UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA CIVIL DEPARTAMENTO ACADMICO DE INGENIERA GEOTCNICA DINAMICA DE SUELOS

SEXTA PRCTICA DE DINAMICA DE SUELOS

Pregunta N1:Respuesta A:Un tipo importante de tcnicas para el anlisis de la respuesta del terreno se basa en el uso de las funciones de transferencia. Para el problema de la respuesta del terreno, las funciones de transferencia pueden ser usadas para expresar varios parmetros de respuesta (como el desplazamiento, la aceleracin, el esfuerzo de corte y la deformacin de corte) en funcin de un parmetro del movimiento de excitacin (como la aceleracin del lecho rocoso). Debido a que esta relacin depende del principio de superposicin, esta aproximacin est limitada al anlisis de sistemas lineales. El comportamiento no lineal se puede aproximar, sin embargo, usando un procedimiento iterativo con propiedades del suelo lineal equivalentes.Aunque el clculo involucra la manipulacin de nmeros complejos, la aproximacin por s misma es bastante sencilla. El conocimiento de la historia de tiempos del movimiento en el lecho rocoso est representado como una serie de Fourier, normalmente utilizando la FFT (transformada rpida de Fourier). Cada trmino de la serie de Fourier de la excitacin se multiplica por la funcin de transferencia del depsito de suelo para obtener la serie de Fourier del movimiento del terreno en superficie. El movimiento del terreno en superficie se puede expresar despus en el dominio del tiempo usando la inversa de FFT. As, la funcin de transferencia determina cmo cada frecuencia del movimiento de excitacin es amplificada, o atenuada, por el depsito de suelo.

Respuesta B:Tericamente, para deformaciones por debajo de la deformacin lineal de corte lmite no debera producirse disipacin histertica de energa. Sin embargo, la evidencia experimental demuestra que incluso para estos valores tan pequeos de deformacin cierta energa es disipada, es decir que el coeficiente de amortiguamiento nunca ser cero. Por encima de la deformacin lmite, la anchura de la curva histertica propia de los suelos cclicamente cargados se incrementa al aumentar la amplitud de la deformacin.Igual que el comportamiento del mdulo reducido, las caractersticas plsticas del suelo tambin influirn en el comportamiento amortiguador. Los coeficientes de amortiguamiento de suelos altamente plsticos son menores que los de los suelos poco plsticos a la misma amplitud de deformacin cclica. La curva para IP = 0 de la figura es prcticamente idntica a la curva media de amortiguamiento que fue usada para los suelos de grano grueso cuando stos son tratados separadamente de los suelos de grano fino.

Respuesta C:Los efectos ocasionados por la licuacin de suelos en el terreno se pueden dividir en dos, de acuerdo al tipo de comportamiento que haya adoptado el suelo, es decir, el flujo por licuacin ocasiona las deformaciones ms grandes, los estimados de estas grandes deformaciones producidas por este fenmeno pueden ser hechas con una mediana exactitud, estas grandes deformaciones o desplazamientos (> 1m) son usualmente el resultado principal tanto del asentamiento inducido por gravedad como por el reacomodo geomtrico del suelo y/o la masa estructural requerida para establecer su reequilibro esttico. La mayora de deformaciones para estos casos usualmente ocurren luego de que un fuerte movimiento haya cesado, por lo que las fuerzas cclicas inerciales no son muy importantes al conducir las deformaciones, aunque s lo son al iniciar la licuacin inducida al ablandamiento del terreno.

Respuesta D:Luego de haber calculado el CSR y el CRR estos a su vez deben ser corregidos por otros factores, la magnitud del sismo, esfuerzos por presin de sobrecarga y estado inicial de esfuerzos. Por lo que el factor de seguridad contra la licuacin queda definido de la siguiente manera:

CRR7.5: Resistencia a la licuacin para un sismo de 7.5 magnitud, escala magnitud momentoCSR: Relacin de Esfuerzo Cclico

Respuesta E:Las fuerzas ssmicas se pueden calcular mediante la relacin entre el peso de la edificacin y la aceleracin generada por la vibracin del sismo. Partiendo de estos datos, se han definido unas curvas llamadas espectros de diseo, las cuales recogen el conjunto de los mximos valores de aceleracin que pueden afectar diferentes edificaciones de acuerdo a sus caractersticas vibratorias, estas dependen de su rigidez y nmero de pisos, entre otras variables.Un espectro de diseo, entonces, es la herramienta, que permite calcular las construcciones, teniendo en cuenta la actividad ssmica de la regin, las condiciones locales de la respuesta del suelo, y las caractersticas de la estructura (periodo de vibracin).Cuando un ingeniero estructural debe disear una edificacin, se localiza en una de las zonas establecidas en la microzonificacin de acuerdo con el rea de la ciudad donde est ubicado el edificio, calcula el perodo de vibracin de la estructura basado en las caractersticas de la misma, y con el espectro definido para esa zona, define la fuerza ssmica que le debe ampliar para el diseo.

Respuesta F:Las condiciones locales influyen en el contenido frecuencial de los movimientos superficiales y por lo tanto en el espectro de respuesta que se produce, se describen los conceptos bsicos referentes al tratamiento de las seales ssmicas y espectros de respuesta. Los espectros normalizados de respuesta de aceleracin para cuatro categoras de material: roca, suelos cohesivos a profundidades inferiores a 61 m, suelos no cohesivos a profundidades mayores a 76 m y finalmente, arcillas y arenas de consistencia blanda a media. Se observ que el tipo de material influye sobre la forma de los espectros de respuesta. As, para perodos inferiores a 0.5 s, las mayores amplificaciones se dan en zonas caracterizadas geolgicamente por suelos rgidos y en cambio la roca presenta menores amplificaciones. Tambin se observ que para perodos superiores a 0.5 s, la amplificacin aumenta a medida que decrece la rigidez del suelo. Los depsitos arcillosos blandos y los suelos no cohesivos son los que producen mayor proporcin de movimiento de largo perodo. Este efecto puede ser muy significativo para estructuras de alto perodo, como por ejemplo, puentes o edificios altos, si estn cimentadas en este tipo de materiales. Estos resultados mostraron que el uso de un solo espectro de respuesta estndar para todas las condiciones de sitio no era apropiado y tuvo gran influencia en el desarrollo de los cdigos sismorresistentes.

Respuesta G:El Mtodo de Refraccin Microtremor (ReMi) es un mtodo, relativamente nuevo, para mediciones in situ de perfiles de velocidad de ondas de corte Vs usando registros de ruido ambiental. Pudindose generar un perfil del subsuelo 1-D basndose en la velocidad con la profundidad.Para la adquisicin de datos se usa un sismgrafo convencional y gefonos verticales equidistantes de onda P usados en estudios de refraccin.Esta tcnica est basada en dos planteamientos. El primero es que el equipo de adquisicin de refraccin ssmica aporta una salida casi idntica a la ssmica de refraccin de la onda P, adems puede efectivamente grabar ondas superficiales a frecuencias tan bajas como de 2 Hz. El segundo planteamiento es que se pueden separar las ondas Rayleigh de otras ondas registradas por el equipo, por lo que es posible reconocer la verdadera fase de velocidad de otras velocidades aparentes. Esto hace posible un anlisis espectral de ondas de superficies (SASW) y una efectiva tcnica de anlisis multicanales de ondas de superficies (MASW).

Respuesta H:

En este estudio se propone un nuevo mtodo de anlisis bidimensional para la evaluacin de la estabilidad ssmica de taludes, rellenos sanitarios, presas de tierra y enrocamiento y estructuras aporticadas. El estudio se divide en dos partes: la primera comprende el desarrollo de un modelo matemtico y la segunda de la comprobacin del mismo y de las hiptesis propuestas por medio de ensayes de laboratorio en mesa vibradora. El modelo matemtico propone hiptesis y desarrollos alternos respecto de los mtodos utilizados comnmente, con las cuales se pretende superar algunos de los vacos y limitaciones existentes. Se considera el efecto de la discretizacin, la influencia de la friccin cintica, la geometra de la superficie de falla y de la estructura, las propiedades no lineales de los materiales constitutivos, el efecto cintico, la flexibilidad, la incidencia de la formacin de grietas y de la redistribucin de esfuerzos, la presin hidrosttica en las discontinuidades y la variacin espacial en el arribo de las ondas en estructuras de gran extensin. Para los ensayes de laboratorio se construy una mesa vibradora de un solo eje y se utiliz un modelo de masas concentradas con el que se estudi el efecto de la distribucin de la masa, la configuracin geomtrica, la rigidez, la inclinacin de la superficie de deslizamiento, la transmisin de la energa de la excitacin a travs de la interfaz de deslizamiento y las condiciones de frontera (i.e. base fija o libre). Por ltimo, se realiza la comprobacin del modelo matemtico mediante la reproduccin de los resultados de laboratorio y se propone un ndice de transmisin de energa como una forma de predecir en el futuro con ms precisin la respuesta de estas estructuras.

Pregunta N2:Se tiene el siguiente perfil de un terreno:

Usando el procedimiento simplificado de Seed e Idriss (1971), el esfuerzo cortante mximo se puede estimar a partir de:

La estimacin de la variacin de la mx con la profundidad que requiere evaluacin de la variacin de esfuerzo total vertical, v, y el factor de reduccin del esfuerzo, rd, con la profundidad. A profundidades de 1.5m y 7.5m, por ejemplo, el total de los esfuerzos verticales son:v(z=1.5m) = (1.5m)(1700kg/m3) = 2550kg/m2v(z=7.5m) = (3m)(1700kg/m3) + (1.5m)(1800kg/m3) + (3m)(1800kg/m2 + 1000kg/m2) = 16050kg/m2v(z=9m) = (3m)(1700kg/m3) + (1.5m)(1800kg/m3) + (4.5m)(1800kg/m2 + 1000kg/m2) = 20250kg/m2

Usando la siguiente la relacin para el clculo del rd, la cual es posible de calcular en una hoja de clculo simple. (T. F. Blake, 1996)A las mismas profundidades, se indican que el factor de reduccin del esfuerzo tiene valores de:rd(z=1.5m) = 0.99042rd(z=7.5m) = 0.94321rd(z=9m) = 0.92293

A las mismas profundidades, se indican que el factor de reduccin del esfuerzo tiene valores de:max(z=1.5m) = (0.22)(2550kg/m2)(0.99042) = 555.63kg/m2max(z=7.5m) = (0.22)(16050kg/m2)(0.94321) = 3330.46kg/m2max(z=9m) = (0.22)(20250kg/m2)(0.92293) = 4111.64kg/m2

Los esfuerzos de corte cclicos uniformes equivalentes se toman simplemente como el 65% de los esfuerzos mximos de corte, es decir:

Los valores son los siguientes:cyc(z=1.5m) = (0.65)(max(z=1.5m)) = 361.16kg/m2cyc(z=7.5m) = (0.65)(max(z=7.5m)) = 2164.80kg/m2cyc(z=9m) = (0.65)(max(z=9m)) = 2672.56kg/m2

Al repetir este proceso para otras profundidades, las variaciones de mx y cyc se pueden determinar y se representan:

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SEXTA PRACTICA CALIFICADA