MECNICA DE SUELOS universidad privada del norte
LICUACIN EN LOS SUELOSI. CONCEPTOS
1. Lalicuefaccin de suelodescribe el comportamiento desuelosque,
estando sujetos a la accin de unafuerzaexterna (carga), en ciertas
circunstancias pasan de un estado slido a un estado lquido, o
adquieren la consistencia de un lquido pesado. Es un tipo de
corrimiento, provocado por lainestabilidad de un talud. Es uno de
losfenmenosms dramticos y destructivos y, adems, ms polmicos y peor
explicados que pueden ser inducidos en depsitos por acciones
ssmicas.
2. La licuacin (o licuefaccin) de suelos, ocurre cuando un
material no consolidado (generalmente arenas) pierde su resistencia
al esfuerzo cortante a causa de una vibracin intensa y rpida
(sismos), que rompe su estructura granular al reducir su presin
inter-granular. Al iniciarse la vibracin, por efecto de un sismo,
el material se expande y las partculas slidas adoptan un estado muy
suelto (por perdida del soporte mutuo entre los granos); cuando el
movimiento cesa, el material tiende a compactarse bruscamente,
produciendo las presiones intersticiales que causan la
licuacin.
3. Segn RSN (Red Sismolgica Nacional) de la UCR (Universidad de
Costa Rica) Lalicuefaccin de suelos es un fenmeno en el cual los
terrenos, a causa de saturacin de agua y particularmente en
sedimentos recientes como arena o grava, pierden su firmeza y
fluyen como resultado de los esfuerzos provocados en ellos
portemblores. La licuefaccin es una causa mayor de destruccin
relacionada conterremotos(ms an que por la accin directa de las
ondas sobre los edificios). Esto es, la licuefaccin es capaz de
desplazar, hundir o bien volcar infraestructura, sean casas,
edificios u otros. Como es de esperarse, la infraestructura de
regiones costeras es la que ms peligro corre y por tanto, toda obra
construida en estas zonas debe contar con estudios previos y
detallados que caractericen el tipo de suelo que presenta el
sitio.
II. CMO SE PRODUCE ESTE FENMENO?Para que se origine
unalicuefaccin del suelo, este tiene que verse sometido a algn tipo
de estrs o movimiento rpido, tal como pueden ser las ondas ssmicas.
Estas provocan un cizallamiento del terreno que deforma su
estructura y provoca que los huecos entre las partculas, rellenos
con agua, se cierren ms. Esto origina, a su vez, que la presin que
ejerce el agua en el suelo aumente y la resistencia a movimientos
de cizalla disminuya hasta el punto de que si el terreno no es
capaz de sostener las edificaciones que se han levantado sobre l,
este ceda y provoque daos de diversa intensidad en carreteras,
puentes o edificios. De esta forma, este fenmeno tiene como
consecuencia que un suelo con caractersticas de slido pase a tener
caractersticas viscosas o semilquidas.
III. FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL FENMENO Distribucin del
tamao del grano:Las arenas uniformemente graduadas, tienen mayor
probabilidad de licuarse (arenas limpias). Las arenas limosas y
gravas tambin son susceptibles a la licuefaccin, bajo cargas
cclicas muy severas. Profundidad de las aguas subterrneas:Puede
ocurrir licuefaccin si existe agua subterrnea por debajo de los 3 m
de profundidad, slo en condiciones particularmente inestables se
puede dar licuefaccin por debajo de este nivel. Densidad y cohesin
de los sedimentos:La licuefaccin generalmente se manifiesta en
suelos sueltos, saturados y no cohesivos. Si el suelo es denso habr
menos posibilidades de licuefaccin. Los depsitos ms antiguos, en
general son ms densos y cohesivos. A mayor densidad, se necesita
mayor presin intersticial para que se produzca la licuefaccin.
Origen del suelo:El suelo depositado por procesos fluviales se
sedimenta fcilmente y sus granos tienen poca probabilidad de
compactarse. En general la licuefaccin se manifiesta en
lossedimentos de grano fino, lacustres y fluviales. Peso del
recubrimiento y profundidad del suelo:Las tensiones entre las
partculas aumentan a medida que se incrementa la presin del
recubrimiento. Mientras mayor sea la tensin entre las partculas,
menor ser la probabilidad de que ocurra la licuefaccin. Por lo
general ocurre licuefaccin a profundidades menores de 10 metros,
rara vez llega a los 15 metros de profundidad. Amplitud y duracin
de la vibracin el terreno:La capacidad del suelo para resistir una
vibracin provocada por un sismo sin causar fallas, depende de la
intensidad del movimiento del terreno, incluida tanto su amplitud
como su duracin. La licuefaccin de suelos bajo condiciones de
tensin provocadas por un terremoto puede ocurrir ya sea cerca del
epicentro, durante terremotos pequeos o moderados o a cierta
distancia en caso de terremotos moderados a severos.
IV. EFECTOS DAINOS
1. DESPLAZAMIENTO LATERAL
Es el tipo ms comn de falla del terreno por licuacin de suelos.
Este tipo de falla involucra el movimiento lateral de las capas
superficiales como resultado de la licuacin y la prdida transitoria
de la resistencia de las capas inferiores. El desplazamiento
lateral ocurre generalmente en terrenos relativamente llanos (con
pendientes comprendidas entre el 0.5 y 5%). En condiciones normales
el desplazamiento lateral tiene un rango de pocos metros, y en
condiciones anormales pueden ocurrir desplazamientos laterales de
varias decenas de metros. Los desplazamientos laterales muy a
menudo distorsionan las cimentaciones de edificios, daan las
tuberas de desages y otras estructuras a lo largo de la zona
afectada. El dao ocasionado por este tipo de falla no es siempre
espectacular y raras veces catastrficos, sin embargo es muy
destructor.
Esquema de lo que ocurre con un desplazamiento o corrimiento
lateral
Desplazamiento lateral del muro de retencin debido a la licuacin
de suelos durante el sismo de Kobe de 1995
2. FALLA DE FLUJO
Son las fallas del terreno ms catastrficas causadas por el
fenmeno de licuacin. Los flujos pueden movilizarse a grandes
distancias (decenas de metros) a altas velocidades (decenas de
km/h). Los flujos pueden involucrar suelo completamente licuado o
bloques de suelo firme viajando sobre una capa de suelo licuado.
Este tipo de falla se desarrolla generalmente en arenas saturadas,
sueltas, con pendientes del terreno mayor que 5%.Muchas de las
mayores y ms dainas fallas de flujo se han desarrollado bajo agua
en reas costeras.
Diagrama de un deslizamiento causado por licuacin de suelos en
una pendiente pronunciada.
La presa Sheffield sufri una falla por flujo provocado por el
terremoto de Santa Brbara en 1925, una seccin de 90 metros se
desplaz ms de 30 metros. La presa consista principalmente de arenas
limosas y limos arenosos compactados sobre el relleno.
3. PRDIDA DE LA CAPACIDAD PORTANTE
Cuando el suelo que soporta una edificacin licua y pierde su
resistencia, pueden ocurrir grandes deformaciones en el suelo, que
ocasionan que la edificacin se asiente, se incline o sumerja.
Aunque sta es una falla espectacular, es la menos comn producida
por licuacin.
Diagrama de una estructura inclinada como consecuencia de prdida
de capacidad portante
Efectos de licuacin de suelos despus del sismo de Niigata en
1964
V. ZONAS EN LAS QUE SE PRODUCE LA LICUACIN
CRITERIO GEOLGICO
Depsitos fluviales, coluviales y elicos. Abanicos aluviales y
playas. Depsitos recientes. Rellenos.
CRITERIOS DE COMPOSICIN DEL SUELO
Suelos granulares. Limos y arenas finas. Arcillas con LL 35%.
Suelos mal graduados Suelos con partculas redondeadas.
CRITERIO DEL ESTADO DEL MATERIAL
Suelos pocos densos. Suelos muy porosos. Suelos muy sueltos
(poco resistentes).
VI. ENSAYOS O PRUEBAS DE CAMPO
1. MTODOS EMPRICOS ESTN BASADOS EN OBSERVACIONES DE CAMPO.Tienen
en cuenta el comportamiento de suelos en condiciones de terreno
similares y frente a solicitaciones ssmicas del tipo de las
previstas. MTODOS Explosiones controladas. Observaciones de
campo.Son aquellos en los que se relacionan parmetros medidos en
campo con factores indicadores del dao.2. MTODOS SEMI-EMPRICOS
Basados en la comparacin de las condiciones que producen la
licuacin del suelo, segn ensayos de laboratorio (que reproduzcan
vo) con las acciones generadas por el sismo.3. MTODOS ANALTICOS Son
mtodos aplicables en condiciones de presiones efectivas, no
requiriendo resultados de laboratorio para su utilizacin. Analizan
la licuacin como un componente ms dentro del proceso dinmico
generado bajo la accin del sismo. Emplean funciones analticas de
crecimiento de la presin de poros. La clave del mtodo se encuentra
en el mecanismo adoptado para la generacin y disipacin de la presin
de poros en funcin de las deformaciones tangenciales.
VII. CONCLUSIONES
La licuacin es un fenmeno natural el cual si no se tiene en
cuenta puede ser catastrfico para una edificacin, por otro lado
solo en la superficie ya que un suelo licuable a mayor profundidad
es ms seguro. Este fenmeno solo se da en suelos con presencia de
agua. Se genera a mayor magnitud en los suelos arenosos. Si un
suelo presenta un IP (ndice plstico) mayor a 18% ya no es licuable.
Dentro de los medios de caracterizacin de la potencialidad de
licuacin de distintos materiales, los mtodos de evaluacin de campo
tienen las mayores aplicaciones. Los ensayos de laboratorio se
encuentran con el inconveniente de la reproduccin adecuada de las
condiciones in situ originales.
ingeniera civil
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