Grupo # 8

• Ana Suyapa Castro 20031009349• Belen Maria Fuentes 20070001030• Licien Yesenia Moncada 20061003548• Jose Francisco Nuñez 20070001640

Licuefacción en los suelos

• Perdida de la resistencia súbita del suelo debido a las cargas dinámicas durante un evento sísmico.

• Durante el proceso actúan fuerzas externas que permiten un aumento en la presión de agua en los poros del suelo, pasando este de un estado solido a un estado liquido.

Niigata 1964

Tipos de suelos en los que se produce:

• Arenas limosas saturadas• Arenas muy finas redondeadas• Arenas limpias• Rellenos mineros

Proceso de licuefacción:

Causas

• Incremento de los esfuerzos cortantes actuantes y el desarrollo correspondiente de presión de poros.

• El desarrollo rápido de elevadas presiones en el agua intersticial en el suelo.

• Sismos con magnitud igual o superior a 5.5 con aceleraciones superiores o iguales a 0.2g.

• Por debajo de 15 metros de profundidad no se han dado licuefacciones.

• El nivel freático se encuentra inferior a 3 metros; por debajo de 5 metros la susceptibilidad de licuefacción es muy baja.

Fases de desintegración de las

partículas:

Factores • Distribución del tamaño de los granos.• Profundidad de las aguas subterráneas• Densidad, origen y edad del depósito.• Peso del recubrimiento y profundidad del

suelo.• Amplitud y duración de la vibración del

terreno. 

Pruebas que se deben hacer al suelo para predecir la probabilidad de

ocurrencia de la Licuefacción

Una revisión reciente de las metodologías existentes (Seed, 1979) identifica dos enfoques básicos para evaluar el potencial de licuefacción de un depósito de arena saturada sujeta a movimientos sísmicos:• 1. Métodos empíricos basados en observaciones in situ del

comportamiento de depósitos de arena durante movimientos sísmicos anteriores y correlaciones entre predios que no se han licuado y la Densidad Relativa del número de golpes de ensayos SPT.

• 2. Métodos analíticos basados en la determinación en laboratorio de las características de resistencia a la licuefacción de muestras no alteradas y el uso de análisis de respuesta dinámica del predio para determinar la magnitud de las tensiones de corte inducidas por los movimientos sísmicos.

• En el enfoque basado en "tensiones totales" las resistencias a la licuefacción generalmente se expresan como la relación entre una tensión de corte cíclica uniforme o promedio, (Th)av, que actúa sobre las superficies horizontales de la arena y la tensión vertical efectiva inicial, σ'o. Como primera aproximación, la relación de tensión cíclica que se desarrolla in situ debido a los movimientos sísmicos del terreno se pueden calcular mediante la siguiente ecuación (Seed e Idriss, 1971):

 Métodos Empíricos

• Se han correlacionado los valores de la relación de tensión cíclica definida por la Ecuación 1 de predios que se han licuado y otros que no se han licuado con parámetros tales como la densidad relativa en base a datos obtenidos de ensayos SPT (Seed et al., 1975); Castro, 1975). En las Figuras 1 y 2 se ilustra la forma más reciente de este tipo de correlación (Seed). N1 es la resistencia a la penetración estándar medida de la arena corregida para una presión efectiva debida a la sobrecarga de suelo de 0,096 MPa usando la relación:

 • N1 = N CC

 • Donde:• N = resistencia a la penetración medida (golpes / 300 mm)• CN = factor de corrección, de la Figura 2

 

Correlación entre el comportamiento de licuefacción y la resistencia a la penetración

Relación entre Cn y la presión efectiva debida a la sobrecarga de suelo

Métodos Analíticos • El enfoque analítico para evaluar el potencial de

licuefacción se basa en una comparación entre las resistencias a la licuefacción establecidas a partir de ensayos cíclicos en laboratorio realizados sobre muestras no alteradas y las tensiones de corte inducidas por los movimientos sísmicos.

• factores tales como la simulación de tensiones cíclicas corregidas, la alteración de las muestras, los efectos del envejecimiento, el historial de tensiones cíclicas in situ y la magnitud de las tensiones laterales in situ. Estos ajustes requieren un considerable grado de criterio profesional. Además, en muchos casos es imposible obtener muestras de arena no alteradas.

• Se obtiene una mejor representación del desarrollo progresivo de la licuefacción si se utiliza un enfoque basado en tensiones efectivas (Finn et al., 1978, 1977; Martin y Seed, 1979), en el cual se acoplan los aumentos de la presión del agua intersticial con soluciones de respuesta dinámica no lineal y se considera la influencia de la potencial disipación de la presión del agua intersticial durante un sismo.

 • Este enfoque permite obtener datos sobre el

historial de los aumentos de la presión del agua de los poros durante un sismo, tal como se ilustra

Principios del enfoque analítico (tensiones totales) para evaluar el potencial de licuefacción

Enfoque de tensiones efectivas para evaluar la licuefacción que muestra el efecto de la permeabilidad (Finn et al., 1977)

Máxima distancia hasta una ubicación donde se produce licuefacción significativa en función de la magnitud del terremoto.

Sismo de Honduras del 28 de mayo de 2009:

El evento sísmico produjo un fuerte movimiento subterráneo a lo largo de la región, pero sus efectos fueron amplificados principalmente en la zona del aluvión el Valle de Sula entre los ríos Ulúa y Chamelecón, donde las fallas de terrenos debido a la licuación de suelos granulares y saturados fueron abundantes. Los daños se concentraron en las estructuras que estaban soportadas sobre suelos blandos y/o sobre suelo de relleno, especialmente rellenos de reclamación.

CASOS REALES DE LICUEFACCIÓN

Las estructuras afectadas por la licuación de suelos fueron :

Terminal petroquímica Chevron

Puertos, muelles

Carreteras en relleno

Varias edificaciones pequeñas.

Terremoto de Japón del 11 de Marzo:

Estructuras enteras se inclinaron y se hundieron en los sedimentos, aún cuando se mantuvieron estructuralmente intactas. Los cambios en el suelo destruyeron tuberías de agua, de gas y hasta del alcantarillado, paralizaron los servicios públicos e inutilizaron infraestructuras vitales para la población de las zonas dañadas.

CASOS REALES DE LICUEFACCIÓN

Estructuras enteras hundidas.

Daños a tuberías y estructuras subterráneas.

Amplificación de suelo Terremoto de Loma Prieta, área de la Bahía de San Francisco, USA.

FENÓMENOS RELACIONADOS CON LA LICUACIÓN

Para los fines de ingeniería, la ocurrencia de la licuación no es el factor de primera importancia, sino la severidad o la capacidad destructiva de ésta. Los efectos destructivos de la licuación pueden tomar muchas formas, entre otras: falla de flujo, corrimiento lateral, oscilación del terreno, pérdida de capacidad portante, asentamientos, e incrementos en las presiones laterales sobre muros de contención.

Desplazamiento o Corrimiento lateral

Consiste en el desplazamiento lateral de un bloque grande de suelo, como resultado de la licuación de una capa más profunda El desplazamiento ocurre como respuesta a una combinación de fuerzas gravitacionales e inerciales generadas por un sismo. Este tipo de falla afecta con mayor severidad a tuberías de conducción, Fundaciones de edificios, puentes, etc.

Oscilaciones del Terreno

Donde el terreno es plano o la pendiente demasiado suave para permitir corrimientos laterales, la licuación de estratos subyacentes puede causar oscilaciones que no dependen de las capas superficiales, la cual se manifiesta hacia los lados, arriba y abajo en la forma de ondas de terreno. En general, dichas oscilaciones son acompañadas por la apertura y cerramiento de fisuras en el suelo, y la fractura de estructuras rígidas como los pavimentos y tuberías.

de Loma Prieta-USA (1989), en el Distrito Marina en San Francisco en extensas áreas se presentaron roturas en las tuberías, pavimentos y

aceras peatonales debido a las oscilaciones del terreno.

Falla de Flujo

La falla de flujo es el tipo de falla más catastrófico causado por la licuación pues comúnmente desplaza decenas de metros, grandes masas del terreno. Los flujos pueden estar compuestos de suelo completamente licuado o por bloques intactos de material flotando sobre la capa de suelos licuados. Los flujos se presentan en arenas y limos sueltos y saturados, en taludes relativamente empinados con pendientes superiores a los 3 grados

Pérdida de la Resistencia del Suelo de Soporte

Cuando el suelo que soporta un edificio u otra estructura se licúa y pierde su resistencia, se pueden presentar grandes deformaciones en su interior, las cuales hacen que las estructuras superficiales se asienten y se inclinen. Las fallas más espectaculares que se conocen por éste fenómeno ocurrieron en el sismo de Niigata-Japón (1964), cuando algunos de los edificios de 4pisos del Condominio Kawangishicho se giraron hasta unos 60º.

Licuefacción de suelo a causa del terremoto ocurrido en Niigata en 1964.

Asentamientos

Pueden ocurrir pequeños asentamientos cuando la presión de poros se disipa y el suelo se consolida después de un sismo. Estos asentamientos pueden causar daños aunque menores a los producidos por fallas de flujo, corrimientos laterales o perdidas de capacidad portante.

Incrementos de la Presión Lateral sobre Muros de Contención

Si el suelo de relleno de un muro de retención se licúa, las presiones laterales sobre dicho muros pueden incrementar enormemente. Como un resultado de esto, el muro puede desplazarse en el sentido lateral, cabecear o fallar estructuralmente como se ha observado en un gran número de rompeolas e islas artificiales durante varios sismos.

Volcanes de arena

Al presentarse la licuación de arenas, se generan presiones de poro muy altas, las cuales obligan a que el agua fluya rápidamente a la superficie, formando pequeños volcanes de arena. Este flujo ascendente de agua puede ocurrir durante o después de un sismo. Los volcanes de arena indican también zonas de posibles asentamientos

Métodos de mejoras de terrenos potencialmente Licuables

Con inyecciones de compactación se divide en dos:• Los métodos aplicables a

obras nuevas.• Los métodos aplicables a

obras existentes.

Métodos Aplicable a obras Nuevas

• Vibro- flotación• Vibro -sustitución • Compactación Dinámica Clásica• Compactación rápida por impactos• Deep Mixing• Reemplazo • Método de Premezclado• Disipación inmediata del exceso de presión

Intersticial•  Explosiones• Inclusiones Rígidas Hincadas

• Consiste en un método de mejora basado en la densificación del terreno, en la cual un vibrador es introducido al terreno, penetrando hasta la profundidad requerida, por peso propio y las vibraciones, y de ser necesario, es ayudado por agua a presión lanzada por la punta.

Vibro sustitución• Es similar a la vibro flotación, se requiere de la

sustitución del material fino por medio de columnas de grava o arena.

Compactación Dinámica Clásica y Compactación Dinámica

rápida.Ambos métodos consisten en la densificación provocada por la aplicación de impactos de gran energía.

Deep MixingConsiste en mezclar mecánicamente (vía húmedo/seco, rotatorio/jet, hélice/paleta) con algún tipo de aditivo químico que reacciona con el terreno a fin de incrementar la resistencia y reducir la deformabilidad.

Reemplazo• Consiste en minimizar el riesgo de licuación

mediante la excavación del estrato susceptible a licuar y reemplazarlo por un material que no sea susceptible o fácilmente compactable.

Método de Premezclado

• Consiste en el proceso de premezclado de un terreno granular (preferiblemente arenas) con una pequeña cantidad de algún agente estabilizante (cemento o solución química) para garantizar un material con comportamiento adecuado ante las acciones sísmicas y a su vez sobre el fenómeno de la licuación.

Inclusiones Rigidas Hincadas

• Los terrenos granulares pueden ser mejorados por la ejecución de inclusiones rígidas, por ejemplo, pilotes de hormigón prefabricado hincados en el terreno que incrementa la resistencia a la licuación, dispuestos en una malla.

Métodos orientados a Obras existentes

• Recalce con Micropilotes• Inyecciones de Impregnación• Inyecciones de fracturación• Jet Grouting

Recalce con Micropilotes

• Los micropilotes son capaces de transmitir los esfuerzos al terreno mejorando su funcionalidad. En el tratamiento de suelos potencialmente licuables, los micropilotes se han utilizado como técnica de recalce, en la cual las cargas de una determinada estructura son transmitidas a capas más profundas del terreno con mejores características, atravesando los estratos susceptibles a licuar.

Inyecciones de Impregnación

• Este método esta restringido a arenas y gravas u otro tipo de material poroso que pueden ser penetrados por las inyecciones poco viscosa.

Inyecciones de Fracturación

• Las inyecciones de fracturación se pueden utilizar como método de refuerzo de terrenos potencialmente licuables. La lechada o soluciones químicas inyectadas forman una vertebración de inclusiones fraguadas y endurecidas que arman el terreno, aumentando la estabilidad de la estructura interna del terreno.

Jet Grouting• Consiste en la disgregación del terreno con alta

energía y con una lechada de cemento , con el fin de crear una forma controlada de columnas seudo cilíndricas de suelo cemento

¡¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!