desarrollo de procesos de licuacion

FUENTE: Univ. Washington, 2000

DESARROLLO DE PROCESOS DE DESARROLLO DE PROCESOS DE LICUACIONLICUACION

UNIVERSIDAD NACIONAL DE UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBACORDOBA

Area de Geotecnia de laArea de Geotecnia de la

Facultad de Ciencias Exactas, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y NaturalesFísicas y Naturales

OBJETIVO:OBJETIVO:MOSTRAR EL ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO MOSTRAR EL ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO EN DIVERSOS ASPECTOS COMPONENTES DEL EN DIVERSOS ASPECTOS COMPONENTES DEL TRATAMIENTO DE LOS FENÓMENOS DE LICUACIONTRATAMIENTO DE LOS FENÓMENOS DE LICUACION

ORGANIZACIÓN TEMÁTICA:ORGANIZACIÓN TEMÁTICA:

• REVISION DE FALLAS POR LICUACIÓNREVISION DE FALLAS POR LICUACIÓN

• ESTADOS TENSO - DEFORMACIONALESESTADOS TENSO - DEFORMACIONALES

• CARACTERIZACION DE LA LICUACIONCARACTERIZACION DE LA LICUACION

• MODELACIONESMODELACIONES

• APLICACIONESAPLICACIONES

REVISION DE FALLAS POR LICUACIÓN

CASOS HISTÓRICOS

MODALIDADES MÁS FRECUENTES

• PERDIDAS DE CAPACIDAD PORTANTE

• SUBSIDIENCIAS

• INESTABILIDAD DE LADERAS

• VOLCANES O ERUPCIONES DE ARENA

NIIGATA, 1964

PERDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE

Fuente: Johanson, Univ. Washington, 2000


VENEZUELA, 1985


FUENTE: UNI. SAN LUIS, 2001


KOBEFuente: Johanson, Univ. Washington, 2000

INSTABILIDAD DE MUROS DE SOSTENIMIENTO


INSTABILIDAD DE LADERAS

Fuente: Johanson, Univ. Washington, 2000

SISMO PERU, 1970

INESTABILIDAD DE LADERA



LOWER SAN FERNANDOFuente: Johanson, Univ. Washington, 2000


LOWER SAN FERNANDO

VOLCANES DE ARENA

VENEZUELA, 1989

“VOLCANES” DE ARENA


SUBSIDIENCIA

DESARROLLO DE PROCESOS DE DESARROLLO DE PROCESOS DE LICUACIONLICUACIONSEGUNDA PARTE

ESTADOSESTADOS

TENSO - DEFORMACIONALESTENSO - DEFORMACIONALES

ESTADOSESTADOS

TENSO - DEFORMACIONALES EN LOS TENSO - DEFORMACIONALES EN LOS PROCESOS DE LICUACIONPROCESOS DE LICUACION

FENÓMENOS DE INTERÉS:FENÓMENOS DE INTERÉS:

• LICUACION.LICUACION.• MOVILIDAD CÍCLICAMOVILIDAD CÍCLICA

LICUACIONLICUACION• CARACTERÍSTICAS DEL FENÓMENO.CARACTERÍSTICAS DEL FENÓMENO.

• El equilibrio estático es rotoequilibrio estático es roto por la aplicación de acciones estáticas o dinámicas, en suelos con una reducida resistencia

residual.

• Las acciones externas derivan en un proceso de crecimiento de las crecimiento de las presiones de porospresiones de poros, sin posibilidad de disipación rápida en función del tiempo de carga.

• La resistencia residualresistencia residual es la existente en el suelo licuado.• Acciones desencadenantes:

• Estáticas: construcciones o excavaciones.• Dinámicas: sismos, explosiones, pilotajes, etc.

• Las fallas se asocian con grandes desplazamientos y acciones catastróficas.

ESTADOSESTADOS


• CARACTERÍSTICAS DEL FENÓMENO:CARACTERÍSTICAS DEL FENÓMENO:

• Fenómeno ocasionado por fuerzas cíclicas que actúan en suelos bajo condiciones estáticas inferiores a la condición residualcondiciones estáticas inferiores a la condición residual.

• Las deformaciones se desarrollan en forma incremental durante el período de acción de la solicitación dinámica.

ESTADOSESTADOS


MOVILIDAD CÍCLICA:MOVILIDAD CÍCLICA:

NIVELES DENIVELES DE HUMEDAD,HUMEDAD, SATURADO O PRÓXIMO A LA SATURADO O PRÓXIMO A LA SATURACIONSATURACION

PERMEABILIDADPERMEABILIDAD REDUCIDA PARA EVITAR LAS REDUCIDA PARA EVITAR LAS DISIPACIONES “RAPIDAS”DISIPACIONES “RAPIDAS”

RESISTENCIA MOVILIZADA ESPECIALMENTE POR RESISTENCIA MOVILIZADA ESPECIALMENTE POR FACTORESFACTORES FRICCIONALESFRICCIONALES..

CONFINAMIENTO EFECTIVOCONFINAMIENTO EFECTIVO REDUCIDO EN RELACION CON REDUCIDO EN RELACION CON LAS SOLICITACIONES APLICADAS.LAS SOLICITACIONES APLICADAS.

ESTADOSESTADOS


FACTORES CONCURRENTESFACTORES CONCURRENTES

ESTADOS TENSIONES EN LOS PROCESOS DE LICUACION

LINEAS DE ESTADO CRITICO (Suelos Drenados) Casagrande, 1936


CAMINOS DE TENSION (Ensayo Triaxial No Drenado)


LINEAS DE ESTADOS ESTACIONARIOS (SSL) - D. Experimentales


CAMINOS TENSIONES - LICUACION Y MOVILIDAD CÍCLICA


ZONIFICACION DE ESTADOS TENSIONES LICUACION Y MOVILIDAD CÍCLICA


LICUACION BAJO CARGA MONOTÓNICAO CICLICA

ESTADOS TENSIONES EN LOS PROCESOS DE MOVILIDAD CICLICA

LICUACION BAJO CARGA CICLICA

DESARROLLO DE PROCESOS DE DESARROLLO DE PROCESOS DE LICUACIONLICUACIONTERCERA PARTE

CARACTERIZACION DE LOS CARACTERIZACION DE LOS PROCESOS DE LICUACIONPROCESOS DE LICUACION

CARACTERIZACION DE LOS CARACTERIZACION DE LOS PROCESOS DE LICUACIONPROCESOS DE LICUACION

• ELEMENTOS DE INTERÉS EN LA CARACTERIZACIÓN:ELEMENTOS DE INTERÉS EN LA CARACTERIZACIÓN:

• VARIABLES DE IDENTIFICACION DE RESISTENCIAVARIABLES DE IDENTIFICACION DE RESISTENCIA• RELACION CICLICA DE TENSIONESRELACION CICLICA DE TENSIONES

• RELACION CÍCLICA DE RESISTENCIASRELACION CÍCLICA DE RESISTENCIAS

• FORMAS DE IDENTIFICACION DE ESTAS VARIABLESFORMAS DE IDENTIFICACION DE ESTAS VARIABLES

RELACION DE TENSIONES CICLICAS (CSR)RELACION DE TENSIONES CICLICAS (CSR)Cyclic Stress Ratio

DEFINICIÓNDEFINICIÓNParámetro de caracterización pseudo empírica de las solicitaciones generadas por el sismo en el perfil de terreno

ECUACION BASICAECUACION BASICASeed e Idriss (1971)

amax aceleración horizontal pico en el terrenovo; vo’ tensiones totales y efectivasrd factor de reducción de las tensiones

dvo

vomax

vo

av rg

aCSR

'65.0

'

amax

h

max=(h/g) amax

h

COEF DE REDUCCION DE TENSIONES rd

Whitman y Liao, 1986

zrzr

d

d

02670.0174.100765.0000.1

T.F. Blake, 1996 35.15.0

5.15.0

00121.0006205.005729.04177.0000.1001753.004052.04113.0000.1

zzzzzzzrd

RELACION DE TENSIONES CICLICAS (CSR)RELACION DE TENSIONES CICLICAS (CSR)Cyclic Stress Ratio

RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)Cyclic Resistance Ratio

CARACTERISTICAS DEL PARÁMETROCARACTERISTICAS DEL PARÁMETRO• ES UN PARAMETRO DE ESPECIAL INTERES PARA ES UN PARAMETRO DE ESPECIAL INTERES PARA

VALORAR LA “VALORAR LA “RESISTENCIARESISTENCIA” A LA LICUACION” A LA LICUACION

• PARA SU PARA SU CARACTERIZACIÓN EN LABORATORIOCARACTERIZACIÓN EN LABORATORIO ... ...

• EXISTEN DIFICULTADES PARA LA REPRODUCCIÓN DE LOS ESTADOS EXISTEN DIFICULTADES PARA LA REPRODUCCIÓN DE LOS ESTADOS TENSIONALES IN-SITUTENSIONALES IN-SITU

• EL PROCESO DE TOMA DE MUESTRA IMPLICA ALTERACIONES EL PROCESO DE TOMA DE MUESTRA IMPLICA ALTERACIONES SIGNIFICATIVAS DEL MATERIALSIGNIFICATIVAS DEL MATERIAL

• LAS TECNICAS MÁS ADECUADAS IMPLICAN EL CONGELAMIENTO DE LAS TECNICAS MÁS ADECUADAS IMPLICAN EL CONGELAMIENTO DE LA MUESTRA -----> COSTOSLA MUESTRA -----> COSTOS

• SE CONCLUYE EN LA CONVENIENCIA DEL EMPLEO DE LOS ESTUDIOS SE CONCLUYE EN LA CONVENIENCIA DEL EMPLEO DE LOS ESTUDIOS Y ENSAYOS DE CAMPOY ENSAYOS DE CAMPO

Youd e Idriss, 2000 (NCEER, 1996,1998)Youd e Idriss, 2000 (NCEER, 1996,1998)

ENSAYOS DE CAMPO

TIPO DE ENSAYOSPT CPT Vs BPT

Información Histórica Abundante Abundante Limitada EscasaEstados de tensiones- deformacionesinducidos

Parcialmentedrenado, grandes

deformaciones

Drenado, grandesdeformaciones

Pequeñasdeformaciones

Parcialmentedrenado, grandes

deformacionesControl de calidad yrepetibilidad

Bueno a pobre Muy bueno Bueno Pobre

Detección devariabilidad en eldepósito

Buena para serieabundantes de

ensayos

Muy buena Mala Mala

Tipos de suelos enlos que se aplica

Cualquiera menosgravas

Cualquiera menosgravas

Todos Principalmentegravas

Extracción demuestras

Si No No No

Resultados Indices Indices Mediciones Indices

Youd e Idriss, 2000 (NCEER, 1996,1998)


ENSAYO SPTENSAYO SPT

• UNO DE LOS ENSAYOS DE MAYOR DIFUSION A NIVEL MUNDIALUNO DE LOS ENSAYOS DE MAYOR DIFUSION A NIVEL MUNDIAL

• SE HAN FIJADO RELACIONES DIRECTAS CON CRRSE HAN FIJADO RELACIONES DIRECTAS CON CRR

• SE HA FIJADO, CON UN CRITERIO CONSERVADOR, LA SE HA FIJADO, CON UN CRITERIO CONSERVADOR, LA DIFERENCIA ENTRE SECTOR “LICUABLES” Y “NO DIFERENCIA ENTRE SECTOR “LICUABLES” Y “NO LICUABLES”LICUABLES”


•CONDICIONES ORIGINALES DE EVALUACION:CONDICIONES ORIGINALES DE EVALUACION:

• Arenas limpias. Contenido de finos < 5%Arenas limpias. Contenido de finos < 5%

• Energía entregada: 60%Energía entregada: 60%

• Sobrecarga al momento del ensayo: 100 kPaSobrecarga al momento del ensayo: 100 kPa

• En su relación con el CRR se aplica para una magnitud sísmica En su relación con el CRR se aplica para una magnitud sísmica inicial de 7,5.inicial de 7,5.

Función numérica(Rauch, 1998)

2001

451050

135341

2601

601

6015.7

NN

NCRR



CORRECCIONES GLOBALES SOBRE NCORRECCIONES GLOBALES SOBRE N

• Nm Número de golpes medidos en el ensayoNm Número de golpes medidos en el ensayo

• CCNN Factor de corrección por sobrecarga diferente de 100 kPa Factor de corrección por sobrecarga diferente de 100 kPa

• CCEE Factor de corrección por variación en la energía Factor de corrección por variación en la energía

• CCRR Factor de corrección por variación en la longitud de guía Factor de corrección por variación en la longitud de guía

• CCSS Factor de corrección por sistema de muestreo Factor de corrección por sistema de muestreo

SRBENm CCCCCNN 601



CN Factor de corrección por sobrecarga diferente de 100 kPa

5.0

voa

NPC

Liao y Whitman, 1986

a

voN

P

C

2.1

2.2Kayen et al, 1992



CCEE Factor de corrección por energía aplicada Factor de corrección por energía aplicada• Valor de referencia 60%

• Factores de incidencia: martillo, poleas, enganches

• Se recomienda control sistemático ASTM D-1586-99.

CCEE Factor de corrección por longitud de caída Factor de corrección por longitud de caídaLONGITUD FACTOR

< 3 m 0.753 a 4 m 0.804 a 6 m 0.85

10 a 30 m 0.95> 30 m 1.00



• PERMITE LA MEDICION EN FORMA “PERMITE LA MEDICION EN FORMA “CONTINUACONTINUA” EN EL PERFIL” EN EL PERFIL

• SUS RESULTADOS SUELEN SER SUS RESULTADOS SUELEN SER CONSISTENTES Y REPETIBLESCONSISTENTES Y REPETIBLES

• ES PARTICULARMENTE VENTAJOSO PARA EL TRAZADO DE ES PARTICULARMENTE VENTAJOSO PARA EL TRAZADO DE ““PERFILES DE LICUACIONPERFILES DE LICUACION””

• REQUIEREN UN REQUIEREN UN SONDEO COMPLEMENTARIOSONDEO COMPLEMENTARIO PARA LA PARA LA IDENTIFICACION DE LOS MATERIALES. GENERALMENTE IDENTIFICACION DE LOS MATERIALES. GENERALMENTE SE COMPLEMENTA CON UN SPTSE COMPLEMENTA CON UN SPT


ENSAYO CPTENSAYO CPT

CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYOCARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO

Para (qc1N) < 50

Para (qc1N) < 160

05.01000

833.0 15.7

cNqCRR

08.01000

933

15.7

cNqCRR



Resistencia de punta normalizadaResistencia de punta normalizada

a

ccN p

qCcq1

n

vo

ac

pC

Influencia del contenido de finosInfluencia del contenido de finos• La influencia se aprecia en las relaciones de resistencia lateral La influencia se aprecia en las relaciones de resistencia lateral

y punta en el desarrollo del ensayoy punta en el desarrollo del ensayo

• Según estas diferencias de respuesta resulta posible Según estas diferencias de respuesta resulta posible relacionar con distintos tipos de suelosrelacionar con distintos tipos de suelos

• De interés en la fijación de licuación en arcillas (Crit. Chino)De interés en la fijación de licuación en arcillas (Crit. Chino)

• Correccion de q1cN por finosCorreccion de q1cN por finos

qqc1N,cc1N,c = K = Kcc q qc1Nc1N

Kc factor dependiente de índice de Kc factor dependiente de índice de comportamiento del comportamiento del

suelo (F, Q)suelo (F, Q)



ENSAYO CARACTERIZACION VsENSAYO CARACTERIZACION VsDEFINIDO A TRAVÉS DE DISTINTOS METODOS DE ENSAYODEFINIDO A TRAVÉS DE DISTINTOS METODOS DE ENSAYO

• GEOSISMICOS, GEOFÍSICOS, GEOMAGNÉTICOSGEOSISMICOS, GEOFÍSICOS, GEOMAGNÉTICOS

SE NORMALIZAN LAS VELOCIDADES EN FUNCIÓN DE LA SE NORMALIZAN LAS VELOCIDADES EN FUNCIÓN DE LA SOBRECARGASOBRECARGA

25.0

1 '

vo

ass

pVV

Sykora, 1987Kayun et al, 1992Robertson et al, 1992

SE ASUME QUE Ko=0,50. CONDICION QUE RESULTA SE ASUME QUE Ko=0,50. CONDICION QUE RESULTA FRECUENTE EN EL CASO DE LICUACIÓNFRECUENTE EN EL CASO DE LICUACIÓN


Tokimatsuy Uchida (1990). Sobre Tokimatsuy Uchida (1990). Sobre ensayos de laboratorio, finos <10%, ensayos de laboratorio, finos <10%, 15 ciclos15 ciclos

Robertson et al (1992) Robertson et al (1992) comportamiento de campo en comportamiento de campo en Imperial Valley, CaliforniaImperial Valley, California

Kayen et al (1992) y Lodge (1994) Kayen et al (1992) y Lodge (1994) sobre datos de Loma Prieta, 1989sobre datos de Loma Prieta, 1989

Andrus y Stokoe (1997) suelos Andrus y Stokoe (1997) suelos Holocenos, no cementados, finos Holocenos, no cementados, finos <5%<5%


ENSAYO CARACTERIZACION VsENSAYO CARACTERIZACION Vs

Andrus y Stokoe, 2000Andrus y Stokoe, 2000

Magnitud = 7,5

Valores de referencia:Valores de referencia:a = 0.022 b = 2.8a = 0.022 b = 2.8Vs1* 200 m/s -> finos 35%Vs1* 200 m/s -> finos 35% 215 m/s -> finos 5%215 m/s -> finos 5%

Valores límites:Valores límites:0.033 < CRR < 0.350.033 < CRR < 0.35Vs1 > 100 m/sVs1 > 100 m/s

56.2

5.7

W

M MCRRCRR

1*

11*

21 11

100 sss

s

VVVbVaCRR


ENSAYO CARACTERIZACION VsENSAYO CARACTERIZACION Vs

ENSAYO BPTENSAYO BPT

• LOS ENSAYOS TIPO SPT Y CPT NO SON FACTIBLES O LOS ENSAYOS TIPO SPT Y CPT NO SON FACTIBLES O

REPRESENTATIVOS SOBRE SUELOS REPRESENTATIVOS SOBRE SUELOS TIPO GRAVATIPO GRAVA

• LOS BLOQUES PUEDEN INTERCEPTAR EL RECORRIDO DE LOS BLOQUES PUEDEN INTERCEPTAR EL RECORRIDO DE

PENETRACIÓN Y DAR FALSOS VALORES DE PENETRACIÓN Y DAR FALSOS VALORES DE

RESISTENCIARESISTENCIA

• COMO ALTERNATIVA SE PLANTEA EL USO DE COMO ALTERNATIVA SE PLANTEA EL USO DE

PENETRÓMETROS DE GRAN DIAMETRO, TIPO BECKER.PENETRÓMETROS DE GRAN DIAMETRO, TIPO BECKER.


• PROCESO RECOMENDADOPROCESO RECOMENDADO

• REALIZAR EL ENSAYO BPT, CON AP-1000, REALIZAR EL ENSAYO BPT, CON AP-1000, MARTILLO DIESEL, Y TUBO DE 168 mmMARTILLO DIESEL, Y TUBO DE 168 mm

• MONITOREO DE LA PRESIÓN APLICADA Y AJUSTE MONITOREO DE LA PRESIÓN APLICADA Y AJUSTE DE LAS MEDICIONESDE LAS MEDICIONES

•AJUSTE POSTERIOR DE LOS EFECTOS DE FRICCIÓN AJUSTE POSTERIOR DE LOS EFECTOS DE FRICCIÓN LATERAL, SEGÚN RELACION ENTRE BPT Y LATERAL, SEGÚN RELACION ENTRE BPT Y

SPTSPT



FACTORES DE AJUSTE DE LA MAGNITUDFACTORES DE AJUSTE DE LA MAGNITUD• REQUERIMIENTO DE AJUSTE PARA OTRAS MAGNITUDES REQUERIMIENTO DE AJUSTE PARA OTRAS MAGNITUDES

DISTINTAS DE Mw = 7,5DISTINTAS DE Mw = 7,5

• FACTOR DE AJUSTE POR MAGNITUD (Seed y Idriss, 1982)FACTOR DE AJUSTE POR MAGNITUD (Seed y Idriss, 1982)

• Corrige en forma directa el CRRCorrige en forma directa el CRR

• Corrige en forma inversa el CSRCorrige en forma inversa el CSR

• PERMITE DEFINIR UN FACTOR PERMITE DEFINIR UN FACTOR DE SEGURIDAD A LA LICUACIONDE SEGURIDAD A LA LICUACION

MSFCSR

CRRFS 5.7

MAGNITUD DEL SISMOMSF(según) 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5

Seed e Idriss (1982) 1.43 1.32 1.19 1.08 1.00 0.94 0.89Idriss (1995) 2.20 1.76 1.44 1.19 1.00 0.84 0.72Ambrasey (1988) 2.86 2.20 1.69 1.30 1.00 0.67 0.44

S. Distancia 3.00 2.00 1.60 1.25 1.00 0.75 -Arango (1996)S. Energía 2.20 1.65 1.40 1.10 1.00 0.85 -

Andrus y Stokoe (1997) 2.80 2.10 1.60 1.25 1.00 0.80 0.65Pl < 20% 2.86 1.93 1.34 1.00 - - -Pl < 32% 3.42 2.35 1.66 1.20 - - -

Youd y Noble(1997)

Pl < 50% 4.44 2.92 1.99 1.39 1.00 0.73 0.56

FACTORES DE AJUSTE DE LA MAGNITUDFACTORES DE AJUSTE DE LA MAGNITUD

DESARROLLO DE PROCESOS DE DESARROLLO DE PROCESOS DE LICUACIONLICUACIONCUARTA PARTE

MODELACIONESMODELACIONES

MÉTODOS DE PREDICCION MÉTODOS DE PREDICCION DE LICUACIÓNDE LICUACIÓN

LICUACIONLICUACION1. MÉTODOS EMPÍRICOS1. MÉTODOS EMPÍRICOS2. MÉTODOS SEMI - EMPIRICOS2. MÉTODOS SEMI - EMPIRICOS3. MÉTODOS ANALÍTICOS3. MÉTODOS ANALÍTICOS

MOVILIDAD CÍCLICAMOVILIDAD CÍCLICA

1. MÉTODOS EMPÍRICOS1. MÉTODOS EMPÍRICOS

• ESTÁN BASADOS EN OBSERVACIONES DE CAMPO.ESTÁN BASADOS EN OBSERVACIONES DE CAMPO.

Tienen en cuenta el comportamiento de suelos en Tienen en cuenta el comportamiento de suelos en condiciones de terreno similares y frente a solicitaciones condiciones de terreno similares y frente a solicitaciones sísmicas del tipo de las previstas.sísmicas del tipo de las previstas.

• MÉTODOSMÉTODOS

• Explosiones controladas (Florin y Ivanov, 1961)Explosiones controladas (Florin y Ivanov, 1961)

• Observaciones de campo.Observaciones de campo.

Son aquellos en los que se relacionan parámetros Son aquellos en los que se relacionan parámetros medidos en campo con factores indicadores del daño. medidos en campo con factores indicadores del daño. Ejemplo típico es la relación CSR vs N-SPT.Ejemplo típico es la relación CSR vs N-SPT.

1. MÉTODOS EMPÍRICOS1. MÉTODOS EMPÍRICOS

Método de Seed e Idriss, 1971Método de Seed e Idriss, 1971

2. MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS2. MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS• BASADOS EN LA COMPARACION DE LAS CONDICIONES QUE BASADOS EN LA COMPARACION DE LAS CONDICIONES QUE PRODUCEN LA LICUACION DEL SUELO, SEGÚN ENSAYOS DE PRODUCEN LA LICUACION DEL SUELO, SEGÚN ENSAYOS DE LABORATORIO (QUE REPRODUZCAN LABORATORIO (QUE REPRODUZCAN ’’vovo) CON LAS ACCIONES ) CON LAS ACCIONES

GENERADAS POR EL SISMOGENERADAS POR EL SISMO

• EJEMPLOS DE MÉTODOS:EJEMPLOS DE MÉTODOS:• MÉTODO SIMPLIFICADO (con tensiones cíclicas)MÉTODO SIMPLIFICADO (con tensiones cíclicas)

Seed e Idriss, 1971Seed e Idriss, 1971

• MÉTODO DE LA LINEA DE ESTADO ESTACIONARIOMÉTODO DE LA LINEA DE ESTADO ESTACIONARIO

(Poulos y Dobry)(Poulos y Dobry)

2. MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS2. MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS

MÉTODO SIMPLIFICADOMÉTODO SIMPLIFICADO

• DETERMINAR EL PERFIL DE TENSIONES DE CORTE INDUCIDAS DETERMINAR EL PERFIL DE TENSIONES DE CORTE INDUCIDAS POR EL SISMO (POR EL SISMO (maxmax))

• CONVERTIR LA SOLICITACIÓN SÍSMICA IRREGULAR EN UNA CONVERTIR LA SOLICITACIÓN SÍSMICA IRREGULAR EN UNA SOLICITACIÓN CÍCLICA EQUIVALENTE. Definir, tensión de SOLICITACIÓN CÍCLICA EQUIVALENTE. Definir, tensión de corte, período, duración.corte, período, duración.

• MEDIANTE ENSAYOS DE LABORATORIO EVALUAR LA TENSIÓN MEDIANTE ENSAYOS DE LABORATORIO EVALUAR LA TENSIÓN DE CORTE REQUERIDA PARA PRODUCIR LICUACIÓN EN N DE CORTE REQUERIDA PARA PRODUCIR LICUACIÓN EN N CICLOS DE CARGA.CICLOS DE CARGA.

• COMPARAR LA TENSIÓN DISPONIBLE DE CORTE CON LA COMPARAR LA TENSIÓN DISPONIBLE DE CORTE CON LA GENERADA POR EL SISMO. Permite el trazado de perfiles GENERADA POR EL SISMO. Permite el trazado de perfiles de tensiones y la definición de factores de seguridadde tensiones y la definición de factores de seguridad

2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOS2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOSRELACION DE TENSIONES CICLICAS (CSR)RELACION DE TENSIONES CICLICAS (CSR)

Cyclic Stress RatioCyclic Stress Ratio

DEFINICIÓNDEFINICIÓN

Parámetro de caracterización pseudo Parámetro de caracterización pseudo empírica de las solicitaciones empírica de las solicitaciones generadas por el sismo en el perfil generadas por el sismo en el perfil de terrenode terreno

ECUACION BASICAECUACION BASICA

Seed e Idriss (1971)Seed e Idriss (1971)

aamaxmax aceleración horizontal pico en el aceleración horizontal pico en el terrenoterrenovo; vo; vo’vo’ tensiones totales y efectivastensiones totales y efectivasrdrd factor de reducción de las tensionesfactor de reducción de las tensiones

dvo

vomax

vo

av rg

aCSR

'65.0

'

amax

h

max=(h/g) amax

h

2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOS2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOS

FS = (CRR/CSR)FS = (CRR/CSR)

MÉTODO DE POULOS Y DOBRYMÉTODO DE POULOS Y DOBRY

PASOS A SEGUIR:PASOS A SEGUIR:

1. IDENTIFICACIÓN DE LA RELACIÓN DE VACIOS IN SITU1. IDENTIFICACIÓN DE LA RELACIÓN DE VACIOS IN SITU

2. DEFINICIÓN DE LA SSL. EN MUESTRAS REMOLDEADAS Y 2. DEFINICIÓN DE LA SSL. EN MUESTRAS REMOLDEADAS Y RECOMPACTADASRECOMPACTADAS

3. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA NO DRENADA IN SITU3. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA NO DRENADA IN SITU

4. CORRECCIÓN DE LA MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA NO 4. CORRECCIÓN DE LA MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA NO DRENADA EN RELACIÓN CON LA e IN SITUDRENADA EN RELACIÓN CON LA e IN SITU

5. CÁLCULO DE TENSIONES INDUCIDAS IN - SITU Y FACTOR DE 5. CÁLCULO DE TENSIONES INDUCIDAS IN - SITU Y FACTOR DE SEGURIDAD POR RELACIÓN DE TENSIONES DE CORTESEGURIDAD POR RELACIÓN DE TENSIONES DE CORTE

2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOS2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOS

RELACION ENTRE SSLRELACION ENTRE SSL

2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOS2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOSMÉTODO DE POULOS Y DOBRYMÉTODO DE POULOS Y DOBRY

3. MÉTODOS ANALÍTICOS3. MÉTODOS ANALÍTICOS

• SON MÉTODOS APLICABLES EN CONDICIONES DE PRESIONES SON MÉTODOS APLICABLES EN CONDICIONES DE PRESIONES EFECTIVAS, NO REQUIRIENDO RESULTADOS DE EFECTIVAS, NO REQUIRIENDO RESULTADOS DE LABORATORIO PARA SU UTILIZACIÓNLABORATORIO PARA SU UTILIZACIÓN

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS

• ANALIZAN LA LICUACIÓN COMO UN COMPONENTE MÁS DENTRO DEL ANALIZAN LA LICUACIÓN COMO UN COMPONENTE MÁS DENTRO DEL PROCESO DINÁMICO GENERADO BAJO LA ACCIÓN DEL SISMO.PROCESO DINÁMICO GENERADO BAJO LA ACCIÓN DEL SISMO.

• EMPLEAN FUNCIONES “ANALÍTICAS” DE CRECIMIENTO DE LA EMPLEAN FUNCIONES “ANALÍTICAS” DE CRECIMIENTO DE LA PRESIÓN DE POROSPRESIÓN DE POROS

• LA “CLAVE” DEL MÉTODO SE ENCUENTRA EN EL MECANISMO LA “CLAVE” DEL MÉTODO SE ENCUENTRA EN EL MECANISMO ADOPTADO PARA LA GENERACIÓN Y DISIPACIÓN DE LA ADOPTADO PARA LA GENERACIÓN Y DISIPACIÓN DE LA PRESIÓN DE POROS EN FUNCIÓN DE LAS DEFORMACIONES PRESIÓN DE POROS EN FUNCIÓN DE LAS DEFORMACIONES TANGENCIALES.TANGENCIALES.

3. MÉTODOS ANALÍTICOS3. MÉTODOS ANALÍTICOSREPRESENTACIÓN DEL PROCESO DE GENERACIÓN REPRESENTACIÓN DEL PROCESO DE GENERACIÓN DE PRESION DE POROSDE PRESION DE POROS 1. DENSIFICACIÓN. Simulando un 1. DENSIFICACIÓN. Simulando un material seco y con material seco y con 33 constante constante

2. REDISTRIBUCIÓN TENSIONAL. 2. REDISTRIBUCIÓN TENSIONAL. El tiempo de acción es menor al de El tiempo de acción es menor al de disipación.disipación.

eee o "

odvr eeC '

u 'dC

u "

3. MÉTODOS ANALÍTICOS3. MÉTODOS ANALÍTICOSFACTORES CONDICIONANTES DE LA MODELACIONFACTORES CONDICIONANTES DE LA MODELACION

1. EL MODELO DEPENDE INTIMAMENTE DE LA LEY DE DENSIFICACION 1. EL MODELO DEPENDE INTIMAMENTE DE LA LEY DE DENSIFICACION DEL SUELO, Y DE LOS COEFICIENTES DE COMPRESIBILIDAD DEL SUELO, Y DE LOS COEFICIENTES DE COMPRESIBILIDAD TANGENCIAL DEL ESQUELETOTANGENCIAL DEL ESQUELETO

2. AMBOS PARÁMETROS SON DE DIFICIL DEFINICIÓN EXPERIMENTAL, 2. AMBOS PARÁMETROS SON DE DIFICIL DEFINICIÓN EXPERIMENTAL, inciden:inciden:• En comportamiento inelástico del sueloEn comportamiento inelástico del suelo• Errores propios de los ensayosErrores propios de los ensayos

3. COMO ALTERNATIVA A LOS ENSAYOS NO DRENADOS SE PLANTEAN 3. COMO ALTERNATIVA A LOS ENSAYOS NO DRENADOS SE PLANTEAN EVALUACIONES DE CORTE SIMPLE A “VOLUMEN CONSTANTE”.EVALUACIONES DE CORTE SIMPLE A “VOLUMEN CONSTANTE”.

4. LOS DEPÓSITOS SE CARACTERIZAN POR SU FALTA DE 4. LOS DEPÓSITOS SE CARACTERIZAN POR SU FALTA DE HOMOGENEIDAD.HOMOGENEIDAD.

MODELOS DE GENERACION Y DISIPACION DE MODELOS DE GENERACION Y DISIPACION DE PRESION DE POROSPRESION DE POROS

MODELOS DESACOPLADOSMODELOS DESACOPLADOS

• GENERACION DE PRESION DE POROSGENERACION DE PRESION DE POROSMETODOS DE VALORACIONMETODOS DE VALORACION

1. ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SECAS.1. ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SECAS.Análisis del comportamiento de la micro estructuraAnálisis del comportamiento de la micro estructuraRequiere un amplio y detallado conocimiento de la respuesta del Requiere un amplio y detallado conocimiento de la respuesta del material.material.Analiza en forma acumulativa los procesos de contracción y dilatación Analiza en forma acumulativa los procesos de contracción y dilatación del esqueletodel esqueletoRelaciona estos procesos con las variaciones de presión de porosRelaciona estos procesos con las variaciones de presión de porosES POCO CONFIABLEES POCO CONFIABLE

2. ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SATURADAS.2. ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SATURADAS.No requiere una interpretación del comportamiento de la micro No requiere una interpretación del comportamiento de la micro estructuraestructuraMide en forma acumulativa los procesos de variación de las presiones Mide en forma acumulativa los procesos de variación de las presiones de poro, tensiones y variaciones de volumende poro, tensiones y variaciones de volumenSe asumen un comportamiento sensiblemente semejante de los Se asumen un comportamiento sensiblemente semejante de los materiales granularesmateriales granularesES BASTANTE EMPLEADOES BASTANTE EMPLEADO


MODELOS DESACOPLADOSMODELOS DESACOPLADOS• ANALISIS DE RESPUESTA DEL TERRENOANALISIS DE RESPUESTA DEL TERRENO



• GENERACION DE PRESION DE POROSGENERACION DE PRESION DE POROS METODOS DE VALORACIONMETODOS DE VALORACION

2. ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SATURADAS.2. ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SATURADAS.



• GENERACION DE PRESION DE POROSGENERACION DE PRESION DE POROS METODOS DE VALORACIONMETODOS DE VALORACION

ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SATURADAS.ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SATURADAS.

0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

RELACION DE CICLOS (N/Nl)

REL

ACIO

N D

E PR

ESIO

N D

E PO

RO

S ru

Medio a=0.70Inferior a=0.45Superior a=1.10

α

uf

N rcos121

NNr

12arcsen121 1

Nu ror

TIPOS DE MODELOS:TIPOS DE MODELOS:


SIN ACOPLAMIENTOSIN ACOPLAMIENTO

• Son similares al método simplificado de evaluación de Son similares al método simplificado de evaluación de tensiones cíclicastensiones cíclicas

• Sustiyen la parte experimental por aplicaciones de un modelo Sustiyen la parte experimental por aplicaciones de un modelo de generación de presiones u.de generación de presiones u.

• Programas típicos: GADFLEA (M.E.F.); APOLLO (M.D.F.)Programas típicos: GADFLEA (M.E.F.); APOLLO (M.D.F.)

CON ACOPLAMIENTOCON ACOPLAMIENTO

• Implica el uso de modelos que evalúan la respuesta in - situ e Implica el uso de modelos que evalúan la respuesta in - situ e “instantánea” del suelo durante el desarrollo del sismo y con “instantánea” del suelo durante el desarrollo del sismo y con posterioridad al mismo.posterioridad al mismo.


PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTO• CARACTERIZACION GEOMETRICA Y PARAMETRICA DEL PERFILCARACTERIZACION GEOMETRICA Y PARAMETRICA DEL PERFIL

• HISTORIA DE TENSIONES DE CORTE.HISTORIA DE TENSIONES DE CORTE.

Implica el empleo de programas de evaluación de la propagación de Implica el empleo de programas de evaluación de la propagación de onda, tipo SHAKE, en tensiones totales.onda, tipo SHAKE, en tensiones totales.

• IDENTIFICACION DE PARAMETROS BASICOS DE LA RESPUESTAIDENTIFICACION DE PARAMETROS BASICOS DE LA RESPUESTA

• CARACTERIZACIÓN DE LAS SOLICITACIONES DE FALLACARACTERIZACIÓN DE LAS SOLICITACIONES DE FALLA

• FIJACION DE LA CRECIMIENTO DE LA PRESION DE POROS.FIJACION DE LA CRECIMIENTO DE LA PRESION DE POROS.

Sobre la base de funciones recomendadas o estudios experimentalesSobre la base de funciones recomendadas o estudios experimentales


• RESOLUCION DE ECUACION DIFERENCIAL DE DISIPACION DE PRESION RESOLUCION DE ECUACION DIFERENCIAL DE DISIPACION DE PRESION DE POROS.DE POROS.

MODELOS DE GENERACION Y MODELOS DE GENERACION Y DISIPACION DE PRESION DE POROSDISIPACION DE PRESION DE POROS


• APLICACIÓN EN PROCESOS SISMICOSAPLICACIÓN EN PROCESOS SISMICOSPROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTO

1. GENERACION DE EXCESOS DE PRESION1. GENERACION DE EXCESOS DE PRESIONSegún los procedimientos antes planteadosSegún los procedimientos antes planteados

2. DISIPACION DEL EXCESO DE PRESIÓN2. DISIPACION DEL EXCESO DE PRESIÓNProceso que toma en cuenta ....Proceso que toma en cuenta ....

Capacidad de filtración en el terrenoCapacidad de filtración en el terreno

Cambios volumétricos o deformacionesCambios volumétricos o deformaciones

tu

zuC

tu g

v

2

2



• APLICACIÓN EN PROCESOS SISMICOSAPLICACIÓN EN PROCESOS SISMICOSINCLUSION EN MODELOS NUMÉRICOS (Diferencias Finitas)INCLUSION EN MODELOS NUMÉRICOS (Diferencias Finitas)

Variación de ug en el tiempoVariación de ug en el tiempotuu

tu

q gtog

Evolución de ciclos en el tiempoEvolución de ciclos en el tiempo

t = tot = to uuoo = f (r = f (rNN; ; oo))

t = to + t = to + ttNtN

Tt

NtNr eq

N rrNt Nt = r= rNo No + + rrNN

uu11 = f (r = f (rNtNt; ; oo))


CON ACOPLAMIENTOCON ACOPLAMIENTO• Implica el uso de modelos que evalúan la respuesta in - situ e Implica el uso de modelos que evalúan la respuesta in - situ e “instantánea” del suelo durante el desarrollo del sismo y con “instantánea” del suelo durante el desarrollo del sismo y con posterioridad al mismo.posterioridad al mismo.

CONSIDERAN:CONSIDERAN:• Comportamiento ineslástico del material (ablandamiento por Comportamiento ineslástico del material (ablandamiento por deformación)deformación)

• La variación de G con la presión de confinamiento.La variación de G con la presión de confinamiento.

• Efectos de densificación progresiva.Efectos de densificación progresiva.

• Generación y disipación de presión de poros.Generación y disipación de presión de poros.

• Amortiguamiento histerético y viscoso.Amortiguamiento histerético y viscoso.


CON ACOPLAMIENTOCON ACOPLAMIENTO

• REQUIEREN VALORACION DEL COMPORTAMIENTO DEL REQUIEREN VALORACION DEL COMPORTAMIENTO DEL SUELO EN GRANDES DEFORMACIONESSUELO EN GRANDES DEFORMACIONES

• EJEMPLOS DE MODELOS:EJEMPLOS DE MODELOS:

• TARA - 3 (Finn et al, 1986)TARA - 3 (Finn et al, 1986)

• DYNAFLOW (Prevost, 1981)DYNAFLOW (Prevost, 1981)

• DIANA (Kowai, 1985)DIANA (Kowai, 1985)

• ELINOS (Bardent, 1980)ELINOS (Bardent, 1980)

• DSAGE (Roth, 1985)DSAGE (Roth, 1985)

• DYNARD (Moriwaki et al, 1988)DYNARD (Moriwaki et al, 1988)


Por lo que respecta a los métodos de cálculo, si bien los métodos Por lo que respecta a los métodos de cálculo, si bien los métodos empíricos pueden tacharse de excesivamente simples y en empíricos pueden tacharse de excesivamente simples y en ocasiones bastante conservadores, la incertidumbre que caracteriza ocasiones bastante conservadores, la incertidumbre que caracteriza el estado actual de conocimiento de las propiedades dinámicas y el estado actual de conocimiento de las propiedades dinámicas y ecuaciones constitutivas del suelo, contrarresta en muchos casos ecuaciones constitutivas del suelo, contrarresta en muchos casos las ventajas teóricas de aplicar métodos de cálculo complejos, tales las ventajas teóricas de aplicar métodos de cálculo complejos, tales como los métodos analíticos, basados en modelos físicos que como los métodos analíticos, basados en modelos físicos que explican satisfactoriamente la mecánica de licuación. A ello se debe explican satisfactoriamente la mecánica de licuación. A ello se debe probablemente, el que los métodos semiempíricos, híbridos entre probablemente, el que los métodos semiempíricos, híbridos entre los dos anteriores y que representan un compromiso conveniente los dos anteriores y que representan un compromiso conveniente entre el empirismo y el rigor, sean hoy por hoy los más avalados por entre el empirismo y el rigor, sean hoy por hoy los más avalados por el uso.el uso.

R. Blasquez, 1986R. Blasquez, 1986

MOVILIDAD CÍCLICAMOVILIDAD CÍCLICA(MÉTODO DE MAKDISI - SEED)(MÉTODO DE MAKDISI - SEED)

ETAPAS DE MODELACION: ETAPAS DE MODELACION: • IDENTIFICACION DE LA ACELERACIÓN IDENTIFICACION DE LA ACELERACIÓN

CRÍTICACRÍTICA

• IDENTIFICACION DE LA ACELERACIÓN IDENTIFICACION DE LA ACELERACIÓN PRODUCIDA POR EL SISMOPRODUCIDA POR EL SISMO

• INTERTGRACION DE LAS DEFORMACIONES INTERTGRACION DE LAS DEFORMACIONES PERMANENTESPERMANENTES

Movilidad CíclicaMovilidad CíclicaMétodo de Makdisi y SeedMétodo de Makdisi y Seed

Movilidad CíclicaMovilidad CíclicaMétodo Modificado de Makdisi y SeedMétodo Modificado de Makdisi y Seed

DESARROLLO DE PROCESOS DE DESARROLLO DE PROCESOS DE LICUACIONLICUACIONQUINTA PARTE

EJEMPLOS DE MODELACIONESEJEMPLOS DE MODELACIONES

MODELO DE GENERACION DE MODELO DE GENERACION DE PRESION DE POROS EN SISTEMAS PRESION DE POROS EN SISTEMAS

UNIDIMENSIONALESUNIDIMENSIONALES



• EJEMPLOEJEMPLOCARACTERIZACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LOS CARACTERIZACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LOS

MATERIALESMATERIALES



• EJEMPLOEJEMPLO

CRECIMIENTO Y DISIPACION DE PRESION DE POROSCRECIMIENTO Y DISIPACION DE PRESION DE POROS

MODELO SISTEMA ACOPLADO EN MODELO SISTEMA ACOPLADO EN ELEMENTOS FINITOSELEMENTOS FINITOS


EJEMPLO: MODELACIÓN CON TARA -EJEMPLO: MODELACIÓN CON TARA - 3 3

MODELACION PROBLEMAS DE MODELACION PROBLEMAS DE MOVILIDAD CÍCLICAMOVILIDAD CÍCLICA

Modelación DinámicaModelación DinámicaEjemplo Presa Piedra del AguilaEjemplo Presa Piedra del Aguila

Modelación DinámicaPresa de Piedra del Aguila

Modelación DinámicaModelación DinámicaPresa de Piedra del AguilaPresa de Piedra del Aguila

Modelación DinámicaEjemplo Presa Piedra del Aguila

Tipo AcMax(g)

Denom. Tt(seg)

Duración (seg)

Total Acotada Acumul Fuente

C1 0.02 64.00 9.50 12.00 Sismo Coalinga

C2 0.01 40.95 9.83 12.00 Sismo Castaic

C3 0.05 10.00 5.90 5.20 Sintético Cercano

Cercano 0.200

C4 0.05 14.75 10.90 9.80 Sint. Cercano Modif.

L1 0.03 122.85 36.39 60.00 Sismo Taft Modif.

L2 0.05 60.00 41.75 40.00 Sintético Lejano

Lejano 0.130

L3 0.05 122.85 36.39 60.00 Sint. Lejano Modif.


0.1

1

10

100

1000

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20

ACELERACION CRITICA (g)

DES

PLAZ

AMIE

NTO

(cm

)

C1C2C3C4L1L2L3

CONCLUSIONES

1. Los procesos de licuación hacen referencia de fenómenos de consecuencias diversas sobre las estructuras afectadas. La licuación propiamente dicha se vincula con “fallas catastróficas”. Sin embargo, las movilidades cíclicas pueden implicar deformaciones permanentes que pongan en peligro la funcionalidad de las estructuras afectadas.

2. Dentro de los medios de caracterización de la potencialidad de licuación de distintos materiales, los métodos de evaluación de campo tienen las mayores aplicaciones. Los ensayos de laboratorio se encuentran con el inconveniente de la reproducción adecuada de las condiciones in situ originales

CONCLUSIONES

3. Los reconocimiento del perfil del terreno a través de ensayos tipos SPT o CPT son los más recomendados a la hora de la caracterización de los materiales. En el caso de gravas se recomienda en el empleo de sistemas tipo BPT.

4. Los modelos de simulación de los procesos de licuación basan su desarrollo en la definición de las tendencias de crecimiento y disipación de las presiones de poros. Si bien existen importantes variedades de modelos, las formulaciones sencillas resultan de interés por su probada capacidad de aplicación.

desarrollo de procesos de licuacion

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