III Congreso Panamericano Costa Rica

8/18/2019 III Congreso Panamericano Costa Rica

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III Congreso Panamericano de Enseñanza-Aprendizaje en Ingeniería Geotécnica y Sismica, Costa Rica

La Geotecnia y la Prevención de DesastresGeotechnical Engineering and Disaster Prevention

Dr. Ing. Arnaldo Carrillo GilUnidad de InvestigaciónUniversidad Ricardo Palma, Lima, Perú

ResumenSe hace una revisión de los problemas ocasionados por las catástrofes naturales, cuya ocurrencia más importante

en la costa del Pacifico sudamericana se relaciona con los terremotos severos y los efectos de fenómeno de El Niño

principalmente, y en donde la ingeniería geotécnica tiene mucha aplicación y hemos extraído enseñanzas muy

valiosas. Se exponen experiencias logradas con estudiantes de los cursos de Cimentaciones y Diseño Geotécnico

con respecto a prevención sísmica y riesgo geotécnico llevadas a cabo en asentamientos humanos populares de

Lima Metropolitana, donde los efectos de un terremoto de magnitud 8.7 o más, que según la recurrencia sísmica

podría presentarse en el futuro, originarían daños humanos y económicos muy cuantiosos. Se hace una rápida

revisión del peligro sísmico y geotécnico en que se encuentran las cimentaciones de edificaciones precarias,

muchas de ellas construidas sin ayuda técnica sobre suelos granulares sueltos, rellenos sin compactar y materiales

geotécnicos blandos. Se enumeran los casos estudiados y las acciones de prevención ejecutadas por medio de

ayudas visuales y charlas sostenidas por los estudiantes con los pobladores, así como sus resultados y soluciones

que se han llevado a cabo en algunos casos puntuales.

Abstract A revision of the problems is made caused by natural catastrophes, whose more important occurrence in the South

American Pacific Coast is related mainly with the severe earthquakes and the effects of the El Niño Phenomenon,

and where Geotechnical Engineering has a lot of application and we have obtained very valuable teachings.

Experiences are exposed achieved with students of the courses Foundations Engineering and Geotechnical Design

with regard to seismic prevention and geotechnical risk, carried out in popular human settlements of Metropolitan

Lima, where the effects of an earthquake of magnitude 8.7 or higher, that could be presented in the future

according to seismic recurrence, would originate a very considerable human and economic damage. It is made a

brief revision of the seismic and geotechnical danger affecting the foundations of precarious constructions, built

many of them without any technical support on loose granular soils, not compacted landfills and soft geotechnical

materials. The studied cases and the prevention actions taken are enumerated by means of graphical assistance andthe chats sustained by the students and the residents as well as their results and solutions that have been carried

out in some punctual cases.

1 INTRODUCCIÓN

1.1 Desastres naturales:Los desastres naturales causaron mundialmente

en el 2003 casi cinco veces más víctimas que elaño 2002, principalmente por el terremoto de Irán

y la ola de calor registrada en el centro de Europa.Se registra que 50,000 personas murieronalrededor del mundo por terremotos, inundaciones

y tormentas que podrían ser consecuencia delcambio climático. Esta es la cuarta vez que sealcanza una cifra tan alta de muertos desde 1980,y es posible que los desastres continuarán. Losdesastres naturales le costaron en el 2003 a laeconomía mundial US $ 60,000 millones.

1.2 El fenómeno de El Niño:

El Niño es un efecto de las perturbacionesclimáticas de Sudamérica que durante el eventode El Niño 1997/1998 en el Perú se produjeron


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daños que ascienden a US $ 861 millones, queincluyen sólo los gastos de prevención yreconstrucción efectuados. Puentes y carreteras sevieron interrumpidos por huaycos, inundaciones,socavación de cimentaciones, etc., considerándosecomo saldo 60 puentes destruidos y 128 dañados,

800 kilómetros de carreteras destruidas y 6,000kilómetros averiados, 58 kilómetros de víasférreas arrasadas y 4 hidroeléctricas parcial ototalmente destruidas. Las personas afectadasfueron 591,451, los heridos llegaron a 412 y losmuertos a 364, así mismo fueron 112,405 lasfamilias damnificadas. (Figuras 2 y 3)

1.3 Los terremotos en el Perú:La sismicidad en el Perú, se debe a eventos

producidos por la subducción interplaca comoresultado de la ruptura de la zona de contacto de la

placa de Nazca y la placa Sudamericana oContinental suprayacente y eventos intraplaca queocurren dentro de las dos placas (Figura 1).

De los cálculos determinísticos, el eventomáximo creíble mas critico aparece asociado conlos eventos de subducción de la interplaca loscuales tienen un intervalo de recurrencia de cercade una centuria. El Perú esta propenso a sufrir unevento de este tipo en un futuro cercano que podría tener una magnitud comprendida en elrango 8.0 a 8.8 y una aceleración horizontal picoen el rango de 0.15g a 0.38g. Otros escenarioscreíbles de potencial máximo involucran eventosintraplaca, que pueden corresponder a magnitudesen el rango de 5.5. a 8.4 con aceleracionessuperficiales comprendidas entre 0.06g hasta0.42g (Figura 4).

Figura 1 Teoría de las placas continentales

Figura 2 Inundaciones, Fenómeno de El Niño1998

Figura 3 Caída de puentes, Fenómeno de El Niño1998

Figura 4 Desastre sísmico en la ciudad de Huaraz,terremoto Ancash 1970


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2 ENFOQUE GEOTÉCNICO CONRESPECTO A SISMOS

Actualmente no cabe duda acerca de lainfluencia del suelo, y por lo tanto de la IngenieríaGeotécnica, en los daños ocasionados por los

terremotos en las obras de ingeniería. De acuerdocon Seed (1969) fue Wood quien por primera vez,después del terremoto de San Francisco en 1906concluyó en que los lugares que presentabanmayores daños tenían que ver con la geologíalocal. Estudios analíticos posteriores seguidos dedatos instrumentales, han sentado una base sólida para el entendimiento de los efectos inducidos porlas condiciones locales del suelo en losmovimientos del terreno debidos a sismos(Figuras 5, 6 y 7).

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

1998 Loma Prieta

Con base en cálculos

Relación media recomendadapara usarse en correlacionesempíricas

Ciudad de México 1985

Figura 5 Aceleraciones pico en suelos blandos y

rocas (Idriss, 1990)

Ahora conocemos que se pueden presentarimportantes amplificaciones de la onda sísmica ensuelos sueltos, blandos o cuando estructuras conlargos períodos fundamentales se apoyan sobre potentes depósitos de suelos sueltos (Figura 8).

N ú m e r o d e c a s a s i n s e g u r a s p o r m i l l a c u a d r a d a

Espesor del suelo, m

0

10

20

30

40

50

60

0 6 12 18 24 30 36 42 48

Figura 6 Relación entre la intensidad de daño y elespesor del suelo, San Fernando 1971(Whitman, 2000)

20050 500 1000 2000 5000

IX

VIII

VII

VI

V

(KPa)x102

E S C A L A D E I N T E N S I D

A D

( M . M . I . )

MÓDULO DE YOUNG (Kg / cm )2

PROMEDIO

CARGA CÍCLICAREPETIDA

CARGA ESTÁTICAUNIFORME

50 200 500 1000 2000 5000

Figura 7 Distribución de intensidades sísmicas(terremoto 1974, Lima, Perú) y lacalidad del suelo (Carrillo, 1979)

I n t e n s i d a d

Distancia, m

4

6

8

12

10

0

30

60

90

0 150 300 450 600

Grava arenosa

Figura 8 Relación entre el espesor del suelo y la

intensidad del movimiento, TerremotoChalkalsk, URSS (Dedova, 1946)

Se ha llegado a establecer evidencias, a partir deregistros de acelerómetros, que los movimientossísmicos pueden amplificarse grandemente cercade la coronación de taludes y cuando el suelosuelto choca contra taludes de roca dura, caso quese presenta en la falda de los cerros de losasentamientos humanos que normalmente hansido producto de invasiones u ocupación precaria

en los barrios marginales de las grandes ciudades(Figuras 9, 10 y 11).

Aceleración en sitios rocosos (g) A

c e l e r a c i ó n e n s i t i o s c o n s u e l o s s u e l t o s ( g )


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Figura 9 Inicio de invasión para un Asentamiento Humano

Figura 10 Desarrollo de un Asentamiento Humano entre cerros

Figura 11 Desarrollo de un Asentamiento Humano en la falda de los cerros


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De allí la importancia de desarrollar un programa intenso de prevención sísmica en estoslugares que normalmente carecen de informacióny son olvidados por la Agencias del Estado y porlas reglamentaciones y Normas que suelenemitirse de manera general sin tomar en cuenta la

realidad que ocurre en estos lugares de la ciudadde Lima Metropolitana (Carrillo,1987)

Por ello, después de numerosas encuestas queefectuamos en las áreas señaladas, encontramosresultados que nos obligaron a profundizarnuestros estudios iniciales, ya que de su análisisobtuvimos respuestas que revelan un gran porcentaje de riesgo para los moradores de estaszonas ya que la gran parte de ellos no sientenseguridad en sus casas a pesar de que la mayoríade las viviendas son de un piso y el material

predominante es el ladrillo, y muchas veces unagran mayoría son edificadas por autoconstrucciónsin ninguna ayuda o dirección técnica y nocumplen con las normas de diseño, o seencuentran por debajo ó cercanas a fuentes de altoriesgo, como ser cables de alta tensión, grandesreservorios de agua, etc., respondiendo en muchoscasos que se encuentran mas seguros en la calleque en sus casas ya que la reacción inmediata anteun sismo es salir rapidamente de ellas ya seadurante el día o la noche para buscar protecciónfuera, revelando además que un gran porcentajede ellos no ha recibido orientación ni informaciónadecuada de prevención o seguridad en caso de unterremoto severo (Figura 12).

¿HA RECIBIDO ANTES INFORMACION SOBRE RIESGO SISMICO O PREVENCION

SISMICA?

2.00%

98.00%

0.00%

20.00%

40.00%

60.00%

80.00%

100.00%

120.00%

SI NO

Serie1

ACCION ANTE UN SISMO - NOCHE

6%

34%

24%

4%

6%

22%

4%

REZAR

SALIR

IR A LUGAR SEGURO

BAJAR LLAVE D LUZ

NO SABE

SALIR CON HIJOS

QUEDARSE EN CASA

LUGAR MENOS PREFERIBL E ANTE UN SISMO

CALLE

14%

CASA

20%

PLAYA

8%

MERCADO

14%

CINE

10%

EDIFICIO

28%

OTRO6%

LUGAR MAS SEGURO EN EL BARRIO

PARQUE

30%

CALLE

34%

CASA

10%

NO HAY

20%

CERRO

6%

Figura 12 Resultados típicos de encuestas llevadas a cabo por los estudiantes


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ACCION ANTE UN SISMO (DIA)

40%

6%

30%

4%

20%

SALIR SERENARSE IR A LUGAR SEGURO NO SABE BUSCAR A HIJOS

LUGAR MAS SEGURO EN LA CASA

SALA

14%

COLUMNAS

12%

PATIO

22%

MARCO DE PUERTA18%

NO HAY

14%

NO SABE

20%

Figura 13 Encuestas de seguridad llevadas a cabo por los estudiantes

3 LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE DE LAGEOTECNIA EN LA PREVENCIÓNSÍSMICA

Tomando en cuenta esta realidad, concebimos

crear un taller que nos permita aplicar con losestudiantes los conocimientos de la mecánica desuelos, la ingeniería de cimentaciones y al mismotiempo desarrollar una acción de proyecciónsocial de los educandos hacia los pobladores delos Asentamientos Humanos seleccionados para el proyecto. Los resultados de los trabajos de campollevados a cabo por estudiantes de ingeniería civil, próximos a graduarse y que completan suscréditos en el décimo semestre con el Curso deCimentaciones y Diseño Geotécnico, nos han permitido no sólo establecer las características

geotécnicas de cada sitio investigado, sinotambién ofrecer a sus habitantes información

sencilla y accesible a su entendimiento sobre quehacer en caso de un sismo severo que puedaocurrir en el área. Esta información fue impartidamediante charlas acompañadas de presentacionescon ayudas visuales y posterior entrega deinformación escrita y en un CD o casette de video,

en los que se muestra claramente con figuras ytextos sencillos las acciones a tomar por los pobladores. Estos resultados se lograron en esta primera etapa, para mas adelante proporcionarlesayuda técnica en casos críticos y puntuales paramejorar o reforzar las cimentaciones de susviviendas cuando fuera detectado algún vicio deconstrucción que pueda originar falla o dañodurante un evento sísmico importante.

PrevenciónSísmica

Cortesía:

MSc. Arnaldo Carrillo Gil

Prohibido su

Venta

Universidad Ricardo Palma

Figura 14 CD con información sencilla sobre prevención sísmica entregada por losestudiantes a los moradores

El taller implementado, bajo la consigna de“aprender haciendo” ha dado los mejoresresultados, dado a que los estudiantes practican personalmente las labores de exploración decampo, toma de muestras, ejecución de ensayos decampo y laboratorio, así como la interpretación delos mismos para casos reales, dando finalmente sudiagnóstico y predicción con respecto alcomportamiento del suelo subyacente y sus posibilidades de falla por efectos dinámicos, encimentaciones superficiales muchas vecesconstruidas sin ayuda especializada.Adicionalmente, el estudiante es consciente del peligro que corren los habitantes de estos barrios

marginados y ejercita sus mejores conocimientosy facilidad de palabra para hacer conocer losriesgos y las acciones que deben tomar como


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prevención sísmica en salvaguarda de suintegridad física y la de sus familiares(Carrillo,2003)

4 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO

El proyecto ha sido llevado a cabo en dosoportunidades. La primera implementada en losaños 1996 a 1998, para los asentamientoshumanos ubicados al sur de la ciudad de Lima. Lasegunda la estamos llevando a cabo entre los años2003 a 2005 en los barrios marginales del norte dela ciudad, mucho más numerosos y con unadensidad poblacional mayor (Figura 15). En la primera etapa se estudiaron cuatro distritos, en lasegunda etapa estamos haciéndolo en nuevedistritos, dentro de los que estudiamos 45asentamientos humanos que tienen problemas

graves de cimentación, estabilidad de taludes,asentamientos por apoyo en suelos sueltos y derellenos mal compactados, así como defectos deconstrucción vulnerables a las acciones dinámicasde los sismos (Carrillo, 1996).

Figura 15 Ubicación de los lugares investigadosen Lima Metropolitana.

Los trabajos de campo como Taller deGeotécnia cumplieron con determinar lascaracterísticas físicas y mecánicas de los suelossubyacentes a cada lugar investigado, practicándose calicatas o sondeos con obtenciónde muestras alteradas e inalteradas para su

posterior ensaye en los laboratorios de launiversidad, así como también se efectuaronensayos de campo que permitieron obtenerresultados de Penetración de Barra, esto es, unametodología desarrollada por el autor de estetrabajo que consiste en hacer penetrar dentro delsuelo por golpes de un martillo de 4 kilogramos de peso y una caída de 0.30 m, una barra de acero deconstrucción de media pulgada de diámetro, ymedir el número de golpes que por cada 0.15 m seintroduce en el suelo investigado, para luego porcorrelaciones empíricas llegar al equivalente del

Ensayo Normal de Penetración (StandardPenetration Test - ASTM 1586). El Penetrómetrode Barra fue preparado y fabricado por losmismos estudiantes, de acuerdo a planos ydiagramas proporcionados en cada caso.

305

500

450

1375 mm

F° Negro

80 mm

20 mm

120 mm

DETALLE DEL MARTILLO

ESC. 1:250

Figura 16 Detalle del Penetrómetro de Barra preparado por los estudiantes.


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5 MUESTREO DE RESULTADOSOBTENIDOS

Toda la información recolectada fue procesaday preparada por los estudiantes en presentaciones

digitales (ver figuras siguientes: textos, gráficos,videos) que han permitido evaluar adecuadamentelas zonas críticas de los Asentamientos Humanosde cada sitio estudiado, considerando los casos puntuales de fallas de cimentaciones que seránestudiados en la tercera etapa del proyecto, en laque se proporcionará la ayuda y soporte técnicoconveniente para evitar daños futuros

En la mayoría de los casos los estudios llegan aconclusiones válidas, emitidas con sustentotécnico aceptable por alumnos del último semestrede la carrera de Ingeniería Civil de la UniversidadRicardo Palma.

Las diferentes zonas de estudio fueronseleccionadas de acuerdo con las necesidades delsitio y precariedad de las edificaciones existentes,y que por lo tanto necesitan ayuda técnica.


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Los trabajos presentados por los estudiantesreúnen toda la información pertinente a las zonasestudiadas, resultados de encuestas, ensayos de

campo y laboratorio además de los resultados delas charlas sostenidas con los pobladores del lugary la presentación del CD informativo acerca dePrevención Sísmica.

En todos los casos se efectuaron Ensayos dePenetración de Barra, presentando sus resultados einterpretación correspondientes.

La información sobre el lugar estudiado, fue presentada adecuadamente en planos dibujados enAutoCad con la ubicación general y puntual

dentro del distrito, sus datos censales, gráficos, poblaciones, etc., además de los datos estadísticoscorrespondientes.


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6 COMENTARIOS FINALES

Los proyectos implementados han dado muy buenos resultados, aunque aún no logramos lacompleta cooperación de los Municipios,Oficinas Gubernamentales y entidades de ayudahumanitaria, ya que sucede lo mismo que encualquier otro lugar en caso de una catástrofe,nadie se preocupa de ella mientras que ésta noocurra y cauce daños irreparables. La falta de prevención y su difusión es alarmante, sinembargo los resultados obtenidos en este TallerEstudiantil son gratificantes desde el punto devista social, satisfactorios desde el punto de vista

técnico, y excelentes desde el punto de vistaenseñanza-aprendizaje de la geotecnia, que loeleva a la excelencia como curso importante en lacarrera de ingeniería civil desarrollado en laUniversidad Ricardo Palma en Lima, Perú(Carrillo, 2003).

Este es un nuevo aporte a los Talleres deIngeniería Civil, orientados a incentivar la prácticareal de los cursos de Geotecnia que complementanfuera del aula las clases teóricas, al mismo tiempoque se fomenta la proyección social de la

universidad hacia los mas necesitados,complementando el trabajo presentado por elautor al 1er Congreso Panamericano de Enseñanza- Aprendizaje de Ingeniería Geotécnicadesarrollado en Oaxaca, México, titulado“Modernización de la curricula de Geotecnia”Sólo esperamos que con estas acciones, en caso de producirse un evento sísmico importante, la pérdida de vidas humanas sea mínima(Carrillo,2000).

Cabe señalar que muchos de los problemas

encontrados en las zonas estudiadas, han podidoevitarse o disminuirse si existiera la voluntad de

planificar convenientemente el crecimiento deestos distritos así como también si los organismoscompetentes hubieran proporcionado asistenciatécnica oportuna a los pobladores durante laconstrucción de sus viviendas, por lo que se hacenecesario convocar a todas las instituciones

relacionadas con el desarrollo urbanocorrespondiente para que participen y lleven acabo proyectos con el respaldo profesionalconveniente.

REFERENCIAS

Carrillo Gil, A., 2003, “ Análisis Crítico acerca de lasUniversidades Latinoamericanas”, Enseñanza eInvestigación Universitaria, Universidad RicardoPalma, Lima, Perú.

Carrillo Gil, A., 2003, “Conversaciones en el MIT,Boston 2003”, Enseñanza e InvestigaciónUniversitaria, Universidad Ricardo Palma, Lima,Perú.

Carrillo Gil, A., 2000, “Modernización de la Curriculade Geotecnia” 1er Congreso Panamericano deEnseñanza-Aprendizaje de Ingeniería Geotécnica,Oaxaca, México.

Carrillo Gil, A., 1996 “Peligro sísmico en los BarriosMarginales del Sur ”, Conferencia Instituto Peruanode Ingeniería Geotécnica y Geoambiental, CIP,CDL, Lima, Perú.

Carrillo Gil, A., 1987 "La ingeniería geotécnicapreventiva y la recuperación de desastresnaturales" Memorias del V Congreso Nacional deMecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones,Lima, Perú.

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