Tecnológico Nacional de México Instituto tecnológico de Iztapalapa iii ingeniería civil ponencia: Efectos del Sismo en el Sistema Suelo–Cimentación evento:

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1 Tecnológico Nacional de México Instituto tecnológico de Iztapalapa iii ingeniería civil ponencia: Efectos del Sismo en el Sistema Suelo–Cimentación evento: Primera Jornada Internacional De Ingeniería Civil Alex Henrry Palomino Encinas México, 2016

2 INTRODUCCIÓN Es importante conocer y evaluar el efecto que produce el sismo sobre el suelo en el que se va a construir. Independientemente del diseño sísmico que se desarrolle; si el suelo falla (Fluye o cede), la construcción sufrirá un daño significativo. El mayor efecto que ocurre sobre el suelo se clasifica en: ◦Licuefacción del Suelo. ◦Asentamiento debido a la profundidad de la falla por licuefacción ◦Reducción de la Capacidad de Carga ◦Hundimiento del mismo suelo ◦Deslizamientos

3 LICUEFACCIÓN DEL SUELO ¿ Qué es la Licuefacción ? Proceso producido generalmente en Arenas o suelos sueltos. Cuando la Fuerza Sísmica actúa sobre el suelo, esta produce una rápida descarga o presión sobre el medio del suelo, esto da lugar a un súbito incremento en la presión de poro.

4 LICUEFACCIÓN DEL SUELO

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9 POTENCIAL DE LICUEFACCIÓN

10 Coeficiente de Esfuerzo Cíclico, CSR: Coeficiente de Esfuerzo Cíclico, CSR: Durante un sismo, el suelo bajo la influencia del sismo está sometido a esfuerzos cortantes repetitivos, fenómeno conocido como Esfuerzo Cortante Cíclico, que es estimado mediante la siguiente expresión:

11 POTENCIAL DE LICUEFACCIÓN

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14 Coeficiente de Resistencia Cíclica, CRR: Coeficiente de Resistencia Cíclica, CRR: Es muy difícil determinar en laboratorio y debe ser evaluado in-situ mediante los siguientes ensayos o pruebas: ◦Penetración Estándar, SPT. ◦Penetración de Cono, CPT. ◦Mediciones de Velocidad de Onda de Corte, Vs. ◦Penetración Becker, BPT.

15 CORRELACIÓN ENTRE EL CRR Y EL SPT

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17 INFLUENCIA DEL CONTENIDO DE FINOS SOBRE EL VALOR DE CRR

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20 EFECTO DE LA MAGNITUD DEL SISMO Para evaluar el Potencial de Licuefacción en otras Magnitudes de Sismo, se propuso Factores de Corrección por Sismo, MSF, que permitan a los CSR inducidos por otras magnitudes ser ajustadas a la magnitud de 7.5 por división del CSR.

21 EFECTO DE LA MAGNITUD DEL SISMO Factores de Escala de Magnitud propuestas por Seed & Idriss (1970)

22 EFECTO DE LA MAGNITUD DEL SISMO Factores de Escala de Magnitud propuesta por varios investigadores

23 EFECTO DE LA MAGNITUD DEL SISMO

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25 EJEMPLO DE APLICACIÓN POTENCIAL DE LICUEFACCIÓN La Figura 1 muestra un perfil de suelo que consiste en 3.00 mts de arcilla limosa sobre una capa de 6.00 mts de arena cuyo valor promedio de SPT es 13. Se ha observado que la napa freática se encuentra a 1.00 mts bajo la superficie del suelo. La densidad de la arcilla limosa es de 1830 Kg/m 3, mientras que para la condición saturada es de 2040 Kg/m 3. La densidad saturada de la arena es de 1999 Kg/m 3. El análisis granulométrico mostró que la arena tiene un 15% de finos. Determinar el potencial de Licuefacción si el estudio realizado se encuentra a 150 Km del epicentro de un sismo que tuvo una magnitud de 6.5. El ensayo SPT fue realizado para una muestra estándar con seguridad del martillo y longitud de este de 6.00 mts. El diámetro de la barra fue de 150 mm.

26 CORRELACIÓN ENTRE EL CRR Y EL CPT El ensayo CPT relaciona indirectamente el valor de CRR, ya que con los valores de CPT se busca un valor que relacione al SPT y se regresa a realizar los cálculos previos para determinar CRR. Una de las ventajas del CPT es que es un proceso continuo; ya que capas delgadas de suelo que no se perciben con el ensayo SPT con este ensayo no pasan desapercibidos.

27 CORRELACIÓN ENTRE EL CRR Y EL CPT Murthy et. al (1991) ha dado relaciones que pueden ser usadas para obtener el valor del SPT equivalente a partir del CPT. Murthy et. al (1991) ha dado relaciones que pueden ser usadas para obtener el valor del SPT equivalente a partir del CPT. Relación entre densidad relativa de Arena Fina, SPT, CPT y el ángulo de Fricción

28 CORRELACIÓN ENTRE EL CRR Y EL CPT Schmertmann (1978) presentó una relación entre el SPT y CPT para varios tipos de suelos extensivamente usados en el diseño. Relación entre el SPT, CPT para diferentes tipos de suelos

29 LICUEFACCIÓN EN ARCILLAS Generalmente las arcillas son consideradas no susceptibles a licuefacción. Sin embargo, basado en la experiencia de los sismos ocurridos en China se ha establecido que hay ciertos tipos de arcillas que pueden sufrir licuefacción. Una muestra de arcilla se considera susceptible si tiene las siguientes características: 1.Peso de las partículas finas de 0.005 mm es menor que el 15% del peso de la muestra. 2.LL < 35% 3.W < 0.9LL ◦La muestra que no reúna todas estas características usualmente se considera como no susceptible a licuefacción.

30 ASENTAMIENTOS DE LA CIMENTACIÓN DEBIDO A FALLA POR LICUEFACCIÓN

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32 EJEMPLO DE APLICACIÓN ESTIMACIÓN DEL ASENTAMIENTO POR LICUEFACCIÓN Para el ejemplo descrito en la Figura 1, estimar el asentamiento de la capa de arena considerando todos los datos para el Ejemplo N°01.

33 FALLA DE CORTE LOCAL & FACTOR DE SEGURIDAD No Susceptible Susceptible Suelo Cohesivo Arena B Z

34 FALLA DE CORTE LOCAL & FACTOR DE SEGURIDAD

35 EJEMPLO DE APLICACIÓN FACTOR DE SEGURIDAD FALLA POR CORTE LOCAL

36 REDUCCIÓN DE LA CAPACIDAD A FALLA GENERAL POR CORTE DEBIDO A LA LICUEFACCIÓN

37 EJEMPLO DE APLICACIÓN FACTOR DE SEGURIDAD FALLA POR CORTE GLOBAL Del problema anterior, calcular la capacidad de carga admisible para la zapata considerando que se trata de una arcilla dura de esfuerzo cortante no drenado de 5100 Kg/m 2. Todos los demás parámetros son idénticos.

38 Muchas gracias !!!