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8/20/2019 RECOMENDACIONES - SOLUCIONES PARA PROYECTOS DE EDIFICACIONES.docx

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UNIVERSIDAD ALAS PERUANASFACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA

E.A.P INGENIERIA CIVIL

CAPITULO I

1. INTRODUCCIÓN

En este documento se introducen,profundizan y ejemplicanplanteamiento analítico y matemáticos relativos a licuefacción delterreno hasta ahora desarrollados, su importancia y diferenciasentre unos y otros. Asimismo, se reconocen las característicasesenciales de cada planteamiento abordado, y se destaca quecada uno de ellos ha sido herramienta valiosa para el desarrollo de

uno de los principales ejes de acción de la ineniería sísmica.En la actualidad se presentan en publicaciones cientícas diversasmetodoloías internacionales !"eed e #driss, $%&$' (oud e #driss,)**$' (eian y +hitman, $%&' -oimatsu y (oshimi, $%/' -aipin y otros, $%0' Ambraseys, $%' "eed y otros, $%/'1obertson, $%%*' 2ishida y 3hsai, $%4% y $%&*' y otros5 paracuanticar la licuación de los suelos resultantes de accionesdinámicas !sísmicas5.

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El desarrollo de este trabajo se profundiza y se ejemplicaplanteamientos analíticos y su aplicación a la construcción deedicaciones que son fundamentales hoy en día en el sector de laineniería civil. 6entro de la variedad de m7todos pararepresentación de datos cualitativos a trav7s de valoracionesnum7ricas a indicadores eot7cnicos plasmados en diarama derelación, modelos estadísticos y cartorácos. ( nalmente, su uso

permite derivar recomendaciones para ser empleadas en otrasáreas con particularidades semejantes a estudiar, los m7todoscomo de8

• 2ishida y 3hsai !$%4% y $%&*5• 97todo de "eed et.al. !$%/5

"on de ran importancia para mejorar las características deresistencia a la licuefacción, con el que se loró obtener unaevaluar a la resistencia de los suelos a la licuación, en nuestro paísla utilización de los estos m7todos son muy escasas para la

pá. $CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES


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evaluación de potenciales de licuefacción de suels ranularessujetos a movimientos sísmico

Ante tal situación, como un aporte al desarrollo en nuestra reión,se presenta 7ste trabajo, apoyados en la literatura e:istente ydisponible lo que re;ejan, consideraciones y parámetros conrespecto a los m7todos.

ómo evaluar, recomendar y dar soluciones, para los distintosproyectos de edicaciones !licuación de suelos arenosos porsismos5?

1.2 OBJETIVOS

1.2.1OBJETIVOS GENERALES

Evaluar, recomendar y dar soluciones el potencial delicuefacción de los suelos y las medidas para mitiar y@ocontrolar sus efectos en proyectos para diferentes edicaciones.

1.2.2OBJETIVOS ESPECÍFICOS

$. 6esarrollar las metodoloías para la evaluación del potencialde licuefacción de suelos ranulares sujetos a movimientosísmico.

). 6escribir los m7todos empíricos y analíticos, basados en laobservación y determinación del comportamiento de lostipos de arena durante los movimientos sísmicos.

/. E:plicar las diversas aplicaciones para la construcción ensuelos arenosos.

1.3 JUSTIFICACIÓN

1.3.1JUSTIFICACIÓN TEÓRICA

El presente trabajo permitirá complementar los conocimientosrespecto a los temas básicos de licuación de suelos arenosos yaplicarlos en forma directa en los procesos elaboración de losproyectos de edicaciones.

1.3.2JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA

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Es importante para cualquier ineniero que desarrolle unproyecto de edicaciones en suelos arenosos, ya que permitirándiversidad de m7todos.

apacidad e:cluyente, sin solapamiento ni redundancias.

e5 3btención de mBltiples perspectivas a trav7s de escenarioscomparados y rácas de interacción entre parámetros físicos

f5 Cropiedad de relacionar posibles factores in;uyentes en lalicuación de suelos.

A su vez, conceden visión conjunta de los efectos de accionesdinámicas al conte:to urbano y su evolución en este.

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5 1epresentación de datos cualitativos a trav7s de valoracionesnum7ricas a indicadores eot7cnicos plasmados en diarama derelación, modelos estadísticos y cartorácos. ( nalmente, su uso

permite derivar recomendaciones para ser empleadas en otrasáreas con particularidades semejantes a la estudiada.

Day que destacar, dos enfoques importantes para evaluar elpotencial de licuefacción de suelos ranulares sujeto amovimientos sísmicos, planteamiento corroborado por "eed!$%&%58

1.4.1Mé!"!# $%&'()*!#.asado en observaciones in situ del comportamiento dedepósitos tipo arena durante movimientos sísmicos anteriores ycorrelaciones entre predios que no se han licuado, y densidad1elativa del nBmero de olpes de ensayos "C-.

1.4.2Mé!"!# +,+-')*!#.

asados en la determinación en laboratorio de lascaracterísticas de resistencia a la licuefacción de muestras noalteradas y el uso de análisis de respuestas dinámica del prediopara determinar la manitud de las tensiones de corteinducidas por los movimientos sísmicos.

Fo obstante, ambas metodoloías solicitan denir el nivel deaceleración del terreno como prerrequisito para evaluar elpotencial de licuefacción. A menudo este nivel se establece apartir de relaciones entre la manitud del sismo, la distancia al

epicentro y la aceleración pico.

>onjuntamente diversos m7todos saltan a la luz para evaluar laresistencia de los suelos a la licuación, tal como se e:plican acontinuación8

1.4.3M!"$-!# F'#)*!#

Estos m7todos requieren del uso de centrífuas o tablasvibradoras para simular la cara sísmica bajo condiciones decontorno bien denidas. El suelo utilizado en el modelo es

remoldeado para representar diferentes densidades ycondiciones eom7tricas. A causa de las dicultades en

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conseuir un modelo con las mismas condiciones del sitio, losmodelos físicos rara vez se utilizan para estudiar la resistencia ala licuación de un sitio especíco. "in embaro, los modelos

físicos son valiosos para analizar y entender el comportamientoeneralizado del suelo y para evaluar la validez de modelosconstitutivos bajo condiciones de contorno bien denidas, comose indica en los comentarios relativos a los m7todos analíticos.

1.4.4Té*,)*+# E%&'()*+#

Entre ellas, uno de mayor difusión y aplicación, elCrocedimiento "implicado, en que se calculan dos variables

sísmicas primarias tales como8a5 "1 Gtpro @ sHvo5.

b5 "15 inducidos por elsismo se obtiene de los análisis de la respuesta dinámica del

subsuelo.

D!,"$

+%+/ I


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F+*!( (" # &(!5,")"+"

F+*!( (" # &(!5,")"+"

6adas las dicultades para obtener muestras inalteradas delos depósitos de suelos licuables, en la práctica se usanprocedimientos in situ para evaluar la capacidad de los suelosarenosos para resistir la licuación8

a5 Cenetración estándar !"C-5.b5 Cenetración con cono !>C-5.

c5 Kelocidad de ondas de corte !vs5.

c5 Cenetración ecer en ravas !C-5.

Cara aseurar una adecuada denición de la estratirafía yuna evaluación consistente de la resistencia a la licuación, en

cada sitio se debe llevar a cabo dos o más de losprocedimientos indicados. Cor varias ventajas, los



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procedimientos que más se llevan a cabo son el "C- y alunasveces las mediciones de Ks. Cara determinar la resistencia a lalicuación de los suelos arenosos, la relación >"1 se compara

con la relación >11. Esta Bltima se obtiene de correlacionesempíricas entre la relación de esfuerzos cíclicos demandadospara causar licuación y los valores de F !"C-5 normalizados porprofundidad y enería de los olpes del martillo !valores de!F$54*5.

Cara determinar la resistencia a la licuación de los suelosarenosos, la relación >"1 se compara con la relación >11. EstaBltima se obtiene de correlaciones empíricas entre la relaciónde esfuerzos cíclicos requeridos para causar licuación y losvalores de F !"C-5 normalizados por profundidad y enería delos olpes del martillo !valores de !F$54*5. En la Liura : semuestran las modicaciones que (oud e #driss !$%%&5recomiendan para las curvas empíricas propuestas por "eed yotros !$%J5 para calcular la relación >11, para valores bajos de!F$54*, en un sismo de manitud de momento 9M G &.J.

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C5(+# "$ -+ ($-+*)6, CRR &+(+ ")$($,$# *!,$,)"!# "$ 7,!# M8 9 :.;

1.4.;Mé!"!# A,+-')*!#

asados en resultados de ensayos de laboratorio paradeterminar la resistencia a la licuación, o las propiedades delsuelo usadas para predecir el proceso de la licuación, medianteproramas de computador en condiciones decomportamiento lineal y no lineal. A causa de lo difícil que esobtener muestras inalteradas de los depósitos de suelospotencialmente licuables para evaluar sus propiedadesdinámicas, los m7todos analíticos eneralmente se usan enproyectos especiales o en trabajos de investiación. 6urante losBltimos aos se han realizado avances importantes en los

m7todos analíticos aplicados al proceso de la licuación. Esteproreso ha sido posible racias al aumento de los datos

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e:perimentales y a la información de campo recopilada durantediferentes eventos sísmicos. Entre los m7todos analíticos,tenemos p.ej. el Croyecto KE".

E- &(!$*! VELACS !Kericación del Análisis de entrífua5, realizado en los Estados Nnidos deForteam7rica en el ao de $%%/, permitió comprobar laconabilidad de varios m7todos analíticos, confrontando susresultados con mediciones realizadas del e:ceso de presión deporos y la historia de aceleración y desplazamientos endiferentes puntos de los modelos ensayados en centrífuas.Estos ensayos fueron realizados en cinco !J5 laboratorios paraminimizar el error humano y e:perimental, y siete !&5 de los

nueve !%5 modelos fueron duplicados. uatro !05 de los siete e:perimentos duplicadossuministraron resultados conables del e:ceso de presiónde poros.

b5


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M!"$-!# &+(+ E,#+!# $, C$,('50+ "$- P(!$*! VELACS.

6e la consecución de estudios derivados del Croyecto KE,en modalidad analítica y e:perimental se loró las siuientesconsideraciones8

a5 Cara calibrar modelos debe tenerse en cuenta lavariabilidad de las propiedades dinámicas de los estratoseolóicamente distintos, aunque constituidos de capasuniformes, afecta el comportamiento del suelo durante la

licuación, el ;ujo del aua subterránea y losasentamientos.

b5


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)5 El comportamiento fuertemente no lineal delsuelo.

c5 aras >íclicas.

6espu7s de licuación del suelo por sismo de


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usarse con e:tremo cuidado, o preferiblemente no deberíanusarse.

c5 >uando se modela el comportamiento del perl de suelossaturados ante diferentes niveles de aceleración del subsuelo,un procedimiento basado en esfuerzos efectivos daproresivamente aceleraciones superciales menorescomparadas con otro basado en esfuerzos totales.


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de corte cíclico uniforme promedio que actBa sobre lassupercie horizontales de la arenas y la tensión vertical efectivainicial. 6icha relación se calcula a partir de modelo de "eed e

#driss !$%&$5 e:plicado unas páinas más adelante.

CORRELACIÓN ENTRE EL COMPORTAMIENTO DE LICUEFACCIÓN Y LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN

>on todo lo antes dicho, es preciso mencionar que el enfoqueanalítico utilizado para evaluar el potencial de licuefaccióntambi7n se basa en una comparación entre las resistencias ala licuefacción establecidas a partir de ensayos cíclicos enlaboratorio realizados sobre muestras no alteradas y lastensiones de corte inducidas por los movimientos sísmicos.

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En este enfoque tipo analítico hay que recordar que eldesarrollo de curva de resistencia a la licuefacción a partir deresultados de ensayos en laboratorio solicita ajustar los datos

para tomar en cuenta factores tales como tensiones cíclicascorreidas, la alteración de las muestras, los efectos delenvejecimiento, el historial de tensiones cíclicas in situ y lamanitud de las tensiones laterales in situ. Estos ajustesrequieren un considerable rado de criterio profesional.Además, en muchos casos es imposible obtener muestras dearena 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 delas tensiones de corte inducidas por los movimientos sísmicoscomo se ilustra en la.

PRINCIPIOS DEL ENFOQUE ANALÍTICO =TENSIONES TOTALES>PARA EVALUAR EL POTENCIAL DE

1.4.?LICUEFACCIÓN

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Alunos autores como 2ramer !$%%45, opinan que hay una seriede diferentes criterios para evaluar la susceptibilidad delicuación de un depósito de suelo. Estos son8

C()$()!# @)#6()*!#. asado en observaciones deterremotos anteriores, en que se evidencien sitios licuablesen el pasado y se espera que se produzca en el futuro.C()$()!# 0$!-60)*!#. Aquellos suelos saturados oriinadospor la sedimentación en los ríos y laos !;uviales odepósitos aluviales5, la deposición de desechos o materialeserosionados !depósitos coluvio5, o los depósitos formados poracción del viento !depósitos eólicos5 pueden ser muysusceptibles de licuefacción.

Especialmente, suelos con partículas de tamaos derano uniforme y depositados en estado sueltos con tendenciaa densicarse al estar sujetos a terremotos.


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Doy en día, muchos estudiosos en la materia, consideran que ensuelos clasicados de manera uniforme es más susceptible a lalicuefacción que un

suelo bien clasicado, esto se debe a la tendencia a lareducción volum7trica del suelo bien clasicado, en que ele:ceso de la presión de poros facilita condiciones drenadas.Cara la ocurrencia de la licuación de los suelos, particularmente,en aquellos suelos de rano no para que licuen deben cumplircon ciertas condiciones ranulom7trica propuesta por +an enel ao $%&%. Estas son8

$. Corcentaje de nos de *,**J mm Q$JO). O@#+) =1:>

Estas t7cnicas están basadas en el nBmero de olpessuministrados al terreno mediante ensayos tipo "C-, cuyosresultados son empleados en el análisis de las condiciones de lossuelos ante solicitaciones sísmicas, capaces de enerar la licuacióndel terreno, tal y como ocurrió en el ao $%40 en la >iudad deFiiata !Tapón5.

En la actualidad, entre los m7todos de predicción usadospara el estudios de la ineniería de suelos están basados enresultados de ensayos de penetración, particularmente, "C-,debido a que son los que cuentan con las bases de datos másamplias y completas, proposición corroborada por Denríquez!)**&5.

1.;.1Mé!"!# "$ )#@)"+ =1?>

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Nna de estas t7cnicas fue propuesta en el ao $%4% por elcientíco japon7s 2ishida, qui7n propuso que para la ocurrenciade licuación del suelo ante sismos de manitud 9 U & es

requerido el cumplimiento de las siuientes condiciones8

a5 El nivel freático está cerca de la supercie

b5 u Q $*

"iendo 64* y 6$* los tamaos efectivos que dejan pasar,

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


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RELACIÓN ENTRE LA POTENCIAL DE LICUACIÓN Y LOSVALORES 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 metodoloía de 3hsai, qui7n consideraba que

los suelos se licuan bajo las siuientes condiciones8a5 El nivel freático está cerca de la supercie.

b5


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"iendo 64* y 6$* los tamaos efectivos que dejan pasar,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 enmetros.

1.;.3Mé!"! "$ S$$" $.+-. =1K3>

Nna de las numerosas relaciones matemáticas resultante dereiterados ensayos de campo conocida fue propuesta por elcientíco "eed en el ao $%/. Doy día, esta e:presiónnum7rica es muy usada para averiuar las condiciones físicasdel subsuelo.

Este aloritmo está dado por el siuiente modelo cuantitativo8Y

V# =%#$0> 9 ;? =N>12

D!,"$

V#8 Kelocidad de propaación de ondas de corte

N8 FBmero de olpes suministrados al terreno evaluado.F Z F"C-' F$ G Kalor deF"C- normalizado, es decir, valor que tendría F bajo unapresión efectiva de sobrecara de $ 2@cmX

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$,('5$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

investiaciones, seBn las cuales las arenas del Doloceno, convalores típicos de Ks entre )** y ))J m@se, son mássusceptibles de licuarse que las del Cleistoceno, con Ks mayorque /)J a /J* m@se.

RELACIÓN DE ESFUEROS CÍCLICOS QUE CAUSAN LALICUACIÓN EN FUNCIÓN DE =N1>? Y "$ V# &+(+ #)#%!#"$ %+0,)5"$# D)$($,$#.

F5$,$ $,('5$H =2:>

Cor su parte, especialistas ineniero sísmico, deducen quela 1esistencia a la


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rácas sobre la relación entre dos parámetros físicos queparticipan en la licuación de los suelos, estos son el>oeciente de 1esistencia >íclica !>11, silas en inl7s5 y !F$5

4* , es decir el nBmero de olpes suministrado al terreno,representado tambi7n por la letra F. 6icha ráca fueronpreparada para sismos de manitud &.J[ 1itcher para contenidode nos Q JO. Esto puede ser determinado por el siuientemodelo matemático8

6onde8

F G !F$5 4*, y está limitado para valores menores que /*

Day que mencionar, que los datos "C- obtenidos son losucientemente representativos de la variabilidad de las faciesranulom7tricas, y sus valores están debidamentenormalizados. Este planteamiento es compartido porespecialista en la materia !"eed, $%&4' "eed et al., $%J' -oimatsu, $%' y >estari, $%%*5 y varias consultoras privadas

encaradas de la caracterización eot7cnica y eoIambiental insitu tal como #eotest, ".onsiderando, tambi7n,que la licuefacción un suelo ranular saturado sobreviene comoresultado de un rápido incremento de la presión intersticial,derivado de la acción de un esfuerzo cíclico de las ondassísmicas. "1 !>yclic "tress 1atio5 fue denidopor "eed en el ao $%&4.

A su vez, otro de los parámetros valiosos en el análisis delcomportamiento de los suelos licuable que conrma laintensidad del movimiento sísmico en función del >oecientede Esfuerzo >íclico !>"1, silas en inl7s5 efectivo promedio.

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Alunos especialistas como "eed and #driss !$%&$5 indican lasiuiente e:presión num7rica, y ráca para >1"8

SUSCEPTIBILIDAD DE LICUEFACIÓN EN FUNCIÓN DELSPT =N1>? PARA UN TERREMOTO DE MAGNITUD :;.

F5$,$ V+--$!# L =22>

En la se muestra la relación entre >11 o >"1 y el valor !F$54* indicando el límite entre los suelos susceptibles y los nosusceptibles de licuefacción para un terremoto de manitud &,Jy distintos porcentajes de nos.

Actualmente, se dispone de otros modelos rácos para laidenticación de suelos licuables. Cara ello, las velocidades deondas de corte constituyen una herramienta importante para la

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realización de esta labor, tal y como se simplica en la LiuraJ).

CRITERIO DE LICUEFACCIÓN BASADO ENVELOCIDADES DE ONDAS DE CORTE PARA ARENAS

SUELTAS DEL OLOCENO

-ambi7n, el >oeciente de Esfuerzo >íclico se e:presa de lamanera siuiente8

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Cara !F$54* menores de )* olpes de la prueba de penetraciónestándar correido.

"eBn 2ayen, 1. et al., en su estudios Global Shear WaveVelocity Database for Probabilistic Assessment of the Initiation

of Seismic-Soil Liquefaction, consideran la evaluación de lalicuación del suelo a partir de la velocidad de onda de corteenerada por sismos apoyado del m7todo probabilísticoayesiano, y de valores >11.

LICUEFACCIÓN PROBABILÍSTICA PRELIMINAR PARAEL ? DE DATOS VS GLOBALES PROCESADOS. PL

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ES LA PROBABILIDAD DE OCURRENCIA DE LALICUEFACCIÓN. F5$,$ +$, R. $ +- =24>

Kallejos !)**)5, opina que a partir de datos e:perimentales sepuede estimar si el suelo es susceptible de licuefacción.>alculando el valor de >"1 para un valor !F$54*, en la que seindica si es posible la licuefacción para varias manitudes deterremotos.

SUSCEPTIBILIDAD DE LICUEFACCIÓN DE UN SUELO ENFUNCIÓN DE =N1>? Y LA RAON DEL ESFUEROCORTANTE CICLICO CSR PARA DISTINTAS MAGNITUDES.

F5$,$ V+--$!# L. =22>

Nna vez conocidos los valores num7ricos de >11 y >"1, see:presa el potencial de licuefacción de un suelo sujeto a unterremoto en función de un factor de seuridad especíco. El

factor de seuridad constituye la relación de coecientes de

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capacidad dinámica contra demanda sísmica, la cual estádada por la siuiente e:presión cuantitativa8

>ondición ineludible8 "i L" Q $ sinica licuefacción inicialrealizable

"eBn Am7rico rumley en suinvestiación Estudio del 1ieso de omparación entre 9etodoloíase:istentes, los valores de L" menores que uno !$5 identicanestratos licuables tal como se ilustra.

DEFINICIÓN DE ESPESORES DE LOS SUBESTRATOS LICUABLES.F5$,$ F$(,,"$H A. $. +-.

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6e iual manera, alunas empresas eot7cnicas con sede en"errai !\recia5 como \eo


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• L+ &($#)6, "$ *!,7,+%)$,! 5$ +*+ $, $- %+$()+- A menor presión de connamiento, se producirá másfácilmente la licuefacción.

• L+ %+0,)5" "$- $#5$(H! ! "$!(%+*)6, *'*-)*!#8 Amayor esfuerzo o deformación, se requerirá menor nBmerode ciclos para inducir la licuefacción.

• E- ,%$(! "$ *)*-!# "$ $#5$(H! + -!# *5+-$# $##5$! $- %+$()+-8 A mayor nBmero de ciclos mayorposibilidad que se produzca la licuefacción.

R$,,+ E. $. +-. =1:> e:presan que los Bltimos dosfactores son una función del evento sísmico y están más allá delcontrol del diseador. "in embaro, se puede controlar la

densidad, saturación, y presiones de connamiento y se puedereducir la amenaza de licuefacción, compactando el materialdurante o despu7s de la construcción, y otros. Estos autorescomparten el criterio manifestado por F>1 !$%J5 con relaciónque los materiales compactados a una densidad relativa de 4*Oo más no se licuarán.

\arcía Fuez !),**&5, suiere una ráca que compara lasaceleraciones má:imas que pueden e:perimentarse en lasupercie del terreno antes de la licuación, am]a: con los

valores de la velocidad de propaación de las ondas de corte,Ks, deniendo fronteras entre las arenas que han sufridolicuación en alunos sitios del #mperial Kalley, >alifornia,durante alunos temblores reistrados en $% tal como seilustra en la ura que siue.



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C!(($-+*)6, $,($ -+ $-!*)"+" "$ !,"+# "$ *!($ -+ +*$-$(+*)6, %/)%+ "$- $(($,! +,$# "$ -+

-)*5+*)6,. F5$,$ G+(*'+ N5$H =2:> ($!%+"!

"$ !-H$( $ +-. 1KKCor su parte, "usana onocido por el nombre 9odelo de íclica para suelos ranular medio. Este modelo fue dado aconocer a la comunidad cientíca en el ao ),**4 está basadoen la representación del proceso físico de la licuefacción, adiferencia de los demás modelos constitutivos e:istentes, quese basan en teorías clásicas de plasticidad.

>omo rela eneral, los suelos ranulares más sueltos son máslicuables que los más densos, ya que mientras los primerostienden a contraer su volumen por efecto de las vibraciones, los

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seundos tienden a dilatar. Cor ello, densicar un suelodisminuye su potencial de licuefacción.

En el modelo la distribución de presiones en el ensayo no eshomo7nea al realizar ensayos analíticos. "in embaro, si sereistran los valores de presiones en las zonas centrales de lasprobetas, los resultados suelen ser bastante satisfactorios. Elmás homo7neo 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 laprobeta, así como las deformaciones internas de cada muestraen la misma zona.

1.;.3.2 M!"$-! P+#!( $ +-

>onocido por el nombre


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telemática, fecha del *@*0@)**%5, opinan que todo ensayodinámico en laboratorio sería válido para emplear esta ley,puesto que es eneral y eneralizada a tres dimensiones. Cara

ello, habría que emplear los invariantes de los tensiones detensiones correspondientes a cada tipo de ensayo, para realizarla transformación correspondiente al mismo.

"eBn \arcía Fuez !),**&5, en comparación con la plasticidadclásica, la teoría de la plasticidad eneralizada permite unamayor libertad para especicar los mecanismos que obiernanel comportamiento del modelo. Esta característica permitereproducir comportamientos que no pueden tratarse conmodelos de plasticidad clásica como son la ocurrencia de

deformaciones plásticas en descara, fenómenos de hist7resisbajo cara cíclica, licuación y movilidad cíclica.

\arcía Fuez !),**&5, opina que la ventaja sealada en elprimer punto proviene de formular el modelo sin basarse en unmecanismo ríido como es la supercie de ;uencia y sucondición de consistencia. Esto tiene como principaldesventaja que alunos parámetros del modelo no tenanninBn sinicado físico, por lo que es necesario investiar mássobre este punto.

Esta fuente, considera que los parámetros del modelo no estánvinculados a la densidad del material, lo cual implica que lamisma arena a densidades iniciales diferentes es consideradacomo otro material, con otro conjunto de parámetros. Elmodelo de CastorIienieMicz tiene una ran capacidad parareproducir comportamientos característicos de materialesranulares en condiciones drenadas y no drenadas, tanto bajocara monotónica como cíclica.

\arcía Fuez !),**&5 dice que el principal inconveniente del

modelo se presenta en el momento de realizar predicciones locual parece estar vinculado a que alunos de los parámetros nose pueden obtener directamente de ensayos y no tienen unclaro sinicado físico, utilizando para ello el procedimiento deprueba y error para su obtención. Este sistema permitee:celentes ajustes pero no muy buenas predicciones. Cor otraparte posee la ventaja de no tener que denirse una superciede ;uencia y no tener que vericarse la condición deconsistencia siendo computacionalmente eciente alimplementarse en un prorama de elementos nitos.

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uanto más se apro:ime esta presión intersticial a lapresión efectiva inicial, mayor será el potencial de licuefacción.El incremento de presión intersticial, y por tanto, disminución detensión efectiva, está relacionada con la p7rdida de resistencia

del suelo, ya que los módulos elástico y plástico estánrelacionados con esta tensión, seBn la mayor parte de losmodelos constitutivos especícos para licuefacción que e:isten.

6e los códios comerciales más indicados para el estudio de lalicuefacción, yo destacaría L, ya que permite incorporaraluna ley constitutiva especíca con este n !en concreto,N>"AF6, de la Nniversity of ritish >olumbia5. E:isten sinembaro códios de investiación en multitud de universidades,como por ejemplo, el que empleamos nosotros, y que enprincipio, podríamos poner a su disposición, si bien ya leadelanto que para que nuestro códio aporte resultados

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relevantes, es necesario contar con datos de laboratorio quepermitan la calibración de los modelos.

6e acuerdo con omunicación telemática, fecha*4@*0@*%5, los códios comerciales más indicados para elestudio de la licuefacción, se destaca L, ya que permiteincorporar aluna ley constitutiva especíca con este n !enconcreto, N>"AF6, de la Nniversity of ritish >olumbia5.E:isten sin embaro códios de investiación en multitud deuniversidades, como por ejemplo, el que empleamosnosotros, y que en principio, podríamos poner a

su disposición, si bien ya le adelanto que para que nuestrocódio aporte resultados relevantes, es necesario contar condatos de laboratorio que permitan la calibración de los modelos.

A su vez, en lo que reere al empleo de reistros sísmicopara el estudio de la licuefacción del suelo, omunicación telemática, fecha *4@*0@*%5, opina que losreistros sísmicos de aluna constituyen el resumen eolóicode cada emplazamiento. Cor ello, si no cuentan con reistrospropios de la zona de estudio, han de buscar reistros deluares con eoloías similares y los mismos mecanismos deruptura !falla profunda o somera, suelos blandos o duros,

a;oramientos rocosos5."eBn omunicación telemática, fecha del*@*0@)**%5, el modelo Castor et. al. es más eciente desde elpunto de vista num7rico que el


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\arcía Fuez !),**&5, considera que e:isten en la actualidaduna ran variedad de modelos, que han sido propuestosrecientemente para caracterizar las propiedades tensión I

deformación de los suelos. -odos estos modelos presentanciertas ventajas y limitaciones que los orientan a aplicacionesparticulares. Es por esto, que la ley de Dooe ha sido utilizadasucesivamente en mecánica de suelos para describir laspropiedades enerales de los suelos en condiciones de caralejos de rotura, mientras que la ley de 9ohrI>oulomb, da unabuena predicción del comportamiento del suelo en condicionescercanas a la resistencia Bltima. Esto se debe a que el ;ujoplástico para este nivel de caras Bltimas domina elcomportamiento, mientras que las propiedades elásticas son

relativamente de menor importancia.

"eBn Fuez !),**&5, el criterio para evaluar un modelodeber ser siempre el de considerar el balance entre losrequerimientos de rior desde el punto de vista de la mecánicadel continuo, los requerimientos reales de representar las

propiedades del suelo desde el punto de vista e:perimental, asícomo los requerimientos de simplicidad en la aplicación desdeel punto de vista computacional.

1.;.4.1 P$(#&$*)+ @)#6()*+Fuez !),**&5, opina que dentro de estos modelos, secaracterizan por su carácter histórico y pionero, los trabajos de8

6rucer y Craer !$%J)5, quienes intentaron modelar elcomportamiento plástico de los suelos en el marco de laplasticidad clásica.

El rupo de >ambride 1oscoe ` "choeld, $%J, desarrollala teoria de estado crítico la cual provee las bases

para entender y modelar el comportamiento de suelosranulares y suelos blandos en condiciones drenadas y nodrenadas y destierra nalmente la armación de -erzahi yDvorslev acerca de la e:istencia de cohesión verdaderaen suelos sobreconsolidados. 6esafortunadamente losmodelos del estado crítico desarrollados por el rupo de>ambride 1oscoe ` "choeld, $%J, 1oscoe ` urland,$%4 no pueden simular las presiones de poros y lasdeformaciones permanentes eneradas por la cara cíclica>arter et al., $%).

pá. /0CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES


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En las dos Bltimas d7cadas se ha producido un avanceimportante en el desarrollo de modelos elastoplásticos cada vezmás complejos con la capacidad de modelar el efecto de la

cara cíclica, manteniendo alunas de las características de laplasticidad clásica. Nna descripción detallada del desarrollo deestos modelos se encuentra en un trabajo de Cande Cande `ienieMicz, $%), sobre ecuaciones constitutivas preparadapara la # >onferencia #nternacional de 9ecánica de "uelos e#neniería de Lundaciones.

Costeriormente, se desarrollan nuevos eventos como el"imposio #nternacional sobre 9odelos Fum7ricos en\eomecánica , y la "eunda >onferencia #nternacional sobre

onstitutivas para 9ateriales de #neniería, en la que sepresentan nuevas ecuaciones constitutivas.

En el proyecto KE" !Kerication of entrifue "tudies5, 6afalias !6afalias, $%%05, presenta uninteresante análisis sobre las ecuaciones constitutivase:istentes para modelar el comportamiento dinámico de lasarenas. "eBn \arcía Fuez !),**&5, los modelos se caracterizade la siuiente manera8

9odelos Clásticos

oundin surface models FestedIsurfaces model

9odelos de Clasticidad \eneralizada 9odelos de Clasticidad >lásica 9odelos de 9ultiImecanismos 9odelos 6irectos o Empíricos

\arcía Fuez !),**&5, propone breve descripción de cuatrorupos de modelos bastantes interesantes8

+> B!5,"),0 #5(+*$ %!"$-#.

Nn modelo interesante, y que podríamos cataloar comoboundin surface, es el correspondiente a la terceraeneración del modelo 9#-, desarrollado por Cestana Cestana` +hittle, $%%J y denominado 9#-I"$, el cual modela elcomportamiento de arenas, arcillas y limos. El modelo utiliza lamisma estructura básica de su predecesor !9#-IE/5, pero concambios sinicativos en la forma de la boundin surface y enla ley de endurecimiento.

pá. /JCURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES


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Fuez !),**&5, considera que el nBmero de parámetrosrequeridos por el modelo es muy elevado !$J5, por lo que sucampo de aplicación se reduce al campo investiativo. El nuevo

modelo desarrollado por Cestana, utiliza $/ parámetros para elmodelamiento de la arena. Nna característica importante, esque la ecuación constitutiva depende no solamente del estadode tensiones e historia de tensiones, sino que introduce larelación de vacios como un nuevo parámetro de estado.

B> P-+#)*)"+" G$,$(+-)H+"+.

El concepto de plasticidad eneralizada fu7 introducido por9roz 9roz ` ienieMicz, $%$. "e caracteriza porque no esnecesario denir e:plícitamente la supercie de ;uencia ni elpotencial plástico, representando una ventaja puesto que no sedebe vericar la condición de consistencia. Esto es bastanterazonable si se tiene en cuenta que los suelos son materialesque presentan endurecimiento ó ablandamiento pordeformación, que son altamente no lineales y que no e:iste unasupercie de ;uencia claramente denida. El modelo propuestoinicialmente, ha sido sometido a importantes mejoras, como sepuede deducir de las publicaciones subsecuentes aparecidas apartir de $%J. 6entro de estas se destacan las publicacionesde ienieMicz,ienieMicz et al., $%J, ienieMicz ` Castor,$%4 y en especial las de Castor, quien introduce cambiosimportantes al modeloCastor et al., $%J,Castor et al., $%&.

*> M!"$-!# )&!&-#)*!#.


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implementación num7rica. udmani, )**0

"> M!"$-!# "$ "$,#)7*+*)6,.

u7llar et al >u7llar et al., $%&&. Enmuchos casos estos modelos tienen dicultades para simulartambi7n el comportamiento dilatante lázquez et al., $%*.1ecientemente lázquez y


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-al que para todo estado de tensiones dentro de esa supercie,los incrementos de deformación son puramente elásticos.>uando el estado de tensiones toca la supercie L ocurrendeformaciones plásticas si el incremento de tensiones estádiriido hacia afuera de L. Fo se admiten estados de tensiónfuera de la supercie de ;uencia y por consiuiente cuando elincremento de tensiones está diriido hacia fuera de lasupercie de ;uencia esta debe e:pandirse para que el nuevoestado de tensiones est7 nuevamente sobre L.

9atemáticamente esto se e:presa8

Esta condición se denomina condición de consistencia y lae:pansión de L se conoce como ley de riidización. El vector contiene una serie de parámetros que determinan la posición, laforma y el tamao de la supercie L. Estos parámetros eneneral se hacen depender de las deformaciones plásticas o

bien del trabajo plástico y para denir el modelo es necesario,además de denir la supercie de ;uencia, establecer la funciónconocida como ley de riidización8

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


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ley de riidización, pero en cambio hay que resolver otros dosproblemas completamente análoos como son la determinaciónde la dirección de cara n!V, 5 y el módulo plástico D


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"eBn \arcía Fuez !),**&5, el modelo C permite queocurran deformaciones plásticas en descara y en recara!dentro de lo que en un modelo de plasticidad clásica sería la

reión elástica5. Además se fuerza a que las deformaciones endescara sean de contracción. Esta característica permitereproducir el incremento de presión de poros durante laaplicación de una cara cíclica hasta llear a la licuación en elcaso de una arena suelta o a la movilidad cíclica en el caso deuna arena densa. Este comportamiento no puede ser modeladocon los modelos de plasticidad clásica porque la aplicación deuna cara cíclica dentro de la reión elástica no produce unincremento de presión de poros en absoluto !la trayectoria detensiones resulta vertical5.A continuación se presentan los

resultados de las predicciones del 9odelo de Castor para laarena de -umaco en ensayos tria:iales cíclicos. Cara tal n seutilizarán los parámetros obtenidos en el capítulo anterior, y apartir de ellos, se intentará reproducir el comportamiento antecara cíclica

El autor de la presente tesis doctoral recomienda a sus lectoresque para mayor detalle sobre la teoría de plasticidadeneralizada remitirse a la obra cientíca de \arcía Fuez!),**&5, descrita al nal del documento en el acápite de

ibliorafía.\arcía FBez !),**&5, e:presa que unos de los mayoresdesarrollos en la evaluación de licuación en depósitos de arenaha sido el reconocimiento de que el fenómeno depende nosolamente de la densidad, sino que e:isten factores adicionalestales como la fábrica, historia sísmica del depósito, el estadoinicial de tensiones y la edad del depósito, entre otros. 6ebido aesto se ha visto la importancia de obtener muestras inalteradasde arena' sin embaro, las t7cnicas e:istentes para la

recuperación de muestras inalteradas son muy costosas, por locual, la práctica usual es determinar el comportamiento de laarena ante cara monotónica y cíclica sobre muestrasreconstituidas.

Esta misma fuente, opina que e:iste amplia evidenciae:perimental que muestra que el comportamiento de arenassaturadas ante cara cíclica está sinicativamentein;uenciado por el m7todo de preparación de la muestra, estoes la manera como se produce la sedimentación del suelo.

6entro de dichas evidencias es importante destacar los estudiosadelantados por 9ulilis !9ulilis et al., $%&&5, quien encontró que

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dependiendo del m7todo de preparación de la muestra, larelación de tensiones requerida para causar licuación ante unnBmero dado de ciclos varía hasta en un $**O para muestras

compactadas a la misma densidad.

Alunos especialistas !2atyama et al., $%45, realizó pruebassobre muestras inalteradas y alteradas compactadas a ladensidad in situ.


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E$*! "$- %é!"! "$ &($&+(+*)6, #!


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D)#()ho et al. !)**)5, y "antamarina!)**05, proponen una serie de correlaciones a partir de pruebas delaboratorio realizadas a numerosas muestras de arenas.


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6onde cs es el ánulo de fricción en estado crítico, k es el interceptode la línea de estado crítico, para una tensión media de $ Ca. 6eestos resultan, de acuerdo con \arcía FBez, parámetros típicos demateriales que han sido in;uidos por la licuación del suelo tal comosiue8

En las imáenes que siue ilustran alunos de los minerales quepodemos encontrar en aquellas arenas que han sufrido licuación,tales como las arenas de -umaco en >olombia.

=A -+ )H5)$("+> M),$(+- )&! E&)"!+=A -+ "$($*@+> M),$(+- )&! !(


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D)#() ($"!,"$H =R>. L+# -',$+#

")+0!,+-$# *!(($#&!,"$, + &+('*5-+# "$ ($05-+()"+"*!,#+,$.

Cor su parte, C7rez Louet, A. !),***5, dice que la modelaciónnum7rica de los problemas que afectan eoImateriales !es decir,suelos, rocas y otros5 ha sido un área de investiación en los Bltimosdecenios. Ello debido al creciente inter7s de predecir elcomportamiento del material en situaciones prácticas de ineniería,el ran cambio de capacidades y recursos, y la creciente interacciónentre la mecánica computacional, matemáticas aplicadas y diferentes

campos de la ineniería !como p.ej. 9ecánica de

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suelos5 apoyados de modelos constitutivos.

El estado de la t7cnica con respecto a los e:perimentos,modelos constitutivos, y simulaciones num7rica en el análisis de eoImateriales es amplia, por lo que el presente trabajo se centraprincipalmente en el siuiente8

El constituyente de modelos no lineales del comortamiento

mec!nico de materiales "ranulares#

Pé($H F!05$ A. =2> suiere dos enfoques diferentes paramodelar el comportamiento mecánico de materiales ranulado en elmarco de los modelos constitutivos hasta la fecha e:istentes8 9icro ymacroscópico. El primero consiste en la modelación micromecánicade cada partícula por separado y calcular comportamiento en el nivelmacroscópico relativo a trav7s de la interacción de las partículas. Elseundo modelo se basa en el material como un medio continuo.Karias leyes constitutivas continua se han utilizado para materialesranulares !normalmente modelos viscoplástica y elastoplastico5.auchy y el tensor de velocidad dedeformación 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 !tensión positiva5 y es laviscosidad dinámica. Ello se describe como8



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6onde Vd deviatoric ij es el tensor de tensión. >uando se suponeviscosidad constante, el líquido es llamado neMtoniano. Nn ;uidoneMtoniano eneralizado se dene por una viscosidad que depende

del tensor velocidad de deformación. Además, alunos líquidos deplástico muestran un Plímite de elasticidadP, es decir, por debajo delvalor, se observa la ausencia de ;ujo, lo que equivale a una innidadde 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 Louet, A. !),***5, de esa lista, los modelospor inham, >asson y Derschel y ulley parecen ser másapropiado para materiales blandos.


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de elasticidad de los materiales, lo que depende entre otrascosas, del esfuerzo aplicado, y la velocidad de deformación delmaterial.

V$-!*)"+" "$ "$!(%+*)6, (!5(+ &!( $#5$(H! "$ *)H+--+($#5-+,$ "$ -$$# *!,#)5)+ +,+-')*+ )&! +> B),0@+%1 B),0@+%2 *> C+(($+52.

Cor otra parte, seBn datos aportados por estudios realizados porDradec et. Al. !),**45, la liquefacción es el proceso de e:presivo dela disminución de la solidez de suelos nos, saturados con aua aconsecuencia de aumento de presiónes de poros causados porsismos.

Estos autores, opinan que los movimientos de tierra, aplastamiento oe:pansión lateral del suelo, representan básicas características de



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liquefacción. >uando los sedimentos se encuentran en las pendientes!junto con lateritas y productos meteorizados de lodo como por. ej.en Ficaraua, tenemos el >erro -omabB o >erro


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CAPITULO II

2. INTRODUCCIÓN

>uando los m7todos de evaluación del potencial de licuación,analizados en el >apítulo ##, indiquen que se puede producirlicuación o que los márenes de seuridad no son los adecuados,deberán tomarse medidas para prevenir la ocurrencia de estefenómeno y por ende, evitar sus consecuencias.


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$I


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F)05(+ 1 V)


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F)05(+ 2 C+%


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Este tratamiento es efectivo para suelos con un contenido denos inferior al $*

I $JO !Liura 05 y la profundidad del tratamiento puede llear aser hasta )* m.

F)05(+ 4 R+,0!# 0(+,5-!%é()*!# "$ +&-)*+*)6, "$ -+)


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I Fo obstante se puede producir una reducción en la permeabilidad deun orden de manitud.

2.2.2. VIBROSUSTITUCIÓN


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aua que eliminan los nos, o seco con la ayuda de airecomprimido, y en ambos casos la alimentación del materialaportado puede ser desde supercie o por el fondo. El esquema

de ejecución de este tipo de tratamiento y sus pasos deejecución se describen en las Liuras 4 y &.

F)05(+ ? E#5$%+ (++%)$,! *!, )


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/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 densicar yreforzar el terreno, mejora las condiciones de drenaje delterreno. Al iual que el caso de la

vibro;otación, la t7cnica se aplica en los v7rtices de una malla,habitualmente trianular, con una separación entre ellos quedepende de las características iniciales del suelo y de la mejoraque se pretende conseuir.


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F!! 1 C!%&+*+*)6, "),%)*+ *-#)*+.

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F!! 2 C($($# &(!"5*)"!# $, -+ +&-)*+*)6, "$ -+*!%&+*+*)6, "),%)*+ *-#)*+.

En esta t7cnica, randes pesos !$* a )* ton5 al caer desdealturas elevadas !$J a /* m5, compactan el terreno hasta que

despu7s de un cierto nBmero de impactos, no se obtieneninuna disminución de volumen, pues la elevación de lapresión intersticial hace que el suelo se comporte como unlíquido !se produce licuación5. "e detiene el trabajo hasta ladisipación del e:ceso de presión intersticial, y a continuación, seefectBa una nueva pasada !Liura 5.

"e comprende que cuanto mayor sea la permeabilidad delterreno tratado, menores serán la elevación de la presiónintersticial provocada por los impactos y el periodo necesariopara su disipación.


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licuefacción, aumenta hasta valores superiores a los e:istentesantes del olpeo, a medida que desaparece el e:ceso depresión intersticial y se ana resistencia.


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El prorama de olpeos es otro aspecto importante.


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En la >61 se utiliza una pesa de & t la cual se levanta con unsistema hidráulico hasta una altura de $.) m y a continuaciónse deja caer sobre una zapata de acero especialmente

diseada, de $.J m de diámetro, con una frecuencia de hasta J*olpes por minuto !Loto /5. Formalmente, en cada fase seaplican unos 0* a 4* olpes en cada uno de los puntosde compactación !Loto 05, los cuales se distribuyen seBnmallas trianulares o cuadradas, de $.J a ) m de lado !Liura%5.

F!! 3 C!%&+*+*)6, "),%)*+ (&)"+.



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F!! 4 D$+--$ "$ -+ H+&++ 5$ ($*)6>, para alcanzar la Ee de diseo se realizandos o más fases. o >61,respectivamente.

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F)05(+ D)#(). Esto enera

menos molestias a las personas y permite realizar trabajos



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de compactación más pró:imos a estructuras e:istentes, sincorrer el rieso de afectarlas.

2.2.; D$$& M)/),0El 6eep 9i:in es una t7cnica de mejora del terreno, en la cualel suelo es mezclado mecánicamente con alBn tipo de aditivoquímico !aente estabilizante5 que reacciona con el terreno!Liura ###I$* y ###I$$5. El objetivo del 6eep 9i:in es mejorar lascaracterísticas del terreno !incrementar la resistencia y reducirla deformabilidad5.

Este m7todo de mejora estabiliza las partículas que forman elsuelo, permaneciendo el esqueleto del terreno estable al ser

sometido a las fuerzas sísmicas e:ternas, lo cual evitará laocurrencia de un incremento en la presión intersticial y de estamanera impidiendo la ocurrencia de licuación. Cor otro lado,este tratamiento conere 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&CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES


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F)05(+ 11 E#5$%+ "$ $$*5*)6, "$- D$$& M)/),0.

uadriculas o emparrillados.

I loques.

I >ombinación de las antes citadas.



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F)05(+ 12 D)#),+# *!,705(+*)!,$# "$ (++%)$,! *!,D$$& M)/),0 =#$0, -+ S!*)$"+" J+&!,$#+ "$ M$*,)*+"$ S5$-!#>.

Nna eometría en particular es escoida de acuerdo al objetivode la aplicación de esta t7cnica y re;eja la capacidad mecánicay las características del m7todo particular empleado. >on estat7cnica se pueden alcanzar profundidades de hasta /* m.

2.2.?. R$$%&-+H!

>onsiste en minimizar el rieso de licuación mediante lae:cavación del estrato susceptible a licuar y reemplazarlo porun material que no sea susceptible o fácilmente compactable

!Liura $/5

F)05(+ 13 Mé!"! "$ ($$%&-+H!.

Atendiendo a los altos costos que sinica, en eneral sóloresulta recomendable, en el tratamiento de superciesrelativamente pequeas, en depósitos de poco espesor y cercade la supercie.

2.2.:. Mé!"! "$ &($%$H*-+"!

Este m7todo se basa en el proceso de premezclado de un

terreno ranular !preferiblemente arenas5 con una pequeacantidad de alBn aente estabilizante !cemento o soluciónquímica5, con el objetivo crear un nuevo material, cuyaspropiedades aranticen un comportamiento adecuado ante lasacciones sísmicas y a su vez sobre el fenómeno de la licuación!Liura $05.

pá. 4%CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES


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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. !Liura$J5.

F)05(+ 1; A&-)*+*)6, "$- %é!"! "$ &($%$H*-+"!.

Este m7todo tiene las siuientes ventajas8

$I El material una vez vertido no necesita otro tipo demejora del terreno.

)I "e puede utilizar un vertido directo y a ran escala, es

decir, tiene randes rendimientos.

pá. &*CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES


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/I


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F)05(+ 1? D)$($,$# +-$(,+)+# &+(+ -+ ")#)&+*)6,),%$")++ "$ -+ &($#)6, ),$(#)*)+-.

Cuesto que este m7todo puede ejecutarse con pocasperturbaciones !ruido y vibración5, puede ser usado en áreasurbanas, debido a ello, su nBmero de aplicaciones se hanincrementado rápidamente en los Bltimos aos.

El m7todo de disipación puede ser dividido en dos rupos, deacuerdo al tipo de material utilizado como dren' m7todos condrenes de rava y m7todos con drenes articiales.

Cara el caso en particular de obras nuevas, este m7todoconsistirá en la colocación, en una malla arrelada, de drenes,cuya función será disipar el e:ceso de presión intersticial demanera casi instantánea.

2.2.1. E/&-!#)!#

En alunas ocasiones se han empleado para compactarmateriales arenosos. -iene la ventaja de poder densicar áreasrandes en un corto periodo de tiempo, pero presenta ladesventaja de la falta de control en el proceso ejecucióndel mismo, debido a la ran erraticidad de los resultados quesuelen obtenerse, además de enerar problemasambientales !mucho ruido y vibraciones5.

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


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desplazamiento usualmente de hormión prefabricado,hincados en el terreno formando una retícula !Loto J5.

Estos pilotes mejoran el comportamiento sísmicos del terrenomediante tres mecanismos distintos. El primero, la resistencia a;e:ión de los pilotes connan el suelo, reduciendo susdesplazamientos tanenciales cíclicos antes acciones sísmicas!efecto de refuerzo5. En seundo luar, las vibraciones y losdesplazamientos producidos durante su instalación provocan ladensicación del terreno. Linalmente, durante el proceso dehincado se incrementan las tensiones de connamiento lateralen el terreno circundante a los pilotes. -odo lo comentadoanteriormente incrementa la resistencia a la licuación.

Ntilizando esta t7cnica, se ha contrastado la densicación delterreno localizado a un radio entre & a $) veces el diámetro delpilote !1obinsy y 9orrison, $%4&5, y consecuentemente, sonejecutados dispuestos en una malla. Entre los pilotes hincados,se han vericado incrementos en la densidad relativa delterreno hasta valores del orden de &J y *O !"olymar y 1eed,$%45.

Linalmente, esta t7cnica se puede ser económicamente viablehasta 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

diseo y ejecución de proyectos, de tal manera que aranticenel funcionamiento de una determinada estructura al producirse

pá. &/CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES


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el fenómeno de licuación. Es importante sealar, que estasmedidas solo serían efectivas si los efectos provocados porla licuación son moderados.

Cara determinar el tipo de refuerzo a emplear, debe realizarseen primer luar un análisis de cuáles serían los efectos dela potencial licuación sobre la estructura, y a partir de esteanálisis se determina las medidas a tomar, las cuales puedenser de los siuientes tipos8

aI En estructuras a cimentarse mediante pilotes, se debetomar en cuenta que los mismos estarían sometidos a

;e:iones de consideración, debido a las caras lateraleseneradas a partir de la p7rdida de connamiento delterreno licuado.


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desde las zonas licuadas, además de connar elterreno evitando que se produzcan randesdeformaciones tanenciales.

cI


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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 diámetroinferior a /** mm, perforado in situ, armado con tubería de

acero, reforzada a veces con uno o varios redondos, e inyectadocon lechada o mortero de cemento en una o varias fases !Liura)*5.

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F)05(+ 2 S$**)!,$# "$ %)*(!&)-!$# #$0, +(%+"5(+.

"e caracteriza principalmente por el hecho de llevar armaduratubular de acero !cuando del diámetro es superior a $** mm5, yque el material que rodea esta armadura y que queda encontacto con el terreno !lechada o mortero5 se introduce apresión contra el terreno, pudiendo realizarse esta inyección portramos.

"e clasican entre ellos atendiendo fundamentalmente a lossiuientes aspectos8

Cor la forma de transmitir los esfuerzos al terreno8

Cuntualmente, cada uno de los micropilotes atrav7s de su fuste, y su punta, como cimentaciónprofunda.

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 dee:cavaciones, etc.5.

Cor el sistema de inyección de la lechada o mortero decemento8

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En el tratamiento de suelos potencialmente licuables, losmicropilotes se han utilizado como t7cnica de recalce, en la cuallas caras de una determinada estructura son transmitidas a

capas más profundas del terreno con mejores características,atravesando los estratos susceptibles a licuar !Liura )$5.

-ambi7n estos pueden ser utilizados en forma de reticuladoen todo el perímetro de la cimentación, de tal manera queademás de recalzar connan el terreno, disminuyendo lasdeformaciones tanenciales cíclicas al ser sometido 7ste a lasacciones sísmicas !Liura ))5.

Cresenta la desventaja de su escasa resistencia a ;e:ión, lo cuallimita su aplicación en espesores considerables de terrenoslicuables, en donde los micropilotes perderían el connamientodel terreno circundante.

F)05(+ 21 R$*+-*$ *!, %)*(!&)-!$#.



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F)05(+ 22 R$*+-*$ %$")+,$ ($)*5-+"! "$%)*(!&)-!$#.

2.3.3. I,$**)!,$# "$ )%&($0,+*)6,

>onsiste en la inyección de un ;uido de baja viscosidad dentrode los poros del terreno, sin prácticamente modicar o alterar la

estructura del suelo. El principal objetivo de esta t7cnica esreducir la permeabilidad, controlar las redes de ;ujo,incrementar la resistencia y la deformabilidad del terreno!Liuras )/ y )05.

pá. &%CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES


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

F)05(+ 24 E#5$%+ "$ ),$**)6,.

>omo esta t7cnica es dependiente de la permeabilidad, suempleo está restrinido a arenas y ravas limpias u otro tipode terrenos porosos que puedan ser penetrados por lasinyecciones poco viscosas. 6ebido a ello, la porosidad obiernalas admisiones en este tipo de tratamiento. 3tros aspectos

importantes a tener en cuenta son la ranulometría, la fábrica yla estratirafía del terreno.

"e puede estimar que el volumen apro:imado inyectado estaráentre $*I)JO del volumen total del terreno a tratar.


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las soluciones más utilizadas para el refuerzo del terreno. on esta t7cnica el terreno esestabilizado, impidiendo que se produzca un colapso de suestructura al ser sometido a la acción sísmica, de estamanera, se evita el incremento de presión intersticial queoriina licuación, además de proveer cohesión eincrementar la riidez del terreno.

F)05(+ 2; R+,0! "$ +&-)*+*)6, "$ -!# ")#),!# +0$,$#$#+


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cuestión son transmitida a estratos más profundos conmejores propiedades resistentes y que no sea susceptiblea licuar. Además de transmitir las caras al estrato

profundo, se crea una barrera ríida y poco permeableentre el terreno que rodea la estructura !potencialmentelicuable5 y el terreno bajo la misma. Esta barrena por unlado conna el terreno bajo la cimentación de laestructura, limitando las deformaciones tanencialescíclicas debido a la acción sísmica, impidiendo el colapsode la estructura del terreno y así la eneración de presiónintersticial, y por otro lado funciona como barreraimpermeable, impidiendo la propaación de las presionesintersticiales eneradas en las zonas circundantes

licuadas al terreno bajo la cimentación recalzada.



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F)05(+ 2K V$($


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propaación de sobre presiones intersticiales desde zonaslicuadas circundantes.

2.3.;. J$ G(!5),0"e dene como TetIroutin el tratamiento del terrenoconsistente en la disreación del mismo con alta enería ensentido eneralmente ascendente y la mezcla con una lechadade cemento, con el n de crear de una forma controladacolumnas seudo cilíndricas de sueloIcemento !Liura ###I)%5.

Aunque estas columnas vienen en ocasiones reforzadas porarmaduras de acero situadas en su eje, lo habitual es que est7ncompuestas Bnicamente por la mezcla del suelo, previamente

disreado, con la lechada de cemento.

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


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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 !aua lechada5 el tratamiento del terrenose realiza a trav7s de dos toberas desplazadas verticalmente!Liura /$5.


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F)05(+ 31 J$ G(!5),0 )&! 2A.

En la Kariante ) !aire lechada5 los chorros sonconc7ntricos, potenciando el aire la acción de rotura del terrenoy el mezclado de la lechada de cemento, además de favorecerla evacuación del detritus !Liura /)5.

F)05(+ 32 J$ G(!5),0 )&! 2B.

El jet tipo /, conocido tambi7n como TetIroutin de triple;uido o triIjet, consiste en envolver con aire comprimido elchorro de aua a alta presión del -ipo ), que se inyecta por lastoberas superiores para romper el terreno, para posteriormente

rellenarlo con lechada de cemento inyectada por las toberasinferiores !Liura //5.



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F)05(+ 33 J$ G(!5),0 )&! 3.

En los tipos de Tet ) y /, la presión de la lechada de cemento enel relleno, será la necesaria para poder inyectar los volBmenesde lechada prejadas en el campo de pruebas, a trav7s de lastoberas de relleno.

E:isten en la actualidad y además se están desarrollando otros

tipos de jet como el superjet !Liura /05, el cual no se hanestandarizado todavía, pero su aplicación al mercado esinminente.


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desde zonas licuadas al terreno bajo la cimentación, al sersometido a las acciones sísmicas !Liura /J5.

F)05(+ 34 E#5$%+ (++%)$,! *!, S5&$($.

El nBmero y el espaciamiento de los taladros son factores muyimportantes que in;uyen en el comportamiento lobal delterreno tratado.

pá. %CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES


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F)05(+ 3; J$ G(!5),0 *!%! ($*+-*$.

2.3.?. I,$**)!,$# "$ *!%&+*+*)6,

>onsiste en la inyección de un mortero seco, de baja movilidad,que al ser inyectado se e:pande como una masahomo7nea desplazando y compactando el terrenocircundante !Liura ###I/4 y ###I/&5. Da sido utilizadae:itosamente en compensación de asientos y en densicaciónde terrenos.

Esta t7cnica es aplicable a terrenos ranulares !donde seencuentran los terrenos potencialmente licuables5, pero no esapropiada para terrenos cohesivos saturados y esmarinalmente efectiva en limos.

El mortero esta formado por arenas limosas, cemento, cenizasvolantes y aua. El cono de Abrams e:iido está en torno a los)J mm.

pá. %*CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES


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

F)05(+ 3: E#5$%+ "$#&-+H+%)$,! *!%&+*+*)6, "$-$(($,! *)(*5,"+,$.

pá. %$CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES


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2.4. RECAPITULACIÓN Y CONCLUSIÓN


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debe prestarse mucha atención al costo de la actuación y losefectos de los aentes estabilizantes sobre el medio ambiente.


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