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Clasificación Sísmica de las arenas en Chile, en base a métodos

estadísticos.

Pre-dimensionamiento estadístico de N spt en función de Vs

Franco Pérez Ojeda

Facultad de Ingeniería, Escuela de Obras Civiles, Universidad Nacional Andrés Bello

Santiago, Chile

RESUMEN

La clasificación sísmica de los suelos definida por el D.S.61 de 2011 requiere la velocidad de ondas de corte (Vs)

y el número de golpes del ensayo de penetración estándar (Nspt) para definir sísmicamente un suelo arenoso.

Aunque en ciertos casos se puede prescindir del segundo, es necesario tener una aproximación al valor de este

antes de tomar la decisión de realizar o no un sondaje para determinar dicho parámetro, dado el costo de

obtenerlo. Por esto se propone obtener una correlación estadística entre ambos parámetros basándose en datos

obtenidos de suelos chilenos, con la finalidad de obtener un pre-dimensionamiento de Nspt en función de Vs.

Palabras Claves: Clasificación sísmica del suelo, Velocidad de corte (Vs), Número de golpes del ensayo de

penetración estándar (Nspt), Correlación estadística.

Formulación general del problema.

La metodología definida por el decreto supremo

Nº61 considera dos parámetros para la clasificación

sísmica de los suelos arenosos, que son la velocidad

de ondas de corte en los primeros 30 metros de

profundidad “Vs_30” y el número de golpes del

ensayo de penetración estándar “Nspt”. De acuerdo al

D.S. Nº61 es posible clasificar sísmicamente un

suelo en función de Vs_30 bajando el tipo de suelo a

la categoría siguiente, por ejemplo un suelo con

Vs_30 > 350 m/s que puede clasificar como suelo tipo

C se puede clasificar como suelo tipo D sin

necesidad de justificar el Nspt.

Tener una primera aproximación al valor del Nspt

puede ser de gran utilidad, ya que para obtener dicho

parámetro es necesario llevar a cabo un sondaje, en

ocasiones este estudio no se justifica, ya que puede

entregar como resultado un Nspt bajo lo esperado,

por ejemplo, un arena puede presentar un Vs_30 >

350 m/s pudiendo clasificar hasta como suelo tipo C

y aun así obtener un Nspt <40 golpes/pie,

clasificando finalmente como tipo D, para lo cual no

era necesario realizar un sondaje.

Por el contrario, es posible encontrar arenas

cementadas con velocidad de ondas secundarias

elevada, Pej Vs_30 ~ 490 m/s, aunque el valor de la

velocidad de onda de corte es elevado este no es

suficiente para clasificar el suelo como tipo C sin

necesidad de realizar un sondaje, para clasificar el

suelo como tipo C es necesario llevar a cabo ensayos

de penetración estándar. y obtener un Nspt >40,

como ya se indicó anteriormente la velocidad de

ondas de corte es elevada, lo cual puede considerarse

un antecedente para suponer que se encontrara un

Nspt suficiente, en la práctica chilena es posible

encontrar valores sobre el rechazo para Nspt

tratándose de velocidades de esa magnitud.

Existen antecedentes bibliográficos, como

“Ingeniería del Terreno 1”(1), que indican que es

posible correlacionar el valor de Nspt con distintos

parámetros como la densidad relativa, el índice de

huecos o el ángulo de fricción, incluso Terzaghi y

Peck durante sus trabajos en la Raymond Concrete

pile Company entregaron una correlación para la

velocidad de ondas de corte Vs en función del valor

de golpes del ensayo de penetración estándar.

Otros autores han relacionado el Nspt y Vs para

obtener una relación indirecta con el modulo de

corte dinamico G0, distintos tipos de arenas y

entornos geológicos. El Grafico I presenta la

velocidad de ondas de corte contra el número de

golpes del ensayo de penetración estándar.

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Grafico I: “Velocidad de ondas de corte en función del número de golpes del ensayo de penetración estándar”

Fuente: Elaboración propia a partir de relaciones presentadas T.P. Thaker y K.S. Rao (2)

Como se puede apreciar en el Grafico I ninguna de

las curvas es capaz de reproducir un suelo tipo B, el

cual corresponde a una Vs>500 m/s y un Nspt>50

golpes/pie, esto se puede interpretar de dos formas,

desde el punto de vista estadístico se puede suponer

que la correlación entrega valores que tienden al

promedio y desde la perspectiva geotécnica es

posible considerar que los suelos chilenos presentan

condiciones geológicas-geotécnicas que no se

asimilan a ninguna de las investigaciones anteriores,

ya que estas fueron desarrolladas en base a datos de

otros territorios que no presentan la misma

geomorfología.

Esta investigación pretende relacionar las variables

que definen la clasificación sísmica de las arenas en

Chile, con la finalidad de tener una primera

aproximación del valor de Nspt dado un Valor de

Vs.

En base a lo anterior se considera que realizar esta

investigación no solo puede significar una

herramienta en los estudios de Mecánica de Suelos,

sino también puede ser un antecedente adicional

para conocer de mejor manera los suelos de

fundación de Chile.

Objetivos

Objetivo General:

Pre dimensionar el Numero de Golpes del Ensayo de

penetración estándar (Nstp) de suelos Chilenos en

función de la velocidad de ondas de corte (Vs30)

Objetivos Específicos:

1) Identificar relaciones empíricas para Nstp y Vs30

obtenidas de la bibliografía disponible, que puedan

ser utilizadas en suelos Chilenos

2) Obtener una relación para Nstp en función de Vs30

a partir de estudios realizados en suelos Chilenos.

3) Comparar los resultados obtenidos de los ensayos

in situ con las relaciones definidas anteriormente en

base a 3 estudios de caso.

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Marco Metodológico

Para desarrollar el primer objetivo específico se debe

definir el origen geológico de las principales arenas

encontradas en Chile y su influye en los estudios

geotécnicos. A continuación se debe recolectar la

información análoga de los estudios extranjeros afin

de identificar cuál de estos estudios pueden ser

homologados para pre dimensionar el valor de Nstp

para proyectos de Mecánica de Suelos en Chile.

Desarrollar la relación empírica para Nstp en función

de Vs30 necesita la recolección de datos en suelos

Chilenos, para esto se utilizaran los estudios

realizados por una oficina de ingeniería

especializada en Mecánica de Suelos, discriminando

los datos en base a los antecedentes Geológicos de

cada estudio. Para desarrollar la relación se escogió

el método de los mínimos cuadrados.

Para comparar las relaciones obtenidas se escogerán

3 estudios de caso definiendo distintos porcentajes

de fino, estos casos no habrán participado en la

relación empírica obtenida anteriormente en base as

estudios de suelos Chilenos, ya que esto podría

influenciar en el resultado final.

Resultados Esperados

T.P Thaker y k.s. Rao (2011) [2] compararon sus

resultados con investigaciones anteriores y

obtuvieron diferencias significativas con algunos

autores. Por otra parte de M.J. DeVinccenzi (2002)

[2] Indica que las relaciones empíricas obtenidas por

otros autores no deben ser utilizadas por en otros

territorios sin ser previamente validadas.

Por tanto se espera que la presente investigación

pueda validar alguna de las dos relaciones obtenidas

tanto bibliográfica como empíricamente , con el fin

de pre dimensionar el valor de Nstp en Función de

Vs30 y causando un impacto en la clasificación

sísmica de un suelo de fundación.

Referencias

(1) DEVINCENZI FABETTI, MARCELO J.

“Ensayos geotécnicos In-situ. Parte 1. Ensayo de

Penetración estándar”, Ingeniería del Terreno, 1º Ed,

Vol1, Ed Carlos Lopez Jimeno, 2002, pp 25-54.

(2) T.P. THAKER ¬ K.S. RAO, “Development of

statistical correlations between shear wave velocity

and penetration resistance using MASW technique”

Geothecnical Conference 2011, New Delhi, India.