análisis paramétrico del desplazamiento por dispersión ... · inalteradas de suelos granulares y...

Sociedad Mexicana de

Ingeniería Geotécnica, A.C.

XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos

e Ingeniería Geotécnica Noviembre 14 a 16, 2012 – Cancún, Quintana Roo

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.

Análisis paramétrico del desplazamiento por dispersión lateral causado por el fenómeno de licuación

Parametric analysis for lateral spread displacemen

by liquefaction phenomenon Raúl AGUILAR1

1Sísmica de Suelos, S.A. de C.V.

RESUMEN: Entre los efectos causados por el fenómeno de licuación se tiene al desplazamiento por dispersión lateral. Esta condición genera la falla del terreno y ocurre generalmente en pendientes ligeramente inclinadas que contienen suelos licuables entre sus capas. También ocurre en configuraciones estratigráficas no confinadas con cara expuesta o libre, con o sin pendiente. Cuando la licuación ha iniciado, los suelos vulnerables tienden a deslizar a lo largo de la superficie inclinada, o sin confinamiento. Se tienen documentados daños considerables en cimentaciones ocurridos por este fenómeno durante temblores. Para la evaluación de la dispersión lateral del suelo por licuación se han aplicado las ecuaciones desarrolladas por Bartlett y Youd (1995) y ajustadas por Youd, Hansen y Bartlett (2002). Este criterio ha ganado aceptación para el análisis de casos en la práctica profesional. En este trabajo se presenta un análisis paramétrico de los elementos que mayormente afectan al desplazamiento por dispersión lateral causado por la licuación de arenas en terrenos con pendientes ligeras.

ABSTRACT: One of the effects produced by soil liquefaction is the lateral spread displacement. This condition produces the ground failure and usually occurs on slightly slopes deposits with liquefiable soils between layers. It also occurs in unconfined deposits with free front, with or without slope. When liquefaction starts, vulnerable soils tend to slide along the inclined surface, or without confinement. There are experiences of damaged foundations during earthquakes associated to this phenomenon. To evaluate the lateral spread displacement, the equations developed by Bartlett and Youd (1995) and adjusted by Youd, Hansen and Bartlett (2002) have been adopted by practice engineering. A parametric analysis of the elements that mostly affect the lateral spread displacement by soil liquefaction in slightly slope grounds is presented in this paper.

1 INTRODUCCIÓN

Entre las mayores causas de destrucción durante un terremoto se tienen a las fallas de la superficie del terreno. Estas se manifiestan por la generación de fisuras, desplazamientos anormales o pérdida de resistencia. Éste último caso puede ocurrir por el incremento de la presión de poro en suelos arenosos saturados, generalmente sueltos. El incremento en la presión de poro produce una reducción de la resistencia al esfuerzo cortante del suelo, llegando a ser total en algunos casos. Bajo esta condición el suelo se comporta como un fluido. Cuando el suelo falla de esta manera las estructuras que están desplantadas sobre él se hunden, o aquellas de tipo sobrecompensado flotan.

En 1964 durante los terremotos de Alaska y Niigata ocurrieron fallas espectaculares asociadas al fenómeno de licuación, incluyendo el deslizamiento de taludes, fallas en cimentaciones de puentes y

edificios, así como la emersión de estructuras enterradas (Kramer, 1996). En México el fenómeno también se ha manifestado predominantemente en las zonas costeras. Entre los daños ocasionados por este fenómeno, destacan los ocurridos por el sismo de Jáltipan en 1959, el de Michoacán en 1985, el de Manzanillo en 1995 y, relativamente recientemente, el de Mexicali de abril de 2010.

Resulta fundamental evaluar la vulnerabilidad a la licuación y sus consecuencias en suelos susceptibles al fenómeno. Los efectos fundamentales asociados a la licuación se centran en la movilización que causan en la masa del suelo y en las estructuras que sobre o dentro de ella se encuentran. La movilización puede ser de diferentes tipos; sin embargo, interesa particularmente cuantificar los desplazamientos verticales y laterales. Para los primeros existe una metodología propuesta por Ishiara (1993) donde, a través del cambio volumétrico experimentado en ensayes de

2 Análisis paramétrico del desplazamiento por dispersión lateral causado por el fenómeno de licuación

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A.C.

laboratorio, es posible estimar el asentamiento causado por licuación. En cuanto a los laterales, se ha recientemente investigado el efecto del desplazamiento por dispersión lateral. Los avances y cuantificación que de este fenómeno se tienen son escasos.

Con el interés de contribuir al mejor entendimiento de la movilización horizontal en sitios vulnerables a la licuación con topografías inclinadas, en este trabajo se presenta un análisis paramétrico de los principales factores que participan en el desplazamiento por dispersión lateral.

2 VULNERABILIDAD A LA LICUACIÓN

Con objeto de evaluar la factibilidad de licuación en depósitos de suelos vulnerables, en la práctica profesional se construyen modelos geotécnicos para su análisis. Para ello, convencionalmente se aplica la metodología propuesta por Youd et al (2001), que tiene su origen en el “procedimiento simplificado” originalmente propuesto por Seed e Idriss (1971).

El interés es establecer las condiciones de carga y resistencia del suelo necesarias para iniciar el fenómeno de licuación. Convencionalmente la carga se ha descrito en términos de los esfuerzos cortantes cíclicos y el potencial de licuación evaluado a partir de la amplitud y número de ciclos del esfuerzo cortante inducido por el sismo. Significa que la carga que genera el sismo se expresa en términos de esfuerzos cortantes cíclicos y son comparados con la resistencia a la licuación del suelo, también expresada en relación con esfuerzos cortantes resistentes cíclicos. En las zonas donde las cargas exceden a la resistencia, se espera que ocurra el fenómeno de licuación.

Para establecer la factibilidad de licuación de un suelo es necesario determinar la Relación de Esfuerzo Cíclico (CSR) y la Relación de Resistencia Cíclica (CRR). El primero se asocia con la demanda sísmica en un depósito de suelo y, el segundo, con la capacidad del suelo para resistir la ocurrencia de licuación.

2.1 Esfuerzo cortante máximo inducido por el sismo En 1971 Seed e Idriss formularon una metodología para la determinación de la relación de esfuerzo cíclico (CSR). Este proceso, con algunos cambios (Youd, et al, 2001), se aplica actualmente para establecer el esfuerzo máximo inducido por el sismo en un depósito de suelo.

El esfuerzo cortante desarrollado en cualquier punto de un depósito de suelo durante un sismo, se debe principalmente a la propagación ascendente de las ondas de cortante.

A partir de resultados de ensayes de laboratorio se acepta, con un razonable grado de exactitud, que el esfuerzo cortante uniforme equivalente avτ

corresponde aproximadamente al 65 % del esfuerzo cortante máximo maxτ , por tanto,

dav ragh

max65.0 γτ ≈ (1)

donde la máxima aceleración en la superficie se identifica por maxa , dr es un coeficiente de reducción con valores inferiores a la unidad y g la aceleración de la gravedad.

CSR se obtiene al normalizar el esfuerzo cortante con respecto al esfuerzo efectivo voσ ʹ′ ,

dvo

vo

vo

av rgaCSR

σσ

στ

ʹ′≈⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

ʹ′= max65.0 (2)

donde hvo γσ = es el esfuerzo vertical total a la profundidad h.

2.2 Esfuerzo resistente del suelo a la licuación.

La dificultad y costo para obtener muestras inalteradas de suelos granulares y sus pruebas en el laboratorio, han provocado que los ensayes de campo sean utilizados cada vez más para evaluar la factibilidad de la licuación de suelos. Adicionalmente, Youd, et al, (2001) indican que los resultados de vulnerabilidad a la licuación de suelos son generalmente consistentes al emplear la información obtenida de diferentes trabajos de campo. Particularmente, se sugiere el empleo de los valores arrojados por los sondeos de Penetración Estándar (SPT) y los sondeos de Cono Eléctrico (CPT). Alternativamente, pero con menor experiencia se tiene el empleo de valores de Velocidad de Propagación de Ondas de Corte (Vs) y la prueba de Penetración Becker (BPT).

El método SPT asocia el esfuerzo resistente CRR con el número de golpes obtenido de la prueba de Penetración ( )601N , normalizado a una presión de aproximadamente 100 kPa y una relación de energía del martillo o eficiencia del martillo del 60%. A partir de la determinación del CSR en sitios donde el fenómeno de licuación ocurrió, o no, se construyeron las curvas CRR de la Figura 1 que se asocian con el valor de N1( )60 . Estas curvas corresponden con fronteras que separan la región con datos indicativos de licuación de la de datos donde el fenómeno no se presentó. Los puntos determinados del CSR y las curvas indicativas del CRR se construyeron para sitios afectados por sismos con magnitudes del orden de 7.5 grados.

Como se observa, las curvas de la Figura 1 corresponden a arenas con contenidos de finos inferiores al 5%, 15% y 35%. La curva CRR para un

AGUILAR R. et al 3


contenido de finos igual o inferior al 5%, corresponde con el criterio básico de penetración en la metodología general del análisis de licuación y es conocida como la “Curva base” de arenas limpias.

En función de la forma que adopta la curva de arenas limpias, se establece que matemáticamente se puede construir a partir de la siguiente expresión (Rauch, 1998, en Youd, et al, 2001),

( )( )

( )( ) 2001

451050

135341

2601

601

6015.7 −

+++

−=

NN

NCRR

(3)

Esta ecuación es válida para ( )601N inferior a 30. Se considera que suelos granulares limpios con valores de ( )601N superiores a 30, corresponden a materiales muy densos y se identifican como no vulnerables a la licuación.

Como se indica en la Figura 1, ocurre un aparente crecimiento del esfuerzo resistente cuando aumenta el contenido de finos. Para considerar este hecho y corregir el valor de ( )601N , Idriss y Seed (en Youd, et al, 2001) proponen la expresión siguiente,

( ) ( )601601 NN cs βα += (4)

donde α y β son coeficientes que dependen del contenido de finos. Además del contenido de finos, influyen en los resultados el incremento de los valores del número de golpes cuando se incrementa el esfuerzo efectivo con la profundidad ( NC ), así como de la relación de energía dependiente del tipo de martillo ( EC ), el diámetro del barreno ( BC ), la longitud de las barras ( RC ) y el método de muestreo ( SC ). Bajo este criterio el número de golpes corregido por los diferentes factores descritos se define como,

( ) SRBENm CCCCCNN =601 (5)

Para ajustar las curvas de la Figura 1a valores de sismos con magnitud mayor, o menor, es necesario introducir factores de corrección adicionales denominados factores de escala de la magnitud (Seed e Idriss, 1982).

Para ilustrar la influencia de los factores de escala en el cálculo del riesgo, la expresión que define el factor de seguridad (FS) contra la licuación en términos de CRR y CSR, se representa por,

MSFCSRCRRFS ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛= 5.7 (6)

Con procedimientos similares al descrito para el método SPT, es posible evaluar la Relación de Resistencia Cíclica (CRR) aplicando el uso del Cono

Eléctrico (método CPT), la velocidad de propagación de ondas de cortante (método Vs) y, haciendo uso de correlaciones con el método SPT, la prueba de Penetración Becker (BPT) para suelos con gravas.

Figura 1. Relación entre el número de golpes normalizado de la prueba SPT y CRR. Aplicando el criterio de análisis descrito, se evalúa la vulnerabilidad a la licuación en depósitos de suelo susceptibles. Los resultados gráficos de un análisis de licuación empleando el método SPT se ilustran como ejemplo en la Figura 2. En esta figura, se muestran los siguientes parámetros: − Perfil del número de golpes en la prueba de

Penetración Estándar (SPT). − Diagrama de esfuerzos cortantes inducidos por la

acción sísmica. − Diagrama de esfuerzos cortantes máximos

resistentes del suelo a la licuación. − Factor de seguridad. − Probabilidad a la licuación.

En la segunda columna, con línea continua se traza el esfuerzo máximo que admite el suelo antes de licuarse de acuerdo con el método SPT. Siempre que estos esfuerzos son excedidos por el esfuerzo generado por el sismo, existe la posibilidad de presentarse el fenómeno de licuación.

Se destaca que en la Figura 2 aquellas capas de suelo con más de 30 golpes fueron consideradas como no licuables, asignándoles factores de seguridad amplios.

LICUACIÓN

NO LICUACIÓN



En la cuarta columna de la Figura 2 se presenta también la probabilidad de licuación ( LP ), establecida a partir de la siguiente relación (Juan G, et al 2000),

1.3

72.01

1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+

=FS

PL (7)

En un análisis determinista, al considerar un factor FS = 1 la probabilidad de licuación al aplicar la expresión anterior es del 27%.

De acuerdo con la definición de Chen y Juang (2000), es aconsejable considerar una probabilidad de licuación igual o inferior al 15%, a la que corresponde un factor de seguridad FS = 1.26 o mayor. Bajo este criterio se considera, con buena certidumbre, que la licuación del suelo no ocurrirá. Esta consideración fue adoptada para en el análisis realizado de la Figura 2.

Figura 2. Perfiles de resultados de un análisis de vulnerabilidad a la licuación.

3 ASENTAMIENTOS POR LICUACIÓN

Cuando los depósitos de arena saturados son sujetos a la acción sísmica, la presión de poro se incrementa produciendo la pérdida de resistencia al esfuerzo cortante. Al disiparse la presión de poro,

generalmente hacia la superficie, se produce un cambio volumétrico en el depósito de arena que se manifiesta mediante el asentamiento del terreno.

El comportamiento del cambio volumétrico de las arenas generado por la disipación de la presión de poro inducida bajo cargas cíclicas no drenadas, ha sido estudiado en pruebas de laboratorio por diversos autores. Como resultado de estos estudios, se ha observado que la deformación volumétrica posterior a la licuación es dependiente no sólo de la densidad, sino también de la deformación máxima al corte producida durante la aplicación de las cargas cíclicas.

Con base en lo anterior, Ishihara (1993) desarrolló una metodología para predecir el asentamiento post licuación de un depósito de suelo, a partir del factor de seguridad obtenido del análisis de licuación y el valor de la compacidad relativa de las capas granulares. Con base en estos parámetros es posible establecer el valor de la deformación al corte que experimentará el medio y, posteriormente, la deformación volumétrica esperada. Para este análisis se hace uso de las curvas que se indican en las Figuras 3 y 4.

Figura 3. Relación entre la deformación máxima al corte y el factor de seguridad ante licuación.

Figura 4. Deformación máxima al corte y deformación volumétrica post-licuación.

AGUILAR R. et al 5


Escalando la deformación volumétrica obtenida con respecto al espesor de la capa, es posible inferir aproximadamente el asentamiento esperado debido a la licuación.

Complementariamente, las observaciones sobre los daños causados por licuación durante la ocurrencia de sismos históricos indican que, en aquellos sitios con asentamientos del orden de 10.0 cm o menores, el daño es pequeño, sin destrucción. Los daños moderados ocurren en áreas que manifiestan asentamientos de 10.0 a 20.0 cm. Para aquellos sitios con más de 30.0 cm de asentamiento, siempre ocurre una considerable destrucción de la superficie del terreno (Ishihara, 1996).

4 DISPERSIÓN LATERAL

Además de los asentamientos, el fenómeno de licua-ción produce también el deslizamiento de laderas, os-cilaciones, volcanes de arena y la dispersión lateral. Particularmente la dispersión lateral genera la falla del terreno y ocurre generalmente en pendientes ligera-mente inclinadas que contienen suelos licuables entre sus capas. También ocurre en configuraciones estrati-gráficas no confinadas con cara expuesta o libre, con o sin pendiente.

Cuando la licuación ha iniciado, los suelos vulnera-bles tienden a deslizar a lo largo de la superficie incli-nada, o sin confinamiento. Al ocurrir este fenómeno las estructuras apoyadas superficialmente también deslizan y las cimentaciones profundas son sujetas a fuerzas laterales.

Se tienen documentados daños considerables ocu-rridos en cimentaciones por este fenómeno. Durante los temblores de Niigata de 1964 (Hamada, 1992), de Kobe de 1995 (Tokimatsu, 2003) y de Chi-Chi en 1999 (Hwang, et al, 2003), el desplazamiento por dispersión lateral causó daños severos en cimentaciones con pi-lotes en puentes y edificios.

Bajo este escenario, la magnitud de las deforma-ciones causadas por dispersión lateral debe ser eva-luada en aquellos sitios vulnerables a la licuación y ba-jo las condiciones topográficas que propicien el fenómeno.

Para la evaluación de la dispersión lateral del suelo, Bartlett y Youd (1995) han propuesto expresiones que permiten su cuantificación. Posteriormente, las ecua-ciones propuestas han sido ajustadas por Youd, Han-sen y Bartlett (2002). Este criterio ha ganado acepta-ción para el análisis de casos en la práctica profesional. Las expresiones se desarrollaron a partir de la regresión multilinear de una gran base de datos históricos.

Con las modificaciones al modelo original de Bartlett y Youd (1995), la ecuación ajustada para la determinación del desplazamiento por dispersión late-ral en terrenos inclinados es la siguiente (Youd, Han-sen y Bartlett, 2002):

...012.0*log406.1532.1213.16log +−−+−= RRMDH

( ) ...100log413.3log540.0log338.0 1515 −−+++ FTS

−0.795log D5015 + 0.1mm( ) (8)

con

( ) RR M += − 64.589.010* (9)

donde, HD es el desplazamiento lateral estimado del suelo; M la magnitud de momento del sismo, R la distancia mínima horizontal a la fuente sísmica, 15T el espesor acumulado de capas de suelo granular saturadas con número de golpes corregido ( )601N <

15, 15F el contenido de finos promedio del espesor

15T , 1550D el tamaño de partícula promedio al 50%

de los materiales con espesor 15T y S la inclinación del terreno.

La reciente investigación de este fenómeno hace que, en algunos casos, la magnitud de las deforma-ciones presente variaciones importantes con respecto a la realidad. Los desplazamientos estimados bajo el criterio descrito presentan un factor de dos con res-pecto a los desplazamientos medidos en casos histó-ricos. Es decir, el desplazamiento por dispersión late-ral calculado puede de ser del doble o de la mitad del desplazamiento real producido. Las mejores aproxi-maciones se tienen para desplazamientos pequeños, donde existe un gran número de casos en la base de datos empleada en la regresión multilineal.

Se señala también que, por los casos históricos re-portados, la evaluación del desplazamiento por dis-persión lateral está limitada a profundidades ubicadas entre 1.0 y 10.0 m y pendientes ubicadas entre el 0.1 y 6.0%.

4.1 Parámetros principales en la dispersión lateral A partir del criterio de análisis establecido por Bartlett y Youd (1995), se ha establecido que la magnitud del desplazamiento horizontal por dispersión lateral es función de los siguientes tres grupos de parámetros: - Fuente y trayecto: magnitud del sismo potencial

(M ) y la distancia al epicentro (R ) - Condiciones del subsuelo: tamaño de partícula al

50% ( 1550D ) y contenido de finos ( 15F ). - Geométricos: espesor acumulado de la capa vulne-

rable ( 15T ) y pendiente del terreno ( S ). Con el interés de analizar la influencia que cada

uno de estos parámetros tiene en la magnitud del desplazamiento por dispersión lateral, se ha tomado como referencia un escenario base.

Para el caso base adoptado se ha supuesto un sitio con los siguientes parámetros asignados:



- Magnitud: M = 7.5 - Distancia a la fuente sísmica: R = 25 km - Contenido de finos: 15F = 20% - Tamaño de partícula al 50%: 1550D = 0.5 mm

- Espesor acumulado de capas: 15T = 8.0 m - Pendiente del terreno: S = 3.0 %

Con los parámetros establecidos para el caso base, el desplazamiento por dispersión lateral esperado es

HD =1.3 m. El análisis del efecto de los parámetros en la

magnitud del desplazamiento se ha estudiado acotando la variación de cada uno en los intervalos siguientes: - Magnitud: 6 ≤≤ M 8 grados - Distancia a la fuente sísmica: 10 ≤≤ R 50 km - Contenido de finos: 0 ≤≤ 15F 40% - Tamaño de partícula al 50%: 0.1 ≤≤ 1550D 1.0 mm - Espesor acumulado de capas: 0.1 ≤≤ 15T 16.0 m - Pendiente del terreno: 0.05 ≤≤ S 6.0 %

4.2 Efecto de los parámetros principales en el desplazamiento por dispersión lateral

Al evaluar la magnitud del desplazamiento por disper-sión lateral se ha hecho un barrido de cada uno de los parámetros en el intervalo establecido, dejando los demás como los del caso base.

4.2.1 Fuente y trayecto

En la Figura 5 se presenta la variación de la magnitud de momento sísmico para el intervalo de 6 a 8 grados. El desplazamiento lateral calculado se ubica entre 0.01 y 4.12 m.

Los resultados presentados en la Figura 5 indican que para magnitudes inferiores a M = 6.5, a una distancia de 25 km a la fuente sísmica, los desplazamientos laterales son mínimos, inferiores a 5.0 cm. Sin embargo, para magnitudes mayores los desplazamientos laterales pueden ser excesivos.

El porcentaje de variación calculado presenta reducciones en el desplazamiento lateral hasta de un 99% para M = 6.0, e incrementos del 318% para M = 8.0, con respecto al desplazamiento base calculado.

Figura 5. Efecto de la magnitud del momento sísmico M en el desplazamiento por dispersión lateral.

En la Figura 6 se presenta la curva que muestra el

efecto que tiene la distancia horizontal a la fuente sísmica potencial (R ) en la magnitud del desplazamiento lateral. Como se observa, para distancias que varían entre 10 a 50 km, el desplazamiento por dispersión lateral se presenta entre 4.2 y 0.3 m, respectivamente.

Para un temblor con magnitud M =7.5, los desplazamientos laterales generados por licuación son inferiores a 0.3 m para distancias mayores a R =50 km.

Con respecto al caso base estudiado con R =25 km, los desplazamientos por dispersión lateral se pueden incrementar hasta en un 324% si la distancia se reduce a R =10 km.

Figura 6. Efecto de la distancia a la fuente sísmica R en el desplazamiento por dispersión lateral.

AGUILAR R. et al 7


4.2.2 Condiciones del subsuelo

En las Figuras 7 y 8 se muestra el cambio en el desplazamiento lateral en función del tamaño de partícula al 50% ( 1550D ) y del contenido de finos de las capas de suelo vulnerables al fenómeno de licuación ( 15F ), respectivamente.

Para el intervalo de variación en el tamaño de partícula al 50% de 0.1 a 1.0 mm los cambios en el desplazamiento lateral son de 0.8 a 3.1 m, como se muestra en la Figura 7. Entre menor es el tamaño de partícula al 50% el deslizamiento presenta un mayor desarrollo y se incrementa hasta 240% con respecto al caso base. Cuando el tamaño de partícula es mayor, el deslizamiento disminuye hasta en un 38%.

Los desplazamientos por dispersión lateral se presentan entre 0.48 y 2.77 m para contenidos de finos que varían entre 40 y 0%, respectivamente (Figura 8). Al tratar con una arena limpia, los desplazamientos se incrementan un 214% con respecto al 20% del caso base. Cuando el contenido de finos aumenta hasta en un 40% la dispersión lateral se reduce en un 63%.

Los parámetros asociados a las condiciones del subsuelo presentan un efecto menor que los correspondientes a la magnitud y trayecto.

Figura 7. Efecto del tamaño de partícula al 50%

1550D en el desplazamiento por dispersión lateral.

Figura 8. Efecto del contenido de finos 15F en el desplazamiento por dispersión lateral.

4.2.3 Geométricos

Los efectos del espesor acumulado de las capas de suelos vulnerables a la licuación ( 15T ) y la pendiente del terreno ( S ) en la magnitud del desplazamiento lateral se muestran en las Figuras 9 y 10.

En la Figura 9 se tiene que, para un intervalo ubicado entre 0.1 y 16.0 m de espesor acumulado de capas licuables, la variación en los desplazamientos por dispersión lateral se presentan entre 0.12 y 1.88 m. El incremento del desplazamiento es del 145% para un espesor acumulado de 16.0 m. Al considerar el espesor límite de 10.0 m, el desplazamiento lateral es de 1.46 m, correspondiente al 113%. Para un lente de 0.1 m el desplazamiento se reduce un 91%. Para un espesor de 1.0 m, el desplazamiento es de 0.42 m que corresponde a una reducción del 67%.

En la Figura 10 se observa que para una variación en la pendiente de la superficie del terreno de entre 0.05 y 6%, los desplazamientos laterales inducidos se presentan entre 0.32 y 1.64 m. Estos valores se traducen en reducciones del 75% e incrementos del 126% con respecto a la pendiente base del 3%.

Se destaca que, aún con pendientes pequeñas la dispersión por desplazamiento lateral se presenta.

Como se observa, los parámetros geométricos tienen menor influencia en el desplazamiento por dispersión lateral que los asociados a las condiciones del subsuelo y mucho menor que los que corresponden a los de fuente y trayecto.

Figura 9. Efecto del espesor acumulado de las capas licuables 15T en el desplazamiento por dispersión lateral.



Figura 10. Efecto de la pendiente del terreno S en el desplazamiento por dispersión lateral.

5 CONCLUSIONES

Con base en el análisis paramétrico del desplaza-miento por dispersión lateral causado por el fenó-meno de licuación, se concluye lo siguiente: - Los efectos principales asociados a la licuación se

centran en la movilización de la masa del suelo y en las estructuras que en ella se encuentran.

- El fenómeno de licuación produce también el des-lizamiento por dispersión lateral. Genera la falla del terreno y ocurre generalmente en pendientes ligeramente inclinadas que contienen suelos li-cuables entre sus capas.

- Para la evaluación de la dispersión lateral del sue-lo, Bartlett y Youd (1995) han propuesto expresio-nes desarrolladas a partir de la regresión multili-neal de una gran base de datos históricos, que permiten su cuantificación. Estas expresiones fue-ron ajustadas por Youd, Hansen y Bartlett (2002).

- La magnitud del desplazamiento oor dispersión la-teral es función de los siguientes parámetros: - Fuente y trayecto: magnitud M y distancia R .

- Condiciones del subsuelo: tamaño de partícula al 50% ( 1550D ) y contenido de finos ( 15F ).

- Geométricos: espesor de la capa vulnerable ( 15T ) y pendiente del terreno ( S ).

- Se ha hecho un barrido de cada uno de los pará-metros para evaluar la magnitud del desplaza-miento por dispersión lateral

- Para magnitudes inferiores a M =6.5, a una dis-tancia de 25 km a la fuente sísmica, los despla-zamientos laterales son mínimos, inferiores a 5.0 cm. Sin embargo, para magnitudes cercanas a M =8.0 los desplazamientos son excesivos.

- Para un temblor con magnitud M =7.5, los des-plazamientos laterales son inferiores a 0.3 m para distancias mayores a R =50 km.

- Entre menor es el tamaño de partícula al 50% el deslizamiento presenta un mayor desarrollo y se incrementa considerablemente.

- Al tratar con arenas limpias, o con bajo contenido de finos, los desplazamientos laterales se incre-mentan notablemente.

- Entre mayor es el espesor acumulado de capas li-cuables el desplazamiento lateral se incrementa.

- Aún con pendientes pequeñas la dispersión por desplazamiento lateral se presenta.

- Los parámetros geométricos tienen menor in-fluencia en el desplazamiento por dispersión late-ral que los asociados a las condiciones del sub-suelo, y mucho menor que los que corresponden a los de fuente y trayecto.

REFERENCIAS

Bartlett, S.F., and Youd, T.L. (1995). “Empirical Prediction of Liauefaction-Induced Lateral Spread”. Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 121, No.4, pp.316-329.

Chen C J, and Juang C H (2000), “Calibration of SPT- and CPT-based liquefaction evaluation methods”, Innovations and Applications in Geotechnical Site Characterization, Geotech. Spec Publ. No. 97, P. W. Mayne and R. Hryciw, eds., ASCE Reston, Va., 49-64.

Hamada, M (1992) “Large ground deformations and their effects on lifelines: 1964 Niigata Earthquake in case studies of liquefaction and lifeline performance during past earthquakes”. Japanese Case Studies, Technical Report, NCEER-92-0001, NCEER Buffalo, N.Y.

Hwang, J.H., Yang C.W., Chen C.H. (2003) “Investigations on soil liquefaction during the Chi-Chi earthquake”. Soils and Foundations, 43(6), 107-123.

Ishihara (1993), “33rd Rankine Lecture of The British Geotechnical Society”, Imperial College of Science Technology and Medicine.

Ishihara, K. (1996), “Soil Behaviour in Earthquake Geotechnics”, Clarendon Press. Oxford.

Juang C H , Chen C, and Jiang T (2001), “Probabilistic Framework for Liquefaction Potential by Shear Wave Velocity”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering.

Kramer S L (1996), “Geotechnical Earthquake Engineering”, Prentice Hall, Englewood Cliffs, N. J. pp. 653.

Seed H B, and Idriss I M (1971), “Simplified Procedure for Evaluating Soil Liquefaction Potential, J. SMFD”, ASCE, Vol. 97, Num. 9, pp. 1249-1273

Tokimatsu, K (2003). “Behavior and designo f pile foundations subjected to earthquakes”. Keynote Speech, 2th Asia Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Singapore, 2, 1065-1096.

AGUILAR R. et al 9


Youd, T L, Hansen C M and Bartlett S F (2002), “Revised Multilinear Regression Equations for Prediction of Lateral Spread Displacement”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering.

Youd T L, Chair, Member, ASCE, Idriss I M, Co-Chair, Fellow, ASCE, Andrus R, Arango I, Castro G, Christian J, Dobry R, Liam Finn W, Harder Jr. L, Hynes E, Ishihara K, Koester J, Liao S, William F. Marcuson III, Geoffrey R. Martin, James K. Mitchell, Yoshiharu Moriwaki, Maurice S. Power, Robertson P, Seed R, Kenneth H, and Stokoe II (2001), “Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, pp. 817-833.

análisis paramétrico del desplazamiento por dispersión ... · inalteradas de suelos granulares y...

Documents