Universidad de OrienteNcleo Anzotegui Unidad de Cursos BsicosDepartamento de HumanidadesSeminario de Investigacin

Propuesta de zonificacin de acuerdo al potencial de licuacin del suelo en el Municipio Sucre, estado Sucre. Semestre II-2015.

Bachilleres:Carlos VagnoniC.I. 21.350.395Seccin 02Jurimary HernndezC.I. 23.581.452Seccin 03

Barcelona, 06 de Mayo del 2015.Captulo IEl ProblemaPlanteamiento del problema

Una sacudida abrupta, puede tener diversas causas, como una explosin, una tormenta elctrica, o incluso el paso de un camin cargado. Dichas causas, pueden incrementar los esfuerzos de corte en un suelo y contribuir a la falla de un talud, sin embargo, es a la hora de un terremoto donde se producen los mayores esfuerzos cclicos, que actuando sobre un suelo no cohesivo disminuyen su capacidad portante; lo cual se conoce como licuacin o licuefaccin de suelos. Este fenmeno se produce cuando los esfuerzos cclicos causan un exceso de presin de poros como consecuencia de la disminucin volumtrica que sucede, que al no poder ser liberado, los esfuerzos efectivos disminuyen potencialmente a valor nulo, ocasionando la prdida de capacidad resistente del suelo.El municipio Sucre del estado Sucre tiene el inconveniente de estar ubicado sobre la zona de contacto de la placa del Caribe y la placa Sudamericana, lo que lo hace poseedor de un alto grado de sismicidad. Adems debido a la presencia cercana de ros y otras fuentes de agua subterrnea, una gran parte del suelo de la zona est saturado de agua. Esto sumado al tipo de suelo predominante (material granular no cohesivo) hace que sea muy probable que se produzca el fenmeno de licuacin en este municipio. Muchas construcciones de esta zona se han visto afectadas por este problema, sobre todo por el desconocimiento de cules lugares tienen ms potencial de licuacin.La gravedad del problema qued en evidencia con el terremoto de Cariaco en 1997, el cual tuvo una magnitud de 7 grados en la escala de Richter y dej un saldo de 730 inmuebles totalmente destruidos y 960 parcialmente afectados. Las poblaciones ms afectadas fueron la ciudad de Cuman y las poblaciones de Cariaco, Chiguana, Campoma, Mariguitar, San Antonio del Golfo y Casanay. Las caractersticas del suelo local ejercieron una enorme influencia tanto en los daos ocasionados, como en la amplitud y contenido de frecuencias de los movimientos del terreno registrados en la superficie de los depsitos de suelo durante ese terremoto. En zonas en las que los depsitos estaban formados por materiales granulares sueltos saturados, su tendencia a compactarse origin presiones hidrostticas excesivas capaces de producir licuefaccin del suelo.No cabe duda de que los daos en las edificaciones tambin se produjeron debido a la calidad constructiva, los materiales y el sistema estructural deficiente o inapropiado, incluso se evidenci la falta de acero de refuerzo en nodos. Sin embargo, la mayor influencia la tuvieron las condiciones del suelo local, que con sus caractersticas propiciaron la licuefaccin. Un punto clave fue el desconocimiento de las zonas con potencial de licuefaccin, lo que evit la toma de medidas pertinentes en esos casos.Debido al alto grado de sismicidad de la zona, es probable que en cualquier momento se produzca un sismo de gran magnitud. En otros aspectos como la calidad constructiva o los materiales usados ya se han tomado medidas en la actualidad, pero en lo referente al desconocimiento de cules son las zonas con ms riesgo a sufrir el fenmeno de licuacin todava se espera una solucin. Esto provoca que se siga construyendo en zonas con gran potencial de licuacin sin las medidas que se deberan aplicar y que en un futuro se pueda repetir la historia del terremoto de Cariaco.Dentro del conjunto de evidencias que se han presentado en el Municipio Sucre del desconocimiento de las zonas de alto potencial licuable, es necesario desarrollar un mapa donde se sealen las de mayor riesgo para prevenir que las nuevas construcciones tomen en consideracin dicho fenmeno y adecuar las obras estructurales existentes.En definitiva, con la recoleccin, investigacin y clasificacin de datos de los suelos sucrenses, se podr dar a conocer el potencial de licuacin del mismo, pudiendo clasificarlos de la siguiente manera: bajo, medio y elevado potencial licuable, para posteriormente realizar la delimitacin y zonificacin del rea del Municipio Sucre.

Objetivos

Objetivo General: Proponer la zonificacin de acuerdo al potencial de licuacin del suelo en el Municipio Sucre del estado Sucre para el segundo semestre del ao 2015.

Objetivos Especficos: Caracterizar el tipo de suelo del Municipio Sucre del estado Sucre. Clasificar el tipo de suelo del que se constituye el Municipio Sucre. Especificar la magnitud ssmica mnima para que ocurra la licuacin en cada tipo de suelo. Analizar diferentes perfiles litogrficos del Municipio Sucre susceptibles a ser licuables. Disear un modelo de zonificacin de acuerdo al potencial de licuacin. Proponer la adecuacin para las zonas ms vulnerables ante la licuacin del suelo.

Justificacin

La Tierra donde nace el Sol: Cuman. Primognita del Continente Americano y fundadael 27 de noviembre de 1515 se caracteriza por su gente, su cultura de pesca, sus playas atractivas e innumerables especies marinas en la zona. Una ciudad situada en la entrada delgolfo de Cariaco junto a ladesembocaduradelRo Manzanares, y que ha sido cuna de libertadores, poetas y cantores; territorio digno de ser Patrimonio cultural de la humanidad ante la Unesco. Esta ciudad, geolgicamente hablando, ha sido histricamente vctima de movimientos telricos y terremotos que la han sacudido; razn por la que ha sido objeto de constantes estudios referentes a la composicin de los suelos que la caracterizan, sus tipos y sus propiedades. Dichos estudios han sealado al Municipio Sucre como un rea con alta susceptibilidad a la licuacin, considerndosele al estado Sucre como zona 7 en el mapa de zonificacin con fines de ingeniera de la norma venezolana 1756:2001-1 sismo-resistente.Es necesario preservar los bienes e inmuebles del Municipio Sucre por las razones antes especificadas, por lo que se plantea la evaluacin, ante los peligros a los que hoy en da se encuentran los suelos Sucrenses, para proponer una pronta adecuacin a las zonas ms vulnerables; as como tambin, servir de ayuda para los futuros proyectos a realizarse en el Municipio.La falta de investigadores, de personal interesado en realizar estudios de sta ndole y el bajo nivel de nuevas construcciones importantes estructuralmente en el municipio hacen que se acreciente esta problemtica de inters social, ya que durante muchos aos el Municipio Sucre ha sido descuidado a nivel estructural, debido a que solo se han limitado a construir viviendas unifamiliares con bajo estudio estructural para su construccin. Sin embargo, an prevalecen estructuras de gran magnitud que necesitan seguridad estructural como lo es el Hospital Universitario Antonio Patricio de Alcal que recibe a gran cantidad de pacientes de sectores aledaos diariamente y que pudiese estar en una zona potencialmente licuable. De manera urgente, se hace necesario conocer la distribucin geogrfica del potencial de licuacin del suelo en el municipio antes mencionado, aplicando nuevas tecnologas de punta para definir las zonas de alto riesgo mediante mapas temticos, ya que la zona cuenta con posibilidades de desarrollo habitacional, siendo sta la que alberga la mayor poblacin del estado, lo que trae como consecuencia una mayor demanda de espacios tiles. Conociendo las zonas de riesgo se pueden aprovechar espacios nuevos de manera segura e incluso se pueden adecuar las edificaciones ya existentes que no han sufrido daos y que sean propensas a recibir dao estructural debido a la licuacin de suelos.La zonificacin se hace a travs de un mapa de potencial de licuacin, el cual tendr que incorporar las consideraciones de la susceptibilidad de los suelos y el potencial de los sismos de la regin. El mismo se basa en ensayos de penetracin estndar que han sido ampliamente usados en el mundo para la caracterizacin de la resistencia a la licuacin. Los factores que tienden al incremento de la resistencia a la licuacin, que estn vinculados con las caractersticas del tipo de suelo, tambin tienden a incrementar la resistencia al SPT. De este modo, se compara la resistencia respecto a la solicitacin ssmica y, conociendo el potencial de licuacin en cada zona, se podrn reevaluar construcciones que ya estn situadas en zonas crticas para hacer las adecuaciones pertinentes.

Captulo IIMarco Terico

Antecedentes

Graffe (2002) realiz un estudio para evaluar el potencial de licuacin en la zona norte del estado Anzotegui, con el empleo de un mtodo probabilstico propuesto recientemente por Seed y Cetin (2001), el cual incorpora nuevos factores de anlisis que mejoran notablemente la respuesta dinmica del suelo. Una vez evaluado el potencial de licuacin se realiz un mapa de zonificacin preliminar de las reas potencialmente licuables en la zona norte del estado Anzotegui, en el cual se representan las reas con mayor susceptibilidad de sufrir procesos de licuacin en la zona norte del estado Anzotegui, el cual fue elaborado bajo criterio geotcnico para las zonas donde se realizaron los sondeos y el criterio geolgico de Youd y Perkins (1978).Graffe (2002) concluye en su estudio lo siguiente:El margen costero de la zona norte del estado Anzotegui es susceptible a licuar en una extensin de 2.5 km desde el borde de playa hacia tierra firme, el cual se reduce hacia el Nor-oeste llegando hasta una extensin que vara entre 0.8 y 1 km en la periferia del Complejo Jos.Los estratos de arena susceptibles a sufrir procesos de licuacin, se encuentran a profundidades que varan entre 2.y 4 metros, siendo ms superficiales hacia los mrgenes costeros y cuentan con un espesor promedio que oscila entre los 3 y 6 metros.El nivel fretico vara de superficial hasta los 3 metros de profundidad en el margen costero, profundizndose a medida que nos alejamos del ste

Bases Tericas

El suelo es la base de cada edificacin, la cual requiere de estudios previos para disear o ejecutar mejoras a su capacidad portante y a la misma vez proveer al ingeniero de informacin necesaria para disear su buena respuesta y reaccin al momento de un desastre natural. En Venezuela, el desastre natural que suele ocurrir es el sismo o movimiento telrico, es por ello que en el presente estudio se requieren conocer las caractersticas del suelo del Municipio Sucre y clasificarlo mediante sus propiedades geolgicas, qumicas e histricas para luego evaluar con la informacin recaudada como se clasifican ante el fenmeno de la licuacin, si de bajo potencial licuable, medio o alto potencial. En este orden de ideas, podremos definir el concepto de Suelo a travs de la investigacin de los siguientes autores: Rico (1990) define suelo como Conjunto de partculas minerales, producto de la desintegracin mecnica o de la descomposicin qumica de las rocas pre existentes (p.45)Algo similar ocurre con la definicin que plantea Jaramillo (2002) para el trmino suelo:Es el material mineral no consolidado en la superficie de la tierra que ha estado sometido a la influencia de factores genticos y ambientales: Material parental, clima, macro y microorganismos y topografa, todos actuando durante un lapso de tiempo y generando un producto: el suelo, que difiere del material del cual se deriv en varias propiedades y caractersticas fsicas, qumicas, biolgicas y morfolgicas. (p.32)De lo anterior expuesto se puede sealar que un suelo es toda materia, producto de la desintegracin de rocas ya existentes durante cierto periodo de tiempo. Otro autor de la Mecnica de Suelos, Villalaz (2000) define al suelo como es una delgada capa sobre la corteza terrestre de material que proviene de la desintegracin y/ alteracin fsica y/ qumica de las rocas y de los residuos de las actividades de los seres vivos que sobre ella se asientan (p.18)Villalaz puede reforzarnos nuestra conceptualizacin con la premisa de que un suelo es la capa ms superficial de la corteza terrestre y que se caracteriza como material sedentario que poco a poco llegar a los niveles de asentamiento.Un suelo posee propiedades fsicas, qumicas y mecnicas, de las cuales se pueden sealar para las propiedades fsicas: la tenacidad, que se puede definir segn: Kovacs (2002) Es aquella consistencia que presentan los suelos, cerca de lmite plstico (p.32), as como tambin la cohesin que la define Lambe (1997) como: La cualidad por la cual las partculas del terreno se mantienen unidas en virtud de fuerzas internas, que dependen, entre otras cosas del nmero de puntos de contacto que cada partcula tiene con sus vecinas. En consecuencia, la cohesin es mayor cuanto ms finas son las partculas del terreno.(p.45)De los conceptos anteriormente expuestos se puede concluir que las propiedades fsicas son todas aquellas pruebas a la que puede exponerse una porcin de suelo, entre ellas tambin se ubican propiedades como lo son la permeabilidad y la porosidad que son definidas por Mandelbrot (2010) como La capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna (p.06) y Es una medida de espacios vacos en un material, y es una fraccin del volumen de huecos sobre el volumen total, entre 0-1, o como un porcentaje entre 0-100% (p.07) respectivamente.A travs de stas premisas se podr clasificar al Municipio Sucre de una manera ms minuciosa al investigar sobre sus propiedades genticas, geolgicas y geotcnicas, partiendo de las investigaciones cientficas mencionadas en los antecedentes de este trabajo de grado.Retornando al cumplimiento del objetivo general se puede recordar que el sismo de Cariaco, registrado como uno de los ms importantes del territorio venezolano, con epicentro a unos pocos kilmetros del Municipio Sucre, zona de estudio, de magnitud 7, result sumamente importante a nivel de estudios ya que produjo la ruptura superficial en el segmento de la Falla del Pilar, con desplazamientos cossmicos de aproximadamente 0,25 m y un proceso de licuacin de suelos registrados en la lnea de la costa. Murrugarra (2004), define el proceso de licuacin de un suelo como la prdida de resistencia en suelos granulares sin cohesin debido al incremento de la presin de poros durante la aplicacin de una carga monotnica o dinmica, (p.01). Como interpretacin de lo anterior se entiende que la licuacin es la prdida de resistencia de un material granular al estar expuesto a una carga cclica. Una definicin ms precisa de la licuacin de los suelos es la proporcionada por Sladen (1985) quien considera que:La licuacin es un fenmeno donde la masa del suelo pierde un gran porcentaje de su resistencia al corte, al ser solicitado por cargas monotnicas, cclicas o de impacto, y fluye de una manera semejante al de un lquido hasta que los esfuerzos de corte actuantes sobre la masa son lo suficientemente bajos como la resistencia al corte inducida (p.40).

De la misma manera Parra (2004) y Youd (1973) convergen en la misma creencia del que el fenmeno de la licuacin no es ms que la transformacin de un material granular de un estado slido aun estado licuado como consecuencia del incremento de la presin de agua de poros.Para el anlisis y zonificacin de nuestro trabajo de grado se hace necesario conocer con precisin como acta ante el suelo el fenmeno de la licuacin sabiendo a travs de los diversos autores que anteriormente se mencionaron, que el acontecimiento inusual es la prdida de resistencia de un suelo al estar expuesto a una carga cclica repetitiva como la es la de un sismo.Las causas que pueden generar la prdida de resistencia de un suelo las pueden definir los siguientes autores:Youd (1973) Magnitud del Movimiento Ssmico, Magnitud del Movimiento Ssmico, Granulometra del suelo, Densidad Relativa y Profundidad del Nivel Fretico, siendo las mismos factores considerados por Parra(2004).De otra manera Ayala (2010), los clasifica ms minuciosamente como:Condiciones Ssmicas: intensidad del movimiento ssmico, magnitud del movimiento ssmico, duracin del movimiento ssmico, Condiciones Geolgicas y Geotcnicas: Registros histricos, Condiciones geolgicas, Condiciones granulomtricas del suelo, condiciones de la plasticidad y componentes del contenido de finos del suelo, condiciones del estado del suelo y Condiciones de Nivel Fretico.Para concluir nuestro trabajo cientfico se dar como producto propuestas para la adecuacin de las estructuras ya existentes, ubicadas en los suelos con alto potencial licuable del Municipio Sucre, donde se podr sugerir propuestas de adecuacin ssmica, que se refiere a las mejoras realizadas a partir de un estudio ssmico actualizado, mejoras a la cantidad de acero de las estructuras y mejoras o de ser necesario sustitucin de los materiales utilizados en la construccin existente