %),$(+-. Alunos elementos Btiles para la identicación del rado de esfericidad y redondez de las partículas de un suelo lo constituye la ráca que siue.

F)05(+ /. C+(+ "$ $#$()*)"+" =S>  ($"!,"$H =R>. L+# -',$+# ")+0!,+-$# *!(($#&!,"$, + &+('*5-+# "$ ($05-+()"+" *!,#+,$. Cor su parte, C7rez Louet, A. !),***5, !),* **5, dice que la modelación model ación num7rica de los problemas que afectan eoImateriales !es decir, suelos, rocas y otros5 ha sido un área de investiación en los Bltimos decenios. Ello debido al creciente inter7s de predecir el comportamiento del material en situaciones prácticas de ineniería, el ran cambio de capacidades y recursos, recursos, y la creciente interacción entre la mecánica computacional, matemáticas aplicadas y diferentes campos de la ineniería !como p.ej. 9ecánica de CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. 0J

MODULO DE SUELOS Y


suelos5 apoyados de modelos constitutivos. El estado de la t7cnica con respecto a los e:perimentos, modelos constitutivos, y simulaciones num7rica num7rica en el análisis de eoI materiales es amplia, por lo que el e l presente trabajo se centra principalmente en el siuiente8 El constituyente de modelos no lineales del comortamiento mec!nico de materiales "ranulares#

Pé($H F!05$ A. =2> suiere dos enfoques diferentes para modelar el comportamiento mecánico de materiales ranulado en el marco de los modelos constitutivos hasta la fecha e:istentes8 9icro y macroscópico. macroscópico. El primero consiste en la modelación micromecánica de cada partícula por separado y calcular comportamiento en el nivel macroscópico relativo relativo a trav7s de la interacción de las partículas. El seundo modelo se basa en el material como un medio continuo. Karias leyes constitutivas continua continua se han utilizado para materiales materiales ranulares !normalmente !normalmente modelos viscoplástica y elastoplastico5.
6onde Vij del estr7s es de >auchy y el tensor de velocidad de deformación descrita por la ecuación8

6onde :i y vi son vectores de velocidad y posición, respectivamente. Nna e:presión comBn de ecuación es8

6onde p es la presión hidrostática hidrostática !tensión positiva5 y  es la viscosidad dinámica. Ello se describe como8


pá. 04

MODULO DE SUELOS Y


6onde Vd deviatoric ij es el tensor de tensión. tensión. >uando se se supone viscosidad constante, el líquido es llamado neMtoniano. Nn ;uido neMtoniano eneralizado se dene por una viscosidad que depende del tensor velocidad velocidad de deformación. Además, alunos alunos líquidos de de plástico muestran un Plímite de elasticidadP, es decir, por debajo del valor, se observa observa la ausencia de ;ujo, lo que que equivale a una una innidad de viscosidad en t7rminos de la ecuación En la ilustración se muestra una lista de leyes constitutivas para ;uidos8

M!"$-!# "$ W5)"! N$8!,)+,! $, 5,*)6, "$ -+ )#*!#)"+".

F5$,$ Pé($H F!05$ A. =2> 6e acuerdo con C7rez C7rez Louet, Louet, A. !),***5, de esa esa lista, los modelos por inham, >asson >asson y Derschel Derschel y ulley parecen ser más apropiado para materiales blandos. arreau >arreau para analizar la in;uencia del límite CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. 0&

MODULO DE SUELOS Y


de elasticidad de los materiales, lo que depende entre otras cosas, del esfuerzo aplicado, y la velocidad de deformación del material.

V$-!*)"+" "$ "$!(%+*)6,  (!5(+ &!( $#5$(H! "$ *)H+--+ ($#5-+,$ "$ -$$# *!,#)5)+ +,+-')*+ )&! +> B),0@+%1 <> B),0@+%2 *> C+(($+52.

Cor otra parte, seBn datos aportados por estudios realizados por Dradec et. Al. !),**45, la liquefacción es el proceso de e:presivo de la disminución de la solidez de suelos nos, saturados con aua a consecuencia de aumento de presiónes de poros causados por sismos. Estos autores, opinan que los movimientos de tierra, aplastamiento o e:pansión lateral del suelo, representan básicas características de CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. 0

MODULO DE SUELOS Y


liquefacción. >uando los los sedimentos se encuentran en las pendientes !junto con lateritas y productos meteorizados de lodo como por. por. ej. en Ficaraua, tenemos el >erro -omabB o >erro
M!#(+,"! -+ S5#*$&)<)-)"+" S5#*$&)<)-)"+" + -)*5$+**)6, "$ #5$-!# $, C$((! T!%+< E#$-'  #5# +-($"$"!($#. M!")7*+"! "$ (+"$*X $. +-. =2?>


pá. 0%

MODULO DE SUELOS Y


RESUMEN "e presenta en este documento breve sinopsis de los detalles relevantes e importantes planteados en esta parte8 oeciente de 1esistencia >íclica !>115, >oeciente de Esfuerzo >íclico !>"15


pá. J*

MODULO DE SUELOS Y


CAPITULO II 2. INTRO INTRODU DUCCI CCIÓN ÓN >uando los m7todos de evaluación del potencial de licuación, analizados en el >apítulo ##, indiquen que se puede producir licuación o que los márenes de seuridad no son los adecuados, deberán tomarse medidas para prevenir la ocurrencia de este fenómeno y por ende, evitar sus consecuencias.
2.1 METODOS DE MEJORA DE TERRENOS POTENCIALMENTE LICUABLES
pá. J$

MODULO DE SUELOS Y


$I

pá. J)

MODULO DE SUELOS Y


2.2. MTODOS ORIENTADOS A OBRAS NUEVAS 2.2.1. VIBROFLOT VI BROFLOTACIÓN ACIÓN >onsiste en un m7todo de mejora basado en la densicación del terreno, terreno, en la cual un vibrador es introducido al terreno, penetrando hasta la profundidad requerida, por peso propio y las vibraciones, y de ser necesario, es ayudado por aua a presión lanzada por la punta !Liura $5.

pá. J/

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 1 V)<(!W!+*)6, 6urante la aplicación de la vibro;otación, en suelos ranulares no cohesivos, las vibraciones anulan o disminuyen temporalmente las fuerzas entre partículas, y la ravedad produce un reordenamiento reordenamiento de las mismas a una estructura más densa !Liura !Liura )5. 6ebido a esto, la licuefacción del suelo !arenas limpias5 es total hasta una distancia de /* a JJ cm del vibrador, y a causa del amortiuamiento, disminuye hasta hacerse prácticamente nula a ).J m, apro:imadamente. apro:imadamente. El vibrador se encuentra alojado en un tubo de /* a 0* cm de diámetro, el cual cuela de una rBa. Este vibrador funciona mediante un motor e:c7ntrico que rota a altas revoluciones por minuto, el cual está accionado el7ctrica o hidráulicamente. "e suelen alcanzar amplitudes desde J a 0* mm y frecuencias de $** a /*** revoluciones por minuto. "uplementariamente a la vibración, su efecto se refuerza mediante aletas en la punta y la inyección de aua con alto caudal !hasta /* litros por seundo5 y una presión má:ima de $* bares.


pá. J0

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 2 C+%<)!# $, -+ $#(5*5(+ "$- $(($,! +,$#  "$#&5é# "$- (++%)$,! =Z@ $# $- +#)$,! &(!"5*)"!>. Esta t7cnica se aplica en los v7rtices de una malla, habitualmente trianular, con una separación entre ellos que depende de las características iniciales del suelo y la mejora que se pretende conseuir, para lo cual en proyecto se jan los criterios básicos de asientos admisibles y capacidad portante necesaria. omo resultado, se forma una masa de terreno compactado, compacta do, de forma sensiblemente cilíndrica.

F)05(+ 3 E#5$%+ $$*5*)6, "$ -+ )<(!W!+*)6,. CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. JJ

MODULO DE SUELOS Y


Este tratamiento es efectivo para suelos con un contenido de nos inferior al $* I $JO !Liura 05 y la profundidad p rofundidad del tratamiento puede llear a ser hasta )* m.

F)05(+ 4 R+,0!# 0(+,5-!%é()*!# "$ +&-)*+*)6, "$ -+ )<(!W!+*)6, )<(!#5#)5*)6, )<(!#5#)5*)6,  -+ *!%&+*+*)6, "),%)*+ >on este tipo de t7cnica se pueden lorar mejoras en depósitos ranulares sueltos del orden de8 I El módulo de deformación se puede incrementar entre ) y J veces el modulo antes del tratamiento. tratamiento. I El ánulo de rozamiento rozamiento interno se incrementa entre J[ y $*[. CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. J4

MODULO DE SUELOS Y


I Fo obstante se puede producir una reducción en la permeabilidad de un orden de manitud.

2.2.2. VIBROSUSTITUCIÓN
F)05(+ ; T(++%)$,! *!, )<(!#5#)5*)6,. En este caso, el vibrador penetra hasta la profundidad profundidad prevista y el hueco resultante se rellena de material ranular sin nos, compactado' el proceso puede ser hBmedo con chorros de CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. J&

MODULO DE SUELOS Y


aua que eliminan los nos, o seco con la ayuda de aire comprimido, y en ambos casos la alimentación del material aportado puede ser desde supercie o por el fondo. El esquema de ejecución de este tipo de tratamiento y sus pasos de ejecución se describen en las Liuras Liuras 4 y &.

F)05(+ ? E#5$%+ (++%)$,! *!, )<(!#5#)5*)6,.

F)05(+ : P+#!# "$ $$*5*)6, "$ 5,+ *!-5%,+ "$ %+$()+0(+,5-+(. $5 Cenetración del vibrador por peso propio, las vibraciones y alunos casos ayudado por una lanza de aua o aire. )5 Alimentación del material ranular. ranular. CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. J

MODULO DE SUELOS Y


/5 >ompactación mediante vibración del material ranular, levantando y reI introduciendo el vibrador. 05 Ejecución de la columna completa. Este m7todo tiene la ventaja, que además de densicar y reforzar el terreno, terreno, mejora las condiciones de drenaje del terreno. terreno. Al iual que el caso de la vibro;otación, la t7cnica se aplica en los v7rtices de una malla, habitualmente trianular, con una separación entre ellos que depende de las características iniciales del suelo y de la mejora que se pretende conseuir.
2.2.3. C!%&+*+*)6, "),%)*+ *-#)*+ =CDC> Es un m7todo en el que la mejora del terreno se lora mediante la densicación provocada por la aplicación repetida, en puntos convenientemente espaciados de la supercie del mismo, de impactos de ran enería !Lotos $ y )5.


pá. J%

MODULO DE SUELOS Y


F!! 1 C!%&+*+*)6, "),%)*+ *-#)*+.


pá. 4*

MODULO DE SUELOS Y


F!! F!! 2 C($($# &(!"5*)"!# $, -+ +&-)*+*)6, "$ -+ *!%&+*+*)6, *!%&+*+*)6, "),%)*+ *-#)*+. En esta t7cnica, randes pesos !$* a )* ton5 al caer desde alturas elevadas !$J a /* m5, compactan el terreno terreno hasta que despu7s de un cierto nBmero de impactos, no se obtiene ninuna disminución de volumen, pues la elevación de la presión intersticial hace que el suelo se comporte como un líquido !se produce produce licuación5. "e detiene el trabajo hasta la disipación del e:ceso de presión intersticial, y a continuación, se efectBa una nueva pasada !Liura 5. "e comprende que cuanto mayor sea la permeabilidad del terreno terreno tratado, menores serán la elevación de la presión intersticial provocada por los impactos y el periodo necesario para su disipación.
pá. 4$

MODULO DE SUELOS Y


licuefacción, aumenta hasta valores superiores a los e:istentes antes del olpeo, a medida que desaparece el e:ceso e:ceso de presión intersticial y se ana resistencia.
F )05(+ K E!-5*)6, "$ -+ $,$(0'+ -+ +()+*)6, "$ !-5%$, -+ &($#)6, ),$(#)*)+-  -+ ($#)#$,*)+ "$- $(($,! "5(+,$ -+ *!%&+*+*)6, "),%)*+ +> $, 5,+ +#$ <> $, +()+# +#$#. =A(%)! 1;>. Antes de comenzar el tratamiento, es importante prever apro:imadamente apro:imadamente la mejora del terreno que se puede conseuir y en función de ella, denir el prorama de ejecución en aspectos tales como8 asiento instantáneo, enería de saturación por fases, nBmero de fases, separación entre los puntos de impacto y enería, y nBmero de impactos por puntos en cada fase, períodos de disipación de presiones intersticiales, enería total etc. El prorama de ejecución denitivo se establece tras comprobar el inicial en las pruebas de comienzo de obra.
pá. 4)

MODULO DE SUELOS Y


El prorama de olpeos es otro aspecto importante. L5 sean mayores a un $J a )*O la compactación dinámica pierde su ecacia ecacia !Liura !Liura 05 y su proceso de ejecución se vuelve lento, porque las fases previstas para aplicar la enería especíca de proyecto deben dividirse en pasadas con tiempos de espera variables, dependiendo del contenido de nos y de las características de 7stos. En función de los l os datos obtenidos en seis casos reales !Armijo, $%%J5 y de los estudios de 9ayne y otros !$%05, la profundidad de in;uencia !65 de la compactación dinámica clásica !>6>5 vendría dada, apro:imadamente, por la siuiente fórmula8

En la cual + es el peso en toneladas de la masa que se deja caer, D es la altura de caída en metros y n es un coeciente que varía entre *.4 !ravas y arenas limpias5 y *,/J !arenas limosas y limos con #C  $* O5, apro:imadam apro:imadamente. ente. -eniendo eniend o en cuenta lo anterior y las capacidades má:imas de las rBas normalmente disponibles !D  /* m, +  )* t5, se puede concluir que para la >6> las 6 má:imas varían entre & y $) m, apro:imadamente.

2.2.4. C!%&+*+*)6, (&)"+ &!( )%&+*!# ! *!%&+*+*)6, "),%)*+ (&)"+ =CDR> 615 es una nueva t7cnica de mejora del terreno nueva, análoa a la compactación dinámica clásica !>6>5. En ambas t7cnicas la mejora del terr te rreno eno se lora mediante la densicación provocada por la aplicación repetida, en puntos convenientemente espaciados de la supercie del mismo, de impactos de ran enería !Loto /5. CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. 4/

MODULO DE SUELOS Y


En la >61 se utiliza una pesa de & t la cual se levanta levanta con un sistema hidráulico hasta una altura de $.) m y a continuación se deja caer sobre una zapata de acero especialmente diseada, de $.J m de diámetro, con una frecuencia de hasta J* olpes por minuto !Loto !Loto /5. Formalmente, Formalmente, en cada fase se aplican unos 0* a 4* olpes en cada uno de los puntos de compactación !Loto 05, los cuales se distribuyen seBn mallas trianulares o cuadradas, de $.J a ) m de lado !Liura %5.

F!! 3 C!%&+*+*)6, "),%)*+ (&)"+.


pá. 40

MODULO DE SUELOS Y


F!! 4 D$+--$ "$ -+ H+&++ 5$ ($*)<$ -!# )%&+*!# $, -+ CDR. En eneral se realizan dos o más fases, con los puntos de compactación desfasados entre sí, hasta alcanzar la enería por unidad de supercie o enería especíca de diseo !Ee5. Al iual que en la >6>, para alcanzar la Ee de diseo se realizan dos o más fases. 6> o >61, respectivamente.


pá. 4J

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+  D)#()<5*)6, "$ &5,!# "$ *!%&+*+*)6, *!%&+*+*)6, @+<)5+@+<)5+- $, -+ CDR. El mecanismo de densicación con este tipo de t7cnica, es similar al de la compactación dinámica convencional, el cual se encuentra descrito en el punto anterior. Al iual que la compactación dinámica, su aplicación pierde ecacia cuando el contenido de nos es superior a un $J  )*O. 61 produce un impacto medioambiental, en t7rminos de ruido y de vibraciones, bastante inferior al de la >6>. Esto enera menos molestias a las personas y permite realizar trabajos CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. 44

MODULO DE SUELOS Y


de compactación más pró:imos pró:imos a estructuras e:istentes, sin correr correr el rieso de afectarlas.

2.2.; D$$& M)/),0 El 6eep 9i:in es una t7cnica de mejora del terreno, en la cual el suelo es mezclado mecánicamente con alBn tipo de aditivo químico !aente estabilizante5 que reacciona con el terreno !Liura !Liura ###I$* y ###I$$5. El objetivo del 6eep 9i:in es mejorar las características del terreno !incrementar la resistencia y reducir la deformabilidad5. deformabilidad5. Este m7todo de mejora estabiliza las partículas que forman el suelo, permaneciendo el esqueleto del terreno terreno estable al ser sometido a las fuerzas sísmicas e:ternas, lo cual evitará la ocurrencia ocurrencia de un incremento en la presión intersticial y de esta manera impidiendo la ocurrencia de licuación. Cor otro lado, este tratamiento conere al terreno una cohesión !entre *.*J y ).J 9pa5, que en muchos casos es capaz de resistir, por si sola, las acciones sísmicas e:ternas.

F)05(+ 1 D$$& M)/),0.


pá. 4&

MODULO DE SUELOS Y


F)0 5(+ 11 E#5$%+ "$ $$*5*)6, "$- D$$& M)/),0.
Elementos aislados y@o solapados.

I

Lilas de elementos solapados.

I

>uadriculas o emparrillados.

I

loques.

I

>ombinación de las antes citadas.


pá. 4

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 12 D)#),+# *!,705(+*)!,$# "$ (++%)$,! *!, D$$& M)/),0 =#$0, -+ S!*)$"+" J+&!,$#+ "$ M$*,)*+ "$ S5$-!#>. Nna eometría en particular es escoida de acuerdo al objetivo de la aplicación de esta t7cnica y re;eja la capacidad mecánica y las características del m7todo particular empleado. >on esta t7cnica se pueden alcanzar profundidades de hasta /* m.

2.2.?. R$$%&-+H! >onsiste en minimizar el rieso de licuación mediante la e:cavación del estrato susceptible a licuar y reemplazarlo por un material que no sea susceptible o fácilmente compactable !Liura $/5

F)05(+ 13 Mé!"! "$ ($$%&-+H!. Atendiendo a los altos costos que sinica, en eneral sólo resulta recomendable, recomendable, en el tratamiento de supercies relativamente pequeas, en depósitos de poco espesor y cerca de la supercie.

2.2.:. Mé!"! "$ &($%$H*-+"! Este m7todo se basa en el proceso de premezclado de un terreno terreno ranular !preferiblemente arenas5 con una pequea cantidad de alBn aente estabilizante !cemento o solución química5, con el objetivo crear un nuevo material, cuyas propiedades aranticen un comportamiento adecuado ante las acciones sísmicas y a su vez sobre el fenómeno de la licuación !Liura $05.


pá. 4%

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 14 Mé!"! "$ &($%$H*-+"!. Este m7todo es muy utilizado en terrenos anados al mar, en rellenos, en el trasdosado de cajones y muros en muelle. !Liura !Liura $J5.

F)05(+ 1; A&-)*+*)6, "$- %é!"! "$ &($%$H*-+"!. Este m7todo tiene las siuientes ventajas8 $I El material una vez vertido no necesita otro otro tipo de mejora del terreno. )I "e puede utilizar un vertido directo directo y a ran ran escala, es decir, tiene randes rendimientos. CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. &*

MODULO DE SUELOS Y


/I
2.2.K. R$<++%)$,! R$<++%)$,! "$- ,)$- ($)*! Este m7todo se fundamenta en reducir el potencial de licuación mediante el rebajamiento del nivel freático. freático.
2.2.. D)#)&+*)6, ),%$")++ "$- $/*$#! "$ &($#)6, ),$(#)*)+Este m7todo previene la ocurrencia de licuación mediante la instalación de drenes articiales o de rava en depósitos de arena, con el objetivo de disipar el e:ceso de presión intersticial inducido por acción sísmica !Liura !Liura $45.


pá. &$

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 1? D)$($,$# +-$(,+)+# &+(+ -+ ")#)&+*)6, ),%$")++ "$ -+ &($#)6, ),$(#)*)+-. Cuesto que este m7todo puede ejecutarse con pocas perturbaciones !ruido y vibración5, puede ser usado en áreas urbanas, debido a ello, su nBmero de aplicaciones se han incrementado incrementado rápidamente en los Bltimos aos. El m7todo de disipación puede ser dividido en dos rupos, de acuerdo al tipo de material utilizado como dren' m7todos con drenes de rava y m7todos con drenes articiales. Cara Cara el caso en particular de obras nuevas, este m7todo consistirá en la colocación, en una malla arrelada, arrelada, de drenes, cuya función será disipar el e:ceso de presión intersticial de manera casi instantánea.

2.2.1. E/&-!#)!# En alunas ocasiones se han empleado para compactar materiales arenosos. arenosos. -iene la ventaja de poder densicar áreas randes en un corto periodo de tiempo, pero presenta la desventaja de la falta de control en el proceso ejecución del mismo, debido a la ran erraticidad de los resultados que suelen obtenerse, además de enerar problemas ambientales !mucho ruido y vibraciones5.

2.2.11. I,*-5#)!,$# ('0)"+# @),*+"+#.

pá. &)

MODULO DE SUELOS Y


desplazamiento usualmente de hormión prefabricado, hincados en el terreno formando una retícula !Loto J5. Estos pilotes mejoran el comportamiento sísmicos del terreno terreno mediante tres mecanismos distintos. El primero, la resistencia a ;e:ión de los pilotes connan el suelo, reduciendo sus desplazamientos tanenciales cíclicos antes acciones sísmicas !efecto de refuerzo5. En seundo luar, las vibraciones y los desplazamientos producidos producidos durante su instalación provocan la densicación del terreno. Linalmente, durante el proceso de hincado se incrementan las tensiones de connamiento lateral en el terreno circundante a los pilotes. -odo lo comentado anteriormente anteriormente incrementa la resistencia a la licuación. Ntilizando esta t7cnica, se ha contrastado la densicación del terreno terreno localizado a un radio entre & a $) veces el diámetro del pilote !1obinsy !1obinsy y 9orrison, 9orrison, $%4&5, y consecuentemente, son ejecutados dispuestos en una malla. Entre los pilotes hincados, se han vericado incrementos en la densidad relativa del terreno hasta valores del orden de &J y *O !"olymar y 1eed, $%45. Linalmente, esta t7cnica se puede ser económicamente viable hasta una profundidad de )* m.

F!! ; ),*+ "$ &)-!$# $, 5, +(($0-! ($)*5-+(. 2.2.12. R$5$(H! "$ -+# $#(5*5(+# Este m7todo consiste en tomar medidas, durante las fases de diseo y ejecución de proyectos, proyectos, de tal manera que aranticen aranticen el funcionamiento de una determinada estructura estructura al producirse CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. &/

MODULO DE SUELOS Y


el fenómeno de licuación. Es importante importante sealar, que que estas medidas solo serían efectivas si los efectos provocados por la licuación son moderados. Cara Cara determinar el tipo de refuerzo a emplear, debe realizarse en primer luar un análisis de cuáles serían los efectos de la potencial licuación sobre la estructura, y a partir de este análisis se determina las medidas a tomar, las cuales pueden ser de los siuientes tipos8 aI En estructuras estructuras a cimentarse mediante pilotes, se se debe tomar en cuenta que los mismos estarían sometidos a ;e:iones de consideración, debido a las l as caras laterales eneradas a partir de la p7rdida de connamiento del terreno terreno licuado.
F)05(+ 1: E#5$%+ &)-!$# #!%$)"!# + W$/)!,$# &!( -)*5+*)6,. bI El diseo y ejecución de muros pantallas empotrados en un estrato impermeable por debajo de los estratos susceptibles a licuar !Li. !Li. $5. >on esta medida se cortan las redes de ltración evitando la propaación del incremento de la presión intersticial CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. &0

MODULO DE SUELOS Y


desde las zonas licuadas, además de connar el terreno evitando que se produzcan randes deformaciones tanenciales. cI
F)05(+ 1K E#5$%+ %5(! &+,+--+ *!,7,+,$ <+! 5,+ $#(5*5(+. dI Estructuras cimentadas supercialmente, supercialmente, pueden pueden sufrir rietas y asientos diferenciales, debido a la disminución de la capacidad portante ocasionada por la licuación. En estos casos debe evitarse la construcción de zapatas aisladas y en su luar cimentar mediante una loza reforzada o mediante cimentación profunda. eI
pá. &J

MODULO DE SUELOS Y


F )05(+ 1 A,*-+$ %$")+,$ &)-!$# "$ $#(5*5(+ $,$((+"+. 2.3. METODOS ORIENTADOS A OBRAS E[ISTENTES 2.3.1 R$*+-*$ *!, %)*(!&)-!$# Nn micropilote es un elemento cilíndrico, con un diámetro inferior a /** mm, perforado in situ, armado a rmado con tubería de acero, reforzada reforzada a veces con uno o varios redondos, e inyectado con lechada o mortero de cemento en una o varias fases !Liura )*5.


pá. &4

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 2 S$**)!,$# "$ %)*(!&)-!$# #$0, +(%+"5(+. +(%+"5(+. "e caracteriza principalmente por el hecho de llevar armadura a rmadura tubular de acero !cuando del diámetro es superior a $** mm5, y que el material que rodea esta armadura y que queda en contacto con el terreno terreno !lechada o mortero5 mortero5 se introduce a presión contra el terreno, pudiendo realizarse esta inyección por tramos. "e clasican entre ellos atendiendo fundamentalmente a los siuientes aspectos8  Cor la forma de transmitir los esfuerzos al terreno8  Cuntualmente, cada uno de los micropilotes a trav7s de su fuste, y su punta, como cimentación profunda.  En conjunto, mejorando una zona determinada del terreno.  Cor el tipo de solicitación dominante a la que están sometidos8  Esfuerzos a:iales a compresión o tracción !cimentaciones y recalces5.  9omentos ;ectores y esfuerzos cortantes !estabilización de laderas, contención de e:cavaciones, e:cavaciones, etc.5.  Cor el sistema de inyección de la lechada o mortero de cemento8 CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. &&

MODULO DE SUELOS Y


En el tratamiento de suelos potencialmente licuables, los micropilotes se han utilizado como t7cnica de recalce, en la cual las caras caras de una determinada estructura son son transmitidas a capas más profundas del terreno con mejores características, atravesando los estratos susceptibles a licuar !Liura !Liura )$5. -ambi7n -ambi7n estos pueden ser utilizados en forma de reticulado en todo el perímetro perímetro de la cimentación, cimentación, de tal manera manera que que además de recalzar connan el terreno, disminuyendo las deformaciones deformaciones tanenciales cíclicas al ser sometido 7ste a las acciones sísmicas !Liura ))5. Cresenta Cresenta la desventaja de su escasa resistencia a ;e:ión, lo cual limita su aplicación en espesores espesores considerables de terrenos terrenos licuables, en donde los micropilotes perderían perderían el connamiento del terreno circundante.

F)05(+ 21 R$*+-*$ *!, %)*(!&)-!$#.


pá. &

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 22 R$*+-*$ %$")+,$ ($)*5-+"! "$ %)*(!&)-!$#. 2.3.3. I,$**)!,$# "$ )%&($0,+*)6, )%&($0,+*)6, >onsiste en la inyección de un ;uido de baja viscosidad dentro de los poros del terr te rreno, eno, sin prácticamente modicar o alterar la estructura del suelo. El principal objetivo de esta t7cnica es reducir la permeabilidad, controlar las redes de ;ujo, incrementar la resistencia y la deformabilidad del terreno !Liuras )/ y )05.


pá. &%

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 23 I,$**)!,$# "$ )%&($0,+*)6,. )%&($0,+*)6,.

F)05(+ 24 E#5$%+ "$ ),$**)6,. >omo esta t7cnica es dependiente de la permeabilidad, su empleo está restrinido restrinido a arenas y ravas limpias u otro tipo de terrenos porosos que puedan ser penetrados por las inyecciones poco viscosas. 6ebido a ello, la porosidad obierna obierna las admisiones en este tipo de tratamiento. 3tros aspectos importantes a tener en cuenta son la ranulometría, la fábrica y la estratirafía del terreno. terreno. "e puede estimar que el volumen apro:imado inyectado estará entre $*I)JO del volumen total del terreno a tratar.

pá. *

MODULO DE SUELOS Y


las soluciones más utilizadas para el refuerzo del terreno. on este tipo de t7cnica se puede mitiar y@o evitar la ocurrencia ocurrencia del fenómeno de licuación bajo obras construidas mediante su aplicación en dos variantes8 $I 9ediante el tratamiento tratamiento de la masa masa de terreno terreno potencialmente licuable situada bajo la cimentación de la obra en cuestión. >on esta t7cnica el terreno es estabilizado, impidiendo que se produzca un colapso de su estructura al ser sometido a la acción sísmica, de esta manera, se evita el incremento de presión intersticial que oriina licuación, además de proveer cohesión e incrementar la riidez del terreno.

F)05(+ 2; R+,0! "$ +&-)*+*)6, "$ -!# ")#),!# +0$,$# $#+<)-)H+,$# 5)-)H+"!# $, -+# ),$**)!,$# "$ )%&($0,+*)6,. )%&($0,+*)6,. )I 9ediante la utilización de esta t7cnica como recalce recalce !Liura !Liura ###I)45, en la cual las caras de la estructura en CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. $

MODULO DE SUELOS Y


cuestión son transmitida a estratos más profundos profundos con mejores propiedades propiedades resistentes y que no sea susceptible a licuar. Además de transmitir las caras al estrato profundo, se crea una barrera ríida y poco permeable entre el terreno que rodea la estructura !potencialmente licuable5 y el terreno terreno bajo la misma. Esta barrena por un lado conna el terreno bajo la cimentación de la estructura, limitando las deformaciones tanenciales cíclicas debido a la acción sísmica, impidiendo el colapso de la estructura del terreno y así la eneración de presión intersticial, y por otro lado funciona como barrera impermeable, impidiendo la propaación de las presiones p resiones intersticiales eneradas en las zonas circundantes ci rcundantes licuadas al terreno bajo la cimentación recalzada.


pá. )

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 2? E#5$%+ "$ ($*+-*$ *!, ),$**)!,$# "$ )%&($0,+*)6,.
2.3.4. I,$**)!,$# "$ (+*5(+*)6, Esta t7cnica consiste en la hidrofracturación deliberada del terreno terreno mediante la inyección bajo presión, con el objetivo de colmatar con la mezcla inyectada las suras así creadas, junto a los posibles huecos y suras naturales e:istentes !Liura )&5. El resultado nal, es un terreno armado e impermeabilizado por la red de suras rellenas con la mezcla inyectada, así como consolidado, en cierto rado, por lo pequeos desplazamientos del proceso de hidrofracturación !Liura )5.

F)05(+ 2: E#5$%+ $$*5*)6, ),$**)!,$# "$ (+*5(+*)6,.


pá. /

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 2K V$($<(+*)!,$# V$($<(+*)!,$# $, $- $(($,! &(!"5*! "$ -+ @)"(!(+*5(+*)6,. Estas discontinuidades y suras se producen en la dirección de mínima resistencia, en teoría esta sería la dirección de la tensión principal mayor, pero en la práctica estas direcciones usualmente son controladas por la anisotropía anisotropía del terreno. terreno. Este tipo de inyección se aplica mediante la t7cnica de los tubos manuitos, permitiendo la reinyección en varias fases.
pá. 0

MODULO DE SUELOS Y


propaación de sobre presiones intersticiales desde zonas licuadas circundantes.

2.3.;. J$ G(!5),0 "e dene como TetIroutin el tratamiento del terreno consistente en la disreación del mismo con alta enería en sentido eneralmente ascendente y la mezcla con una lechada de cemento, con el n de crear de una forma controlada columnas seudo cilíndricas de sueloIcemento !Liura ###I)%5. Aunque estas columnas vienen en ocasiones reforzadas reforzadas por armaduras armaduras de acero situadas en su eje, lo l o habitual es que est7n compuestas Bnicamente por la mezcla del suelo, previamente disreado, disreado, con la l a lechada de cemento.

F)05(+ 2 E#5$%+ (++%)$,! *!, J$ G(!5),0.

pá. J

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 3 J$ G(!5),0 )&! 1. En el jet tipo ), tambi7n denominado tambi7n Tet de doble ;uido. "e presenta con dos variantes8  En la Kariante )A !aua  lechada5 el tratamiento del terreno se realiza a trav7s de dos toberas desplazadas verticalmente !Liura /$5.

pá. 4

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 31 J$ G(!5),0 )&! 2A.  En la Kariante ) !aire !ai re  lechada5 lech ada5 los l os chorros son s on conc7ntricos, potenciando el aire la acción de rotura del terreno y el mezclado de la lechada de cemento, además de favorecer la evacuación del detritus !Liura /)5.

F)05(+ 32 J$ G(!5),0 )&! 2B. El jet tipo /, conocido tambi7n como TetIroutin de triple ;uido o triIjet, consiste consiste en envolver con aire aire comprimido comprimido el chorro chorro de aua a alta presión del -ipo ), que se inyecta por las toberas superiores para romper el terreno, para posteriormente rellenarlo con lechada de cemento inyectada por las toberas inferiores !Liura //5. CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. &

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 33 J$ G(!5),0 )&! 3. En los tipos de Tet ) y /, la presión de la lechada de cemento en el relleno, será la necesaria para poder inyectar los volBmenes de lechada prejadas en el campo de pruebas, a trav7s de las toberas de relleno. E:isten en la actualidad y además se están desarrollando desarrollando otros tipos de jet como el superjet !Liura !Liura /05, el cual no se han estandarizado todavía, pero su aplicación al mercado es inminente.
pá. 

MODULO DE SUELOS Y


desde zonas licuadas al terreno bajo la cimentación, al ser sometido a las acciones sísmicas sísmicas !Liura !Liura /J5.

F)05(+ 34 E#5$%+ (++%)$,! *!, S5&$($. El nBmero y el espaciamiento de los taladros son factores muy importantes que in;uyen en el comportamiento lobal del terreno tratado.


pá. %

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 3; J$ G(!5),0 *!%! ($*+-*$. 2.3.?. I,$**)!,$# "$ *!%&+*+*)6, *!%&+*+*)6, >onsiste en la inyección de un mortero seco, de baja movilidad, que al ser inyectado se e:pande como una masa homo7nea desplazando y compactando el terreno terreno circundante !Liura !Liura ###I/4 y ###I/&5. Da sido utilizada e:itosamente en compensación de asientos y en densicación de terrenos. Esta t7cnica es aplicable a terrenos ranulares ranulares !donde se encuentran los terrenos potencialmente licuables5, pero no es apropiada para terrenos cohesivos saturados y es marinalmente marinalmente efectiva en limos. El mortero esta formado por arenas limosas, cemento, cenizas volantes y aua. El cono de Abrams e:iido está en torno a los )J mm.


pá. %*

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 3? I,$**)!,$# "$ *!%&+*+*)6,.

F)05(+ 3: E#5$%+ "$#&-+H+%)$,!  *!%&+*+*)6, "$$(($,! *)(*5,"+,$. CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. %$

MODULO DE SUELOS Y


F)05(+ 3K E#5$%+ "$ ),$**)!,$# "$ *!%&+*+*)6, $, ($*+-*$#. 2.3.:. O(!# %é!"!# E:isten otros m7todos m7todos de mejora, como el 6eep 9i:in, Cantallas Cantallas de hormión, pantallas drenantes, entre otros, que podrían utilizarse para mitiar el potencial de licuación en obras construidas, pero dadas las condiciones necesarias para la ejecución los mismos, hace prácticamente imposible su uso debido a las restricciones de acceso y álibo. CURSO DE TITULACION CIMENTACIONES

pá. %)

MODULO DE SUELOS Y


2.4. RECAPITULACIÓN Y CONCLUSIÓN

I

6entro de cada una de estas cateorías, se pueden encontrar m7todos cuya aplicación está orientada a obras nuevas y m7todos cuya aplicación está orientada a obras o construcciones e:istentes. 6entro de los m7todos orientados a las obras nuevas, los basados en la densicación del terreno terreno son los más ables. Esta armación, armación, ha sido contrastada con la e:periencia, debido al ran nBmero de tratamientos ejecutados y los resultados resultados obtenidos. 6ebido a ello, se considera como el m7todo estándar para mitiar el potencial de licuación. Fo obstante, la aplicación de estas t7cnicas !vibro;otación, !vibro;otación, vibrosustitución, compactación dinámica clásica y rápida5 enera efectos indeseables sobre el medio ambiente, ambiente, debido debido a las vibraciones vibraciones y al ruido producido durante durante la ejecución de los mismos.

pá. %/

MODULO DE SUELOS Y


debe prestarse mucha atención al costo de la actuación y los efectos de los aentes estabilizantes sobre el medio ambiente.
"u costo es bajo en relación a otras t7cnicas similares.

I

"u ejecución es sencilla.

I
"e pueden realizar en condiciones de álibo limitado.

I

Fo tiene efectos ambientales.

I

"on de fácil supervisión y control, entre otros aspectos.

>omo consecuencia de lo e:presado, el capítulo siuiente se dedica al estudio de las inyecciones de compactación, como m7todo de mejora de terrenos potencialmente licuables.


pá. %0

MODULO DE SUELOS Y


BIBLIOGRAFÍA 3bando, -. !),**%5. !),**%5. 9odelación eomecánica y temporal temporal de la licuefacción en suelos de minas no metálicas. Estudio >aso8 >iudad de 9anaua !Ficaraua5. -esis 6octoral. Editorial Nniversidad #nternacional de Andalucía NFSA !Duelva, Espaa5.paina /J I $)* 3lcese, 9. !)**&5. #nvestiación eot7cnica sobre el sismo del $J de aosto del )**&, E:pediente *&I)J del atólica del CerB, . !$%%/5. P\eoloía de los >uadránulos de 9ala, onayca, >hincha, -antara y >astrovirreyna8 Dojas )4IT, )4I2, )4I#, )4I9, )&I2, )&I#, )&I9P, oletín del #nstituto \eolóico 9inero y 9etalBrico. "erie A8 >arta \eolóica Facional !005,
pá. %J

MODULO DE SUELOS Y


-avera, -avera, D., ernal, ernal, #., y "alas, D. D. !)**&5. PEl "ismo de Cisco Cisco del $J de aosto, )**& !&.%9M5, 6epartamento de #ca I CerBP, oletín de la "ociedad \eolóica, #nstituto \eofísico del CerB, oast of >entral Ceru, portal8 http8@@earthquae.uss.ov@eqcenter@ http8@@earthquae.uss.ov@eqcenter@eqintheneMs@)**&@us) eqintheneMs@)**&@us)**&bcv@ **&bcv@ wsummary !visitado el $$@%@)**&5.


pá. %4

MODULO DE SUELOS Y

RECOMENDACIONES - SOLUCIONES PARA PROYECTOS DE EDIFICACIONES.docx

Recommend Documents