Recomendaciones - Soluciones Para Proyectos de Edificaciones

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7/23/2019 Recomendaciones - Soluciones Para Proyectos de Edificaciones http://slidepdf.com/reader/full/recomendaciones-soluciones-para-proyectos-de-edificaciones 1/98 UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA E.A.P INGENIERIA CIVIL INDICE CAPÍTULO 1 ................................................................................................ 3 1. INTRODUCIÓN......................................................................................... 4 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:...............................................5 1.1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.............................................6 1.2. OBJETIVOS:...................................................................................... 5 1.2.1. OBJETIVOS GENERALES...........................................................6 1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.........................................................6 1.3. JUSTIFICACIÓN: ............................................................................... 5 1.3.1. JUSTIFICACIÓN TEÓRICA.........................................................6 1.3.2. JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA.......................................................6 1.3.3. JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA............................................6 1.4. MARCO TEÓRICO: ...........................................................................5 1.4.1. MTODOS EMPÍRICOS.............................................................. 6 1.4.2. MTODOS ANALÍTICO..............................................................6 1.4.3. MTODOS FÍSICOS...................................................................6 1.4.4. TCNICAS EMPÍRICAS..............................................................6 1.4.!. MTODOS ANALÍTICO..............................................................6 1.4.". LICUEFACCIÓN........................................................................... 6 1.!. MTODOS DE #IS$IDS %1&"&' Y O$SA#I %1&()': ......................5 1.!.1. MTODO DE #IS$IDA %1&"&' ..................................................6 1.!.2. MTODO DE O$SA#I %1&()' ...................................................6 1.!.3. MTODO DE SEED ET. AL. %1&*3' ..........................................6 1.!.3.1. MODELO LOPE+ , QUEROL - BLÁ+QUE+ O MODELO ENDOCRÓNICO... 6 1.!.3.2. MODELO PASTOR ET AL." 1.!.4. MODELO CONSTITUTIVO PARA EL COMPORTAMIENTO CICLICO................................................................................................... 6 1.!.4.1. PERSPECTIVA $ISTÓRICA..... 6 1.!.!. TEORÍA DE PLASTICIDAD GENERALI+ADA............................6 1.!.". EL MODELO DE PASTOR / +IEN #IE0IC+ PARA ARENA....... 6 CAPÍTULO 2 ................................................................................................ 3 2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 9 pág. 1 CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS Y CIMENTACIONES

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UNIVERSIDAD ALAS PERUANASFACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA

E.A.P INGENIERIA CIVIL

INDICE

CAPÍTULO 1 ................................................................................................3

1. INTRODUCIÓN......................................................................................... 4

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:...............................................5

1.1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.............................................6

1.2. OBJETIVOS:......................................................................................5

1.2.1. OBJETIVOS GENERALES...........................................................6

1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.........................................................6

1.3. JUSTIFICACIÓN:...............................................................................5

1.3.1. JUSTIFICACIÓN TEÓRICA.........................................................6

1.3.2. JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA.......................................................6

1.3.3. JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA............................................6

1.4. MARCO TEÓRICO:...........................................................................5

1.4.1. MTODOS EMPÍRICOS..............................................................6

1.4.2. MTODOS ANALÍTICO..............................................................6

1.4.3. MTODOS FÍSICOS...................................................................6

1.4.4. TCNICAS EMPÍRICAS..............................................................6

1.4.!. MTODOS ANALÍTICO..............................................................6

1.4.". LICUEFACCIÓN...........................................................................6

1.!. MTODOS DE #IS$IDS %1&"&' Y O$SA#I %1&()':......................5

1.!.1. MTODO DE #IS$IDA %1&"&'..................................................6

1.!.2. MTODO DE O$SA#I %1&()'...................................................6

1.!.3. MTODO DE SEED ET. AL. %1&*3'..........................................6

1.!.3.1. MODELO LOPE+ , QUEROL - BLÁ+QUE+ O MODELOENDOCRÓNICO...6 

1.!.3.2. MODELO PASTOR ET

AL."

1.!.4. MODELO CONSTITUTIVO PARA EL COMPORTAMIENTOCICLICO...................................................................................................6

1.!.4.1. PERSPECTIVA$ISTÓRICA..... 6

1.!.!. TEORÍA DE PLASTICIDAD GENERALI+ADA............................6

1.!.". EL MODELO DE PASTOR / +IEN #IE0IC+ PARA ARENA.......6

CAPÍTULO 2 ................................................................................................3

2. INTRODUCCIÓN.....................................................................................9

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2.1. MTODOS DE MEJORA DE TERRENOS POTENCIALMENTELICUABLES.................................................................................................5

2.2. MTODOS ORIENTADOS A OBRAS NUEVAS................................5

2.2.1. VIBROFLOTACIÓN.....................................................................6

2.2.2. VIBROSUSTITUCIÓN.................................................................6

2.2.3. COMPACTACIÓN DINÁMICA CLÁSICA %CDC'..........................6

2.2.4. COMPACTACIÓN RÁPIDA POR IMPACTOS OCOMPACTACIÓN DINÁMICA RÁPIDA %CDR'...........................6

2.2.!. DEEP MIING.............................................................................6

2.2.". REEMPLA+O..............................................................................6

2.2.(. MTODO DE PREME+CLADO...................................................6

2.2.*. REBAJAMIENTO DEL NIVEL FREÁTICO...................................62.2.&. DISIPACIÓN INMEDIATA DEL ECESO DE PRESIÓNINTERSTICIAL.........................................................................................6

2.2.1).EPLOSIVOS..............................................................................6

2.2.11.INCLUSIONES RÍGIDAS $INCADAS.........................................6

2.2.12.REFUER+O DE LAS ESTRUCTURAS.........................................6

2.3. MTODOS ORIENTADOS A OBRAS EJECUTADAS.........................5

2.3.1. RECALCE CON MICROPILOTES................................................6

2.3.2. INYECCIONES DE IMPREGNACIÓN..........................................62.3.3. INYECCIONES DE FRACTURACIÓN..........................................6

2.3.4. JET GROUTING...........................................................................6

2.3.!. INYECCIONES DE COMPACTACIÓN.........................................6

2.3.". OTROS MTODOS.....................................................................6

2.4. RECAPITULACIÓN Y CONCLUSIÓN................................................5

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CAPITULO I

1. INTRODUCCIÓN

En este documento se introducen,profundizan y ejemplicanplanteamiento anal!tico y matemáticos relati"os a licuefacci#n delterreno $asta a$ora desarrollados, su importancia y diferenciasentre unos y otros. %simismo, se reconocen las caracter!sticasesenciales de cada planteamiento a&ordado, y se destaca 'uecada uno de ellos $a sido $erramienta "aliosa para el desarrollo deuno de los principales ejes de acci#n de la ingenier!a s!smica.

En la actualidad se presentan en pu&licaciones cient!cas di"ersasmetodolog!as internacionales ()eed e *driss, 19+1 -oud e *driss,21 -egian y /$itman, 19+0 oimatsu y -os$imi, 1903 aiping y otros, 1904 %m&raseys, 1900 )eed y otros, 1903o&ertson, 199 is$ida y $sai, 1969 y 19+ y otros paracuanticar la licuaci#n de los suelos resultantes de acciones

dinámicas (s!smicas.

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El desarrollo de este tra&ajo se profundiza y se ejemplicaplanteamientos anal!ticos y su aplicaci#n a la construcci#n deedicaciones 'ue son fundamentales $oy en d!a en el sector de laingenier!a ci"il. 7entro de la "ariedad de m8todos para

representaci#n de datos cualitati"os a tra"8s de "aloracionesnum8ricas a indicadores geot8cnicos plasmados en diagrama derelaci#n, modelos estad!sticos y cartográcos. - nalmente, su usopermite deri"ar recomendaciones para ser empleadas en otrasáreas con particularidades semejantes a estudiar, los m8todoscomo de

• is$ida y $sai (1969 y 19+• :8todo de )eed et.al. (1903

)on de gran importancia para mejorar las caracter!sticas de

resistencia a la licuefacci#n, con el 'ue se logr# o&tener unae"aluar a la resistencia de los suelos a la licuaci#n, en nuestro pa!s

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la utilizaci#n de los estos m8todos son muy escasas para lae"aluaci#n de potenciales de licuefacci#n de suels granularessujetos a mo"imientos s!smico

%nte tal situaci#n, como un aporte al desarrollo en nuestra regi#n,se presenta 8ste tra&ajo, apoyados en la literatura e;istente ydisponi&le lo 'ue re<ejan, consideraciones y parámetros conrespecto a los m8todos.

=a parte fundamental de nuestros análisis, es la realizaci#n dem8todos para comportamiento de dep#sitos tipo arena durantemo"imientos s!smicos.

1.1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

>?#mo e"aluar, recomendar y dar soluciones, para los distintosproyectos de edicaciones (licuaci#n de suelos arenosos porsismos@

1.2 OBJETIVOS

1.2.1OBJETIVOS GENERALES

E"aluar, recomendar y dar soluciones el potencial de

licuefacci#n de los suelos y las medidas para mitigar yAocontrolar sus efectos en proyectos para diferentes edicaciones.

1.2.2OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. 7esarrollar las metodolog!as para la e"aluaci#n del potencialde licuefacci#n de suelos granulares sujetos a mo"imientos!smico.

2. 7escri&ir los m8todos emp!ricos y anal!ticos, &asados en lao&ser"aci#n y determinaci#n del comportamiento de los

tipos de arena durante los mo"imientos s!smicos.3. E;plicar las di"ersas aplicaciones para la construcci#n ensuelos arenosos. 

1.3 JUSTIFICACIÓN

1.3.1JUSTIFICACIÓN TEÓRICA

El presente tra&ajo permitirá complementar los conocimientosrespecto a los temas &ásicos de licuaci#n de suelos arenosos yaplicarlos en forma directa en los procesos ela&oraci#n de losproyectos de edicaciones.

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1.3.2JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA

Es importante para cual'uier ingeniero 'ue desarrolle unproyecto de edicaciones en suelos arenosos, ya 'ue permitirándi"ersidad de m8todos.=os &enecios de o&tener estos conocimientos son laoptimizaci#n de costos y materiales, as! como el control deinsumos para su ela&oraci#n, cosa 'ue no se $ace en lapráctica.

1.3.3JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA

El presente tra&ajo permitirá sentar una &ase para todo a'uel'ue desee profundizar los conocimientos so&re la licuaci#n desuelos arenosos por sismos y entender las tendencias y nue"osm8todos 'ue se "ienen pro&ando alrededor del mundo.

1.4 MARCO TEÓRICO

Entre estos se destacan• :8todos de is$ida y $sai (1969 y 19+• :8todo de )eed et.al. (1903

=os ?riterios de selecci#n de las metodolog!as antes citadas parasu aplicaci#n en el presente tra&ajo

a )u diseBo apropiado para espacios ur&anos similares al sitioestudiado.

& *ntegraci#n de parámetros dinámicos de fácilcuanticaci#n (permite tratamientos matemáticos y

representati"os, Ctiles para el am&iente f!sico e"aluado.c frecimiento de informaci#n signicati"a so&re "elocidad deondas de corte, m#dulo cortantes y otras "aria&les locales

d ?apacidad e;cluyente, sin solapamiento ni redundancias.

e &tenci#n de mCltiples perspecti"as a tra"8s de escenarioscomparados y grácas de interacci#n entre parámetros f!sicos

f Dropiedad de relacionar posi&les factores in<uyentes en lalicuaci#n de suelos.

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% su "ez, conceden "isi#n conjunta de los efectos de accionesdinámicas al conte;to ur&ano y su e"oluci#n en este.

g epresentaci#n de datos cualitati"os a tra"8s de "aloracionesnum8ricas a indicadores geot8cnicos plasmados en diagrama derelaci#n, modelos estad!sticos y cartográcos. - nalmente, su usopermite deri"ar recomendaciones para ser empleadas en otrasáreas con particularidades semejantes a la estudiada.

ay 'ue destacar, dos enfo'ues importantes para e"aluar elpotencial de licuefacci#n de suelos granulares sujeto amo"imientos s!smicos, planteamiento corro&orado por )eed(19+9

1.4.1M56 789;<=6.

Fasado en o&ser"aciones in situ del comportamiento dedep#sitos tipo arena durante mo"imientos s!smicos anteriores ycorrelaciones entre predios 'ue no se $an licuado, y densidadelati"a del nCmero de golpes de ensayos )D.

1.4.2M56 >?>@<=6. 

Fasados en la determinaci#n en la&oratorio de lascaracter!sticas de resistencia a la licuefacci#n de muestras noalteradas y el uso de análisis de respuestas dinámica del prediopara determinar la magnitud de las tensiones de corteinducidas por los mo"imientos s!smicos.

Go o&stante, am&as metodolog!as solicitan denir el ni"el de

aceleraci#n del terreno como prerre'uisito para e"aluar elpotencial de licuefacci#n. % menudo este ni"el se esta&lece apartir de relaciones entre la magnitud del sismo, la distancia alepicentro y la aceleraci#n pico.

?onjuntamente di"ersos m8todos saltan a la luz para e"aluar laresistencia de los suelos a la licuaci#n, tal como se e;plican acontinuaci#n

1.4.3M57@6 F6<=6

pág. 6CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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Estos m8todos re'uieren del uso de centr!fugas o ta&las"i&radoras para simular la carga s!smica &ajo condiciones decontorno &ien denidas. El suelo utilizado en el modelo es

remoldeado para representar diferentes densidades ycondiciones geom8tricas. % causa de las dicultades enconseguir un modelo con las mismas condiciones del sitio, losmodelos f!sicos rara "ez se utilizan para estudiar la resistencia ala licuaci#n de un sitio espec!co. )in em&argo, los modelosf!sicos son "aliosos para analizar y entender el comportamientogeneralizado del suelo y para e"aluar la "alidez de modelosconstituti"os &ajo condiciones de contorno &ien denidas, comose indica en los comentarios relati"os a los m8todos anal!ticos.

1.4.4T=?<=>6 E89;<=>6Entre ellas, uno de mayor difusi#n y aplicaci#n, elDrocedimiento )implicado, en 'ue se calculan dos "aria&less!smicas primarias tales como

a =a e;citaci#n s!smica de la capa de suelo, e;presada ent8rminos de la relaci#n de esfuerzos c!clicos promedios (?) Htpro A sI"o.

& =a capacidad de la capa de suelo para resistir la licuaci#n, ent8rminos de la relaci#n de resistencia a la licuefacci#n. En lamayor!a de las t8cnicas emp!ricas, el "alor promedio de larelaci#n de esfuerzos cortantes c!clicos (?) inducidos por elsismo se o&tiene de los análisis de la respuesta dinámica delsu&suelo.

D?57:

>8>  J =a má;ima aceleraci#n 'ue se espera en el lugarsegCn las leyes de atenuaci#n, amplicada por el efectode sitio, considerando 'ue los suelos no se licCan y 'uelas presiones de poros no se incrementan en el proceso.

 J Es la aceleraci#n de la gra"edad.

6 6 J )on los esfuerzos "erticales total y efecti"o.

;5 J Es el factor de reducci#n de esfuerzos, el cual "ar!aampliamente con a profundidad dependiendo del perl de

suelos tal como sigue

pág. +CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F>=; ;5 6 9;?5<5>5

F>=; ;5 6 9;?5<5>5

7adas las dicultades para o&tener muestras inalteradas delos dep#sitos de suelos licua&les, en la práctica se usanprocedimientos in situ para e"aluar la capacidad de los suelosarenosos para resistir la licuaci#n

a Denetraci#n estándar ()D.

& Denetraci#n con cono (?D.

c Kelocidad de ondas de corte ("s.

c Denetraci#n Fecer en gra"as (FD.

Dara asegurar una adecuada denici#n de la estratigraf!a yuna e"aluaci#n consistente de la resistencia a la licuaci#n, en

cada sitio se de&e lle"ar a ca&o dos o más de losprocedimientos indicados. Dor "arias "entajas, los

pág. 0CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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procedimientos 'ue más se lle"an a ca&o son el )D y algunas"eces las mediciones de Ks. Dara determinar la resistencia a lalicuaci#n de los suelos arenosos, la relaci#n ?) se compara

con la relaci#n ?. Esta Cltima se o&tiene de correlacionesemp!ricas entre la relaci#n de esfuerzos c!clicos demandadospara causar licuaci#n y los "alores de G ()D normalizados porprofundidad y energ!a de los golpes del martillo ("alores de(G16.

Dara determinar la resistencia a la licuaci#n de los suelosarenosos, la relaci#n ?) se compara con la relaci#n ?. EstaCltima se o&tiene de correlaciones emp!ricas entre la relaci#n

de esfuerzos c!clicos re'ueridos para causar licuaci#n y los"alores de G ()D normalizados por profundidad y energ!a delos golpes del martillo ("alores de (G16. En la Ligura ; semuestran las modicaciones 'ue -oud e *driss (199+recomiendan para las cur"as emp!ricas propuestas por )eed yotros (1905 para calcular la relaci#n ?, para "alores &ajos de(G16, en un sismo de magnitud de momento :M H +.5.

 

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C;>6 57 @> ;7@>=<H? CRR 9>;> 5<7;7?76 =?7?<56 57 ?6 M K (.!

1.4.!M56 A?>@<=6

Fasados en resultados de ensayos de la&oratorio paradeterminar la resistencia a la licuaci#n, o las propiedades delsuelo usadas para predecir el proceso de la licuaci#n, medianteprogramas de computador en condiciones decomportamiento lineal y no lineal. % causa de lo dif!cil 'ue eso&tener muestras inalteradas de los dep#sitos de suelospotencialmente licua&les para e"aluar sus propiedadesdinámicas, los m8todos anal!ticos generalmente se usan enproyectos especiales o en tra&ajos de in"estigaci#n. 7urante losCltimos aBos se $an realizado a"ances importantes en los

m8todos anal!ticos aplicados al proceso de la licuaci#n. Esteprogreso $a sido posi&le gracias al aumento de los datos

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e;perimentales y a la informaci#n de campo recopilada durantediferentes e"entos s!smicos. Entre los m8todos anal!ticos,tenemos p.ej. el Droyecto KE=%?).

E@ 9;7= VELACS (Kericaci#n del %nálisis de =icuaci#n porEstudios de ?entr!fuga, realizado en los Estados Nnidos deGorteam8rica en el aBo de 1993, permiti# compro&ar lacona&ilidad de "arios m8todos anal!ticos, confrontando susresultados con mediciones realizadas del e;ceso de presi#n deporos y la $istoria de aceleraci#n y desplazamientos endiferentes puntos de los modelos ensayados en centr!fugas.Estos ensayos fueron realizados en cinco (5 la&oratorios paraminimizar el error $umano y e;perimental, y siete (+ de los

nue"e (9 modelos fueron duplicados. =os modelos duplicadosse realizaron &ajo condiciones id8nticas a las del e;perimentoprimario (el mismo tipo de e'uipo e id8nticas especicacionespara la preparaci#n de la muestra. 7el análisis de lacona&ilidad de los resultados o&tenidos se concluy#

a ?uatro (4 de los siete e;perimentos duplicadossuministraron resultados cona&les del e;ceso de presi#nde poros.

& =os registros e;perimentales en t8rminos de

desplazamientos y aceleraciones son poco cona&les si secomparan con los registros de presi#n de poros. Dor estasrazones, se decidi# comparar solamente los registrose;perimentales de la presi#n de poros con laspredicciones de los m8todos anal!ticos.

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M57@6 9>;> E?6>6 7? C7?;> 57@ P;7= VELACS.

7e la consecuci#n de estudios deri"ados del Droyecto KE=%?,en modalidad anal!tica y e;perimental se logr# las siguientesconsideraciones

a Dara cali&rar modelos de&e tenerse en cuenta la"aria&ilidad de las propiedades dinámicas de los estratosgeol#gicamente distintos, aun'ue constituidos de capasuniformes, afecta el comportamiento del suelo durante lalicuaci#n, el <ujo del agua su&terránea y losasentamientos.

& =as consecuencias de la "aria&ilidad espacial no sonaCn &ien entendidas y su e;ploraci#n re'uiere el uso det8cnicas estocásticas para el análisis de los datos, de&idoa

1 El alto grado de "aria&ilidad e;$i&ido por laspropiedades del suelos (coecientes de "ariaci#nentre 2O y 6O respecti"amente.

2 El comportamiento fuertemente no lineal del

suelo.

pág. 12CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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c =a "ariaci#n aleatoria de las propiedades del sueloafectan el proceso de licuaci#n, so&re todo, la e;tensi#ncomo la generaci#n de la presi#n de poros, en dep#sitos

sujetos a cargas s!smicas.

Dredicci#n del E;ceso de Dresi#n de Doros durante la %plicaci#nde ?argas ?!clicas.

7espu8s de licuaci#n del suelo por sismo de =oma Drieta en )anLrancisco (N)% para el aBo 1909 se deri"an las siguientes

consideraciones

a =a degradaci#n de las propiedades del suelo es ocasionadapor el incremento en la presi#n de poros signicati"os duranteel mo"imiento s!smico.

& El análisis por esfuerzos efecti"os o esfuerzos totalespermite el cálculo de aceleraciones del terreno, importante, porsu aplicaci#n en la determinaci#n de la suscepti&ilidad ante lalicuaci#n de un sitio espec!co. ay 'ue destacar 'ue ello de&eusarse con e;tremo cuidado, o preferi&lemente no de&er!anusarse.

pág. 13CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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c ?uando se modela el comportamiento del perl de suelossaturados ante diferentes ni"eles de aceleraci#n del su&suelo,un procedimiento &asado en esfuerzos efecti"os da

progresi"amente aceleraciones superciales menorescomparadas con otro &asado en esfuerzos totales. =a raz#nde dic$o comportamiento es 'ue para mo"imientossucesi"amente mayores la e;tensi#n de las capas licua&les seincrementan, lo cual conduce a mayores amortiguamientos delmo"imiento supercial.

A=7@7;>=<H? 7? @> >67

elaci#n entre aceleraciones de los materiales y esfuerzosresultantes.

Dor otra parte, a la luz de los nue"os conocimientos, muc$as delas e"aluaciones del potencial de licuefacci#n de los suelossiguen por as! e;presarlo, un tercer enfo'ue &asado entensiones totales, 'ue diere de los m8todos anteriores en lamanera en 'ue se determina la resistencia a la licuefacci#n(Ligura 4+, siendo representadas a tra"8s de relaci#n entretensiones de corte c!clico uniforme promedio 'ue actCa so&re

las supercie $orizontales de la arenas y la tensi#n "ertical

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efecti"a inicial. 7ic$a relaci#n se calcula a partir de modelo de)eed e *driss (19+1 e;plicado unas páginas más adelante.

F<;> 4(. CORRELACIÓN ENTRE EL COMPORTAMIENTO DELICUEFACCIÓN Y LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN

?on todo lo antes dic$o, es preciso mencionar 'ue el enfo'ueanal!tico utilizado para e"aluar el potencial de licuefacci#ntam&i8n se &asa en una comparaci#n entre las resistencias ala licuefacci#n esta&lecidas a partir de ensayos c!clicos enla&oratorio realizados so&re muestras no alteradas y lastensiones de corte inducidas por los mo"imientos s!smicos.

En este enfo'ue tipo anal!tico $ay 'ue recordar 'ue el

desarrollo de cur"a de resistencia a la licuefacci#n a partir deresultados de ensayos en la&oratorio solicita ajustar los datos

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para tomar en cuenta factores tales como tensiones c!clicascorregidas, la alteraci#n de las muestras, los efectos delen"ejecimiento, el $istorial de tensiones c!clicas in situ y la

magnitud de las tensiones laterales in situ. Estos ajustesre'uieren un considera&le grado de criterio profesional.%demás, en muc$os casos es imposi&le o&tener muestras dearena no alteradas.

Nna "ez esta&lecida una cur"a de resistencia a la licuefacci#n,si se utiliza un análisis en &ase a tensiones totales, el potencialde licuefacci#n se e"alCa por comparaci#n con estimaciones delas tensiones de corte inducidas por los mo"imientos s!smicoscomo se ilustra en la.

F<;> 4*. PRINCIPIOS DEL ENFOQUE ANALÍTICO %TENSIONESTOTALES' PARA EVALUAR EL POTENCIAL DE

1.4."LICUEFACCIÓN

%lgunos autores como ramer (1996, opinan 'ue $ay una seriede diferentes criterios para e"aluar la suscepti&ilidad delicuaci#n de un dep#sito de suelo. Estos son

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C;<7;<6 <6H;<=6. Fasado en o&ser"aciones deterremotos anteriores, en 'ue se e"idencien sitios licua&lesen el pasado y se espera 'ue se produzca en el futuro.

C;<7;<6 7@H<=6. %'uellos suelos saturados originadospor la sedimentaci#n en los r!os y lagos (<u"iales odep#sitos alu"iales, la deposici#n de desec$os o materialeserosionados (dep#sitos colu"io, o los dep#sitos formados poracci#n del "iento (dep#sitos e#licos pueden ser muysuscepti&les de licuefacci#n.

Especialmente, suelos con part!culas de tamaBos degrano uniforme y depositados en estado sueltos con tendenciaa densicarse al estar sujetos a terremotos. =a tendencia de

densicaci#n conduce al aumento de la presi#n del agua deporo y la disminuci#n de la fuerza.

C;<7;<6 57 =896<=<H?.  Está en funci#n del tipo desuelo. Dor ejemplo, suelos arcillosos, suelos especialmentesensi&les capaces de presentar a&landamiento, siendo sucomportamiento similar al de suelo licuado. &ien, a'uellossuelos compuestos por part!culas del mismo tamaBo son mássuscepti&les a la licuefacci#n de los suelos con respecto asuelos con una amplia gama de tamaBos de part!culas. En un

suelo con muc$as part!culas de diferentes tamaBos, laspe'ueBas part!culas tienden a llenar los $uecos entre laspart!culas más grandes reduciendo as! la tendencia dedensicaci#n y el desarrollo presi#n de poros cuando sonsacudido. El proceso geol#gico produce part!culasredondeadas, si el ángulo de fricci#n entre las part!culas esmayor 'ue entre las part!culas redondeadas tenemos undep#sito de suelo con part!culas angulares es normalmentemás fuerte y menos suscepti&le a la licuefacci#n.

C;<7;<6 E6>5.  El primer PestadoP de un suelo se denepor su densidad y tensi#n efecti"a al momento 'ue sesomete a una carga rápida. En un determinado ni"el deesfuerzos ecaces y <e;i&les, los suelos son mássuscepti&les a la licuefacci#n de los suelos más densos. Darauna determinada densidad, los suelos rmes songeneralmente más suscepti&les a la licuefacci#n de lossuelos a &ajas densidad

oy en d!a, muc$os estudiosos en la materia, consideran 'ue ensuelos clasicados de manera uniforme es más suscepti&le a lalicuefacci#n 'ue un

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suelo &ien clasicado, esto se de&e a la tendencia a lareducci#n "olum8trica del suelo &ien clasicado, en 'ue ele;ceso de la presi#n de poros facilita condiciones drenadas.

Dara la ocurrencia de la licuaci#n de los suelos, particularmente,en a'uellos suelos de grano no para 'ue licuen de&en cumplircon ciertas condiciones granulom8trica propuesta por /ang enel aBo 19+9. Estas son

1. Dorcentaje de nos de ,5 mm Q15O2. =!mite l!'uido, == Q35O3. Gatural contenido de aguaR ,9 ==4. Sndice de li'uidez Q,+55. Lorma de las part!culas redondeadas.

7e igual manera, se seBalan otros factores in<uyen 'ue lasuscepti&ilidad del suelo a la licuaci#n aumente, entre estos lapresi#n de connamiento, la densidad relati"a, y el esfuerzocortante inicial, planteamiento corro&orados por ?astro, 1969geot8cnica *ngenieros, *nc, 1902 ramer y )emillas, 1900.

1.! M56 57 #<6<5> %1&"&' O6>< %1&()'

Estas t8cnicas están &asadas en el nCmero de golpessuministrados al terreno mediante ensayos tipo )D, cuyosresultados son empleados en el análisis de las condiciones de lossuelos ante solicitaciones s!smicas, capaces de generar la licuaci#ndel terreno, tal y como ocurri# en el aBo 1964 en la ?iudad deGiigata (Tap#n.

En la actualidad, entre los m8todos de predicci#n usadospara el estudios de la ingenier!a de suelos están &asados enresultados de ensayos de penetraci#n, particularmente, )D,de&ido a 'ue son los 'ue cuentan con las &ases de datos más

amplias y completas, proposici#n corro&orada por enr!'uez(2+.

1.!.1M56 57 #<6<5> %1&"&'

Nna de estas t8cnicas fue propuesta en el aBo 1969 por elcient!co japon8s is$ida, 'ui8n propuso 'ue para la ocurrenciade licuaci#n del suelo ante sismos de magnitud : U + esre'uerido el cumplimiento de las siguientes condiciones

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a El ni"el freático está cerca de la supercie

& =as caracter!sticas granulom8tricas satisfacen las siguientes

relaciones2 mm R 75 R ,+4 mm.

?u Q 1

)iendo 76 y 71 los tamaBos efecti"os 'ue dejan pasar,respecti"amente, el 6 y el 1 O en peso, de las part!culas.

c El espesor del estrato de suelo no licua&le, arri&a del licua&le,es menor 'ue 0 m

d =a relaci#n entre el espesor del estrato no licua&le y ellicua&le, es menor 'ue

e =a presi#n efecti"a de confinamiento (VWc es menor 'ue 2gAcmX

f =a compacidad relati"a (?r es menor 'ue el +5 O.

g Dara la profundidad considerada, el nCmero de golpes (G dela prue&a de penetraci#n estándar ()D, es menor 'ue el "alorl!mite dado por la Ligura 49.

pág. 19CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 4&. RELACIÓN ENTRE LA POTENCIAL DELICUACIÓN Y LOS VALORES DE NSPT PARA DIFERENTES

PROFUNDIDADES + %M'. F7?7: $7?;7 %2))('

1.!.2M56 57 O6>< %1&()'

Nnos meses más tarde, resultante de estudios independiente,fue propuesta la metodolog!a de $sai, 'ui8n considera&a 'ue

los suelos se licuan &ajo las siguientes condicionesa El ni"el freático está cerca de la supercie.

& =as caracter!sticas granulom8tricas satisfacen las siguientesrelaciones

2 88 D")  )2 88

D1)  )1 88

)iendo 76 y 71 los tamaBos efecti"os 'ue dejan pasar,respecti"amente, el 6 y el 1 O en peso, de las part!culas.

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c El nCmero de golpes en la prue&a de penetraci#n estándar(G)D es menor 'ue dos "eces la profundidad z e;presada enmetros.

1.!.3M5 57 S775 7.>@. %1&*3'

Nna de las numerosas relaciones matemáticas resultante dereiterados ensayos de campo conocida fue propuesta por elcient!co )eed en el aBo 1903. oy d!a, esta e;presi#nnum8rica es muy usada para a"eriguar las condiciones f!sicasdel su&suelo.

Este algoritmo está dado por el siguiente modelo cuantitati"oY

  V6 %867' K !" %N'12 

D?57:

V6 Kelocidad de propagaci#n de ondas de corte

N GCmero de golpes suministrados al terreno e"aluado.

=a *lustraci#n (Ligura 5, presenta relaci#n no lineal entre las

Ks, u&icadas en el eje $orizontal de las a&scisas "ersus los"alores de la relaci#n de esfuerzos c!clicos 'ue producenlicuaci#n, u&icados en el eje "ertical de las ordenadas.

7e acuerdo con $7?;7 C. %2))(', en los 15 m superioresde un dep#sito de suelo potencialmente licua&le, VW" semantiene menor 'ue 1,9 gAcmX y para presiones menores 'uedic$o "alor, ?G oscila entre ,+ y 1,3. Enti8ndase por

?G Lactor de ?orrecci#n, 'ue tiene por e;presi#n, ?G H 1 J1,25 log VW"AVW"1 en la cual VW"1 H 1 gAcmX. 7e estas "aria&lesse o&tendrán

G1 (GCmero de golpes corregidos H ?G Z G)D G1 H Kalor deG)D normalizado, es decir, "alor 'ue tendr!a G &ajo unapresi#n efecti"a de so&recarga de 1 gAcmX

$7?;7 C. %2))(' opina 'ue aCn para sismos con : H0,5, no se producirá licuaci#n si la Ks, en los 15 m superiores,

supera los 35 mAseg. Esto coincide con lo esta&lecido en otrasin"estigaciones, segCn las cuales las arenas del oloceno, con

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"alores t!picos de Ks entre 2 y 225 mAseg, son mássuscepti&les de licuarse 'ue las del Dleistoceno, con Ks mayor'ue 325 a 35 mAseg. (Ligura 5

F<;> !). RELACIÓN DE ESFUER+OS CÍCLICOS QUECAUSAN LA LICUACIÓN EN FUNCIÓN DE %N1'") Y 57 V69>;> 6<686 57 8>?<576 D<7;7?76.

F7?7: $7?;7 %2))('Dor su parte, especialistas ingeniero s!smico, deducen 'uela esistencia a la =icuefacci#n incrementa con el aumento dela densidad del suelo, por consecuencia, otros parámetrostam&i8n aumentan. Dor ello, cient!cos destacados como -oudet. al (21, )emillas et al. (1905 y otros, $an ela&orado apartir de datos o&tenidos en campo a tra"8s de ensayos )Dgrácas so&re la relaci#n entre dos parámetros f!sicos 'ueparticipan en la licuaci#n de los suelos, estos son el

?oeciente de esistencia ?!clica (?, siglas en ingl8s y (G16 , es decir el nCmero de golpes suministrado al terreno,

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representado tam&i8n por la letra G. 7ic$a gráca fueronpreparada para sismos de magnitud +.5[ itc$er para contenidode nos Q 5O. Esto puede ser determinado por el siguiente

modelo matemático

7onde

  G H (G1 6, y está limitado para "alores menores 'ue 3

ay 'ue mencionar, 'ue los datos )D o&tenidos son losucientemente representati"os de la "aria&ilidad de las faciesgranulom8tricas, y sus "alores están de&idamentenormalizados. Este planteamiento es compartido porespecialista en la materia ()eed, 19+6 )eed et al., 1905 oimatsu, 1900 y ?estari, 199 y "arias consultoras pri"adasencargadas de la caracterizaci#n geot8cnica y geoJam&iental insitu tal como *geotest, ).=., Ligueres, ?onsiderando, tam&i8n,'ue la licuefacci#n un suelo granular saturado so&re"iene comoresultado de un rápido incremento de la presi#n intersticial,

deri"ado de la acci#n de un esfuerzo c!clico de las ondass!smicas. =a presi#n del <uido 'ue ocupa los poros puedealcanzar un "alor tal 'ue anule la presi#n efecti"a del suelo, 'uepasa a comportarse como un <uido.

El potencial de licuefacci#n depende de la relaci#n entre elesfuerzo de corte c!clico medio 'ue actCa so&re planos$orizontales del suelo durante la carga s!smica y los esfuerzosefecti"os "erticales 'ue actCan so&re el suelo antes de dic$acarga. El !ndice utilizado para determinar la resistencia a lalicuefacci#n de un terreno ?) (?yclic )tress atio fue denidopor )eed en el aBo 19+6.

% su "ez, otro de los parámetros "aliosos en el análisis delcomportamiento de los suelos licua&le 'ue conrma laintensidad del mo"imiento s!smico en funci#n del ?oecientede Esfuerzo ?!clico (?), siglas en ingl8s efecti"o promedio.%lgunos especialistas como )eed and *driss (19+1 indican lasiguiente e;presi#n num8rica, y gráca (Ligura 51 para ?)

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F<;> !1. SUSCEPTIBILIDAD DE LICUEFACIÓN ENFUNCIÓN DEL SPT %N1'") PARA UN TERREMOTO DE

MAGNITUD (!.F7?7: V>@@76 L %2))2'

En la Ligura 51 se muestra la relaci#n entre ? o ?) y el "alor(G16 indicando el l!mite entre los suelos suscepti&les y los nosuscepti&les de licuefacci#n para un terremoto de magnitud +,5y distintos porcentajes de nos.

%ctualmente, se dispone de otros modelos grácos para laidenticaci#n de suelos licua&les. Dara ello, las "elocidades deondas de corte constituyen una $erramienta importante para la

realizaci#n de esta la&or, tal y como se simplica en la Ligura52.

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F<;> !2. CRITERIO DE LICUEFACCIÓN BASADO ENVELOCIDADES DE ONDAS DE CORTE PARA ARENASSUELTAS DEL $OLOCENO

 am&i8n, el ?oeciente de Esfuerzo ?!clico se e;presa de lamanera siguiente

pág. 25CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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Dara (G16 menores de 2 golpes de la prue&a de penetraci#nestándar corregido.

)egCn ayen, . et al., en su estudios Global Shear WaveVelocity Database for Probabilistic Assessment of the Initiationof Seismic-Soil Liquefaction, consideran la e"aluaci#n de lalicuaci#n del suelo a partir de la "elocidad de onda de cortegenerada por sismos apoyado del m8todo pro&a&il!sticoFayesiano, y de "alores ?. 

F<;> !4. LICUEFACCIÓN PROBABILÍSTICAPRELIMINAR PARA EL ") DE DATOS VS GLOBALES

PROCESADOS. PL ES LA PROBABILIDAD DEOCURRENCIA DE LA LICUEFACCIÓN. F7?7: #>7?

R. 7 >@ %2))4'

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Kallejos (22, opina 'ue a partir de datos e;perimentales sepuede estimar si el suelo es suscepti&le de licuefacci#n.?alculando el "alor de ?) para un "alor (G16, en la Ligura 55

se indica si es posi&le la licuefacci#n para "arias magnitudes deterremotos.

F<;> !!. SUSCEPTIBILIDAD DE LICUEFACCIÓN DE UNSUELO EN FUNCIÓN DE %N1'") Y LA RA+ON DELESFUER+O CORTANTE CICLICO CSR PARA DISTINTASMAGNITUDES. F7?7: V>@@76 L. %2))2'

Nna "ez conocidos los "alores num8ricos de ? y ?), see;presa el potencial de licuefacci#n de un suelo sujeto a unterremoto en funci#n de un factor de seguridad espec!co. Elfactor de seguridad constituye la relaci#n de coecientes decapacidad dinámica contra demanda s!smica, la cual estádada por la siguiente e;presi#n cuantitati"a

pág. 2+CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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?ondici#n ineludi&le )i L) Q 1 signica licuefacci#n inicialrealiza&le

)egCn %m8rico =. Lernández y %lan . ?rumley en suin"estigaci#n Estudio del iesgo de =icuaci#n para laepresa de !o Flanco ?omparaci#n entre :etodolog!ase;istentes, los "alores de L) menores 'ue uno (1 identicanestratos licua&les tal como se ilustra en la Ligura 56

F<;> !". DEFINICIÓN DE ESPESORES DE LOS SUB,ESTRATOSLICUABLES.

F7?7: F7;??57 A. 7. >@.

pág. 20CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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7e igual manera, algunas empresas geot8cnicas con sede en)errai (\recia como \eo=ogismii (\eotecnical Engineering)oftMare, MMM.geologismii.gr consideran 'ue el análisis de la

licuefacci#n del suelo está enmarcado en la relaci#n entre el?) y la "elocidad de onda de corte cuanticada tal como seilustra en la Ligura 5+.

F<;> !(. CURVA DE CSR PARA SISMO CON MAGNITUD DE (!WRITC$ER

F7?7: .7@<68<<.;

7e acuerdo con ennat, E. et. al. (199+, dicen 'ue la

licuefacci#n se producirá en todas los limos, arenas, y gra"assaturados 'ue tengan "alores correctos (G16 menores de 2 enlas determinaciones de la Drue&a Estándar de Denetraci#n (DEDefectuada cuidadosamente siguiendo procedimientospropuestos por )eed et. al., en el aBo 1905. Dor ejemplo, DerC.

E6> 8<68> 7?7, opinan 'ue a'uellos materiales sueltos,saturados con part!culas del tamaBo de arena están sujetos auna p8rdida repentina de resistencia al corte, o licuefacci#n,cuando están e;puestos a un e"ento s!smico. El peligro delicuefacci#n está controlado por

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• L> 57?6<5>5 57@ 8>7;<>@ % menor densidad, másfácilmente se producirá la licuefacci#n.

• L> 9;76<H? 57 =??>8<7? 7 >=X> 7? 7@ 8>7;<>@: 

% menor presi#n de connamiento, se producirá másfácilmente la licuefacci#n.

• L> 8>?<5 57@ 767; 57;8>=<H? ==@<=6 %mayor esfuerzo o deformaci#n, se re'uerirá menor nCmerode ciclos para inducir la licuefacci#n.

• E@ ?X87; 57 =<=@6 57 767; > @6 =>@76 7667 7@ 8>7;<>@ % mayor nCmero de ciclos mayorposi&ilidad 'ue se produzca la licuefacci#n.

R7??> E. 7. >@. %1&&(' e;presan 'ue los Cltimos dos

factores son una funci#n del e"ento s!smico y están más allá delcontrol del diseBador. )in em&argo, se puede controlar ladensidad, saturaci#n, y presiones de connamiento y se puedereducir la amenaza de licuefacci#n, compactando el materialdurante o despu8s de la construcci#n, y otros. Estos autorescomparten el criterio manifestado por G? (1905 con relaci#n'ue los materiales compactados a una densidad relati"a de 6Oo más no se licuarán.

\arc!a GuBez (2,+, sugiere una gráca 'ue compara lasaceleraciones má;imas 'ue pueden e;perimentarse en lasupercie del terreno antes de la licuaci#n, am]a; con los"alores de la "elocidad de propagaci#n de las ondas de corte,Ks, deniendo fronteras entre las arenas 'ue $an sufridolicuaci#n en algunos sitios del *mperial Kalley, ?alifornia,durante algunos tem&lores registrados en 1900 tal como seilustra en la gura 'ue sigue.

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C;;7@>=<H? 7?;7 @> 7@=<5>5 57 ?5>6 57 =;7 @> >=7@7;>=<H? 8<8> 57@ 7;;7? >?76 57 @>

@<=>=<H?. F7?7: G>;=> N7 %2))(' ;78>5

57 $@7; 7 >@. 1&**Dor su parte, )usana =#pez ̂ uerol (:aria)usana.=opez_uclm.esdel 7epartamento de *ngenier!a ?i"il de la Nni"ersidad de ?astillaJ=a :anc$a (?iudad eal, EspaBa, considera dos leyesconstituti"as espec!cas 'ue tratan el tema de licuefacci#n delsuelo apoyado de un c#digo propio desarrollado en elementosnitos. Estos se e;plican a continuaci#n (?omunicaci#n telemática,fec$a del 0A4A29

1.!.3.1 M57@ LH97,Q7;@ - B@7 M57@

E?5=;H?<=:

?onocido por el nom&re :odelo de =icuefacci#n y :o"ilidad?!clica para suelos granular medio. Este modelo fue dado aconocer a la comunidad cient!ca en el aBo 2,6 está &asadoen la representaci#n del proceso f!sico de la licuefacci#n, adiferencia de los demás modelos constituti"os e;istentes, 'uese &asan en teor!as clásicas de plasticidad.

?omo regla general, los suelos granulares más sueltos son máslicua&les 'ue los más densos, ya 'ue mientras los primeros

tienden a contraer su "olumen por efecto de las "i&raciones, los

pág. 31CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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segundos tienden a dilatar. Dor ello, densicar un suelodisminuye su potencial de licuefacci#n.

En el modelo la distri&uci#n de presiones en el ensayo no es$omog8nea al realizar ensayos anal!ticos. )in em&argo, si seregistran los "alores de presiones en las zonas centrales de laspro&etas, los resultados suelen ser &astante satisfactorios. Elmás $omog8neo de todos los ensayos es el tria;ial por eso,entre otras cosas, es el más usado y a&le. %Cn en este ensayo,es recomenda&le medir las presiones en la zona central de lapro&eta, as! como las deformaciones internas de cada muestraen la misma zona.

1.!.3.2 M57@ P>6; 7 >@

?onocido por el nom&re =ey de Dlasticidad \eneralizada de los)uelos, dado a conocer a la comunidad cient!ca en el aBo1,99

Este modelo representa muc$as "entajas en cuanto a laaplicaci#n num8rica. =a "entaja fundamental de este modelo es'ue no necesita la denici#n anal!tica de las supercies de<uencia y potencial plástico, por lo 'ue las operaciones decálculo son muy sencillas.

%demás, es un modelo de plasticidad no asociada, lo 'ue lo$ace más general 'ue la mayor parte de los modelos clásicos, ymás real, especialmente para las arenas.

Dor otro lado, este modelo permite o&tener deformaciones decarácter plástico desde los primeros instantes de la carga, adiferencia de los modelos clásicos, en los 'ue se o&tienendeformaciones plásticas cuando la trayectoria de tensionesalcanza la supercie de <uencia. Este comportamiento esmuc$o más real.

Este modelo se cali&ra en &ase a resultados e;perimentales contria;ial dinámico. El modelo es más eciente desde el punto de"ista num8rico 'ue el =#pezJ'uerol ` Fláz'uez, pero es menoscorrecto desde el punto de "ista de su signicado f!sico.

Este modelo está constituido de "arios parámetros f!sicos, entreellos, se destaca el parámetros , 'ue tiene por condicionantelos siguiente )i no es el adecuado, las deformacionesplásticas no estarán &ien calculadas.

El :odelo de Dlasticidad \eneralizada, es una ley cali&rada con

ensayo tria;ial dinámico. )egCn =#pez ^uerol (?omunicaci#ntelemática, fec$a del 0A4A29, opinan 'ue todo ensayo

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dinámico en la&oratorio ser!a "álido para emplear esta ley,puesto 'ue es general y generalizada a tres dimensiones. Daraello, $a&r!a 'ue emplear los in"ariantes de los tensiones de

tensiones correspondientes a cada tipo de ensayo, para realizarla transformaci#n correspondiente al mismo.

)egCn \arc!a GuBez (2,+, en comparaci#n con la plasticidadclásica, la teor!a de la plasticidad generalizada permite unamayor li&ertad para especicar los mecanismos 'ue go&iernanel comportamiento del modelo. Esta caracter!stica permitereproducir comportamientos 'ue no pueden tratarse conmodelos de plasticidad clásica como son la ocurrencia dedeformaciones plásticas en descarga, fen#menos de $ist8resis

&ajo carga c!clica, licuaci#n y mo"ilidad c!clica.\arc!a GuBez (2,+, opina 'ue la "entaja seBalada en elprimer punto pro"iene de formular el modelo sin &asarse en unmecanismo r!gido como es la supercie de <uencia y sucondici#n de consistencia. Esto tiene como principaldes"entaja 'ue algunos parámetros del modelo no tenganningCn signicado f!sico, por lo 'ue es necesario in"estigar másso&re este punto.

Esta fuente, considera 'ue los parámetros del modelo no están

"inculados a la densidad del material, lo cual implica 'ue lamisma arena a densidades iniciales diferentes es consideradacomo otro material, con otro conjunto de parámetros. Elmodelo de DastorJienieMicz tiene una gran capacidad parareproducir comportamientos caracter!sticos de materialesgranulares en condiciones drenadas y no drenadas, tanto &ajocarga monot#nica como c!clica.

\arc!a GuBez (2,+ dice 'ue el principal incon"eniente delmodelo se presenta en el momento de realizar predicciones locual parece estar "inculado a 'ue algunos de los parámetros nose pueden o&tener directamente de ensayos y no tienen unclaro signicado f!sico, utilizando para ello el procedimiento deprue&a y error para su o&tenci#n. Este sistema permitee;celentes ajustes pero no muy &uenas predicciones. Dor otraparte posee la "entaja de no tener 'ue denirse una superciede <uencia y no tener 'ue "ericarse la condici#n deconsistencia siendo computacionalmente eciente alimplementarse en un programa de elementos nitos.

=os modelos propuestos solicitan contar con ensayos c!clicos no

drenados para su desarrollo.

pág. 33CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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7e acuerdo con =#pez ̂ uerol (?omunicaci#n telemática, fec$adel 6A4A29, los parámetros f!sicos espec!cos "ienendeterminados por la ley constituti"a a emplear, y esta ley o

leyes constituti"as, en el tiempo, y sometiendo el suelo a unregistro s!smico concreto, determinan la deformaci#n"olum8trica del suelo, y en consecuencia, la e"oluci#n depresi#n intersticial, y por tanto, el potencial de licuefacci#n.7esafortunadamente, los parámetros de las leyesconstituti"as raramente tienen un signicado f!sico, sino 'uere'uieren cali&raci#n en &ase a ensayos dinámicos nodrenados (corte dinámico, tria;ial dinámico. En deniti"a dadoun suelo, se le realizan ensayos dinámicos no drenados, secali&ra la ley constituti"a (p. ej., modelo endocr#nico,

plasticidad generalizada, N)F)%G7..., se introducen losparámetros en un modelo num8rico 'ue reproduzca la geolog!ay condiciones iniciales del emplazamiento a estudiar, seaplica como solicitaci#n un registro s!smico J a ser posi&le,tomado en el mismo emplazamiento J, y nalmente se o&tieneel potencial de licuefacci#n en los di"ersos puntos de lageometr!a del suelo.

=#pez ^uerol (?omunicaci#n telemática, fec$a del6A4A29, opina 'ue para conocer el potencial de

licuefacci#n de un dep#sito de suelo sometido a accioness!smicas, lo 'ue o&tendrá de un modelo num8rico con este nserá la e"oluci#n de la presi#n intersticial en los puntos deldep#sito. ?uanto más se apro;ime esta presi#n intersticial a lapresi#n efecti"a inicial, mayor será el potencial de licuefacci#n.El incremento de presi#n intersticial, y por tanto, disminuci#n detensi#n efecti"a, está relacionada con la p8rdida de resistenciadel suelo, ya 'ue los m#dulos elástico y plástico estánrelacionados con esta tensi#n, segCn la mayor parte de losmodelos constituti"os espec!cos para licuefacci#n 'ue e;isten.

7e los c#digos comerciales más indicados para el estudio de lalicuefacci#n, yo destacar!a L=%?, ya 'ue permite incorporaralguna ley constituti"a espec!ca con este n (en concreto,NF?)%G7, de la Nni"ersity of Fritis$ ?olum&ia. E;isten sinem&argo c#digos de in"estigaci#n en multitud de uni"ersidades,como por ejemplo, el 'ue empleamos nosotros, y 'ue enprincipio, podr!amos poner a su disposici#n, si &ien ya leadelanto 'ue para 'ue nuestro c#digo aporte resultadosrele"antes, es necesario contar con datos de la&oratorio 'uepermitan la cali&raci#n de los modelos.

pág. 34CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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7e acuerdo con =#pez ^uerol (?omunicaci#n telemática, fec$a6A4A9, los c#digos comerciales más indicados para elestudio de la licuefacci#n, se destaca L=%?, ya 'ue permite

incorporar alguna ley constituti"a espec!ca con este n (enconcreto, NF?)%G7, de la Nni"ersity of Fritis$ ?olum&ia.E;isten sin em&argo c#digos de in"estigaci#n en multitud deuni"ersidades, como por ejemplo, el 'ue empleamosnosotros, y 'ue en principio, podr!amos poner a

su disposici#n, si &ien ya le adelanto 'ue para 'ue nuestroc#digo aporte resultados rele"antes, es necesario contar condatos de la&oratorio 'ue permitan la cali&raci#n de los modelos.

% su "ez, en lo 'ue reere al empleo de registros s!smico

para el estudio de la licuefacci#n del suelo, =#pez ^uerol(?omunicaci#n telemática, fec$a 6A4A9, opina 'ue losregistros s!smicos de alguna constituyen el resumen geol#gicode cada emplazamiento. Dor ello, si no cuentan con registrospropios de la zona de estudio, $an de &uscar registros delugares con geolog!as similares y los mismos mecanismos deruptura (falla profunda o somera, suelos &landos o duros,a<oramientos rocosos.

)egCn =#pez ^uerol (?omunicaci#n telemática, fec$a del

0A4A29, el modelo Dastor et. al. es más eciente desde elpunto de "ista num8rico 'ue el =#pezJ'uerol ` Fláz'uez, peroes menos correcto desde el punto de "ista de su signicadof!sico.

=#pez ^uerol (?omunicaci#n telemática, fec$a del13A4A29, opina 'ue el planteamiento del modelo =#pezJ^uerol ` Fláz'uez está &asado en el proceso f!sico 'ue originael fen#meno de la licuefacci#n de arenas, mientras 'ue Dastoret al. está &asado en teor!a de plasticidad de materiales. Estemodelo tiene unos parámetros 'ue carecen de signicado f!sico,aun'ue ajustan muy &ien el comportamiento del suelo. Elmodelo endocr#nico o =#pezJ^uerol ` Fláz'uez, es más lento ynormalmente re'uiere más iteraciones para llegar a lacon"ergencia. Dor eso es menos eciente.

1.!.4M57@ C?6<< 9>;> 7@ C89;>8<7? C<=@<=

\arc!a GuBez (2,+, considera 'ue e;isten en la actualidaduna gran "ariedad de modelos, 'ue $an sido propuestos

recientemente para caracterizar las propiedades tensi#n Jdeformaci#n de los suelos. odos estos modelos presentan

pág. 35CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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ciertas "entajas y limitaciones 'ue los orientan a aplicacionesparticulares. Es por esto, 'ue la ley de ooe $a sido utilizadasucesi"amente en mecánica de suelos para descri&ir las

propiedades generales de los suelos en condiciones de cargalejos de rotura, mientras 'ue la ley de :o$rJ?oulom&, da una&uena predicci#n del comportamiento del suelo en condicionescercanas a la resistencia Cltima. Esto se de&e a 'ue el <ujoplástico para este ni"el de cargas Cltimas domina elcomportamiento, mientras 'ue las propiedades elásticas sonrelati"amente de menor importancia.

)egCn GuBez (2,+, el criterio para e"aluar un modelode&er ser siempre el de considerar el &alance entre los

re'uerimientos de rigor desde el punto de "ista de la mecánicadel continuo, los re'uerimientos reales de representar las

propiedades del suelo desde el punto de "ista e;perimental, as!como los re'uerimientos de simplicidad en la aplicaci#n desdeel punto de "ista computacional.

1.!.4.1 P7;697=<> <6H;<=>

GuBez (2,+, opina 'ue dentro de estos modelos, secaracterizan por su carácter $ist#rico y pionero, los tra&ajos de

7rucer y Drager (1952, 'uienes intentaron modelar elcomportamiento plástico de los suelos en el marco de laplasticidad clásica.

El grupo de ?am&ridge boscoe ` )c$oeld, 1950, desarrollala teoria de estado cr!tico la cual pro"ee las &asespara entender y modelar el comportamiento de suelosgranulares y suelos &landos en condiciones drenadas y nodrenadas y destierra nalmente la armaci#n de erzag$i y"orsle" acerca de la e;istencia de co$esi#n "erdadera

en suelos so&reconsolidados. 7esafortunadamente losmodelos del estado cr!tico desarrollados por el grupo de?am&ridge boscoe ` )c$oeld, 1950, boscoe ` Furland,1960 no pueden simular las presiones de poros y lasdeformaciones permanentes generadas por la carga c!clicab?arter et al., 1902.

En las dos Cltimas d8cadas se $a producido un a"anceimportante en el desarrollo de modelos elastoplásticos cada "ezmás complejos con la capacidad de modelar el efecto de la

carga c!clica, manteniendo algunas de las caracter!sticas de laplasticidad clásica. Nna descripci#n detallada del desarrollo de

pág. 36CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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estos modelos se encuentra en un tra&ajo de Dande bDande `ienieMicz, 1902, so&re ecuaciones constituti"as preparadapara la * ?onferencia *nternacional de :ecánica de )uelos e

*ngenier!a de Lundaciones.

Dosteriormente, se desarrollan nue"os e"entos como el)imposio *nternacional so&re :odelos Gum8ricos en\eomecánica , y la )egunda ?onferencia *nternacional so&re=eyes ?onstituti"as para :ateriales de *ngenier!a, en la 'ue sepresentan nue"as ecuaciones constituti"as.

En el proyecto KE=%?) (Kerication of =i'uefaction %nalysis &y?entrifuge )tudies, 7afalias (7afalias, 1994, presenta uninteresante análisis so&re las ecuaciones constituti"as

e;istentes para modelar el comportamiento dinámico de lasarenas. )egCn \arc!a GuBez (2,+, los modelos se caracterizade la siguiente manera

:odelos Dlásticos Founding surface models GestedJsurfaces model

:odelos de Dlasticidad \eneralizada :odelos de Dlasticidad ?lásica

:odelos de :ultiJmecanismos :odelos 7irectos o Emp!ricos

\arc!a GuBez (2,+, propone &re"e descripci#n de cuatrogrupos de modelos &astantes interesantes

>' B?5<? 6;>=7 857@6.

Nn modelo interesante, y 'ue podr!amos catalogar como&ounding surface, es el correspondiente a la tercerageneraci#n del modelo :*, desarrollado por Destana bDestana` /$ittle, 1995 y denominado :*J)1, el cual modela elcomportamiento de arenas, arcillas y limos. El modelo utiliza lamisma estructura &ásica de su predecesor (:*JE3, pero concam&ios signicati"os en la forma de la &ounding surface y enla ley de endurecimiento.

GuBez (2,+, considera 'ue el nCmero de parámetrosre'ueridos por el modelo es muy ele"ado (15, por lo 'ue sucampo de aplicaci#n se reduce al campo in"estigati"o. El nue"omodelo desarrollado por Destana, utiliza 13 parámetros para elmodelamiento de la arena. Nna caracter!stica importante, es

'ue la ecuaci#n constituti"a depende no solamente del estado

pág. 3+CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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de tensiones e $istoria de tensiones, sino 'ue introduce larelaci#n de "acios como un nue"o parámetro de estado.

B' P@>6<=<5>5 G7?7;>@<>5>.El concepto de plasticidad generalizada fu8 introducido por:roz b:roz ` ienieMicz, 1901. )e caracteriza por'ue no esnecesario denir e;pl!citamente la supercie de <uencia ni elpotencial plástico, representando una "entaja puesto 'ue no sede&e "ericar la condici#n de consistencia. Esto es &astanterazona&le si se tiene en cuenta 'ue los suelos son materiales'ue presentan endurecimiento # a&landamiento pordeformaci#n, 'ue son altamente no lineales y 'ue no e;iste unasupercie de <uencia claramente denida. El modelo propuesto

inicialmente, $a sido sometido a importantes mejoras, como sepuede deducir de las pu&licaciones su&secuentes aparecidas apartir de 1905. 7entro de estas se destacan las pu&licacionesde ienieMicz,bienieMicz et al., 1905, bienieMicz ` Dastor,1906 y en especial las de Dastor, 'uien introduce cam&iosimportantes al modelobDastor et al., 1905,bDastor et al., 190+.

=' M57@6 $<99@6<=6.

=a teor!a de la $ipoplasticidad fu8 desarrollada en laNni"ersidad de arlsru$e para modelar el cam&io en el estadode tensiones de&idos a la reorganizaci#n de los granoscausados por un cam&io de forma. El modelo inicialmentedesarrollado por \ude$us b\ude$us, 1996, $a sido sometido aimportantes mejoras, como se desprende del tra&ajo de berle` \ude$us, 1999, y posteriormente de las in"estigaciones deGiemunis bGiemunis, 23. % diferencia de los modeloselastoplásticos la relaci#n entre la tasa de cam&io de lastensiones efecti"as V] y la tasa de deformaci#n V estádenida por una Cnica ecuaci#n tensorial. % diferencia de lasteor!as elastoplásticas, en la teor!a $ipoplástica no se diferenciae;pl!citamente entre deformaciones elásticas y

plásticas y no se $ace uso de supercies de <uencia o potencialplástico, lo 'ue $ace muc$o más fácil su comprensi#n eimplementaci#n num8rica. =a forma general de la leyconstituti"a $ipoplástica es de la siguiente manera

7onde , es un tensor de segundo orden no lineal de las"aria&les de estado, V],e, y de la tasa de deformaci#n V.En las

pág. 30CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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referencias consultadas so&re este modelo, se encontr# 'ue losmodelos $ipoplásticos tienen una gran capacidad predicti"a,para lo cual $acen uso de oc$o (0 parámetrosb?udmani, 24

5' M57@6 57 57?6<=>=<H?.

=os modelos de densicaci#n usualmente proponen leyes dedensicaci#n de arenas secas y proporcionan su cam&io de"olumen con el incremento de presi#n de poros. % modo deejemplo, una teor!a endocr#nica de densicaci#n de arenas fuepropuesta ya en 19++ por ?u8llar et al b?u8llar et al., 19++. Enmuc$os casos estos modelos tienen dicultades para simulartam&i8n el comportamiento dilatante bFláz'uez et al., 190.ecientemente Fláz'uez y =#pez ^ueral bFláz'uez ` =#pezJ

^uerol, 26, b=#pezJ ^uerol ` Fláz'uez, 26, proponen unmodelo 'ue com&ina una ley de densicaci#n con laplasticidad y resuel"e este incon"eniente. El modelo,es utilizado satisfactoriamente, en la reproducci#n, deensayos de corte c!clico en la arena de Ge"ada y la arenadel rio Llores. El modelo constituti"o re'uiere solamente sieteparámetros para la cali&raci#n. Es induda&le 'ue estem8todo parece ser muy prometedor para el análisis delfen#meno de licuaci#n.

G>;=> N7 %2))(', reconoce 'ue las ecuacionesconstituti"as es un campo de in"estigaci#n e;citante, so&re elcual se $an realizado numerosas pu&licaciones. az#n por elcual se seleccion# e;plicar más adelante el modelo de Dastor,en "ista 'ue constituye una ecuaci#n &ase en la formulaci#n demodelos constituti"os al momento de los análisis.

1.!.!T7;> 57 P@>6<=<5>5 G7?7;>@<>5>

\arc!a GuBez (2,+, dice 'ue en plasticidad clásica se asume'ue e;iste una supercie en el espacio de tensiones llamadasupercie de <uencia denida por una funci#n

 al 'ue para todo estado de tensiones dentro de esa supercie,los incrementos de deformaci#n son puramente elásticos.

?uando el estado de tensiones toca la supercie L ocurrendeformaciones plásticas si el incremento de tensiones está

pág. 39CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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dirigido $acia afuera de L. Go se admiten estados de tensi#nfuera de la supercie de <uencia y por consiguiente cuando elincremento de tensiones está dirigido $acia fuera de la

supercie de <uencia esta de&e e;pandirse para 'ue el nue"oestado de tensiones est8 nue"amente so&re L.:atemáticamente esto se e;presa

Esta condici#n se denomina condici#n de consistencia y lae;pansi#n de L se conoce como ley de rigidizaci#n. El "ector contiene una serie de parámetros 'ue determinan la posici#n, laforma y el tamaBo de la supercie L. Estos parámetros engeneral se $acen depender de las deformaciones plásticas o&ien del tra&ajo plástico y para denir el modelo es necesario,además de denir la supercie de <uencia, esta&lecer la funci#nconocida como ley de rigidizaci#n

El incremento de deformaci#n total es la suma de

deformaciones elásticas más deformaciones plásticas

=a deformaci#n plástica está dada por

7onde ^ se denomina Dotencial Dlástico y es un multiplicador.

)egCn \arc!a GuBez (2+, los modelos de plasticidadgeneralizada tienen la "entaja de no necesitar de ladeterminaci#n de la forma de la supercie de <uencia ni de laley de rigidizaci#n, pero en cam&io $ay 'ue resol"er otros dospro&lemas completamente análogos como son la determinaci#nde la direcci#n de carga n(V, y el m#dulo plástico =AN (V, .)i &ien en plasticidad generalizada al no necesitar la condici#nde consistencia, se dispone de más li&ertad paraespecificar la funci#n =AN (V, , tam&i8n es cierto 'ue su

signicado f!sico es menos e"idente 'ue en plasticidad clásica ypor ello, los parámetros del modelo son más dif!ciles de

pág. 4CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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determinar y en general su relaci#n con las propiedades f!sicasdel material es poco clara.

\arc!a GuBez (2,+, considera 'ue una "entaja real de losmodelos de plasticidad generalizada es 'ue pueden simularcomportamientos imposi&les de reproducir con plasticidadclásica como son la ocurrencia de deformaciones plásticas endescarga y recarga ( dentro de la regi#n elástica enmodelos de plasticidad clásica, comportamiento o&ser"adoen ensayos en arenas.

El autor de la presente tesis doctoral recomienda a sus lectores'ue para mayor detalle so&re la teor!a de plasticidadgeneralizada remitirse a la o&ra cient!ca de \arc!a GuBez

(2,+, descrita al nal del documento en el acápite deFi&liograf!a.

1.!."E@ M57@ 57 P>6; /+<7?<7<= 9>;> >;7?>6

)e supone "álido el principio de tensiones efecti"as, denidocomo

7onde p es la presi#n del agua en los poros y hij es el delta deronecer. Dara este caso adoptamos como positi"as lastensiones de compresi#n.

El modelo está formulado en t8rminos de los in"ariantes detensi#n ' y p 'ue se denen como

)egCn \arc!a GuBez (2,+, el modelo D permite 'ueocurran deformaciones plásticas en descarga y en recarga(dentro de lo 'ue en un modelo de plasticidad clásica ser!a laregi#n elástica. %demás se fuerza a 'ue las deformaciones endescarga sean de contracci#n. Esta caracter!stica permitereproducir el incremento de presi#n de poros durante laaplicaci#n de una carga c!clica $asta llegar a la licuaci#n en el

caso de una arena suelta o a la mo"ilidad c!clica en el caso deuna arena densa. Este comportamiento no puede ser modelado

pág. 41CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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con los modelos de plasticidad clásica por'ue la aplicaci#n deuna carga c!clica dentro de la regi#n elástica no produce unincremento de presi#n de poros en a&soluto (la trayectoria de

tensiones resulta "ertical.% continuaci#n se presentan losresultados de las predicciones del :odelo de Dastor para laarena de umaco en ensayos tria;iales c!clicos. Dara tal n seutilizarán los parámetros o&tenidos en el cap!tulo anterior, y apartir de ellos, se intentará reproducir el comportamiento antecarga c!clica

El autor de la presente tesis doctoral recomienda a sus lectores'ue para mayor detalle so&re la teor!a de plasticidadgeneralizada remitirse a la o&ra cient!ca de \arc!a GuBez

(2,+, descrita al nal del documento en el acápite deFi&liograf!a.

\arc!a GCBez (2,+, e;presa 'ue unos de los mayoresdesarrollos en la e"aluaci#n de licuaci#n en dep#sitos de arena$a sido el reconocimiento de 'ue el fen#meno depende nosolamente de la densidad, sino 'ue e;isten factores adicionalestales como la fá&rica, $istoria s!smica del dep#sito, el estadoinicial de tensiones y la edad del dep#sito, entre otros. 7e&ido aesto se $a "isto la importancia de o&tener muestras inalteradasde arena sin em&argo, las t8cnicas e;istentes para la

recuperaci#n de muestras inalteradas son muy costosas, por locual, la práctica usual es determinar el comportamiento de laarena ante carga monot#nica y c!clica so&re muestrasreconstituidas.

Esta misma fuente, opina 'ue e;iste amplia e"idenciae;perimental 'ue muestra 'ue el comportamiento de arenassaturadas ante carga c!clica está signicati"amentein<uenciado por el m8todo de preparaci#n de la muestra, estoes la manera como se produce la sedimentaci#n del suelo.

7entro de dic$as e"idencias es importante destacar los estudiosadelantados por :ulilis (:ulilis et al., 19++, 'uien encontr# 'uedependiendo del m8todo de preparaci#n de la muestra, larelaci#n de tensiones re'uerida para causar licuaci#n ante unnCmero dado de ciclos "ar!a $asta en un 1O para muestrascompactadas a la misma densidad.

%lgunos especialistas (atyama et al., 1906, realiz# prue&asso&re muestras inalteradas y alteradas compactadas a ladensidad in situ. =os resultados se ilustran en la gura 0.42,

donde se o&ser"a 'ue el m#dulo de corte es fuertemente

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afectado al utilizar muestras reconstituidas, mientras 'ue elefecto so&re el amortiguamiento es muc$o menor.

\arc!a GCBez (2,+, opina 'ue es importante destacar, 'ueteniendo muy presente las limitaciones anteriores, los tra&ajospioneros de )eed ()eed ` =ee, 1966, =ee (=ee ` )eed, 196+so&re licuaci#n se realizaron so&re muestras reconstituidas y lain"estigaci#n 'ue actualmente se adelanta no se e;imi# de estalimitante.

Es preciso destacar uno de los tantos factores in<uyentes en lalicuaci#n del suelo es la mineralog!a de los materiales. =ascaracter!sticas f!sicas de los suelos no co$esi"os sondeterminados por

 amaBo de la part!cula Lorma de la part!cula  e;tura de la supercie y, 7istri&uci#n \ranulom8trica.

)egCn \arc!a GCBez, la composici#n mineral#gica determina ladureza, cli"aje y resistencia del material.

pág. 43CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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E7= 57@ 85 57 9;79>;>=<H? 6;7 7@ 8H5@ 57 =;76;7 7@ >8;<>8<7?. F7?7: G>;=> NX7 %2))(

tro de los aspectos importante 'ue tienen in<uencia en el efecti"odesarrollo de la licuaci#n del suelo, es tam&i8n, determinado por laforma de las part!culas. %lgunos estudios cient!cos (%s$maMy et al.,23, $an mostrado 'ue la forma de las part!culas tienen una granin<uencia so&re el comportamiento mecánico de suelos granulares.

Dara ello, la forma de las part!culas se caracterizan a tra"8s de lossiguientes parámetros adimensionales Esfericidad () edondez (.

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D<6;<=<H? 57 @> >;7?> 9; 7@ >8> 57@ 8<?7;>@Z?H767 7@ 9;758<?< 57 ;>?6 >?@>;76.

En la actualidad, especialistas como ?$o et al. (22, y )antamarina(24, proponen una serie de correlaciones a partir de prue&as dela&oratorio realizadas a numerosas muestras de arenas. =os modelosmatemáticos 'ue siguen fueron desarrollados a partir de losparámetros de esfericidad () y redondez ( para tal n

R7@>=<H? 57 >=6

V7@=<5>5 57 ?5>6 57 =;7

D?57

Es la "elocidad de ondas de corte a 1D a y refleja la sensi&ilidad dela "elocidad de ondas de corte a la tensi#n media. =os autorespresentan una serie de cur"as para la o&tenci#n de los anterioresparámetros.

Darámetros de estado cr!tico

pág. 45CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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7onde cs es el ángulo de fricci#n en estado cr!tico, k es el interceptode la l!nea de estado cr!tico, para una tensi#n media de 1 Da. 7eestos resultan, de acuerdo con \arc!a GCBez, parámetros t!picos demateriales 'ue $an sido in<uidos por la licuaci#n del suelo tal comosigue 

En las imágenes 'ue sigue ilustran algunos de los minerales 'ue

podemos encontrar en a'uellas arenas 'ue $an sufrido licuaci#n,tales como las arenas de umaco en ?olom&ia.

%A @> <<7;5>': M<?7;>@ <9 E9<5>%A @> 57;7=>': M<?7;>@ <9 $;@7?5>

En la *lustraci#n 'ue sigue se muestran la forma y tamaBo deminerales t!picos de a'uellos suelos licua&les, 'ue generalmente,son arenas tal como se mostraron en las imágenes anteriores

pág. 46CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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D<6;<=<H? 9; 7@ >8> 57@ 8<?7;>@.

%lgunos elementos Ctiles para la identicaci#n del grado deesfericidad y redondez de las part!culas de un suelo lo constituye lagráca 'ue sigue.

F<;> . C>;> 57 767;<=<5>5 %S' ;75?57 %R'. L>6 @?7>6

5<>?>@76 =;;769?57? > 9>;=@>6 57 ;7@>;<5>5=?6>?7.

Dor su parte, D8rez Loguet, %. (2,, dice 'ue la modelaci#nnum8rica de los pro&lemas 'ue afectan geoJmateriales (es decir,suelos, rocas y otros $a sido un área de in"estigaci#n en los Cltimosdecenios. Ello de&ido a el creciente inter8s de predecir elcomportamiento del material en situaciones prácticas de ingenier!a,el gran cam&io de capacidades y recursos, y la creciente interacci#nentre la mecánica computacional, matemáticas aplicadas y diferentes

campos de la ingenier!a (como p.ej. mecánica de suelos apoyadosde modelos constituti"os

pág. 4+CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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El estado de la t8cnica con respecto a los e;perimentos,

modelos constituti"os, y simulaciones num8rica en el análisis de geoJmateriales es amplia, por lo 'ue el presente tra&ajo se centraprincipalmente en el siguiente

El constituyente de modelos no lineales del comortamientomec!nico de materiales "ranulares#

P;7 F7 A. %2)))' sugiere dos enfo'ues diferentes paramodelar el comportamiento mecánico de materiales granulado en elmarco de los modelos constituti"os $asta la fec$a e;istentes :icro ymacrosc#pico. El primero consiste en la modelaci#n micromecánica

de cada part!cula por separado y calcular comportamiento en el ni"elmacrosc#pico relati"o a tra"8s de la interacci#n de las part!culas. Elsegundo modelo se &asa en el material como un medio continuo.Karias leyes constituti"as continua se $an utilizado para materialesgranulares (normalmente modelos "iscoplástica y elastoplastico.=os modelos Elastoplastico son los más utilizados para modelaci#nisot8rmica.

En el modelo 'ue sigue se presenta una ecuaci#n general constituti"acuyo 8nfasis es la relaci#n general entre tasas de tensi#n

7onde Vij del estr8s es de ?auc$y y el tensor de "elocidad dedeformaci#n descrita por la ecuaci#n

7onde ;i y "i son "ectores de "elocidad y posici#n, respecti"amente.

Nna e;presi#n comCn de ecuaci#n es

7onde p es la presi#n $idrostática (tensi#n positi"a y es la"iscosidad dinámica. Ello se descri&e como

7onde Vd de"iatoric ij es el tensor de tensi#n. ?uando se supone"iscosidad constante, el l!'uido es llamado neMtoniano. Nn <uido

pág. 40CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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neMtoniano generalizado se dene por una "iscosidad 'ue dependedel tensor "elocidad de deformaci#n. %demás, algunos l!'uidos deplástico muestran un Pl!mite de elasticidadP, es decir, por de&ajo del

"alor, se o&ser"a la ausencia de <ujo, lo 'ue e'ui"ale a una innidadde "iscosidad en t8rminos de la ecuaci#n

En la ilustraci#n ( a&la ;; se muestra una lista de leyes constituti"aspara <uidos

T>@> . M57@6 57 [<5 N7?<>? 7? ?=<H?57 @> <6=6<5>5.

 

F7?7: P;7 F7 A. %2)))'

7e acuerdo con D8rez Loguet, %. (2,, de esa lista, los modelospor Fing$am, ?asson y ersc$el y Fulley parecen ser másapropiado para materiales &landos. =os modelos de simulaci#n de unPl!mite de elasticidadP "alor de $asta 'ue "elocidades odesplazamientos no se producen. )egCn la magnitud l!mite deelasticidad, 'ue es posi&le reproducir los efectos o&ser"ados en elcomportamiento real de los materiales &landos.

En las imágenes adjuntas se muestra ejemplos de simulaciones porcomputadora de leyes constituti"as a partir de modelosadimensional Fing$am y ?arreau para analizar la in<uencia del l!mite

de elasticidad de los materiales, lo 'ue depende entre otras

pág. 49CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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cosas, del esfuerzo aplicado, y la "elocidad de deformaci#n delmaterial.

V7@=<5>5 57 57;8>=<H? ;;> 9; 767; 57 =<>@@>;76@>?7 57 @776 =?6<<> >?>@<=> <9: >' B<?>8,1Z' B<?>8,2Z =' C>;;7>,2.

Dor otra parte, segCn datos aportados por estudios realizados porradec et. %l. (2,6, la li'uefacci#n es el proceso de e;presi"o dela disminuci#n de la solidez de suelos nos, saturados con agua aconsecuencia de aumento de presi#nes de poros causados por

sismos.

pág. 5CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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Estos autores, opinan 'ue los mo"imientos de tierra, aplastamiento oe;pansi#n lateral del suelo, representan &ásicas caracter!sticas deli'uefacci#n. ?uando los sedimentos se encuentran en las pendientes

(junto con lateritas y productos meteorizados de lodo como por. ej.en Gicaragua, tenemos el ?erro oma&C o ?erro =as Frisas en elmunicipio de Estel!, se pro"oca la acti"aci#n de deslizamientossomeros y rápidos <ujos terrestres. Estos procesos puedenamenazar la gente, edicaci#n e infraestructura.

radec et. %l. (2,6, ase"eran 'ue las zonas con riesgo muy altofueron limitadas a las partes &ajas de la cuenca de Estel! con lodosde inundaci#nes, lec$o de "alle del r!o )an %nt#nio, !o Kiejo y !o =a rinidad. =a fuente, opinan 'ue este territorio,gracias a lec$o

geol#gico formado por sedimentos descompuestos del grano no, esprocli"e a li'uefacci#n s!smica, mayormente si ocurren los sismos enla estaci#n $Cmeda.

M>9> N 1. M6;>?5 @> S6=79<<@<5>5 > @<=7>==<H? 5767@6 7? C7;; T8>X E67@ 66 >@;7575;76. M5<=>5

57 $;>57=\ 7. >@. %2))"'

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RESUMEN

)e presenta en este documento &re"e sinopsis de los detallesrele"antes e importantes planteados en esta parte

=as di"ersas metodolog!as internacionales (analizadas en este tra&ajois$ida y $sai, 1969 y 19+ )eed et.al.1903 para cuanticar lalicuaci#n del suelo resultantes de acciones dinámicas (s!smicas, cuyafuncionalidad depende de su diseBo estructural, facilidad deintegraci#n de datos num8ricos y tratamiento, entre otros.

Dor Cltimo, los m8todos referidos consideran las caracter!sticas de

resistencias y deformaciones, geol#gica, $ist#rica y composicional, ydinámico de los suelos integrado en modelos matemáticospropuestos en este documento.

Dala&ras cla"es =!mite l!'uido, Sndice de li'uidez, granulometr!a,?oeciente de esistencia ?!clica (?, ?oeciente de Esfuerzo?!clico (?)

pág. 52CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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CAPITULO II

2. INTRODUCCIÓN

?uando los m8todos de e"aluaci#n del potencial de licuaci#n,analizados en el ?ap!tulo **, indi'uen 'ue se puede producirlicuaci#n o 'ue los márgenes de seguridad no son los adecuados,de&erán tomarse medidas para pre"enir la ocurrencia de estefen#meno y por ende, e"itar sus consecuencias.

=as medidas 'ue pueden aplicarse, en forma aisladas ocom&inada, para impedir la ocurrencia de este fen#meno, consisteen e;ca"ar y reemplazar las capas o estratos peligrosos, aumentar

la densidad relati"a y reforzar el terreno, facilitar la disipaci#n delos incrementos de presiones intersticiales generadas en elterreno, entre otras.

%s! mismo, las medidas para afrontar las consecuencias de lalicuaci#n, comprenden el refuerzo de las estructuras o el uso decimentaciones profundas 'ue so&repasen las capaspotencialmente licua&les, considerando la $ip#tesis de ausencia derestricciones en los tramos 'ue coincidan con el o los estratoslicua&les y otras consecuencias.

7e acuerdo con la e;periencia, en la mayor parte de los casosresulta con"eniente adoptar medidas del primer tipo y dentro deellas, las 'ue se &asan en densicar yAo reforzar el terreno, de&idoa 'ue las tareas de e;ca"aci#n son muy complicadas y muc$as"eces imposi&les, so&re todo cuando se realizan &ajo el ni"elfreático o &ajo la cimentaci#n de alguna edicaci#n.

2.1 METODOS DE MEJORA DE TERRENOS POTENCIALMENTELICUABLES

=os m8todos para mejorar los terrenos potencialmente licua&les

se pueden di"idir en dos grandes grupos

pág. 53CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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1J =os m8todos aplica&les a o&ras nue"as, es decir, m8todos'ue se lle"an a ca&o antes de la ejecuci#n de un determinadoproyecto.

2J =os m8todos aplica&les a o&ras e;istentes, con los cuales semodica las condiciones e;istentes del terreno, en la estructurao en su cimentaci#n (e;isten m8todos de mejora englo&adosdentro de este grupo 'ue podr!a ser tam&i8n aplica&le al grupode m8todos seBalado en el punto anterior.

 omando en cuenta estos dos grandes grupos y de acuerdo a loe;presado en la introducci#n de este cap!tulo, las medidas paramitigar la ocurrencia de licuaci#n pueden ser clasicadas en doscategor!as

1J :edidas orientadas a pre"enir la ocurrencia delfen#meno de la licuaci#n.

2J :edidas orientadas a contrarrestar las consecuenciaspro"ocadas por dic$o fen#meno.

=a pre"enci#n de la licuaci#n se puede lograr mediante unamodicaci#n de las caracter!sticas y condiciones e;istentes enel terreno, un incremento en la resistencia al corte c!clico nodrenado, en la disipaci#n de las presiones intersticiales o una

disminuci#n en las deformaciones tangenciales.=a resistencia frente a la licuaci#n, de un determinadoterreno, es mayor cuando e;iste

1J Nna densidad alta del terreno.

2J Nna distri&uci#n granulom8trica adecuada.

3J Esta&ilidad en la estructura interna del terreno.

4J \rado de saturaci#n &ajo.

%demás, la licuaci#n no es pro&a&le 'ue ocurra cuando e;ista

5J Nna *nmediata disipaci#n del e;ceso de presi#n intersticial.

6J Nn impedimento a la propagaci#n del e;ceso de presi#nintersticial desde las zonas licuadas a las no licuadas.

+J educci#n de la relaci#n c!clica de esfuerzos (promAV]",mediante el incremento de V]".

0J De'ueBas deformaciones tangenciales durante acci#ns!smica.

pág. 54CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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=as medidas orientadas a contrarrestar las consecuenciaspro"ocadas por la licuaci#n, tienen como o&jeti"o permitir 'ueuna determinada o&ra pueda mantener su operati"idad a pesar

de las deformaciones sufridas a causa de la licuaci#n. =osefectos en una o&ra espec!ca y su apropiado m8todo derefuerzo "ariarán en funci#n del tipo de estructura.

En otros casos, en "ez de reforzar con"iene <e;i&ilizar lasestructuras, de tal manera 'ue se puedan deformar de acuerdoa los mo"imientos producidos, pudiendo ser una soluci#n parareducir los daBos en estructuras enterradas.

2.2. MTODOS ORIENTADOS A OBRAS NUEVAS2.2.1. VIBROFLOTACIÓN

?onsiste en un m8todo de mejora &asado en ladensicaci#n del terreno, en la cual un "i&rador esintroducido al terreno, penetrando $asta la profundidadre'uerida, por peso propio y las "i&raciones, y de

 ser necesario, es ayudado por agua a presi#n lanzadapor la punta (Ligura 1. =as "i&raciones producidas porel aparato se transmiten al suelo pro"ocando unmo"imiento "i&ratorio, principalmente $orizontal, defrecuencia igual a la del "i&rador y de amplitud "aria&lecon la potencia y distancia del mismo.

F<;> 1 V<;[>=<H?

7urante la aplicaci#n de la "i&ro<otaci#n, en suelos granularesno co$esi"os, las "i&raciones anulan o disminuyen

pág. 55CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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temporalmente las fuerzas entre part!culas, y la gra"edadproduce un reordenamiento de las mismas a una estructuramás densa (Ligura 2. 7e&ido a esto, la licuefacci#n del suelo

(arenas limpias es total $asta una distancia de 3 a 55 cm del"i&rador, y a causa del amortiguamiento, disminuye $asta$acerse prácticamente nula a 2.5 m, apro;imadamente.

El "i&rador se encuentra alojado en un tu&o de 3 a 4 cm dediámetro, el cual cuelga de una grCa. Este "i&rador funcionamediante un motor e;c8ntrico 'ue rota a altas re"oluciones porminuto, el cual está accionado el8ctrica o $idráulicamente. )esuelen alcanzar amplitudes desde 5 a 4 mm y frecuencias de10 a 3 re"oluciones por minuto. )uplementariamente a la

"i&raci#n, su efecto se refuerza mediante aletas en la punta y lainyecci#n de agua con alto caudal ($asta 3 litros porsegundo y una presi#n má;ima de 1 &ares.

F<;> 2 C>8<6 7? @> 76;=;> 57@ 7;;7?>?76 57696 57@ ;>>8<7? %] 76 7@ >6<7?

9;5=<5'.

Esta t8cnica se aplica en los "8rtices de una malla,$a&itualmente triangular, con una separaci#n entre ellos 'uedepende de las caracter!sticas iniciales del suelo y la mejora'ue se pretende conseguir, para lo cual en proyecto se jan los

criterios &ásicos de asientos admisi&les y capacidad portantenecesaria.

=a compactaci#n suele producir la formaci#n de un em&udo enla supercie del terreno, 'ue se rellena con material procedentedel propio terreno o de aportaci#n e;terna (Ligura 3. ?omoresultado, se forma una masa de terreno compactado, deforma sensi&lemente cil!ndrica.

pág. 56CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 3 E678> 77==<H? 57 @> <;[>=<H?.

Este tratamiento es efecti"o para suelos con un contenido denos inferior al 1

J 15O (Ligura 4 y la profundidad del tratamiento puede llegar aser $asta 2 m.

F<;> 4 R>?6 ;>?@8;<=6 57 >9@<=>=<H? 57 @><;[>=<H? <;66<=<H? @> =89>=>=<H? 5<?8<=>

pág. 5+CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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?on este tipo de t8cnica se pueden lograr mejoras en dep#sitosgranulares sueltos del orden de

J El m#dulo de deformaci#n se puede incrementar entre 2 y 5"eces el modulo antes del tratamiento.

J El ángulo de rozamiento interno se incrementa entre 5[ y 1[.

J Go o&stante se puede producir una reducci#n en la permea&ilidad deun orden de magnitud.

2.2.2. VIBROSUSTITUCIÓN

=a "i&rosustituci#n es un m8todo de mejora mediantedensicaci#n y refuerzo del terreno, con un procesoconstructi"o similar al de la "i&ro<otaci#n. % diferencia del

pág. 50CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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caso anterior, como los suelos co$esi"os limoJarcillosos ylos suelos arenolimosos o arenoarcillosos con uncontenido de nos superior al 15O no responden a la

"i&raci#n, la "i&rosustituci#n recurre a la construcci#n decolumnas de gra"a o arena para mejorarlos (Ligura 5,dando lugar a una "erdadera sustituci#n en los puntos detratamiento (Ligura 6.

F<;> III,! T;>>8<7? =? <;66<=<H?.

En este caso, el "i&rador penetra $asta la profundidad pre"istay el $ueco resultante se rellena de material granular sin nos,compactado el proceso puede ser $Cmedo con c$orros deagua 'ue eliminan los nos, o seco con la ayuda de aire

comprimido, y en am&os casos la alimentaci#n del materialaportado puede ser desde supercie o por el fondo. El es'uemade ejecuci#n de este tipo de tratamiento y sus pasos deejecuci#n se descri&en en las Liguras 6 y +.

pág. 59CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> " E678> ;>>8<7? =? <;66<=<H?.

F<;> ( P>66 57 77==<H? 57 ?> =@8?> 57 8>7;<>@

;>?@>;.1 Denetraci#n del "i&rador por peso propio, las "i&raciones yalgunos casos ayudado por una lanza de agua o aire.

2 %limentaci#n del material granular.

3 ?ompactaci#n mediante "i&raci#n del material granular,le"antando y reJ introduciendo el "i&rador.

4 Ejecuci#n de la columna completa.

pág. 6CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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Este m8todo tiene la "entaja, 'ue además de densicar yreforzar el terreno, mejora las condiciones de drenaje delterreno. %l igual 'ue el caso de la

 "i&ro<otaci#n, la t8cnica se aplica en los "8rtices de una malla,$a&itualmente triangular, con una separaci#n entre ellos 'uedepende de las caracter!sticas iniciales del suelo y de la mejora'ue se pretende conseguir.

=a profundidad del tratamiento 'ue se puede alcanzar con estem8todo es de $asta 3 m, sin em&argo no e;istir!a riesgo delicuaci#n por de&ajo de los 2m de profundidad.

2.2.3. C89>=>=<H? 5<?8<=> =@6<=> %CDC'

Es un m8todo en el 'ue la mejora del terreno se logra mediante ladensicaci#n pro"ocada por la aplicaci#n repetida, en puntoscon"enientemente espaciados de la supercie del mismo, deimpactos de gran energ!a (Lotos 1 y 2.

pág. 61CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F 1 C89>=>=<H? 5<?8<=> =@6<=>.

 

pág. 62CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F 2 C;7;76 9;5=<56 7? @> >9@<=>=<H? 57 @>=89>=>=<H? 5<?8<=> =@6<=>.

En esta t8cnica, grandes pesos (1 a 2 ton al caer desdealturas ele"adas (15 a 3 m, compactan el terreno $asta 'ue

despu8s de un cierto nCmero de impactos, no se o&tieneninguna disminuci#n de "olumen, pues la ele"aci#n de lapresi#n intersticial $ace 'ue el suelo se comporte como unl!'uido (se produce licuaci#n. )e detiene el tra&ajo $asta ladisipaci#n del e;ceso de presi#n intersticial, y a continuaci#n, seefectCa una nue"a pasada (Ligura 0.

)e comprende 'ue cuanto mayor sea la permea&ilidad delterreno tratado, menores serán la ele"aci#n de la presi#nintersticial pro"ocada por los impactos y el periodo necesariopara su disipaci#n. =a capacidad portante del terreno 'ue es

prácticamente nula en el momento del $idrofracturaci#n ylicuefacci#n, aumenta $asta "alores superiores a los e;istentes

pág. 63CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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antes del golpeo, a medida 'ue desaparece el e;ceso depresi#n intersticial y se gana resistencia.

=a densicaci#n se produce por el cizallamiento alternado 'ueorigina en el terreno las ondas de corte generadas por losimpactos. )e trata de una "i&raci#n li&re 'ue se propagaradialmente desde la supercie $acia el interior, y 'uerápidamente se amortigua tras algunas oscilaciones.

F<;> * E@=<H? 57 @> 7?7;> @> >;<>=<H? 57 @87? @>9;76<H? <?7;6<=<>@ @> ;76<67?=<> 57@ 7;;7? 5;>?7 @>

=89>=>=<H? 5<?8<=>: >' 7? ?> >67 ' 7? >;<>6 >676.%A;8< 1&&!'.

%ntes de comenzar el tratamiento, es importante pre"erapro;imadamente la mejora del terreno 'ue se puede conseguiry en funci#n de ella, denir el programa de ejecuci#n enaspectos tales como asiento instantáneo, energ!a de saturaci#n

por fases, nCmero de fases, separaci#n entre los puntos deimpacto y energ!a, y nCmero de impactos por puntos en cadafase, per!odos de disipaci#n de presiones intersticiales,energ!a total etc. El programa de ejecuci#n deniti"o seesta&lece tras compro&ar el inicial en las prue&as de comienzode o&ra.

=a profundidad má;ima 'ue puede alcanzarse y el grado demejora del terreno 'ue puede o&tenerse son aspectosfundamentales, 'ue junto con el tipo de suelo, go&iernan el

diseBo de un tratamiento con compactaci#n dinámica.

pág. 64CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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El programa de golpeos es otro aspecto importante. =a primerapasada $a de ejecutarse con los puntos de ca!das ampliamenteseparados y con impactos de gran energ!a, a n de mejorar los

ni"eles más profundos del tramo a tratar las pasadassiguientes con impactos más cercanos y de menorenerg!a, compactan las capas más superciales. En todo caso elmetro inicial re'uiere un tratamiento posterior complementario(compactaci#n por medios con"encionales.

En suelos semisaturados o saturados cuyo contenido de nos(?L sean mayores a un 15 a 2O la compactaci#n dinámicapierde su ecacia (Ligura 4 y su proceso de ejecuci#n se"uel"e lento, por'ue las fases pre"istas para aplicar la energ!a

espec!ca de proyecto de&en di"idirse en pasadas con tiemposde espera "aria&les, dependiendo del contenido de nos y delas caracter!sticas de 8stos.

En funci#n de los datos o&tenidos en seis casos reales (%rmijo,1995 y de los estudios de :ayne y otros (1904, la profundidadde in<uencia (7 de la compactaci#n dinámica clásica (?7?"endr!a dada, apro;imadamente, por la siguiente f#rmula

En la cual / es el peso en toneladas de la masa 'ue se dejacaer, es la altura de ca!da en metros y n es un coeciente 'ue"ar!a entre .6 (gra"as y arenas limpias y ,35 (arenas limosasy limos con *D q 1 O, apro;imadamente. eniendo en cuentalo anterior y las capacidades má;imas de las grCasnormalmente disponi&les ( q 3 m, / q 2 t, se puedeconcluir 'ue para la ?7? las 7 má;imas "ar!an entre + y 12 m,apro;imadamente.

2.2.4. C89>=>=<H? ;9<5> 9; <89>=6 =89>=>=<H?

5<?8<=> ;9<5> %CDR'=a compactaci#n dinámica rápida (?7 es una nue"a t8cnicade mejora del terreno nue"a, análoga a la compactaci#ndinámica clásica (?7?. En am&as t8cnicas la mejora del terrenose logra mediante la densicaci#n pro"ocada por la aplicaci#nrepetida, en puntos con"enientemente espaciados de lasupercie del mismo, de impactos de gran energ!a (Loto 3.

En la ?7 se utiliza una pesa de + t la cual se le"anta con unsistema $idráulico $asta una altura de 1.2 m y a continuaci#n

se deja caer so&re una zapata de acero especialmentediseBada, de 1.5 m de diámetro, con una frecuencia de $asta 5

pág. 65CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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golpes por minuto (Loto 3. Gormalmente, en cada fase seaplican unos 4 a 6 golpes en cada uno de los puntosde compactaci#n (Loto 4, los cuales se distri&uyen segCn

mallas triangulares o cuadradas, de 1.5 a 2 m de lado (Ligura9.

F 3 C89>=>=<H? 5<?8<=> ;9<5>.

pág. 66CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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  F III,4 D7>@@7 57 @> >9>> 7 ;7=<7@6 <89>=6 7? @> CDR.

En general se realizan dos o más fases, con los puntos de

compactaci#n desfasados entre s!, $asta alcanzar la energ!a porunidad de supercie o energ!a espec!ca de diseBo (Ee.

%l igual 'ue en la ?7?, para alcanzar la Ee de diseBo se realizandos o más fases. =a primera fase de&e ejecutarse con lospuntos de ca!da ampliamente separados, segCn mallascuadradas de 4 a 6 m de lado, y con impactos de gran energ!a,a n de mejorar los ni"eles más profundos del tramo a tratar.=as fases siguientes de&en $acerse con impactos más cercanos,segCn mallas cuadradas de 2 a 3 m de lado, y de menor

energ!a, con el o&jeto de compactar las capas más superciales.En am&as t8cnicas de&e realizarse una regularizaci#n delterreno al nal de cada fase y una compactaci#n por medioscon"encionales del metro o medio metro superior, al nalizar laCltima fase, segCn se trate de una ?7? o ?7,respecti"amente.

pág. 6+CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> III,& D<6;<=<H? 57 9?6 57 =89>=>=<H? ><>@7? @> CDR.

El mecanismo de densicaci#n con este tipo de t8cnica, essimilar al de la compactaci#n dinámica con"encional, el cual se

encuentra descrito en el punto anterior.

%l igual 'ue la compactaci#n dinámica, su aplicaci#n pierdeecacia cuando el contenido de nos es superior a un 15 2O.

=as profundidades má;imas alcanzadas con este tipo detratamiento "ar!an entre 3 y 5 m, dependiendo de lascaracter!sticas del terreno.

7e&ido a la menor energ!a de golpeo 'ue utiliza, la ?7produce un impacto medioam&iental, en t8rminos de ruido y de

"i&raciones, &astante inferior al de la ?7?. Esto generamenos molestias a las personas y permite realizar tra&ajos

pág. 60CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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de compactaci#n más pr#;imos a estructuras e;istentes, sincorrer el riesgo de afectarlas.

2.2.! D779 M<<?El 7eep :i;ing es una t8cnica de mejora del terreno, en la cualel suelo es mezclado mecánicamente con algCn tipo de aditi"o'u!mico (agente esta&ilizante 'ue reacciona con el terreno(Ligura ***J1 y ***J11. El o&jeti"o del 7eep :i;ing es mejorar lascaracter!sticas del terreno (incrementar la resistencia y reducirla deforma&ilidad.

Este m8todo de mejora esta&iliza las part!culas 'ue forman elsuelo, permaneciendo el es'ueleto del terreno esta&le al ser

sometido a las fuerzas s!smicas e;ternas, lo cual e"itará laocurrencia de un incremento en la presi#n intersticial y de estamanera impidiendo la ocurrencia de licuaci#n. Dor otro lado,este tratamiento conere al terreno una co$esi#n (entre .5 y2.5 :pa, 'ue en muc$os casos es capaz de resistir, por si sola,las acciones s!smicas e;ternas.

F<;> III,1) D779 M<<?.

pág. 69CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> III,11 E678> 57 77==<H? 57@ D779 M<<?.

=a t8cnica del 7eep :i;ing se puede clasicar de acuerdo altipo de agente esta&ilizante utilizado (cemento, cal y posi&lesaditi"os, como yesos y cenizas "olantes y el m8todo demezclado ($CmedoAseco, rotatorioAjet, $8liceApaleta.

Esta puede ser usada para producir un amplio rango deestructuras de suelo tratado (Ligura 12

J Elementos aislados yAo solapados.

J Lilas de elementos solapados.

J ?uadriculas o emparrillados.

J Flo'ues.

J ?om&inaci#n de las antes citadas.

pág. +CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 12 D<6<?>6 =?;>=<?76 57 ;>>8<7? =?D779 M<<? %67X? @> S=<75>5 J>9?76> 57 M7=?<=>57 S7@6'.

Nna geometr!a en particular es escogida de acuerdo al o&jeti"ode la aplicaci#n de esta t8cnica y re<eja la capacidad mecánicay las caracter!sticas del m8todo particular empleado. ?on estat8cnica se pueden alcanzar profundidades de $asta 3 m.

2.2.". R7789@>

?onsiste en minimizar el riesgo de licuaci#n mediante lae;ca"aci#n del estrato suscepti&le a licuar y reemplazarlo porun material 'ue no sea suscepti&le o fácilmente compacta&le

(Ligura 13

F<;> 13 M5 57 ;7789@>.

%tendiendo a los altos costos 'ue signica, en general s#loresulta recomenda&le, en el tratamiento de superciesrelati"amente pe'ueBas, en dep#sitos de poco espesor y cercade la supercie.

2.2.(. M5 57 9;787=@>5

Este m8todo se &asa en el proceso de premezclado de un

terreno granular (preferi&lemente arenas con una pe'ueBacantidad de algCn agente esta&ilizante (cemento o soluci#n'u!mica, con el o&jeti"o crear un nue"o material, cuyaspropiedades garanticen un comportamiento adecuado ante lasacciones s!smicas y a su "ez so&re el fen#meno de la licuaci#n(Ligura 14.

pág. +1CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 14 M5 57 9;787=@>5.

Este m8todo es muy utilizado en terrenos ganados al mar, enrellenos, en el trasdosado de cajones y muros en muelle. (Ligura15.

F<;> 1! A9@<=>=<H? 57@ 85 57 9;787=@>5.

  Este m8todo tiene las siguientes "entajas

1J El material una "ez "ertido no necesita otro tipo demejora del terreno.

2J )e puede utilizar un "ertido directo y a gran escala, esdecir, tiene grandes rendimientos.

pág. +2CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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3J =a resistencia esperada del terreno tratado esfácilmente lograda.

4J %demás de incrementar la resistencia a la licuaci#n,reduce el empuje del terreno esperado, pudi8ndoseutilizar mecanismos de contenci#n más simples.

5J Go tiene pro&lema de ruido, ni "i&raciones.

7entro de las des"entajas se pueden mencionar

1J =a resistencia esperada "ar!a con el tipo de terreno.

2J =os agentes esta&ilizantes encarecen el tratamiento.

3J 7e&e considerarse la in<uencia del agenteesta&ilizador so&re la calidad del agua en el su&Jsuelo.

2.2.*. R7>>8<7? 57@ ?<7@ ;7<=

Este m8todo se fundamenta en reducir el potencial delicuaci#n mediante el re&ajamiento del ni"el freático.=os efectos de mejora se &asan en los siguientes tresfactores

1J El estrato de suelo suscepti&le a licuar localizadopor encima de ni"el freático re&ajado estará en

estado semisaturado y consecuentemente nolicuará.

2J )e producirá un incremento en la tensi#n deconnamiento, lo cual lle"ará asociado unincremento en la resistencia al cortante c!clico.

3J El espesor del estrato no licua&le &ajo lasupercie del terreno se incrementa, enconsecuencia se reducirá la in<uencia del estratopotencialmente licua&le so&re el o los estratos de

suelo superiores.

2.2.&. D<6<9>=<H? <?875<>> 57@ 7=76 57 9;76<H? <?7;6<=<>@

Este m8todo pre"iene la ocurrencia de licuaci#n mediante lainstalaci#n de drenes articiales o de gra"a en dep#sitos dearena, con el o&jeti"o de disipar el e;ceso de presi#n intersticialinducido por acci#n s!smica (Ligura 16.

pág. +3CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> III,1" D<7;7?76 >@7;?><>6 9>;> @> 5<6<9>=<H?<?875<>> 57 @> 9;76<H? <?7;6<=<>@.

Duesto 'ue este m8todo puede ejecutarse con pocaspertur&aciones (ruido y "i&raci#n, puede ser usado en áreasur&anas, de&ido a ello, su nCmero de aplicaciones se $anincrementado rápidamente en los Cltimos aBos.

El m8todo de disipaci#n puede ser di"idido en dos grupos, deacuerdo al tipo de material utilizado como dren m8todos condrenes de gra"a y m8todos con drenes articiales.

Dara el caso en particular de o&ras nue"as, este m8todoconsistirá en la colocaci#n, en una malla arreglada, de drenes,cuya funci#n será disipar el e;ceso de presi#n intersticial demanera casi instantánea.

2.2.1). E9@6<6

En algunas ocasiones se $an empleado para compactar

materiales arenosos. iene la "entaja de poder densicar áreasgrandes en un corto periodo de tiempo, pero presenta lades"entaja de la falta de control en el proceso ejecuci#ndel mismo, de&ido a la gran erraticidad de los resultados 'uesuelen o&tenerse, además de generar pro&lemasam&ientales (muc$o ruido y "i&raciones.

2.2.11. I?=@6<?76 ;<5>6 <?=>5>6.

=os terrenos granulares pueden ser mejorados por la ejecuci#nde inclusiones r!gidas. Estas, por lo general son pilotes de

pág. +4CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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desplazamiento usualmente de $ormig#n prefa&ricado,$incados en el terreno formando una ret!cula (Loto 5.

Estos pilotes mejoran el comportamiento s!smicos del terrenomediante tres mecanismos distintos. El primero, la resistencia a<e;i#n de los pilotes connan el suelo, reduciendo susdesplazamientos tangenciales c!clicos antes acciones s!smicas(efecto de refuerzo. En segundo lugar, las "i&raciones y losdesplazamientos producidos durante su instalaci#n pro"ocan ladensicaci#n del terreno. Linalmente, durante el proceso de$incado se incrementan las tensiones de connamiento lateralen el terreno circundante a los pilotes. odo lo comentadoanteriormente incrementa la resistencia a la licuaci#n.

Ntilizando esta t8cnica, se $a contrastado la densicaci#n delterreno localizado a un radio entre + a 12 "eces el diámetro delpilote (o&insy y :orrison, 196+, y consecuentemente, sonejecutados dispuestos en una malla. Entre los pilotes $incados,se $an "ericado incrementos en la densidad relati"a delterreno $asta "alores del orden de +5 y 0O ()olymar y eed,1906.

Linalmente, esta t8cnica se puede ser econ#micamente "ia&le$asta una profundidad de 2 m.

F III,! $<?=> 57 9<@76 7? ? >;;7@ ;7<=@>;.

2.2.12. R77; 57 @>6 76;=;>6

Este m8todo consiste en tomar medidas, durante las fases dediseBo y ejecuci#n de proyectos, de tal manera 'ue garanticenel funcionamiento de una determinada estructura al producirse

pág. +5CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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el fen#meno de licuaci#n. Es importante seBalar, 'ue estasmedidas solo ser!an efecti"as si los efectos pro"ocados porla licuaci#n son moderados.

Dara determinar el tipo de refuerzo a emplear, de&e realizarseen primer lugar un análisis de cuáles ser!an los efectos dela potencial licuaci#n so&re la estructura, y a partir de esteanálisis se determina las medidas a tomar, las cuales puedenser de los siguientes tipos

aJ En estructuras a cimentarse mediante pilotes, se de&etomar en cuenta 'ue los mismos estar!an sometidos a

<e;iones de consideraci#n, de&ido a las cargas lateralesgeneradas a partir de la p8rdida de connamiento delterreno licuado. =a soluci#n para este pro&lema ser!aincrementar el nCmero de pilotes y las longitudes de losmismos (Ligura 1+. %demás de lo anterior, $a&r!a 'uetomar en cuenta el rozamiento negati"o 'ue sepudiese generar por los asientos inducidos en el terrenopor la licuaci#n.

F<;> 1( E678> 9<@76 687<56 > [7<?76 9;@<=>=<H?.

&J El diseBo y ejecuci#n de muros pantallasempotrados en un estrato impermea&le por de&ajo delos estratos suscepti&les a licuar (Lig. ***J10. ?on esta

medida se cortan las redes de ltraci#n e"itando lapropagaci#n del incremento de la presi#n intersticial

pág. +6CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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desde las zonas licuadas, además de connar elterreno e"itando 'ue se produzcan grandesdeformaciones tangenciales.

cJ =os muros en muelles sufren inesta&ilidades, de&ido a'ue se produce un incremento en el empuje acti"o detierras y al mismo tiempo una disminuci#n del empujepasi"o en el mismo, por lo tanto se necesita proyectarmuros más resistentes y r!gidos.

F<;> 1* E678> 8; 9>?>@@> =??>?7 > ?>76;=;>.

dJ Estructuras cimentadas supercialmente, pueden sufrirgrietas y asientos diferenciales, de&ido a la disminuci#nde la capacidad portante ocasionada por la licuaci#n.En estos casos de&e e"itarse la construcci#n dezapatas aisladas y en su lugar cimentar mediante unaloza reforzada o mediante cimentaci#n profunda.

eJ =as tu&er!as enterradas <ectarán, secomprimirán o se traccionarán como consecuencia delas deformaciones inducida por la licuaci#n durante ydespu8s de la sacudida, de&ido a ello se recomiendautilizar juntas <e;i&les 'ue permitan a&sor&er estasgrandes deformaciones.

fJ =os dep#sitos enterrados pueden ser le"antadosde&ido al e;ceso de presi#n intersticial pro"ocado por lalicuaci#n. En estos casos de&en diseBarse elementos 'ueanclen estos dep#sitos y 'ue les impidan el mo"imiento

$acia la supercie (Ligura 19.

pág. ++CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 1& A?=@>7 875<>?7 9<@76 57 76;=;> 7?7;;>5>.

2.3. METODOS ORIENTADOS A OBRAS EISTENTES

2.3.1 R7=>@=7 =? 8<=;9<@76

Nn micropilote es un elemento cil!ndrico, con un diámetroinferior a 3 mm, perforado in situ, armado con tu&er!a de

acero, reforzada a "eces con uno o "arios redondos, e inyectadocon lec$ada o mortero de cemento en una o "arias fases (Ligura2.

pág. +0CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 2) S7==<?76 57 8<=;9<@76 67X? >;8>5;>.

)e caracteriza principalmente por el $ec$o de lle"ar armaduratu&ular de acero (cuando del diámetro es superior a 1 mm, y'ue el material 'ue rodea esta armadura y 'ue 'ueda encontacto con el terreno (lec$ada o mortero se introduce apresi#n contra el terreno, pudiendo realizarse esta inyecci#n portramos.

)e clasican entre ellos atendiendo fundamentalmente a lossiguientes aspectos

Dor la forma de transmitir los esfuerzos al terreno

Duntualmente, cada uno de los micropilotes atra"8s de su fuste, y su punta, como cimentaci#nprofunda.

En conjunto, mejorando una zona determinada del

terreno. Dor el tipo de solicitaci#n dominante a la 'ue están

sometidos

Esfuerzos a;iales a compresi#n o tracci#n(cimentaciones y recalces.

:omentos <ectores y esfuerzos cortantes(esta&ilizaci#n de laderas, contenci#n dee;ca"aciones, etc..

Dor el sistema de inyecci#n de la lec$ada o mortero decemento

pág. +9CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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En el tratamiento de suelos potencialmente licua&les, losmicropilotes se $an utilizado como t8cnica de recalce, en la cuallas cargas de una determinada estructura son transmitidas a

capas más profundas del terreno con mejores caracter!sticas,atra"esando los estratos suscepti&les a licuar (Ligura 21.

 am&i8n estos pueden ser utilizados en forma de reticuladoen todo el per!metro de la cimentaci#n, de tal manera 'ueademás de recalzar connan el terreno, disminuyendo lasdeformaciones tangenciales c!clicas al ser sometido 8ste a lasacciones s!smicas (Ligura 22.

Dresenta la des"entaja de su escasa resistencia a <e;i#n, lo cuallimita su aplicaci#n en espesores considera&les de terrenos

licua&les, en donde los micropilotes perder!an el connamientodel terreno circundante.

pág. 0CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 21 R7=>@=7 =? 8<=;9<@76.

F<;> III,22 R7=>@=7 875<>?7 ;7<=@>5 578<=;9<@76.

2.3.3. I?7==<?76 57 <89;7?>=<H?

?onsiste en la inyecci#n de un <uido de &aja "iscosidad dentro

de los poros del terreno, sin prácticamente modicar o alterar laestructura del suelo. El principal o&jeti"o de esta t8cnica esreducir la permea&ilidad, controlar las redes de <ujo,incrementar la resistencia y la deforma&ilidad del terreno(Liguras 23 y 24.

pág. 01CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> III,23 I?7==<?76 57 <89;7?>=<H?.

F<;> 24 E678> 57 <?7==<H?.

?omo esta t8cnica es dependiente de la permea&ilidad, suempleo está restringido a arenas y gra"as limpias u otro tipode terrenos porosos 'ue puedan ser penetrados por lasinyecciones poco "iscosas. 7e&ido a ello, la porosidad go&iernalas admisiones en este tipo de tratamiento. tros aspectosimportantes a tener en cuenta son la granulometr!a, la fá&rica yla estratigraf!a del terreno.

pág. 02CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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)e puede estimar 'ue el "olumen apro;imado inyectado estaráentre 1J25O del "olumen total del terreno a tratar. =ainyecci#n se realiza a &aja presi#n, por fases, directamente en

el taladro de perforaci#n o mediante el uso de tu&os manguitos,los cuales tienen la "entaja 'ue cada punto de inyecci#n puedeser reinyectado en caso 'ue no se alcancen los o&jeti"osesta&lecidos.

=a direcci#n del <ujo del agente inyectado está condicionadapor la permea&ilidad del terreno. En suelos muy uniformes lainyecci#n se propaga en forma radial o esf8rica. )in em&argolas $eterogeneidades y la anisotrop!a, afectan la penetraci#n yla propagaci#n del agente, formándose &ul&os asim8tricos.

=os agentes utilizados en este tipo de tratamientos, puedenconsistir en suspensiones con"encionales como cementoD#rtland, microcemento, cenizas "olantes, arcilla y agua osoluciones 'u!micas como son los silicatos s#dicos, acrilaminas,lignosulfatos y resinas (arol, 1902. =os silicatos s#dicos sonlas soluciones más utilizadas para el refuerzo del terreno. =asacrilaminas y los lignosulfatos son altamente t#;icos.

=as soluciones li'uidas con"encionales con cemento D#rtland noimpregnará la mayor!a de las arenas, el microcemento no

impregnará las arenas de medias a nas y las soluciones'u!micas no impregnarán las arenas con contenido de nosmayores al 25O (Ligura 25.

?on este tipo de t8cnica se puede mitigar yAo e"itar laocurrencia del fen#meno de licuaci#n &ajo o&ras construidasmediante su aplicaci#n en dos "ariantes

1J :ediante el tratamiento de la masa de terrenopotencialmente licua&le situada &ajo la cimentaci#n de lao&ra en cuesti#n. ?on esta t8cnica el terreno es

esta&ilizado, impidiendo 'ue se produzca un colapso de suestructura al ser sometido a la acci#n s!smica, de estamanera, se e"ita el incremento de presi#n intersticial 'ueorigina licuaci#n, además de pro"eer co$esi#n eincrementar la rigidez del terreno.

pág. 03CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 2! R>? 57 >9@<=>=<H? 57 @6 5<6<?6 >7?7676><@<>?76 <@<>56 7? @>6 <?7==<?76 57 <89;7?>=<H?.

2J :ediante la utilizaci#n de esta t8cnica como recalce(Ligura ***J26, en la cual las cargas de la estructura encuesti#n son transmitida a estratos más profundos conmejores propiedades resistentes y 'ue no sea suscepti&lea licuar. %demás de transmitir las cargas al estratoprofundo, se crea una &arrera r!gida y poco permea&leentre el terreno 'ue rodea la estructura (potencialmentelicua&le y el terreno &ajo la misma. Esta &arrena por unlado conna el terreno &ajo la cimentaci#n de laestructura, limitando las deformaciones tangenciales

c!clicas de&ido a la acci#n s!smica, impidiendo el colapsode la estructura del terreno y as! la generaci#n de presi#nintersticial, y por otro lado funciona como &arreraimpermea&le, impidiendo la propagaci#n de las presionesintersticiales generadas en las zonas circundanteslicuadas al terreno &ajo la cimentaci#n recalzada.

pág. 04CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 2" E678> 57 ;7=>@=7 =? <?7==<?76 57<89;7?>=<H?.

=a separaci#n entre taladros "ar!a entre .5 y 2 m. 7e&ee"itarse separaciones mayores, para no dejar zonas sintratar.

El 8;ito de las inyecciones de impregnaci#n dependerá dela determinaci#n precisa del tamaBo de los $uecose;istente en el terreno, o&tenidos a tra"8s de de lagranulometr!a y la permea&ilidad.

 

2.3.3. I?7==<?76 57 ;>=;>=<H?

Esta t8cnica consiste en la $idrofracturaci#n deli&erada delterreno mediante la inyecci#n &ajo presi#n, con el o&jeti"o decolmatar con la mezcla inyectada las suras as! creadas, junto a

los posi&les $uecos y suras naturales e;istentes (Ligura 2+.

pág. 05CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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El resultado nal, es un terreno armado e impermea&ilizado porla red de suras rellenas con la mezcla inyectada, as! comoconsolidado, en cierto grado, por lo pe'ueBos desplazamientos

del proceso de $idrofracturaci#n (Ligura 20.

F<;> 2( E678> 77==<H? <?7==<?76 57 ;>=;>=<H?.

F<;> 2* V7;7;>=<?76 7? 7@ 7;;7? 9;5= 57 @><5;;>=;>=<H?.

Estas discontinuidades y suras se producen en la direcci#n dem!nima resistencia, en teor!a esta ser!a la direcci#n de latensi#n principal mayor, pero en la práctica estas direccionesusualmente son controladas por la anisotrop!a del terreno.

Este tipo de inyecci#n se aplica mediante la t8cnica de los tu&osmanguitos, permitiendo la reinyecci#n en "arias fases.

pág. 06CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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=ec$adas de cementos y soluciones 'u!micas son los tipos demateriales utilizados en esta t8cnica.

=as inyecciones de fracturaci#n se pueden utilizar como m8todode refuerzo de terrenos potencialmente licua&les. =alec$ada o soluciones 'u!micas inyectadas forman una"erte&raci#n de inclusiones fraguadas y endurecidas 'ue armanel terreno, aumentando la esta&ilidad de la estructura internadel terreno, su resistencia y disminuyendo su deforma&ilidad,por lo tanto, e"itando la generaci#n de presi#n intersticial por laacci#n c!clica s!smica. %l mismo tiempo, el tratamiento sir"e de&arrera, conna el terreno &ajo la cimentaci#n y e"ita lapropagaci#n de so&re presiones intersticiales desde zonas

licuadas circundantes.2.3.4. J7 G;<?

)e dene como TetJgrouting el tratamiento del terrenoconsistente en la disgregaci#n del mismo con alta energ!a ensentido generalmente ascendente y la mezcla con una lec$adade cemento, con el n de crear de una forma controladacolumnas seudo cil!ndricas de sueloJcemento (Ligura ***J29.

%un'ue estas columnas "ienen en ocasiones reforzadas porarmaduras de acero situadas en su eje, lo $a&itual es 'ue est8ncompuestas Cnicamente por la mezcla del suelo, pre"iamentedisgregado, con la lec$ada de cemento.

pág. 0+CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> III,2& E678> ;>>8<7? =? J7 G;<?.

=as diferentes tipolog!as o clasicaciones de este tratamiento se

esta&lecen &ásicamente por el sistema de desplazar y fracturarel terreno circundante y mezclarlo con la lec$ada de cementoinyectado. Dudiendo ser del tipo 1,2 y 3.

El jet tipo 1, tam&i8n denominado simple, mono Tet o de <uidoCnico, en donde la propia inyecci#n de la lec$ada de cementoproduce por una parte la disgregaci#n o el desplazamiento delterreno, y por otra su mezclado con el mismo (Ligura 3.

pág. 00CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 3) J7 G;<? <9 1.

En el jet tipo 2, tam&i8n denominado tam&i8n Tet de do&le<uido. )e presenta con dos "ariantes

En la Kariante 2% (agua lec$ada el tratamiento del terrenose realiza a tra"8s de dos to&eras desplazadas "erticalmente(Ligura ***J31. =a disgregaci#n del terreno se realiza con ayudade agua a alta presi#n, por la to&era superior, y la inyecci#n derelleno de lec$ada de cemento se realiza a menor presi#n por lato&era inferior.

pág. 09CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 31 J7 G;<? <9 2A.

En la Kariante 2F (aire lec$ada los c$orros son

conc8ntricos, potenciando el aire la acci#n de rotura del terrenoy el mezclado de la lec$ada de cemento, además de fa"orecerla e"acuaci#n del detritus (Ligura 32.

F<;> III,32 J7 G;<? <9 2B.

El jet tipo 3, conocido tam&i8n como TetJgrouting de triple<uido o triJjet, consiste en en"ol"er con aire comprimido elc$orro de agua a alta presi#n del ipo 2, 'ue se inyecta por lasto&eras superiores para romper el terreno, para posteriormenterellenarlo con lec$ada de cemento inyectada por las to&erasinferiores (Ligura 33.

pág. 9CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 33 J7 G;<? <9 3.

En los tipos de Tet 2 y 3, la presi#n de la lec$ada de cemento en

el relleno, será la necesaria para poder inyectar los "olCmenesde lec$ada prejadas en el campo de prue&as, a tra"8s de lasto&eras de relleno.

E;isten en la actualidad y además se están desarrollando otrostipos de jet como el superjet (Ligura ***J34, el cual no se $anestandarizado toda"!a, pero su aplicaci#n al mercado esinminente.

=as presiones de tra&ajo "ar!an entre 4 a 6 :pa y las to&erasde inyecci#n tienen un diámetro entre 2 y 4 mm.

=a cantidad de lec$ada inyectada y el mezclado de 8sta con elterreno dependerán de la "elocidad rotacional y ascensional del"arillaje de perforaci#nAinyecci#n.

Esta t8cnica $a sido usada ampliamente para recalces deestructuras, contenci#n de e;ca"aciones, control de redes de<ujo en el terreno y refuerzo del terreno.

El Tet \routing se $a utilizado en recalces de estructurascimentadas so&re terreno licua&les, mediante la ejecuci#n decolumnas de jet en todo el per!metro de la cimentaci#n,transmitiendo la carga de la estructura a estratos máscompetentes (atra"esando las capas suscepti&les a licuar,además de connar yAo encapsular el terreno potencialmentelicua&les e"itando grandes deformaciones tangenciales, lageneraci#n de presi#n intersticial y la propagaci#n de la mismadesde zonas licuadas al terreno &ajo la cimentaci#n, al sersometido a las acciones s!smicas (Ligura 35.

pág. 91CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> III,34 E678> ;>>8<7? =? S97;7.

El nCmero y el espaciamiento de los taladros son factores muyimportantes 'ue in<uyen en el comportamiento glo&al delterreno tratado.

pág. 92CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 3! J7 G;<? =8 ;7=>@=7.

2.3.3. I?7==<?76 57 =89>=>=<H?

?onsiste en la inyecci#n de un mortero seco, de &aja mo"ilidad,'ue al ser inyectado se e;pande como una masa$omog8nea desplazando y compactando el terreno

circundante (Ligura ***J36 y ***J3+. a sido utilizadae;itosamente en compensaci#n de asientos y en densicaci#nde terrenos.

Esta t8cnica es aplica&le a terrenos granulares (donde seencuentran los terrenos potencialmente licua&les, pero no esapropiada para terrenos co$esi"os saturados y esmarginalmente efecti"a en limos.

El mortero esta formado por arenas limosas, cemento, cenizas"olantes y agua. El cono de %&rams e;igido está en torno a los

25 mm.

pág. 93CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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F<;> 3" I?7==<?76 57 =89>=>=<H?.

F<;> 3( E678> 5769@>>8<7? =89>=>=<H? 57@7;;7? =<;=?5>?7.

pág. 94CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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=a "elocidad de inyecci#n es &aja, menor a 6 ltsAmin y laspresiones má;imas dependerán de la sensi&ilidad de lasestructuras adyacentes.

Esta t8cnica $a sido utilizada para el tratamiento en o&rascimentadas en terrenos potencialmente licua&les, com&inandola densicaci#n con las caracter!sticas propias de la inyecci#n(Ligura 30.

%l inyectar en el terreno mortero &ajo presi#n, se produce unae;pansi#n 'ue desplaza y compacta el terreno, modicando laspropiedades, incrementando la densidad relati"a, aumentandola resistencia, la rigidez y disminuyendo la permea&ilidad, enotras pala&ras de incrementa la resistencia a la licuaci#n.

F<;> III,3* E678> 57 <?7==<?76 57 =89>=>=<H? 7?;7=>@=76.

3.3.". O;6 856

E;isten otros m8todos de mejora, como el 7eep :i;ing,Dantallas de $ormig#n, pantallas drenantes, entre otros, 'uepodr!an utilizarse para mitigar el potencial de licuaci#n en o&rasconstruidas, pero dadas las condiciones necesarias para laejecuci#n los mismos, $ace prácticamente imposi&le su usode&ido a las restricciones de acceso y gáli&o.

pág. 95CURSO DE TITULACION MODULO DE SUELOS YCIMENTACIONES

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2.4. RECAPITULACIÓN Y CONCLUSIÓN

=os m8todos de mitigaci#n del fen#meno de la licuaci#n ylos efectos asociados a ella, se pueden di"idir en dos grandescategor!as

J =os m8todos 'ue e"itan la ocurrencia del fen#meno.J =os m8todos 'ue atacan o contrarrestan sus consecuencias.

7entro de cada una de estas categor!as, se pueden encontrarm8todos cuya aplicaci#n está orientada a o&ras nue"as ym8todos cuya aplicaci#n está orientada a o&ras oconstrucciones e;istentes.

7entro de los m8todos orientados a las o&ras nue"as, los&asados en la densicaci#n del terreno son los más a&les. Esta

armaci#n, $a sido contrastada con la e;periencia, de&ido algran nCmero de tratamientos ejecutados y los resultadoso&tenidos. 7e&ido a ello, se considera como el m8todo estándarpara mitigar el potencial de licuaci#n. Go o&stante, la aplicaci#nde estas t8cnicas ("i&ro<otaci#n, "i&rosustituci#n, compactaci#ndinámica clásica y rápida genera efectos indesea&lesso&re el medio am&iente, de&ido a las "i&raciones y al ruidoproducido durante la ejecuci#n de los mismos.

=os m8todos como la "i&ro<otaci#n y la "i&rosustituci#nson capaces de mejorar dep#sitos con espesores

considera&les. )in em&argo, los m8todos de la compactaci#ndinámica clásica y la compactaci#n dinámica rápida pueden serejecutados con un menor costo, pero la profundidad dein<uencia de los mismos es limitada, tendiendo a ser menosefecti"os a medida 'ue aumenta la profundidad. %demás, suefecti"idad tam&i8n disminuye a medida 'ue se incrementan elcontenido de nos.

Entre los m8todos de mitigaci#n cuya aplicaci#n estáorientada a construcciones e;istentes, los &asados en

inyecciones son los más efecti"os y a&les. vstos, además, decontrarrestar los efectos de la licuaci#n, incrementan la

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capacidad portante del terreno y minimizan lasdeformaciones. iene la "entaja de 'ue su ejecuci#n puederealizarse con &ajos ni"eles de ruido y "i&raciones. )in em&argo

de&e prestarse muc$a atenci#n al costo de la actuaci#n y losefectos de los agentes esta&ilizantes so&re el medio am&iente.

=a suscepti&ilidad de licuar del terreno sin tratar &ajo lacimentaci#n disminuye por el efecto de connamiento yde restricci#n a las deformaciones tangenciales en el casode 'ue se utilice un tratamiento parcial y no en masa.

% la $ora de seleccionar un m8todo de mitigaci#n apropiado, elingeniero geot8cnico de&e tomar en cuenta los costos, factoresde ejecuci#n, el tipo de estructura, condiciones del terreno,

efectos am&ientales, a&ilidad, facilidad de super"isi#n yademás los aspectos propios de cada tipo de actuaci#n.

7e acuerdo a lo comentado en el párrafo anterior y re"isandolas diferentes t8cnicas de inyecci#n, se llega a la conclusi#n'ue las denominadas inyecciones de compactaci#n sonlas más adecuadas para e"itar y contrarrestar elfen#meno de la licuaci#n y los efectos asociados a ella en o&rase;istentes, por los siguientes moti"os

J Están &asadas en la densicaci#n del terreno, a tra"8s de lainyecci#n.

7e esta manera englo&an las caracter!sticas propias de losm8todos de densicaci#n e inyecci#n.

J )ir"en al mismo tiempo de recalce a la estructura encuesti#n.

J )u costo es &ajo en relaci#n a otras t8cnicas similares.

J )u ejecuci#n es sencilla.

J =os resultados o&tenidos en terreno granulares saturados$an sido satisfactorios.

J )e pueden realizar en condiciones de gáli&o limitado.

J Go tiene efectos am&ientales.

J )on de fácil super"isi#n y control, entre otros aspectos.

?omo consecuencia de lo e;presado, el cap!tulo siguiente sededica al estudio de las inyecciones de compactaci#n, comom8todo de mejora de terrenos potencialmente licua&les.

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BIBLIOGRAFÍA

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