factores que condicionan la generaciÓn de procesos …

FACTORES QUE CONDICIONAN LA GENERACIÓN DE PROCESOS DE

LICUACIÓN DURANTE EVENTOS SÍSMICOS

LUIS FERNANDO GARZÓN AMÓRTEGUI

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA - BOGOTÁ

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C.

2012

FACTORES QUE CONDICIONAN LA GENERACIÓN DE PROCESOS DE

LICUACIÓN DURANTE EVENTOS SÍSMICOS

LUIS FERNANDO GARZÓN AMÓRTEGUI

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL.

DIRECTOR

CARLOS EDUARDO RODRÍGUEZ PINEDA

ING. CIVIL PhD, MG, MSc, DIC

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA - BOGOTÁ

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C.

2012.

i

DEDICATORIA

En este momento, en el cual puedo decir que he cumplido una etapa de mi vida, debo dar

gracias a mis padres y a mi hermano por haberme acompañado en el transcurso del

desarrollo de la tesis.

Padres, gracias por el esfuerzo y sacrificio que día a día hicieron para que pudiera salir

adelante, gracias por el amor incondicional y la dedicación que han puesto para que

llegara este momento.

Esta tesis va dedicada con mucho amor, a mi familia, en especial a la memoria de mi

abuelito Plinio, que lamentablemente no vivió para verme graduar.

ii

AGRADECIMIENTOS

Quiero expresar mi más profundo agradecimiento a mi director, el Dr. Carlos E.

Rodríguez P., por su apoyo y dedicación, y por motivarme en el estudio y la práctica de

la ingeniería geotécnica.

Al ingeniero Nelsón Obregón Neira, por su colaboracion y motivacion, durante el

proceso del análisis mediante el método de Redes Neuronales Artificiales (RNA).

Igualmente expreso mi gratitud a todos aquellos que de alguna u otra manera

contribuyeron al desarrollo de esta tesis.

Adicionalmente gracias a mis condiscípulos que hicieron muy gratos éstos años de

universidad.

iii

TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1

1.1. Justificación............................................................................................................ 1

1.2. Antecedentes .......................................................................................................... 3

1.3. Objetivos ................................................................................................................ 8

1.4. Alcance ................................................................................................................... 8

1.5. Metodología del Trabajo ........................................................................................ 8

1.5.1. Estudio del problema.............................................................................................. 9

1.5.2. Recolección de información ................................................................................. 10

1.5.3. Ingresó de datos.................................................................................................... 10

1.5.4. Análisis de la información ................................................................................... 10

1.5.5. Preparación del documento .................................................................................. 11

1.6. Contenido del Trabajo .......................................................................................... 11

2. MARCO DE REFERENCIA ............................................................................... 14

2.1. Marco Conceptual ................................................................................................ 14

2.1.1. Nociones de Sismología ....................................................................................... 14

2.1.2. Proceso de Licuación ........................................................................................... 37

2.2. Marco de Antecedentes del Problema .................................................................. 49

2.2.1. Propiedades de suelos con susceptibilidad de licuación ...................................... 49

2.2.2. Factores que condicionan la licuación ................................................................. 53

2.2.3. Efectos de la licuación en las fundaciones de edificaciones ................................ 54

2.2.4. Técnicas de mitigación del riesgo por licuación .................................................. 55

3. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION .................................................. 59

3.1. Caso 1 ................................................................................................................... 59

3.2. Caso 2 ................................................................................................................... 62

3.3. Caso 3 ................................................................................................................... 63

3.4. Caso 4 ................................................................................................................... 63

3.5. Caso 5 ................................................................................................................... 65

3.6. Caso 6 ................................................................................................................... 68

iv

3.7. Caso 7 ................................................................................................................... 68

3.8. Caso 8 ................................................................................................................... 69

3.9. Caso 9 ................................................................................................................... 71

4. ENSAYOS PARA LA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE LICUACIÓN . 73

4.1. Estudios realizados mediante métodos de ensayos de laboratorio ....................... 73

4.1.1. Análisis comparativo de los ensayos.................................................................... 79

4.2. Nuevas técnicas de ensayos en campo ................................................................. 81

4.2.1. T–Rex ................................................................................................................... 81

4.2.2. Licuador ............................................................................................................... 83

4.2.3. Thumper ............................................................................................................... 85

4.2.4. Comparación de rango máximo de frecuencia de los tres ensayos ...................... 87

4.3. Métodos para la evaluación a la susceptibilidad de licuación a partir de

ensayos ................................................................................................................. 88

4.3.1. Metodologías desarrolladas a partir del comportamiento de los suelos que has

sufrido eventos sísmicos .................................................................................................. 89

5. ESTRUCTURA DE LA BASE DE DATOS ..................................................... 130

6. EVALUACIÓN DE LOS CRITERIOS HISTÓRICO Y COMPOSICIONAL . 140

6.1. Criterio Histórico ............................................................................................... 140

6.2. Criterio composicional ....................................................................................... 142

7. ANÁLISIS ESTADÍSTICO ............................................................................... 144

7.1. Análisis estadístico de las variables ................................................................... 145

7.2. Análisis estadístico de las variables a utilizar para la realización del modelo

de correlación multivariable ............................................................................... 171

7.3. Modelo de correlación lineal .............................................................................. 177

7.4. Metodo de Redes neuronales artificiales (RNA) ............................................... 187

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................. 197

9. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 201

v

LISTADO DE FIGURAS

Figura 1.1 Sismo en Niigata –Japón (1964) ................................................................ 6

Figura 1.2 Sismo en Kobe –Japón (1995) ................................................................... 7

Figura 1.3 Fases y actividades del trabajo realizado ................................................... 9

Figura 2.1 Ondas Sísmicas ........................................................................................ 15

Figura 2.2 Variación de la velocidad de las ondas P y S y de la densidad con

respecto a la estructura de la Tierra.......................................................... 18

Figura 2.3 Reflexión y refracción de las trayectorias de las ondas sísmicas desde la

fuente del sismo (Foco) por las diferentes capas de la Tierra .................. 19

Figura 2.4 Principales placas tectónicas, crestas medio oceánicas, zanjas y fallas

transformantes de la tierra ........................................................................ 21

Figura 2.5 Actividad sísmica mundial. Los puntos representan los epicentros de

sismos importantes. Se evidencia que la localización de la gran mayoría

de los sismos corresponde a los límites entre placas ............................... 22

Figura 2.6 Corrientes de convección en el manto ..................................................... 23

Figura 2.7 Tipos de Fallas, (A) Normal, (B) Inversa y (C) Transformante ............... 24

Figura 2.8 Límites convergentes entre placas a) Oceánica – Oceánica, b) Oceánica –

Continental y c) Continental – Continental .............................................. 26

Figura 2.9 Ejemplo de Límites de Falla Transformante – Falla de San Andrés ....... 27

Figura 2.10 Límites divergentes entre placas a) Continental y b) Oceánica ............... 28

Figura 2.11 Teoría del Rebote Elástico de Sismos ...................................................... 29

Figura 2.12 Notación para describir la localización de un sismo ................................ 31

Figura 2.13 Respuesta de arenas saturadas (a) contráctiles y (b) dilatantes, a corte no

drenado ..................................................................................................... 42

Figura 2.14 Trayectoria del cortante monotónico y cíclico ......................................... 45

Figura 2.15 Relación entre la distancia epicentral de los sitios en los cuales se ha

observado licuación y la magnitud del momento para sismos

superficiales. Después de la investigación de Ambraseys de1988, se han

vi

encontrado sismos profundos (profundidad focal >50Km) que han

producido licuación a mayores distancias ................................................ 50

Figura 2.16 Granulometría de suelos que han presentado licuación ........................... 51

Figura 2.17 Evaluación de suelos licuables ................................................................. 52

Figura 2.18 Comportamiento de pilotes en caso de suelos licuables .......................... 55

Figura 3.1 Intensidad epicentral Vs distancia empicentral ........................................ 66

Figura 3.2 Magnitud Ms Vs distancia empicentral, entre los años 1117 - 1990 ........ 66

Figura 3.3 Magnitud Ms Vs distancia empicentral, entre los años 1900 - 1990 ........ 67

Figura 3.4 Magnitud Me Vs distancia empicentral, entre los años 1117 - 1990 ........ 67

Figura 4.1 Estado de esfuerzos del suelo antes del sismo ......................................... 73

Figura 4.2 Esfuerzos presentes en el suelo durante el evento sísmico ...................... 74

Figura 4.3 Circulo de Mohr, en función de los esfuerzos totales, en el ensayo triaxial

cíclico para una muestra de suelo en condiciones isotrópicamente

consolidada ............................................................................................... 75

Figura 4.4 Resultados típicos de corte cíclico en arenas compactas ......................... 76

Figura 4.5 Resultados comparativos entre los ensayos triaxial y el ensayo de corte

cíclico ....................................................................................................... 77

Figura 4.6 T-Rex........................................................................................................ 82

Figura 4.7 Fuerza máxima ejercida por el T-Rex ...................................................... 83

Figura 4.8 Licuador ................................................................................................... 84

Figura 4.9 Fuerza máxima ejercida por el Licuador .................................................. 85

Figura 4.10 Thumper ................................................................................................... 86

Figura 4.11 Fuerza máxima ejercida por el Thumper ................................................. 87

Figura 4.12 Comparación del rango máximo de frecuencia del T-Rex, Licuador y

Thumper, a) vertical - b) horizontal ......................................................... 88

Figura 4.13 Correlación entre el esfuerzo cíclico y el SPT que causa licuación en

función de (N1)60, para arenas limpias y sismo MS= 7.5 ........................ 92

Figura 4.14 Coeficiente de reducción de esfuerzos ..................................................... 94

Figura 4.15 Curvas de valores de CN y Cqc ................................................................. 96

vii

Figura 4.16 Correlación de esfuerzos cíclicos para evaluar el potencial de licuación en

función de (N1)60 y de la Vs para arenas, para diferentes magnitudes de

sismo ........................................................................................................ 97

Figura 4.17 Correlación entre el esfuerzo cíclico y el SPT que causa licuación en

función de (N1)60, para arenas limpias y sismo MS= 7.5 ........................ 98

Figura 4.18 Expresión para el coeficiente e1 ............................................................. 102

Figura 4.19 Correlación de campo entre la relación de esfuerzos cíclicos, td/σ’v y el

valor de N1 corregido, a) para arenas limpias, b) para arenas con más del

10% de finos ........................................................................................... 104

Figura 4.20 Relación de esfuerzos cíclicos que causan licuación en función de (N1)60

................................................................................................................ 107

Figura 4.21 Relación qc/N60 con el tamaño de las partículas D50 .............................. 110

Figura 4.22 Relación de esfuerzos cíclicos que causan licuación en función de qc .. 111

Figura 4.23 Correlación entre la relación de esfuerzos cíclicos t/σ’v y Cr ................ 113

Figura 4.24 Correlación entre la resistencia de licuación y qc, hallada de la Figura

4.22 y Figura 4.23 .................................................................................. 113

Figura 4.25 Variación de qc/N con el tamaño de las partículas (D50) ........................ 114

Figura 4.26 Propiedades entre la resistencia a licuarse y qc1, con un D50 > 0.25mm 116

Figura 4.27 Correlaciones entre la resistencia a licuarse y qc1 para arenas sueltas y

limosas ................................................................................................... 116

Figura 4.28 Carta de clasificación de suelos, con base en el CPT ............................ 117

Figura 4.29 Curvas límite por la izquierda y por la derecha (amax = 0.6 g) ............... 119

Figura 4.30 Curvas límites por la derecha para valores de amax entre 0.2 a 0.8 g ..... 120

Figura 4.31 Riesgo de licuación mediante el ensayo del CPT .................................. 122

Figura 4.32 Índice de tipo de suelo (Ic) Vs. contenido aparente de finos (CF) para

suelos normalmente consolidados .......................................................... 124

Figura 4.33 Factor de corrección por el contenido de fino, para determinar la

resistencia equivalente del CPT ............................................................. 126

Figura 4.34 Relaciones de esfuerzos cíclicos que causan licuación en función de la

velocidad de ondas de corte corregida ................................................... 128

viii

Figura 5.1 Formulario de consulta y captura de “Catálogo de sismos detonantes” 134

Figura 5.2 Formulario de consulta y captura de “Depósitos licuados” ................... 138

Figura 6.1 Distancia Epicentral Vs Magnitud del Sismo (Ms) ................................ 141

Figura 6.2 Límites de granulometría de suelos que han presentado licuación ........ 142

Figura 7.1 Datos de los registros ............................................................................. 145

Figura 7.2 Histograma y Q-Q plot de la variable N60(SPT) ................................... 146

Figura 7.3 Diagrama de cajas, variable N60(SPT) .................................................. 147

Figura 7.4 Histograma y Q-Q plot de la variable Distancia epicentral (*) .............. 148

Figura 7.5 Diagrama de cajas, variable Distancia epicentral (*) ............................. 148

Figura 7.6 Histograma y Q-Q plot de la variable Aceleración pico (*) .................. 149

Figura 7.7 Diagrama de cajas, variable Aceleración pico (*) ................................. 150

Figura 7.8 Histograma y Q-Q plot de la variable Contenido de finos ..................... 151

Figura 7.9 Diagrama de cajas, variable Contenido de finos .................................... 151

Figura 7.10 Histograma y Q-Q plot de la variable Espesor del estrato licuado ........ 153

Figura 7.11 Diagrama de cajas, variable Espesor del estrato licuado ....................... 153

Figura 7.12 Histograma y Q-Q plot de la variable Espesor del suelo sobre el estrato

licuado .................................................................................................... 154

Figura 7.13 Diagrama de cajas, variable Espesor del suelo sobre el estrato licuado 155

Figura 7.14 Histograma y Q-Q plot de la variable D50 ............................................ 156

Figura 7.15 Diagrama de cajas, variable D50 ........................................................... 156

Figura 7.16 Histograma y Q-Q plot de la variable Inclinación del terreno ............... 158

Figura 7.17 Diagrama de cajas, variable Inclinación del terreno .............................. 158

Figura 7.18 Histograma y Q-Q plot de la variable Profundidad del nivel freático ... 159

Figura 7.19 Diagrama de cajas, variable Profundidad del nivel freático .................. 159

Figura 7.20 Histograma y Q-Q plot de la variable Resistencia a la penetración con

cono qc ................................................................................................... 160

Figura 7.21 Diagrama de cajas, variable Resistencia a la penetración con cono qc . 161

Figura 7.22 Histograma y Q-Q plot de la variable Coeficiente de uniformidad ....... 162

Figura 7.23 Diagrama de cajas, variable Coeficiente de uniformidad ...................... 162

ix

Figura 7.24 Histograma y Q-Q plot de la variable Contenido de la fracción arcillosa

................................................................................................................ 163

Figura 7.25 Diagrama de cajas, variable Contenido de la fracción arcillosa ............ 164

Figura 7.26 Histograma y Q-Q plot de la variable Coeficiente de gradación ........... 165

Figura 7.27 Diagrama de cajas, variable Coeficiente de gradación .......................... 165







Figura 7.34 Histograma y Q-Q plot de la variable Velocidad de onda de corte Vs .. 171

Figura 7.35 Diagrama de cajas, variable Velocidad de onda de corte Vs ................. 171

Figura 7.36 Variables con más de 450 datos ............................................................. 172

Figura 7.37 Variable dependiente vs cada variable independiente ........................... 174

Figura 7.38 Histograma y Q-Q plot de los residuos .................................................. 184

Figura 7.39 Diagrama de dispersión del valor pronosticado N60(SPT) Vs el

LN(N60(SPT)) y el valor pronosticado N60(SPT) Vs los residuos ....... 185

Figura 7.40 Impacto de las variables independientes en la variable N60(SPT) ........ 187

Figura 7.41 Estructura de una red neuronal multicapa .............................................. 188

Figura 7.42 Red neuronal artificial ............................................................................ 188

Figura 7.43 Error de la media cuadrática Vs Épocas de validación .......................... 190

Figura 7.44 Histograma normalizado, para cada uno de los casos ............................ 191

Figura 7.45 Desempeño de la red neuronal, Observado Vs Simulado, (a) Caso de

entrenamiento, (b) Caso de validación, (c) Caso de prueba, (d) Caso de

validación ............................................................................................... 193

x

LISTADO DE TABLAS

Tabla 2.1 Clasificación de las consecuencias de la licuación del suelo ................... 47

Tabla 3.1 Sismos que no presentaron presencia de licuación en la base de datos de

Ramírez O., (2004) ................................................................................... 60

Tabla 3.2 Resumen de los datos del catálogo de sismos que han generado licuación

.................................................................................................................. 61

Tabla 3.3 Resumen de los datos del catálogo de depósitos de licuación ................. 61

Tabla 4.1 Desventajas y ventajas de los ensayos ..................................................... 79

Tabla 4.2 Factores de corrección de la resistencia a la licuación en función de la

magnitud del sismo .................................................................................. 96

Tabla 4.3 Energías aplicadas al SPT en función del procedimiento en distintos

países ........................................................................................................ 99

Tabla 4.4 Procesos del SPT recomendados cuando existe presencia de licuación 100

Tabla 4.5 Expresión para el coeficiente e4 ............................................................. 101



Tabla 4.8 Equivalente de N en función del contenido de finos.............................. 104

Tabla 4.9 Valores para N* en función de la intensidad del sismo, según la escala de

Mercalli modificada ............................................................................... 106

Tabla 4.10 Valores para qc* en función de la intensidad del sismo, según la escala de

Mercalli modificada ............................................................................... 108

Tabla 5.1 Lista de países que se presentan en la base de datos .............................. 130

Tabla 5.2 Información del formulario - Catálogo de sismos detonantes ............... 132

Tabla 5.3 Información del formulario - Depósitos licuados .................................. 135

Tabla 5.4 Relación entre “Catálogo de sismos detonantes” y “Depósitos licuados”

................................................................................................................ 139

Tabla 7.1 Estadística descriptiva de N60(SPT) ...................................................... 145

Tabla 7.2 Estadística descriptiva de Distancia epicentral (*)................................. 147

Tabla 7.3 Estadística descriptiva de la Aceleración pico (*) ................................. 149

xi

Tabla 7.4 Estadística descriptiva de Contenido de finos ........................................ 150

Tabla 7.5 Estadística descriptiva Espesor del estrato licuado ................................ 152

Tabla 7.6 Estadística descriptiva del Espesor del suelo sobre el estrato licuado ... 153

Tabla 7.7 Estadística descriptiva de D50 ............................................................... 155

Tabla 7.8 Estadística descriptiva de la Inclinación del terreno .............................. 156

Tabla 7.9 Estadística descriptiva de la Profundidad del nivel freático .................. 158

Tabla 7.10 Estadística descriptiva de la Resistencia a la penetración con cono qc . 160

Tabla 7.11 Estadística descriptiva del Coeficiente de uniformidad ......................... 161

Tabla 7.12 Estadística descriptiva del Contenido de la fracción arcillosa ............... 162

Tabla 7.13 Estadística descriptiva del Coeficiente de gradación ............................. 164




Tabla 7.17 Estadística descriptiva de la Velocidad de onda de corte Vs ................. 170

Tabla 7.18 Matriz de correlaciones .......................................................................... 176

Tabla 7.19 Resumen del modelo de regresión lineal con 7 variables independientes

................................................................................................................ 178

Tabla 7.20 Salida de coeficientes de regresión lineal con 7 variables independientes

................................................................................................................ 179

Tabla 7.21 Prueba de Kolmogorov – Smirnov para validar la normalidad de los

errores ..................................................................................................... 180

Tabla 7.22 Resumen del modelo de regresión lineal con 7 variables independientes,

aplicando logaritmo natural.................................................................... 181

Tabla 7.23 Salida de coeficientes de regresión lineal con 7 variables independientes,




Tabla 7.25 Análisis de varianza (ANOVA) ............................................................. 183



xii


errores ..................................................................................................... 185

Tabla 7.28 Resumen del procesamiento de los casos .............................................. 189


errores, para una muestra ....................................................................... 194

Tabla 7.30 Importancia de las variables independientes .......................................... 195

Tabla 7.31 Importancia Normalizada ....................................................................... 196

xiii

ANEXOS

ANEXO 1 REGISTRO DE LA BASE DE DATOS

ANEXO 2 DISTANCIA EPICENTRAL VS MAGNITUD DEL SISMO

ANEXO 3 GRÁFICAS GRANULOMÉTRICAS

1

1. INTRODUCCIÓN

1.1. JUSTIFICACIÓN

La ocurrencia de los sismos constituye un peligro tanto para las zonas urbanas como para

las rurales y puede llevar a desastres parciales y en algunos casos totales, a menos que se

tomen medidas adecuadas desde el punto de vista de la ingeniería sísmica. Tales medidas

pueden proporcionar un nivel adecuado de seguridad a costos razonables, pero para su

definición se requiere un amplio conocimiento de las propiedades del sismo, de la

influencia de éste sobre el suelo y del comportamiento de las estructuras ante este evento.

En los últimos años se han presentado en el mundo diferentes eventos sísmicos, los cuales

en su mayoría han generado considerables pérdidas humanas y económicas. Una gran parte

de estos eventos han ocurrido en zonas costeras, en donde es usual que los suelos

granulares saturados, característicos de estas zonas, se vean sometidos a procesos de

licuación.

La Costa Pacífica Colombiana se encuentra ubicada en una zona de amenaza sísmica alta,

conocida con el nombre de Cinturón de Fuego del Pacifico, la cual se extiende desde la

Patagonia hasta Alaska, posición que la hace más vulnerable ante los eventos sísmicos,

siendo necesario ampliar el conocimiento sobre las características de los suelos, con el

propósito de poder evaluar el potencial de licuación.

La licuación se puede manifestar mediante la formación de volcanes de arena y canales de

lodo sobre la superficie del suelo, debidos a la filtración del agua por las grietas o fisuras

que se van formando en las capas de suelo, generando pérdidas en la capacidad portante,

movimientos laterales, oscilaciones horizontales del terreno y fallas de taludes por flujo en

el suelo.

Algunos de los efectos que sufren las estructuras cimentadas en depósitos de suelos

granulares saturados durante un sismo, en los cuales se ha desarrollado el proceso de

2

licuación, son asentamientos totales o diferenciales, hundimiento, colapso, flotación de las

estructuras livianas enterradas y desplazamiento lateral de las mismas.

Con el propósito de predecir la amenaza a la que están expuestos este tipo de depósitos y

mitigar los desastres que conlleva, es importante contar con un estudio previo sobre las

propiedades de los suelos que han presentado este tipo de comportamiento. En el desarrollo

de este trabajo se agrupará información histórica referente a los movimientos sísmicos

asociados con casos de licuación, para lo cual se complementará y ampliará la base de

datos desarrollada por Ramírez, (2004), tesis para optar al grado de Especialista en

Geotecnia de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia, sede

Bogotá, quien incluyó información de eventos de licuación asociados a sismos en América,

Japón y Turquía, con los correspondientes parámetros que controlan el proceso de

licuación, al igual que las características de las condiciones dinámicas que detonaron el

proceso, limitado por la disponibilidad de información.

La base de datos se ampliará con la inclusión de registros a nivel mundial de sismos con los

correspondientes depósitos. Dentro de los parámetros a considerar para los sismos está la

intensidad, la magnitud y el epicentro; para los depósitos: edad geológica del depósito,

inclinación del terreno, tipo de depósito, granulometría, contenido de finos, índice de

plasticidad, posición del nivel freático y resultados del ensayo SPT, resistencia al CTP,

velocidad de onda de corte, espesor del suelo sobre el estrato licuado, espesor del estrato

licuado, distancia epicentral y aceleración pico de los estratos, entre otros.

En esta tesis se realiza la correlación de las propiedades de los depósitos de los suelos y del

evento detonante que generó la licuación (sismo), con el propósito formular un modelo de

correlación multivariada para estimar el potencial de licuación en suelos durante eventos

sísmicos.

Se pretende que este estudio sea de especial utilidad como fuente de información para

proyectos de obras civiles que se desarrollan bajo la superficie, tales como oleoductos,

3

redes de servicios y túneles, obras que inevitablemente son necesarias para la población y

son las que se han visto más afectadas ante procesos de licuación.

1.2. ANTECEDENTES

El proceso de la licuación se ha observado en diferentes sismos desde hace muchos años,

sin embargo, a pesar de que se tenían registros de los sismos y la descripción de sus

efectos, hasta hace relativamente poco tiempo se desconocía que estaban asociados a

procesos de licuación. A partir de este conocimiento, para los sismos recientes se ha venido

prestando mayor atención al estudio de este proceso y se han ampliado los registros con la

información de los parámetros correspondientes tanto a los sismos como a los depósitos

asociados a éstos. Algunos de estos sismos documentados se han seleccionado para ser

incluidos en la base de datos de este trabajo.

Ante la presencia de eventos sísmicos, la licuación puede llegar a cobrar gran importancia

dado que al presentarse genera inestabilidad en el suelo. En los años sesenta comenzó la

preocupación por el tipo de daños, en ese tiempo ocurrieron dos sismos importantes, el de

la costa de Alaska (1964), y posteriormente en el mismo año el sismo de Niigata-Japón,

sismos en los cuales el suelo presentó grandes deformaciones. Una vez estudiados estos

sismos se determinó que en ellos se desarrollaron los efectos que caracterizan un proceso

de licuación, uno de estos efectos es la disminución de los esfuerzos efectivos y la pérdida

de la capacidad de carga de los depósitos del suelo que soportan las fundaciones.

Para el caso de Colombia se han identificado casos de licuación durante eventos sísmicos

que han generado grandes pérdidas, tales como:

Sismo del 16 de marzo de 1644, es uno de los más importantes en el país. Su epicentro fue

entre Chipaque y Tunjuelo, se presenciaron efectos de licuación de suelos en la zona de

Tunjuelo, mientras que en Chipaque se presentaron grietas en el terreno. Adicionalmente

ocurrieron deslizamientos que causaron un daño importante como fue el represamiento del

río Bogotá. (Espinosa A.).

4

Sismo del 20 de enero de 1834, su epicentro fue en Sibundoy, se vieron afectados los

departamentos de Putumayo y Nariño, varias de las construcciones quedaron arruinadas.

Pero los efectos más significativos se presenciaron en la naturaleza, ya que ocurrieron

deslizamientos que obstruyeron el cauce de los ríos Quinchoa y Balsayaco y se generaron

volcanes de arena. (Markrey A., 1998).

Sismo del 8 de marzo de 1883, se localizó en Riosucio en la región de Urabá, como

consecuencia se presentaron asentamientos. Igualmente en Mutatá se generaron volcanes

de lodos. (Markrey A., 1998).

Sismo del 31 de enero de 1906, se generó al sur de la costa Colombiana y al norte de la

del Ecuador, se reportó licuación en Cabo Manglares, también en grietas en el suelo desde

La Tola hasta Guapí. (Markrey A., 1998).

Sismo del 19 de febrero de 1958, se presentó licuación en el sur de la costa Colombiana,

se afectaron los terraplenes de la vía entre el continente y Tumaco y los localizados entre

las islas de Viciosa y el Viaducto. (Markrey A., 1998).

Sismo del 26 de septiembre de 1970, se presentó en el municipio de Bahía Solano, donde

causó grandes daños en las vías, afectando el terraplén de la vía que conduce al aeropuerto.

Adicionalmente se presenció expulsión de arena y agua. (Markrey A., 1998).

Sismo del 30 de agosto de 1977, se presentó en Apartado – Antioquia, donde existieron

fisuras que bordeaban depósitos de arenas. (Markrey A., 1998).

Sismo del 23 de octubre de 1979, se sintió en la parte norte del departamento del Valle del

Cauca, donde una de las mayores evidencias fue el cambio del nivel freático y los

asentamientos que se presentaron en los acuíferos. En estos lugares del Valle del Cauca,

5

ahora prefieren utilizarlos para la agricultura, con el fin de disminuir el riesgo de pérdidas

de vida humana. (Markrey A., 1998).

Sismo del 12 de diciembre de 1979, donde se presentó un sismo cuyo epicentro fue

localizado en el Océano Pacifico a 75 kilómetros de Tumaco, de magnitud de 8.1 grados en

la escala de Richter ocasionó un tsunami en el cual se vieron afectados los departamentos

de Nariño, Cauca y Valle del Cauca, en el sector de Tumaco varias viviendas fallaron no

por causa del tsunami, sino por los efectos de la licuación que se presentaron en el terreno,

en el lugar se registraron 44 muertos y cerca de 1280 construcciones averiadas. (Red

Sismológica Nacional de Colombia, 1979; Markrey A., 1998).

Sismo del 17 de octubre de 1983, su epicentro fue en Popayán, donde se reportó aumento

del nivel freático, generando así volcanes de arena y expulsiones de agua en el área de la

ribera del rio Molinos. (Markrey A., 1998).

Sismo del 31 de marzo de 1992, se presenció licuación en la costa norte del departamento

del Valle del Cauca y el sur del Choco, en la zona de Choncho hasta Sivirú, el reporte se

realizó por reconocimientos aéreos sobre la zona, y organismos de socorro. (Markrey A.,

1998).

Sismo del 31 de marzo de 1992, se presenció licuación en el rio Atrato, en la parte sur de

Antioquia se alcanzó a sentir el sismo tanto que en Quibdó hubo licuación. En Murindó la

licuación hizo que las construcciones en mampostería se colapsaran, así como las redes de

servicios públicos. (Markrey A., 1998).

Por otro lado, se reportan algunos de los principales sismos a nivel mundial que han tenido

presencia de licuación, los cuales son:

Sismo de Niigata en Japón (1964), este sismo con una magnitud de Ms=7.5, se presentó el

16 de junio de 1964, ocasionó severos daños a casi 2000 viviendas y la pérdida de 28 vidas

6

humanas, (Ver Figura 1.1). Se generó a causa de un tsunami que se presentó cerca al

puerto. (Parra D., 2008).

Figura 1.1 Sismo en Niigata –Japón (1964)

(Parra D., 2008)

Sismo de Alaska en EE.UU (1964), este sismo con una magnitud de Ms=9.2, se presentó

el 27 de marzo de 1964, golpeo fuertemente a Prince William Sound y causo

desprendimiento en la tierra y la generación del efecto de licuación. (Parra D., 2008)

Terremoto en Chimbote, Perú (1970), se presentó el 31 de mayo de 1970, con una

magnitud Ms=7.8. Se produjeron desplazamientos laterales en el terreno a causa de la

licuación en depósitos deltaicos y aluviales, generando fisuras en el suelo y afectando las

estructuras. En la zona central de Chimbote se evidenció un área de licuación, así como de

asentamientos diferenciales en las cimentaciones. (Parra D., 2008).

Sismo de Loma Prieta en EE.UU (1989), este sismo con una magnitud de Ms=7.1,

ocasionó severos daños alrededor de la ciudad de San Francisco y Oakland, donde se

percibió presencia de licuación. Adicionalmente se presentaron daños en las estructuras y

sistemas de tuberías enterradas, que se encontraban ubicadas en las cercanías de la bahía,

http://www.scribd.com/doc/2567670/licuacion-de-suelos-y-resistencia-ciclica-ing




7

donde los suelos sueltos y saturados presentaron susceptibilidad a la licuación; como

resultado se generaron volcanes de arena. (Parra D., 2008).

Sismo de Kobe en Japón (1995), el sismo de Hanshin de 1995 con una magnitud de

Ms=6.9, fue uno de los sismos más destructivos que se han presentado en Japón. En la

Figura 1.2, se muestra la afectación debida a la magnitud de este sismo, en el cual se

presentó licuación. Dentro de los daños se tiene el colapso de la autopista Hanshin y de las

estructuras en las cercanías del puerto, como se puede apreciar en la Figura 1.2. (Parra D.,

2008).

Figura 1.2 Sismo en Kobe –Japón (1995)

(Parra D., 2008)




8

1.3. OBJETIVOS

Objetivo General

Formular un modelo de correlación multivariada para estimar el potencial de

licuación, a partir de las propiedades del suelo que llevan a la generación del

efecto de licuación.

Objetivos Específicos

Desarrollar una base de datos que sintetice las características más relevantes de

procesos de licuación inducidos por sismos a nivel mundial.

Desarrollar un análisis de estadística descriptiva y correlaciones multivariadas

compiladas en una base de datos, tomando como variable dependiente un

parámetro que permita evaluar el potencial de licuación en suelos durante

eventos símicos.

1.4. ALCANCE

El alcance del presente trabajo implica la evaluación del potencial de licuación causado por

eventos sismos, mediante correlaciones multivariadas a partir de la complementación y

ampliación de la base de datos de Ramírez O., (2004), la cual fue desarrollada en Microsoft

Access 1997. Durante el desarrollo del trabajo se incluirá información disponible de otros

países, cuya calidad se considere adecuada para hacer parte de la base de datos.

Este trabajo hace parte de la primera fase del Proyecto de Investigación que adelanta el

profesor Carlos Eduardo Rodríguez Pineda, titulado “Efectos geológicos durante eventos

sísmicos”.

1.5. METODOLOGÍA DEL TRABAJO

En la Figura 1.3 se presenta el organigrama con las fases que se contemplaron en la

realización de la tesis.

9

Figura 1.3 Fases y actividades del trabajo realizado

1.5.1. Estudio del problema

Se inició con la investigación del estado del arte de los procesos que inducen a la licuación

del suelo y de documentos que contienen antecedentes de estos procesos, la manera como

se evalúa la licuación, los criterios y factores que inducen a su ocurrencia, la afectación a

las estructuras y la manera como se pueden mitigar sus efectos. Para este estudio se

consultaron artículos técnicos y libros específicos sobre dinámica de suelos y licuación, los

cuales se encuentran consignados en la bibliografía.

Desarrollo del documento

METODOLOGIA

Ingreso de información a la

base de datos

Análisis estadístico de los

parámetros

Investigación del estado del arte del proceso de

licuación, sus antecedentes y metodologías de

evaluación

Recolección de

informaciónIngreso de datos

Análisis de la

información

Procesos de licuación

inducidos por sismos

Preparación del documento

final y elaboración de

conclusiones y

recomendaciones

Determinación de

relaciones y

correlaciones entre

parámetros

10

1.5.2. Recolección de información

Como primer paso, se buscaron documentos relacionados con procesos de licuación

inducidos por sismos. Para este propósito se consultaron el Catálogos sísmicos, Reportes de

sismos y artículos técnicos. Estos documentos se encuentran relacionados en la

bibliografía.

1.5.2.1. Procesos de licuación inducidos por sismos

En los documentos seleccionados se encontró información de los sismos y de los depósitos

asociados con éstos.

1.5.3. Ingresó de datos

Se tuvieron en cuenta dos aspectos: (1) Complementar la base de datos de Ramírez O.

(2004) que se describe más adelante, (2) Ampliar esta base a partir de los nuevos

documentos encontrados.

1.5.3.1. Ingresó de información a la base de datos

El primer paso fue asignar un código a cada uno de los sismos, el cual es común a los

depósitos asociados a este. En el Capítulo 5, se incluye la descripción de la información

que se ingresó tanto para los sismo como para los depósitos.

1.5.4. Análisis de la información

Una vez terminado el ingresó de la información, se hace un análisis de las variables por

medio del Software estadístico de IBM SPSS Statistics Version 20, para luego obtener un

modelo de correlación multivariable que evalué el potencial de licuación.

1.5.4.1. Análisis estadístico de los parámetros

Se realizó el análisis estadístico de todas las variable registradas en la base de datos, con el

propósito de conocer cuantos registros existen por variable y sus valores máximos,

mínimos y la media aritmética.

11

Se prosiguió a verificar entre los datos recolectados cual de ellos debía ser la variable

dependiente y cuales las independientes. Una vez conocida la variable dependiente se

realizó un filtro para seleccionar los datos con los cuales se debía realizar el análisis.

1.5.4.2. Determinación de relaciones y correlaciones entre parámetros.

En SPSS se trabajó primero con un modelo de regresión lineal múltiple, sin embargo, no

fue el óptimo, pero si evidenció la necesidad de eliminar algunas variables independientes,

dado que éstas no hacían un aporte significativo al modelo. Para obtener un mejor ajuste

del modelo, se trabajaron las variables mediante una regresión lineal logarítmica (logaritmo

natural).

1.5.5. Preparación del documento

Paralelamente con la complementación y ampliación de la base de datos se preparó el

documento, el cua está dividido en tres partes principales, la primera es el estudio del

proceso, sus antecedentes y los trabajos de investigación generados con la ocurrencia de

este proceso, la segunda los ensayos de laboratorio y de campo empleados para la

evaluación y/o verificación de los parámetros del suelo y la última parte el análisis

estadístico a partir de la información de la base de datos, para llegar a las conclusiones y

recomendaciones del trabajo.

1.5.5.1. Contenido del documento.

En el numeral 1.6, se hace una descripción de cada uno de los capítulos que comprenden el

trabajo.

1.6. CONTENIDO DEL TRABAJO

El documento, se desarrolla de la siguiente manera:

El Capítulo 1, contiene la justificación, los antecedentes, los objetivos que se

plantearon para el desarrollo del trabajo, el alcance de la investigación, metodología

del trabajo y el contenido principal de la tesis.

12

El Capítulo 2, contiene el marco conceptual y el marco de antecedentes del

problema. En el conceptual se incluyen nociones de sismología y se explica el

proceso de licuación, y en el marco de antecedentes, las propiedades de los suelos

con susceptibilidad a licuación, los factores que condicionan la licuación, los

efectos de ésta en las fundaciones de edificaciones y las técnicas de mitigación del

riesgo por licuación.

El Capítulo 3, se mencionan trabajos de investigación en los cuales se han tratado

casos históricos de sismos que han generado licuación, las cuales han realizado

recopilación de los parámetros sísmicos y los del suelo, en algunos lugares del

mundo. Así mismo se describe la base de datos de Ramírez O. (2004); el trabajo de

los casos históricos de Venezuela, el cual fue desarrollado por la Universidad

Central de Venezuela (UCV) desarrollado por Rodríguez L. y otros. (2006); la

investigación por la asociación de riesgos sísmicos y el proceso de licuación en

Argentina desarrollado por Perucca L., y otros, (2006); la base de datos compuesta

por varios depósitos de los sismos de Niigata - Japón en 1964 y el de San Fernando

– California en 1971, que estableció un método para evaluar la licuación

desarrollado por Mihail Chiru – Danzer, y otros, (2000); la recolección de los

registros de sismos que presentaron licuación en Italia entre los años 1117 a 1990,

donde se realizaron correlaciones entre los datos de distancia epicentral con la

magnitud del sismo desarrollado por Galli P., (1999); la validación del ensayo CPT

para evaluar el potencial de licuación en arenas, desarrollado por Stark T. D.,

(1995); la evaluación del potencial de licuación mediante la velocidad de onda de

corte, utilizando registros recolectados, desarrollado por Zhang L., (2010); la

aplicación y actualización de datos de la base de datos de Idriss y Boulanger (2004,

2008), para lograr de esta manera mejores correlaciones, desarrollado por Idriss I.

M. y otro, (2010); la recolección de información en la región del Egeo, que es una

zona de amenaza sísmica alta susceptible, por medio de datos recolectados se

planteó una correlación con las variables magnitud del sismo y la distancia

epicentral.

13

En el Capítulo 4, se describen los ensayos de laboratorio y de campo que se

emplean para evaluar el potencial de licuación. Adicionalmente se describen nuevas

técnicas de ensayos en campo, con el fin de obtener datos más acertados. Se

explican los métodos que se han desarrollado a partir del comportamiento sísmico,

basados en el número de golpes del SPT, resistencia por punta del CPT, velocidad

de propagación de las ondas de corte (Vs) y propiedades de la fracción fina de los

suelos.

En el Capítulo 5, se explica como está conformada la base de datos, cuales son los

parámetros que se tienen en cuenta en los formularios de Catálogo de sismos

detonantes y Depósitos licuados, así mismo se relaciona la cantidad de registros que

conforman cada uno de los formularios.

En el Capítulo 6, se realiza la evaluación del criterio histórico y el composicional,

con base en los datos recolectados. Se ingresaron los registros disponibles a la

gráfica propuesta por Ambraseys (1988), donde estima un umbral entre los

parámetros distancia epicentral y la magnitud de ondas de superficie (Ms). Así

mismo para el caso del criterio composicional, se comparan los umbrales de

granulometría de suelos que han presentado, contra los datos recolectados en los

diferentes depósitos de la base de dayos.

En el Capítulo 7, se realiza el análisis estadístico de la base de datos, donde se

determina cual será la variable dependiente y cuales serán las variables

independientes. Así de esta manera se llega a un modelo de correlación

multivariable que mejor se ajuste para evaluar el proceso de licuación. Finalmente

se presenta el modelo desarrollado para la estimación, el cual se realizó por medio

de Redes Neuronales Artificiales (RNA).

En el Capítulo 8, se consignan las conclusiones y recomendaciones del trabajo.

14

2. MARCO DE REFERENCIA

El marco de referencia lo constituyen el marco conceptual y el marco de antecedentes del

problema. Dado que el proceso de la licuación es inducido por efecto de los sismos, en el

marco conceptual se incluyen nociones de sismología y se describe el proceso de licuación

incluidos su definición, los mecanismos de falla, el comportamiento de los suelos

saturados, no cohesivos bajo condiciones de corte no drenado, la susceptibilidad de suelos

a licuación en sismos y las fallas del terreno resultantes de la licuación del suelo.

En el marco de antecedentes del problema se relacionan las propiedades de los suelos con

susceptibilidad a licuación, los factores que condicionan la licuación, los efectos de ésta

sobre las fundaciones de las edificaciones y las técnicas de mitigación del riesgo por

licuación.

2.1. MARCO CONCEPTUAL

2.1.1. Nociones de Sismología

La sismología se desarrolló a partir de la necesidad de entender la estructura interna de la

Tierra y su comportamiento, en particular sobre la manera como éstos se relacionan con

los eventos sísmicos. Los avances en el estudio de la sismología han permitido un buen

entendimiento respecto a los mecanismos y las tasas de ocurrencia de los sismos en las

áreas sísmicamente más activas del mundo.

2.1.1.1. Ondas Sísmicas

Cuando ocurre un sismo, las ondas sísmicas se propagan desde el foco a través de las rocas

en todas las direcciones. Se tienen dos tipos de ondas, las ondas de cuerpo (C) o internas y

las ondas de superficie (S).

15

Figura 2.1 Ondas Sísmicas

(Crisafulli F., 2002)

Ondas de Cuerpo

Las ondas de cuerpo (C) pueden viajar a través del interior de la Tierra, son de dos tipos:

ondas P y ondas S.

Las ondas P, también conocidas como ondas primarias, compresionales o longitudinales, al

propagarse hacen vibrar las partículas en el mismo sentido del tren de ondas, produciendo

compresión y dilatación a su paso. Pueden viajar a través de sólidos y fluidos y por esta

propiedad lo hacen a través de las zonas sólidas y líquidas del suelo.

16

Las ondas S, también conocidas como ondas secundarias, de cortante o transversales,

causan deformación por cortante en el material a través del cual viajan. El movimiento de

una partícula individual es perpendicular respecto a la dirección de la propagación de la

onda, tienen velocidades menores que las ondas P.

La velocidad de las ondas de cuerpo varía en función de la rigidez del material a través del

cual viajan, dado que los materiales de origen geológico son los más rígidos a compresión,

las ondas P viajan más rápido que otras ondas sísmicas y son las que primero llegan a los

puntos distantes del lugar donde ocurre el sismo. Debido a que los fluidos no tienen rigidez

por cortante, las ondas S no pueden viajar a través de ellos, sólo viajan a través de estratos

sólidos. Las ondas P y S tienen diferente amplitud, generalmente la de las ondas S es mayor

que la de las ondas P.

Ondas de Superficie

Las ondas de superficie resultan de la interacción entre ondas de cuerpo y la superficie y las

capas superficiales de la Tierra. Viajan a lo largo de la superficie de la Tierra con

amplitudes que decrecen con la profundidad, de una manera que se aproxima a la forma

exponencial. Debido a la naturaleza de las interacciones requeridas para producirlas, las

ondas de superficie son más prominentes a distancias más lejanas de la fuente del sismo. A

distancias mayores del orden de dos veces el espesor de la corteza terrestre, las ondas de

superficie son las que producen movimientos picos en el terreno, en lugar de que lo hagan

las ondas de cuerpo. Las ondas de superficie más importantes desde el punto de vista de la

ingeniería son las ondas Rayleigh y las ondas Love.

Las ondas Rayleigh (R), son ondas superficiales que tienen un movimiento similar al de las

ondas en la superficie del agua, producen vibración en la partícula sobre un plano en

dirección de la trayectoria de la onda, generando movimientos simultáneos tanto vertical

como elíptico.

17

Las ondas Love (L), son ondas superficiales que se propagan de manera similar a las ondas

S, hacen vibrar horizontalmente la partícula en sentido normal al plano de propagación de

la onda, el movimiento sólo posee componente horizontal, generando grandes esfuerzo de

corte.

Las ondas L y R únicamente se propagan en discontinuidades del medio o en interfase de

un medio a otro. Las ondas superficiales no solo tienen amplitudes mayores que las de

Cuerpo, además períodos más largos y debido a su tipo de movimiento son peligrosas para

las fundaciones de las estructuras, especialmente las ondas Love. Las ondas superficiales

son las que causan mayor destrucción en un sismo, ya que tienen amplitudes mayores que

las de las ondas internas o de Cuerpo.

2.1.1.2. Estructura interna de la tierra

La estructura interna de la tierra está conformada por tres capas concéntricas, las cuales son

núcleo (interno y externo), manto (inferior y superior) y corteza terrestre, cada una de éstas

con propiedades físicas diferentes. La corteza terrestre es la capa más externa, en razón de

las corrientes de convección térmica originadas en el manto, es deformada, plegada y

fracturada, condiciones que le dan aspecto irregular a la superficie terrestre. Al estar

expuesta a los océanos y a la atmósfera, es más fresca que los materiales debajo de ella.

Cambios significativos en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas marca el

límite entre la corteza y el manto subyacente. Este límite es conocido como Discontinuidad

de Mohorovicic o el Moho y juega un papel muy importante como reflector y refractor de

ondas sísmicas.

El manto es más frio cerca a la corteza que a profundidades mayores, por lo que sus

materiales se encuentran en estado viscoso, semifundido, con capacidad para fluir

plásticamente. Estos materiales se comportan como un sólido cuando están expuestos a

esfuerzos aplicados rápidamente que son los asociados con ondas sísmicas, pero pueden

fluir lentamente como un líquido bajo esfuerzos a largo plazo.

18

El núcleo exterior o líquido está constituido básicamente por hierro fundido, en razón de su

estado líquido no puede transmitir ondas S, al igual que precipita la caída de la velocidad

de las ondas P, como se muestra en la Figura 2.2. El núcleo interno es un material solido

formado por hierro y niquel, sometido a grandes presiones. La Figura 2.2 muestra la

influencia de la estructura de la tierra sobre la distribución de las ondas sísmicas durante un

sismo, la velocidad de la propagación de ondas generalmente se incrementa con la

profundidad, las trayectorias de las ondas son usualmente refractadas hacia la superficie de

la Tierra. El límite entre el núcleo y el manto es una excepción, en éste la velocidad del

núcleo externo es más baja que la velocidad del manto.

Figura 2.2 Variación de la velocidad de las ondas P y S y de la densidad con respecto a la

estructura de la Tierra

(Kramer S.L., 1996)

En la Figura 2.3 se puede observar que las ondas P y S pueden alcanzar la superficie de la

Tierra entre 0° y 103°, pero en razón de la naturaleza líquida del núcleo exterior solamente

19

permite que las ondas P alcancen la superficie entre 143° y 180°. En la zona sombreada

entre los ángulos 103° y 143°, únicamente las trayectorias reflejadas desde el núcleo

interno pueden alcanzar la superficie de la tierra.

Figura 2.3 Reflexión y refracción de las trayectorias de las ondas sísmicas desde la fuente

del sismo (Foco) por las diferentes capas de la Tierra

(Kramer S.L., 1996)

2.1.1.3. Tectónica de Placas

La hipótesis básica de la tectónica de placas es que la superficie de la tierra está formada

por un número de bloques grandes, llamados placas y que éstas se mueven una con

respecto a la otra. La corteza está dividida en seis (6) placas de tamaño continental

(América, Pacífico, África, Euroasia, Australia-India y Antártica) y cerca de catorce (14)

de tamaño subcontinental (Nazca, Caribe, Filipinas y Cocos entre otras).

Las grandes placas se pueden ver en la Figura 2.4. Las placas más pequeñas o microplacas

se han desprendido de las placas más grandes en las inmediaciones de muchos de los

límites o bordes de las placas principales, no son mostradas en la figura en mención. La

deformación relativa entre placas ocurre solamente en las zonas estrechas cercanas a sus

límites. Esta deformación de las placas puede ocurrir despaciosa y continuamente, sin

20

producir sismos o de una manera discontinua o irregular produciendo sismos. Dado que las

deformaciones ocurren principalmente en los límites entre las placas, se esperaría que la

localización de los sismos se concentrara cerca a los límites o bordes de la placa; esta

expectativa se ha confirmado al realizar la localización de los epicentros de los sismos en el

mapa que se muestra en la Figura 2.5, reafirmando fuertemente la teoría de la tectónica de

placas.

La explicación más ampliamente aceptada sobre el movimiento de las placas está en

función de los requerimientos del equilibrio termodinámico de los materiales de la tierra.

La parte superior del manto se encuentra en contacto con la corteza cuya temperatura es

baja mientras que la parte inferior está en contacto con el núcleo exterior que tiene una

temperatura alta. Esta diferencia de temperatura hace variar la densidad del manto lo cual

genera una situación inestable, al ser más denso en la parte superior y menos en la inferior,

generando que los materiales calientes, menos densos, asciendan y al llegar a la corteza se

enfríen, por lo que se vuelven menos densos y descienden. Este proceso de ascenso y

descenso de material se debe a las corrientes de convección térmica, originadas por el

gradiente térmico entre el núcleo y la corteza (Ver Figura 2.6). Estas corrientes en las rocas

semifundidas del manto generan esfuerzos cortantes en la zona inferior de las placas, que

las hacen arrastrar o desplazar en varias direcciones a través de la superficie de la Tierra.

21

Figura 2.4 Principales placas tectónicas, crestas medio oceánicas, zanjas y fallas transformantes de la tierra

(Kramer S.L., 1996)

22

Figura 2.5 Actividad sísmica mundial. Los puntos representan los epicentros de sismos importantes. Se evidencia que la

localización de la gran mayoría de los sismos corresponde a los límites entre placas

(Kramer S.L., 1996)

23

Figura 2.6 Corrientes de convección en el manto

(Kramer S.L., 1996)

2.1.1.3.1. Tipos de Fallas

Asociados a los límites de placa se encuentran las fallas, que son las superficies sobre las

cuales ocurren los movimientos relativos y son la causa de la mayoría de los sismos. La

falla se produce en un plano, con una orientación descrita por su dirección y buzamiento.

El movimiento de la falla se divide en las componentes de desplazamiento vertical

(fallas normal e inversa) y en las componentes de desplazamiento horizontal

(fallamiento lateral izquierdo y lateral derecho o falla transformante), Ver Figura 2.7

La Falla Normal, se genera por tracción. El movimiento es principalmente vertical

respecto al plano de falla. El bloque que se desliza hacia abajo se denomina bloque de

techo (bloque de roca que se encuentra por encima de la falla), mientras que el que se

levanta se denomina bloque de piso (bloque de roca que se encuentra por debajo de la

falla). Este tipo de falla es predominante en límites divergentes.

24

La Falla Inversa, se genera por compresión. Es una falla con desplazamiento vertical, en

la cual el bloque de techo (bloque de roca que se encuentra por encima de la falla) se

mueve hacia arriba con respecto al bloque de piso (bloque de roca que se encuentra por

debajo de la falla). Este tipo de falla se produce en límites convergentes.

La Falla Transformante, se genera por cizalladura o cortante, el desplazamiento entre

bloques es horizontal y paralelo a la dirección de la superficie de falla, se conoce

también como falla de desplazamiento horizontal.

Figura 2.7 Tipos de Fallas, (A) Normal, (B) Inversa y (C) Transformante

(Nociones de sismología, 2010)

2.1.1.3.2. Límites o Bordes de Placa

Hay tres diferentes tipos de límites o bordes de placas, sus características influyen en la

cantidad de energía de deformación que pueda acumularse cerca a ellas. Como resultado

de ésto, los diferentes tipos de límites tienen diferentes capacidades sísmicas: los límites

convergentes en la zona de subducción pueden producir grandes sismos, seguido de los

límites de fallas transformantes y luego los límites divergentes o de las Dorsales

Oceánicas.

25

Los Límites Convergentes, son los lugares donde la litosfera, la cual es la envolvente

externa más fría y rígida constituida por la corteza y la parte superior del manto, es

subducida y absorbida en el manto. Cuando dos placas convergen colisionan en forma

frontal y el borde frontal de una de ellas se dobla hacia abajo, lo que permite que

descienda, se presentan tres casos (Ver Figura 2.8), (a) Oceánica – Oceánica, una placa

oceánica subduce por debajo de la otra; la zona donde se produce el descenso de una

placa oceánica hacia la astenosfera se denomina zona de subducción y se caracteriza por

una trinchera o fosa marina frente a la costa, un caso típico es la Fosa de las Marianas,

donde el ángulo de descenso de las zonas de subducción es más empinado que el que se

genera en la convergencia de placas Oceánica – Continental, en estos casos se generan

pocos sismos fuertes, (b) Oceánica – Continental, la placa más densa (placa oceánica)

subduce por debajo de la de menor densidad (placa continental), a medida que las placas

se deslizan una sobre la otra se produce una fosa submarina, un caso típico es la placa

Nazca que se sumerge debajo de la placa de Suramérica en la costa chilena, formando la

Fosa de Perú-Chile. Cuando el ángulo de descenso de las zonas de subducción es

pequeño, existe un importante acoplamiento entre las placas, lo cual genera que estas

regiones experimenten grandes terremotos. Cuando la placa descendente alcanza

profundidades entre 100 y 150 Kms, el calor producido por la fricción de las placas

puede fundir algunas rocas del manto generando magma que asciende hasta la corteza

continental, donde funde y se mezcla con algunas de estas rocas de la corteza.

Finalmente, el magma puede alcanzar la superficie dando lugar a erupciones volcánicas;

la cordillera de Los Andes o Cadena Andina ha sido generada por lo magmas producidos

a medida que la placa Nazca desciende por debajo de la Sudamericana, y (c),

Continental – Continental, una placa continental subduce por debajo de otra produciendo

el plegamiento de la corteza, el cual genera el levantamiento de cadenas montañosas

como el Himalaya.

26

Figura 2.8 Límites convergentes entre placas a) Oceánica – Oceánica, b) Oceánica –

Continental y c) Continental – Continental


Los Límites de Falla Transformante son límites a lo largo de los cuales las placas se

deslizan una al lado de la otra, la mayoría de estas fallas se encuentran en las cuencas

oceánicas, aunque existen algunas que atraviesan la corteza continental, como la falla de

San Andrés en California, siendo una de las fallas más estudiadas desde el punto de vista

sísmico, puesto que ha producido grandes terremotos en importantes ciudades de

California. (Ver Figura 2.9).

27

Figura 2.9 Ejemplo de Límites de Falla Transformante – Falla de San Andrés


Los Límites Divergentes, son límites en los que las placas tienden a separarse entre sí y

se sitúan a lo largo de las Dorsales Oceánicas. Las rocas fundidas o magma afloran a la

superficie en la cima de las dorsales, a través de una depresión llamada rift, éste material

se extiende sobre el fondo marino y al enfriarse se solidifica y se vuelve parte de las

dorsales, empujando a la corteza hacia ambos lados a razón de 2 a 18 centímetros por

año (Kramer, 1996), las variaciones más altas se encuentran en las Dorsales del Océano

Pacífico y las más bajas en la Dorsal del Atlántico Medio. Por tanto las depresiones de

las dorsales oceánicas son las zonas activas a partir de las cuales se genera la expansión

del fondo marino, el aporte de material nuevo en las dorsales se compensa con material

que desaparece en otras zonas de la Tierra. Esta compensación ocurre cerca de las

plataformas continentales donde la placa oceánica (de material basáltico más pesado) se

sumerge debajo de la placa continental y el material de la litosfera es nuevamente

fundido para pasar a integrar el manto. Este tipo de límites generalmente no producen

sismos, dado que no existe interacción directa entre las placas, ya que se están separando

(Ver Figura 2.10).

28

Figura 2.10 Límites divergentes entre placas a) Continental y b) Oceánica


2.1.1.4. Teoría del Rebote Elástico (Kramer S.L., 1996)

Las placas de la Tierra están en constante movimiento y la tectónica de placas indica que

la mayoría de los movimientos relativos ocurren cerca a los límites. Cuando el

movimiento relativo de las placas se produce, la energía elástica de deformación es

almacenada en los materiales cercanos a los límites, incrementando los esfuerzos

cortantes sobre el plano de la falla que separa las placas. Cuando el esfuerzo cortante

alcanza la resistencia cortante de la roca a lo largo de la falla, la roca se fractura y la

energía de deformación acumulada se libera. Los efectos de la fractura dependen de la

naturaleza de la roca a lo largo de la falla, la cual necesariamente no es uniforme ya que

puede presentar zonas fuertes y débiles a lo largo se su superficie. Si la roca es débil y

dúctil, la poca energía de deformación que podría ser almacenada será liberada de

manera relativamente lenta y el movimiento ocurrirá sin presencia de sismo. Pero si la

roca es fuerte y quebradiza, la fractura será rápida. La ruptura de la roca liberará la

energía almacenada de manera explosiva, en parte en forma de calor y en parte en forma

de esfuerzos de ondas que son sentidos como sismos. La Teoría del Rebote Elástico

describe este proceso, del sucesivo acumulamiento y liberación de energía de

deformación en la roca adyacente a las fallas. En la Figura 2.11, se ilustra la Teoría del

Rebote Elástico.

29

Figura 2.11 Teoría del Rebote Elástico de Sismos

(Kramer S.L., 1996)

En el literal (a) de la Figura 2.11, en el proceso de la deformación lenta de la roca en la

deformación lenta de la roca en la vecindad de un borde de placa en donde se genera la

acumulación de la energía de deformación en la roca, este comportamiento es similar al

de una pieza dúctil que se deforma sin fracturarse. Pero si la resistencia de la roca es

excedida, se fracturará (b) y se liberará energía de deformación en forma de vibraciones,

este comportamiento es similar al de una pieza frágil que se fractura al superarse su

resistencia. Después del sismo, la roca es desplazada de su posición original. El

desplazamiento relativo total de las placas es la suma del deslizamiento de la falla y los

posibles desplazamientos debidos a la distorsión de la deformación de los límites de las

placas cercanos a la falla.

2.1.1.4.1. Relación con la recurrencia de los sismos

La teoría del rebote elástico implica que la ocurrencia de un sismo alivia esfuerzos a lo

largo de una porción de una falla sobre la cual ocurre la ruptura y que posterior a la

ruptura no ocurrirá sobre ese segmento un sismo, hasta que los esfuerzos hayan tenido

tiempo para acumularse nuevamente. Por tanto la posibilidad de que ocurra un sismo

sobre un segmento particular está relacionada de alguna manera con el tiempo

30

transcurrido desde el último sismo y tal vez por la cantidad de energía que fue liberada;

ésto implica que no se debe considerar que los eventos sísmicos se den al azar.

En razón de que los sismos liberan energía de deformación que almacenan sobre las

fallas, se infiere que es más probable que ocurra en áreas donde ha sido observada una

baja actividad sísmica por algún tiempo. Al estudiar los movimientos y la actividad

histórica sísmica a lo largo de una falla, es posible identificar fracturas pre-existentes en

actividad sísmica en ciertos lugares a lo largo de las fallas, lo cual implica que éstos

movimientos o bien están ocurriendo exentas de sismos o que la energía de deformación

se está almacenando en la vecindad de estas roturas sísmicas. Se han identificado

fracturas sísmicas alrededor del mundo y grandes terremotos han sido observados sobre

varias de ellas, como fue el caso del sismo de Loma Prieta. Por consiguiente la presencia

de estas fracturas debe ser tenida en cuenta en la evaluación de riesgo sísmico.

2.1.1.4.2. Relación con el ambiente tectónico

El rebote elástico implica que los ambientes tectónicos son capaces de almacenar

diferentes cantidades de energía, las cuales producirán diferentes tamaños de sismos, que

estarán en función de los tipos de límites de las placas tectónicas. La liberación repentina

de energía de deformación por ruptura de la roca en el límite de una placa es la principal

causa de la actividad sísmica alrededor del mundo.

2.1.1.4 Notación Geométrica y localización de los sismos (Kramer S.L., 1996)

El punto en el cual inicia la ruptura de la roca a lo largo de una falla es llamado foco o

hipocentro del sismo, ver Figura 2.12. Desde el foco la ruptura se extiende a través de la

falla en velocidades de 2 a 3 Km/seg. El punto que se localiza en la superficie del

terreno directamente sobre el foco se llama epicentro. La distancia sobre la superficie del

terreno entre el observador o el sitio y el epicentro es conocido como la distancia

epicentral y la distancia entre el observador y el foco es llamada distancia focal o

distancia hipocentral.

31

Figura 2.12 Notación para describir la localización de un sismo

(Kramer S.L., 1996)

La localización preliminar de un sismo está basada en el tiempo relativo de llegada de

las ondas P y S a un conjunto de al menos tres sismógrafos. Teniendo en cuenta que las

ondas P viajan más rápido que las ondas S, ellas llegarán primero a un sismógrafo dado.

Con base en la información de las velocidades de las ondas y la diferencial del tiempo de

llegada de éstas, se puede hallar la localización del epicentro.

La precisión en la localización del epicentro y el hipocentro depende del número,

calidad y distribución geográfica de los sismógrafos y en la precisión del modelo de la

velocidad sísmica.

2.1.1.5. Tamaño de los sismos

2.1.1.5.1. Intensidad

La intensidad de un evento sísmico es una medida cualitativa de los efectos que se

presentan durante el sismo en un lugar determinado. Se relaciona con el tamaño del

terremoto, pero también se ve influida por otros factores. Los mapas isosistas pueden ser

utilizados para describir la variación espacial de la intensidad de un evento sísmico

32

dado. Debido a que no se requieren mediciones instrumentales, los relatos históricos se

pueden utilizar para estimar los valores de intensidad de los sismos.

La magnitud del sismo es una medida cuantitativa del tamaño del mismo. La mayoría de

las escalas de magnitud se basan en mediciones características de los movimientos del

suelo. La magnitud local se basa en la amplitud trazada de un sismómetro particular, la

magnitud de las ondas superficiales se basan en la amplitud de las ondas Rayleigh (R), y

la magnitud de onda cuerpo en la amplitud de las ondas P. Debido a que estas

amplitudes tienden a alcanzar los valores límite, las escalas de magnitud, no pueden

reflejar con precisión el tamaño de los sismos que presentan una gran magnitud.

Las escalas de magnitud de los sismos son logarítmicas, por lo tanto, una unidad de

cambio en magnitud corresponde a un cambio de 10 veces en el parámetro de magnitud.

La energía disipada en un sismo está relacionada con la magnitud de tal manera que una

unidad de cambio en magnitud corresponde a un cambio en la energía.

2.1.1.5.2. Magnitud de los sismos

La magnitud es el índice con el cual miden el tamaño del sismo, por lo tanto es un

indicador de valor único a escala no lineal de la energía sísmica que se ha liberado en

forma de calor y una pequeña parte mediante la propagación de diversos tipos de ondas

que hacen vibrar las diferentes capas del suelo que se encuentran limitadas por la

resistencia de las rocas en la corteza del suelo y la longitud de ruptura en la falla.

Su valor teórico es independiente del proceso que ocurre físico-matemático empleado

para calcular desde el punto donde se tome la lectura, no existe un límite superior,

puesto que no hay suficiente energía elástica acumulada en ningún suelo para sobrepasar

cierta magnitud.

Comúnmente la escala más usada era la de magnitud local (ML), la cual fue planteada en

Japón en 1931 por Wadati y posteriormente desarrollada por Richter en 1935 en

33

California, desde entonces la definieron como "el logaritmo en base 10 de la amplitud

máxima de la onda sísmica (en milésimas de milímetro) registrada en un sismógrafo

Wood-Anderson a 100 Km del epicentro". (Instituto Andaluz de Geofísica).

Además de ésta se han desarrollado otros métodos para medir la magnitud, unos basados

en los diferentes tipos de ondas, para el caso de las ondas P y S, se logra medir por la

escala de la magnitud de ondas de cuerpo (Mb), las cuales son ondas que se encuentran

viajando a grandes distancias a través de la roca.

Otros tipos de medición son las ondas superficiales (Ms), las cuales se deben a

reflexiones y refracciones de las ondas de cuerpo cuando éstas llegan a la superficie o a

una interface entre estratos, se identifican dentro de éstas ondas las R y L.

Sin embargo, la tendencia actual es a calcular la magnitud de momento a partir del

"momento sísmico" (Mw) del sismo para lo cual se pueden utilizar diversas

aproximaciones, que posteriormente se explican.

A continuación se explican las cuatro escalas de magnitud mencionadas:

Magnitud Local de Richter (ML)

La idea de medir la magnitud de un sismo basado en un registro instrumental que fue

introducido en 1935 por Richter con la colaboración de Gutenberg. Se definió para

sismos locales en California para un radio de aproximadamente 600 km y se determina a

partir de la máxima amplitud registrada por un sismógrafo Wood Anderson con

constantes específicas (período = 0.8 segundos, amplificación estática = 2800 y factor de

amortiguamiento = 0.8) ubicado a 100 kilómetros de la fuente sísmica. Para su

determinación se utiliza la siguiente expresión:

ML = 1og A – log Ao

http://es.wikipedia.org/wiki/Beno_Gutenberg

34

Donde A es la máxima amplitud de la traza registrada y Ao la amplitud máxima que

sería producida por un sismo patrón, siendo éste aquel que produciría una deflexión de

0.001 mm en un sismógrafo ubicado a 100 km del epicentro. La magnitud ML es

arbitraria pero constante a terremotos que liberan la misma cantidad de energía.

Ya que la escala de magnitud es logarítmica, el incremento en una unidad de magnitud

significa un aumento en diez veces de la amplitud de las ondas en el sismograma, lo cual

no debe confundirse con lo que sucede con la energía sísmica liberada en donde un

incremento en magnitud equivale a un aumento de aproximadamente 31.5 veces de

energía. Esta decisión tuvo la intención de prevenir la asignación de magnitudes

negativas. Sin embargo, la escala de Richter no tenía límite máximo o mínimo, y

actualmente habiendo sismógrafos modernos más sensibles, éstos comúnmente detectan

movimientos con magnitudes negativas.

Debido a las limitaciones del sismómetro de torsión Wood-Anderson usado para

desarrollar la escala, la magnitud original ML no puede ser calculada para sismos

mayores a 6.8, donde varios investigadores propusieron extensiones a la escala de

magnitud local, siendo las más populares la magnitud de ondas superficiales Ms y la

magnitud de las ondas de cuerpo Mb.

El mayor problema con la magnitud local ML o de Richter radica en que es difícil

relacionarla con las características físicas del origen del sismo. Además, existe un efecto

de saturación para magnitudes cercanas a 8,3 - 8,5, debido a la ley de Gutenberg –

Richter del escalamiento del espectro sísmico que provoca que los métodos tradicionales

de magnitudes (ML, Mb, Ms) produzcan estimaciones de magnitudes similares para

sismos que claramente son de intensidad diferente.

A inicios del siglo XXI la mayoría de los sismólogos consideraron obsoletas las escalas

de magnitudes tradicionales, siendo éstas remplazadas por una medida físicamente más

significativa llamada magnitud de momento, la cual provee una forma de expresar

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_de_las_ondas_de_cuerpo

35

momentos sísmicos que puede ser relacionada aproximadamente a las medidas

tradicionales de magnitudes sísmicas, el cual es más adecuado para relacionar los

parámetros físicos, como la dimensión de la ruptura sísmica y la energía liberada por el

terremoto.

Magnitud de Ondas de Superficie (Ms)

Esta escala se da con el objetivo de poder medir eficientemente sismos generados a

grandes distancias, se basa en la amplitud máxima producida por las ondas superficiales

R o L con período en el rango de 18 a 22 segundos. La expresión para determinar su

valor es la siguiente:

Ms = log10 (A/T) + 1.66 log10 D + 3.30

Donde A es la máxima amplitud horizontal del terreno medida en micrómetros, T es el

período de la onda en segundos y D la distancia del epicentro en grados geocéntricos

(ángulo estación – epicentro) en un rango entre 20 y 160. En este caso no se aplican

correcciones por profundidad, ya que dan valores congruentes para profundidades

focales menores de 50 km, porque para la determinación de la magnitud Ms para los

sismos con profundidad focal mayor a 50 kilómetros se dificulta, debido a que no se

generan ondas de superficie con suficiente amplitud, para compensar ésto se utilizó un

factor de corrección de tal forma que se pudieran utilizar las ondas de cuerpo (Mb).

Magnitud de Ondas de Cuerpo (Mb)

La magnitud de ondas de cuerpo Mb, se basa en la amplitud de ondas de cuerpo con

períodos cercanos a 1.0 segundos, ya que en este caso las ondas superficiales casi no se

generan, por lo tanto, sería más conveniente usar ondas internas o de cuerpo, conocidas

como P o S, siendo las primeras ondas de compresión y extensión, mientras que las

segundas son de cizalla o corte. Para el caso de ondas de compresión (P), Gutenberg y

Richter (1956) utilizaron la siguiente expresión:

36

Mb = log (A/T) + Q (D, h)

Donde A es la amplitud del terreno en micrómetros, T es el período en segundos y Q es

un factor de atenuación que está en función de la distancia D en grados y la profundidad

focal en kilómetros.

Las escalas de magnitud Ms y Mb no reflejan adecuadamente el tamaño de sismos muy

grandes, subestiman su valor y da una estimación poca exacta de la energía liberada, lo

que se ha denominado saturación de las escalas de magnitud. Las máximas magnitudes

Mb se encuentran alrededor de 6.5 a 6.8, y la magnitud Ms entre 8.3 a 8.7. Así también la

magnitud definida empíricamente con base en la amplitud de las ondas sísmicas no

permite definir el tamaño del sismo en términos del proceso físico de ruptura y de las

dimensiones de la zona de dislocación.

La introducción del concepto de Momento Sísmico (M0) en la sismología ha aportado

una medida para designar el tamaño de un sismo que está en función directa de las

propiedades físicas de la roca y de las dimensiones del área que sufre la ruptura. Es a

partir de este concepto que se ha desarrollado la magnitud de momento.

Magnitud de Momento (Mw)

La escala de magnitud de momento fue desarrollada por Hiroo Kanamori en California

Technological Institute. Para su determinación se utiliza la siguiente expresión:

Mw =2/3 log M0 – 10.7

Las magnitudes de los sismos grandes fue recalculada usando esta nueva escala y para

algunos de ellos cambió notablemente, tal como sucedió con el sismo de Chile de 1960

que tenía una magnitud Ms de 8.3 y que al calcularle la magnitud momento ésta fue de

9.5 convirtiéndose así en el sismo de mayor magnitud hasta hoy registrado.

37

Para medir el tamaño del sismo mediante el llamado Momento Sísmico M0 se aplica el

concepto de la teoría del rebote elástico, y está dado por (Kramer S.L., 1996):

M0 = µ A (D)

Donde µ es la fuerza de ruptura del material a lo largo de la falla. A, el área de ruptura y

(D) el valor promedio del deslizamiento. Representa una medida del trabajo hecho por el

sismo. El momento sísmico correlaciona de una manera apropiada la energía liberada

durante un sismo. Puede ser evaluado de los registros geológicos del historial de sismos

u obtenido de las componentes del período largo de un sismograma. (Kramer S.L., 1996)

2.1.2. Proceso de Licuación

2.1.2.1. Definición de licuación en suelos

Una de las primeras aproximaciones para explicar la licuación en suelos arenosos fue

realizada por Casagrande en 1936 y se basó en el concepto de relación de vacíos crítica.

“Las arenas densas, cuando están sujetas a corte, tienden a dilatarse; las arenas sueltas,

bajo condiciones similares, tienden a reducir su volumen”. La relación de vacíos para la

cual la arena no cambia en volumen cuando está sujeta a corte se denomina la relación

de vacíos crítica. Casagrande explicó que los depósitos de arena que tienen una relación

de vacíos más grande que la relación de vacíos crítica tienden a reducir su volumen

cuando están sujetas a vibración por efectos sísmicos. (Das B., Ramana G.V., 2010).

En 1976 el profesor Casagrande definió que el término LICUACION REAL, se aplica a

la respuesta de arenas contractivas (sueltas) que se manifiesta en pérdida de resistencia

capaz de causar deslizamientos fluidos; el término LICUACION CICLICA, se aplica a

la respuesta de una arena dilatante (densa) cuando se la somete a pruebas cíclicas de

laboratorio. (Casagrande A., 1976).

38

La licuación del suelo y las fallas relacionadas con éste son generalmente asociadas con

grandes sismos. Comúnmente, la licuación se refiere a la pérdida de esfuerzo en suelos

no cohesivos saturados debido al aumento de la presión de poros durante carga

dinámica. Una definición más precisa de licuación del suelo es dada por Sladen et al.

(1985): “Licuación es un fenómeno donde una masa de suelo pierde un gran porcentaje

de su resistencia al corte, cuando se somete a una carga monotónica, cíclica o de

sacudida (debida a sismo) y fluye de una manera semejante a un líquido, hasta que los

esfuerzos cortantes actuantes sobre la masa sean tan bajos como la resistencia residual a

cortante”. (Rauch A. F., 1997).

De una manera más general, la licuación del suelo ha sido definida como la

transformación de un estado sólido a un estado licuado como una consecuencia del

incremento de la presión de poros y reducción del esfuerzo efectivo. Algunas de las

fallas del suelo atribuidas a la licuación de éste, deben ser atribuidas en su lugar a la

movilidad cíclica, la cual genera deformaciones limitadas del suelo sin que éste fluya

como líquido. (Rauch A. F., 1997).

La licuación resulta de la tendencia de los suelos a reducir su volumen cuando son

sujetos a esfuerzos de corte. Cuando los suelos saturados sueltos se someten a corte, las

partículas del suelo tienden a reorganizarse dentro de un “arreglo” más denso, con

menos espacio entre los vacíos, dado que el agua en los espacios de los poros es forzada

a salir. Si el drenaje del agua de los poros es impedido, la presión de poros se incrementa

progresivamente con la carga de corte. Ésto conduce a la transferencia de esfuerzo del

esqueleto del suelo al agua dentro de los poros precipitando una reducción en el esfuerzo

efectivo y en la resistencia al corte del suelo. Si la resistencia al corte del suelo se vuelve

menor que el esfuerzo cortante estático requerido, el suelo se ve sometido a grandes

deformaciones y se dice que se ha presentado licuación (Seed H.B., Idriss I.M., 1982).

Finalmente se define: la verdadera licuación se refiere solamente al flujo de suelo bajo

un esfuerzo cortante estático que excede la resistencia al corte residual no drenado de un

39

suelo contractivo (Castro G., 1987). La licuación de suelos no cohesivos sueltos puede

observarse bajo ambas cargas de cortante, monotónicas y cíclicas. (Rauch A. F., 1997).

2.1.2.1.1. Mecanismo de falla del suelo asociado con licuación (Rauch A. F., 1997)

En razón de los diferentes mecanismos de falla del suelo asociados con licuación, como

son, movilidad cíclica y licuación cíclica, Robertson (1994) and Robertson et al. (1994),

sugirieron un sistema de clasificación muy completo para definir “licuación de suelo”, la

cual se resume así:

(1) Flujo por licuación, usado para el flujo no drenado de un suelo contractivo saturado,

cuando el esfuerzo cortante estático excede el esfuerzo residual del suelo. La falla

puede ser provocada por carga de corte cíclica o monotónica.

(2) Ablandamiento cíclico, usado para describir las grandes deformaciones que ocurren

durante el corte cíclico debido al aumento de la presión de poros en suelos que

tenderían a dilatarse bajo corte monotónico no drenado. El ablandamiento cíclico, en

el cual las deformaciones no continúan después de que la carga cíclica se suspende,

puede se clasificado como:

Licuación cíclica, la cual ocurre cuando los esfuerzos de cortante cíclico exceden

el esfuerzo cortante estático inicial para producir una inversión de esfuerzos. Una

condición de esfuerzos efectivo nulo puede presentarse, durante el cual grandes

deformaciones pueden ocurrir.

Movilidad cíclica, en la cual las cargas cíclicas no producen inversión del

esfuerzo cortante y la condición de esfuerzo efectivo nulo no se desarrolla. Las

deformaciones se acumulan en cada ciclo de esfuerzo cortante.

Este sistema de clasificación para licuación acepta que varios mecanismos pueden estar

involucrados en una falla del suelo dada. Sin embargo, esta definición conserva el uso

actual del término “licuación” que a grandes rasgos describe la falla de un suelo no

cohesivo saturado durante sismos.

40

2.1.2.2. Comportamiento de los suelos saturados, no cohesivos bajo condiciones de

corte no drenado. (Rauch A. F., 1997)

Durante un sismo, la propagación hacia arriba de las ondas de corte a través del suelo

genera esfuerzos de corte y deformaciones que son de naturaleza cíclica (Seed and Idriss

1982). Si un suelo no cohesivo es saturado, el exceso de presión de poros puede

acumularse en presencia del cortante sísmico y conduce a licuación. Las pruebas de

laboratorio, de cortante cíclico no drenado han arrojado una valiosa información sobre el

comportamiento de los suelos no cohesivos no drenados durante sismos. Con base en

estas investigaciones y en las discusiones técnicas que se han generado alrededor de

ellas, se presenta a continuación una breve revisión de algunos de los más importantes

conceptos útiles para entender la licuación en suelos.

Cortante monotónico y cíclico no drenado

El comportamiento de un suelo saturado bajo cortante monotónico y cíclico se

representa en la Figura 2.13. La respuesta del mismo suelo en estado suelto (contractivo)

y denso (dilatante) están representados en los literales (a) y (b) de la Figura 2.13,

respectivamente. Los ensayos descritos empiezan a partir de la existencia del esfuerzo de

corte requerido para el equilibrio estático de una masa de suelo, bajo la condición de

esfuerzo anisotrópico.

Es importante tener en cuenta que bajo condiciones sísmicas, los esfuerzos cortantes se

generan de una manera tan rápida que puede asumirse una condición no drenada en la

que éstos provocan un aumento en la presión de poros.

Un suelo suelto no drenado, tiende a compactarse cuando es sometido a corte y la

presión de poros se incrementa. Como se indica en la Figura 2.13 (a), un suelo

contractivo sometido a cortante monotónico alcanza un pico en la resistencia al cortante

y luego disminuye lentamente, alcanzando eventualmente una resistencia de cortante

residual. Si el esfuerzo cortante residual es menor que el esfuerzo cortante estático dado,

se produce una falla de flujo por licuación. Si el mismo suelo es sometido a cortante

41

cíclico, también se representa en la Figura 2.13 (a), el exceso en las presiones de poros

son generadas por cada ciclo de carga. Sin la presencia de drenaje, las presiones de poros

se acumulan y la trayectoria de los esfuerzos efectivos se desplaza hacia la falla. Si la

resistencia al corte cae por debajo de la correspondiente al esfuerzo estático dado, se

produce una falla por flujo y las deformaciones continúan después de que la carga

cíclica se suspende. Para que ocurra una falla debida a flujo por licuación, un suelo

saturado con tendencia a contraerse debe someterse a un cortante no drenado de una

magnitud o un número de ciclos tal que la resistencia al cortante sea menor que el

cortante estático dado. Bajo estas condiciones, pueden ocurrir deformaciones severas

antes de que las condiciones de equilibrio sean restablecidas en la resistencia al corte

reducido.

El cortante en suelos densos, dilatantes, también produce algún exceso en la presión de

poros en presencia de deformaciones pequeñas. Sin embargo, en deformaciones más

grandes la presión de poros disminuye y puede volverse negativa, generándose un

moviendo hacia arriba de las partículas del suelo unas sobre otras, causando un aumento

en su volumen (dilatación). En consecuencia, como se muestra en la Figura 2.13 (b), el

cortante monotónico en un suelo dilatante causa un incremento en el esfuerzo efectivo y

en la resistencia al cortante. Figura 2.13 (b) también muestra la respuesta del mismo

suelo dilatante bajo carga dinámica. En este caso, las presiones de poros son generadas

en cada ciclo de corte, causando una acumulación de un exceso de presión de poros y

deformación. Sin embargo, más allá de la tendencia a dilatarse y a desarrollar presión de

poros negativa, limita aún más la deformación en ciclos de carga adicionales. Como se

indica en la parte inferior de la Figura 2.13 (b), la trayectoria de los esfuerzos efectivos

se desplaza a la izquierda, pero nunca alcanza la superficie de falla. Si el suelo es

sometido a corte después de que la carga cíclica termina, el suelo desarrollará el esfuerzo

total que sería observado en un ensayo de corte monótonico. Mientras que las

deformaciones significativas pueden ocurrir durante la carga cíclica, las deformaciones

muy grandes asociadas con una falla de flujo no se desarrollan en suelos densos

dilatantes. Este comportamiento se ha denominado movilidad cíclica. Por lo tanto, el

42

corte cíclico en los suelos dilatantes no da lugar a fallas por flujo, ya que bajo

condiciones de suelo no drenado, el esfuerzo cortante permanece más grande que el

esfuerzo cortante estático dado.

Figura 2.13 Respuesta de arenas saturadas (a) contráctiles y (b) dilatantes, a corte no

drenado

(Rauch A.F., 1997)

Concepto del estado de equilibrio

Un suelo está en condiciones estables si se producen deformaciones bajo condiciones de

volumen y relación de vacíos constante, esfuerzo efectivo constante, esfuerzo o

resistencia cortante constante y una variación constante de deformación por cortante. Un

suelo puede alcanzar la condición del estado de equilibrio solamente después de

43

experimentar suficiente remoldeo y, posiblemente, ruptura de las partículas de modo que

las deformaciones no son afectadas por la orientación de las partículas. Un suelo se

encuentra en estado de equilibrio solamente mientras las deformaciones están

ocurriendo; si estas se detienen, el suelo pierde su condición de estado de equilibrio. El

estado de equilibrio de flujo se logra a través de sistemas drenados o no drenados, y

bajo carga monotónica o cíclica (Castro G., Poulos S.J., 1977).

Para el suelo, una de las posibles condiciones que se produce durante el estado de

equilibrio de flujo es, una curva en la que se presentan tres condiciones, donde

interactúan la relación de vacíos, el esfuerzo efectivo y el esfuerzo cortante. Esta curva

es la línea del estado de equilibrio y se muestra en las proyecciones que aparecen en la

Figura 2.14. El Diagrama de Estado mostrado en la parte superior de la Figura 2.14, es

útil para predecir la respuesta volumétrica de un suelo a partir de las condiciones

iniciales de esfuerzo efectivo y relación de vacíos. Independientemente de las

condiciones iniciales, el cortante monotónico de un suelo genera que su comportamiento

sea similar a la línea de equilibrio estático, en las condiciones donde se presentan

deformaciones suficientemente altas. Para las condiciones que se presentan sobre la

línea del estado de equilibrio en el diagrama, el suelo tiende a contraerse cuando el

cortante produce exceso de presión de poros, cuando el drenaje se impide. Para las

condiciones que ocurren por debajo de la línea de estado de equilibrio, el suelo tiende a

dilatar y, sin drenaje, produce reducción de la presión de poros. Las pruebas de corte

drenado siguen trayectorias verticales sobre el Diagrama de Estado (Esfuerzo efectivo

constante), mientras que las pruebas no drenadas siguen trayectorias horizontales

(Relación de vacíos constante).

En la Figura 2.14, los seis ensayos de cortante monotónico (A-H) de los tres estados

iniciales son mostrados en el Diagrama de Estado .El cortante drenado de las muestras

para dos densidades iniciales, con el mismo esfuerzo de confinamiento (ensayos A y B),

genera el mismo punto sobre el diagrama de Estado de Equilibrio y la misma resistencia

a cortante último (s2). Para una muestra con la misma relación de vacío, se realiza un

44

ensayo drenado con una mayor presión de confinamiento (ensayo C), donde se obtiene

una mayor resistencia al corte (s4). En este caso, los ensayos A y C representa el

cortante de muestras de suelo contractivo, mientras que el ensayo B representa una

muestra de suelo dilatante.

Ensayos de corte monotónico no drenados (D-F), también conducen a la línea de estado

de equilibrio, pero a lo largo de una trayectoria de relación de vacíos constante.

Igualmente, dos pruebas no drenadas y con igual relación de vacíos (E y F) logran la

misma resistencia a cortante (s3), mientras que en un ensayo a una relación de vacíos

superior a las anteriores (caso D) conlleva a una resistencia más baja (S1). En

condiciones no drenadas, el cortante de muestras contractivas (D y F), genera exceso de

presión de poros y reducción de esfuerzos efectivos. Por otra parte el cortante no

drenado de una muestra dilatante (E), produce una reducción de la presión de poros y

una trayectoria hacia la derecha.

Ensayos de carga cíclica no drenados, también se puede representar en un Diagrama de

Estado, como se muestra en los ensayos G y H de la Figura 2.14. Como se mencionó

anteriormente, el corte cíclico tiende a producir exceso de presión de poros en el suelo,

tanto en suelos contractivos como en dilatantes, lo cual disminuye el esfuerzo efectivo

en el Diagrama de Estado. Por esta razón, la movilidad cíclica de un suelo dilatante

(ensayo H), genera una trayectoria lejos de la línea de estado de equilibrio. Por lo tanto

el cortante monotónico de muestras dilatantes o contractivas, sigue una trayectoria hacia

la línea de estado de equilibrio.

De lo anterior, se tiene que la línea de estado de equilibrio es útil para distinguir entre

combinaciones de densidad (representada por la relación de vacíos) y esfuerzos

efectivos, produciendo estados contractivos y dilatantes, así como la magnitud relativa

de la resistencia al cortante en estado de equilibrio de flujo. Las condiciones de un suelo

por encima de la línea de estado de equilibrio (presión de consolidación alta o relación

de vacíos alta) indican que el suelo tiende a contraerse y está sujeto a posible licuación,

45

bajo cargas dinámicas de corte. Bajo cargas monotónicas o cíclicas, un suelo contractivo

presenta la misma resistencia al cortante en la condición de estado de equilibrio. Bajas

presiones de consolidación o suelos densos, hacen que el suelo este clasificado por

debajo de la línea de equilibrio, donde el suelo pasa a estar en un estado de

susceptibilidad a la movilidad cíclica, en cambio no es propenso a que se presente una

falla de flujo por licuación. Es decir, que la carga cíclica de un suelo dilatante puede

presentar limitaciones a las deformaciones de corte sin aproximarse a un estado en

condición de flujo del estado de equilibrio.

Figura 2.14 Trayectoria del cortante monotónico y cíclico

(Rauch A.F., 1997)

2.1.2.3. Susceptibilidad de suelos a licuación en sismos

La licuación es comúnmente observada en depósitos saturados, sueltos, superficiales de

suelos no cohesivos sujetos a fuertes movimientos del terreno generados por sismos de

46

gran magnitud. Los suelos no saturados no están sujetos a licuación debido a que el

volumen de compresión no genera exceso de presión de poros. La licuación y las

grandes deformaciones tienen más probabilidades de presentarse en suelos contractivos,

mientras que el ablandamiento cíclico y las deformaciones limitadas están asociados a

suelos dilatantes. El concepto de estado de equilibrio demuestra como la densidad inicial

y los esfuerzos efectivos de confinamiento afectan las características de licuación del

suelo. (Rauch A. F., 1997).

2.1.2.4. Fallas del terreno resultantes de la licuación del suelo. (Rauch A. F., 1997)

En el año de 1985, The National Research Council listó ocho tipos de fallas

comúnmente asociadas con licuación del suelo bajo eventos sísmicos:

Volcanes de arena

Los cuales resultan en hundimiento y daño relativamente menor.

Fallas de flujo de taludes

Involucra grandes movimientos del terreno de una masa de suelo.

Deslizamiento lateral

Resultante de los deslizamientos de taludes de pendiente suave

Oscilación del terreno

Una vez producida la licuación a profundidad en un depósito de suelo, los

estratos situados por encima del estrato licuado se desacoplan y oscilan sobre

éste estrato.

Pérdida de capacidad portante

Causa fallas a las cimentaciones.

Flotación y levantamiento de estructuras enterradas

Así como tanques y sistemas de tuberías.

Asentamientos del terreno

Frecuentemente asociado con algunos otros mecanismos de falla.

Falla de estructuras de retención

47

Debidos al incremento de las cargas laterales de suelos de rellenos licuados o

pérdida de la capacidad portante por la licuación del suelo de fundación.

Por otra parte, las fallas de terreno asociadas con licuación bajo cargas cíclicas pueden

ser clasificadas en general como:

(1) Fallas de flujo

Se presentan cuando la licuación de suelos contractivos sueltos (que no ganan

resistencia bajo grandes deformaciones por cortante), producen grandes

deformaciones.

(2) Fallas por deformación

Se presentan cuando un suelo licuado gana resistencia al corte bajo grandes

deformaciones, alcanzando deformaciones limitadas sin pérdida de estabilidad.

Castro G., (1987), clasificó las posibles consecuencias de la licuación, como se muestra

en la Tabla 2.1, basado sobre la magnitud relativa de los esfuerzos cortantes estático

requeridos que pueden estar presentes debido a la inclinación del talud o a la carga de

aplastamiento de la fundación.

Tabla 2.1 Clasificación de las consecuencias de la licuación del suelo

Condición de

esfuerzos en el sitio

Comportamiento del suelo Observaciones de campo

Esfuerzo cortante no

requerido

Reducción del volumen

Incremento de la presión de

poros

Asentamientos del terreno

Volcanes de arena

Cortante requerido

más grande que el

resistente residual

Pérdida de estabilidad

Licuación

Deslizamientos por flujo

Hundimiento de estructuras

Flotación de estructuras

livianas

48

Condición de

esfuerzos en el sitio

Comportamiento del suelo Observaciones de campo

Cortante requerido

menor que el

resistente residual

Distorsión de cortante limitado.

La masa de suelo permanece

estable

Hundimiento de taludes

Asentamiento de edifica-

ciones

Deslizamiento lateral

49

2.2. MARCO DE ANTECEDENTES DEL PROBLEMA

2.2.1. Propiedades de suelos con susceptibilidad de licuación

Dado que no todos los suelos son susceptibles de licuación, para la evaluación de riesgo

de licuación se debe determinar la susceptibilidad usando criterios de tipo histórico,

geológico, basados en la composición y en el estado del suelo (Kramer S.L., 1996).

2.2.1.1. Criterio Histórico

Los registros recolectados sobre el comportamiento de los depósitos frente a la licuación

han mostrado que es recurrente en los mismos sitios, cuando las condiciones del suelo se

mantienen constantes, por tanto la evidencia de la ocurrencia histórica puede ser

empleada como prueba de susceptibilidad en un determinado lugar. Igualmente se ha

mostrado que los casos de licuación están limitados geográficamente a aquellos sitios

localizados dentro de una distancia determinada medida desde la distancia epicentral.

Ambraseys (1988) recolectó datos mundiales de sismos superficiales para estimar esta

relación y a partir de éstos desarrollo la gráfica de la Figura 2.15, sin embargo, con base

en ésta no se puede garantizar que la licuación ocurra a distancias mayores, pero resulta

útil para la evaluación del riesgo de licuación regional. Ver numeral 6.1 del presente

documento, en el cual se aplica este criterio a los datos de la base de datos desarrollada.

50

Figura 2.15 Relación entre la distancia epicentral de los sitios en los cuales se ha

observado licuación y la magnitud del momento para sismos superficiales. Después de la

investigación de Ambraseys de1988, se han encontrado sismos profundos (profundidad

focal >50Km) que han producido licuación a mayores distancias

(Kramer S.L., 1996)

2.2.1.2. Criterio Geológico

Dependiendo del origen geológico, el suelo también puede ser afectado y puede llegar a

presentar en el futuro procesos de licuación. En los casos de depósitos aluviales,

coluviales y eólicos cuando éstos se encuentran saturados es probable que sean

susceptibles a la licuación.

Esta situación también se ha observado en abanicos aluviales, llanuras aluviales, playas,

terrazas, y los depósitos de estuario, pero no tan sistemáticamente como en el caso de los

lugares mencionados anteriormente. La susceptibilidad de que se presente licuación en

los depósitos antiguos no es tan crítica como la de los depósitos recientes. Los suelos del

Holoceno han mostrado ser más susceptibles a licuación que los del Pleistoceno y la

licuación en suelos Pre-Pleistoceno es muy rara. (Kramer S.L., 1996).

51

2.2.1.3. Criterio basado en la composición del suelo

La composición física de un suelo es un factor determinante en la evaluación de la

susceptibilidad de licuación. Para que ésta se genere se requiere el aumento de la presión

de poros y éste depende del potencial de cambio de volumen del depósito, el cual está

asociado a la granulometría (tamaño y forma de las partículas, la plasticidad, contenido

de finos).

La Figura 2.16 muestra dos conjuntos de curvas granulométricas que definen los rangos

de distribución del tamaño de las partículas para la mayoría de los suelos licuables y

potencialmente licuables. Se puede apreciar que el contenido de finos es un factor

importante en la ocurrencia o no de licuación y éste ha sido tomado en cuenta en los

métodos de predicción in situ. Ver numeral 6.2 del presente documento, en el cual se

aplica este criterio a la base de datos desarrollada.

Figura 2.16 Granulometría de suelos que han presentado licuación

(Xenaki V. C., Athanasopoulos G. A., 2003)

52

De acuerdo con el criterio Chino, la susceptibilidad se puede caracterizar con base en la

fracción de finos mayor que 0.005mm ≤ 15%, el Limite Liquido (LL) ≤ 35, la Humedad

Natural (W) ≥ 0.9 LL y el Índice de Liquidez (IL) ) ≤0.75.

Los suelos que presentan arcillas generalmente no son propensos a la licuación cíclica

cuando su comportamiento es caracterizado por un IP > 12, pero pueden ocurrir fallas

cíclicas. El profesor Kenji Ishihara dice lo siguiente respecto al suelo que es susceptible

a presentar licuación: “El riesgo que está asociado a un suelo con presencia de licuación

durante un evento sísmico se le conoce por los depósitos en los cuales se encuentran las

partículas de arena fina y mediana, donde este material contiene baja plasticidad.”

(Ishihara K., 1996).

En la Figura 2.17 encontramos recomendaciones sobre la evaluación de suelos licuables,

en función al LL e IP. (Carta de plasticidad de Casagrande).

Figura 2.17 Evaluación de suelos licuables

(Robertson P., 2007).

2.2.1.4. Criterio basado en el estado del suelo

La susceptibilidad de licuación depende del estado inicial del suelo, a partir de los

esfuerzos efectivos a los que está sometido y a su densidad in situ, puesto que la

53

tendencia de un suelo a densificarse bajo condiciones de cargas cíclicas depende de

éstos, los que a su vez están estrechamente ligados a la presión de poros. Los suelos

sueltos son más susceptibles a licuación que los densos y para una densidad dada, los

suelos bajo esfuerzos de confinamiento efectivos altos son más susceptibles que los

suelos bajo esfuerzos de confinamiento efectivos bajos.

2.2.2. Factores que condicionan la licuación

Dentro de los factores que condicionan el proceso de licuación se tienen: Factores del

suelo, factores geológicos y topográficos y factores sísmicos. Es importante tener en

cuenta que no se registraron la totalidad de estos factores para los depósitos incluidos en

la base de datos.

2.2.2.1. Factores del suelo

Hacen parte de estos factores:

La edad del depósito, el grado de consolidación.

Granulometría (D10, D30, D50 y D60, contenido de finos, coeficiente de

uniformidad, contenido de la fracción arcillosa, coeficiente de gradación)

Densidad Relativa

Resistencia a la penetración estándar (Ensayo SPT).

Espesor del estrato licuado y del suelo sobre este estrato.

Para la presente base de datos también se contó con resultados del ensayo CPT.

2.2.2.2. Factores geológicos y topográficos

Hacen parte de estos factores:

Composición de los estratos y su origen

Espesor total de los sedimentos consolidados

Profundidad del nivel freático

Condiciones de drenaje

Inclinación del terreno

54

2.2.2.3. Factores sísmicos

Los factores tratados anteriormente están relacionados con los depósitos de suelos, sin

embargo, para que se presente licuación es necesaria la presencia de un evento

detonante, que para este caso corresponde a un sismo. Hacen parte de los factores

sísmicos:

Magnitud o intensidad del sismo (para la base de datos se contó con la magnitud

de ondas de superficie (Ms)).

Distancia epicentral

Condiciones del sitio

Tipos de ondas generadas, propagación de las mismas y velocidad de onda de

corte Vs.

Tipo de fallamiento y profundidad de la falla

Aceleración Pico

2.2.3. Efectos de la licuación en las fundaciones de edificaciones

Se exponen dos casos, las fundaciones superficiales y las fundaciones profundas sobre

pilotes:

Fundaciones Superficiales: Es importante que todos los elementos

estructurales estén conectados adecuadamente para que al momento de

presentarse un asentamiento éstos trabajen de forma uniforme, lo que

contribuye a disminuir la magnitud de las fuerzas de corte que éste induce a

la estructura. Para el caso de los sistemas enterrados, tales como redes de

alcantarillado y acueducto, debe disponerse de conexiones flexibles para que

les permita acomodarse a las deformaciones y asentamientos que puedan

ocurrir en el suelo debido a la licuación.

Fundaciones profundas sobre pilotes: La licuación puede causar grandes cargas

laterales sobre los pilotes. Los pilotes hincados a través de una capa débil de

suelo que presenta un potencial de licuación a una capa más fuerte, no sólo

55

tienen que soportar cargas verticales de la estructura, sino que también debe ser

capaces de resistir las cargas horizontales y momentos flectores, ocasionados

por los movimientos laterales, si llegara el caso de que la capa débil se licuara.

Suficiente resistencia se puede lograr mediante pilotes de mayores

dimensiones. Es importante que los pilotes estén conectados a la placa de la

estructura, garantizando un comportamiento dúctil con el cual se puede

permitir rotación en el pilote sin que se generen fallas en la conexión con la

placa o losa de cimentación. Si las conexiones de los pilotes fallan, la placa no

puede resistir los momentos de volcamiento que se generan en la estructura.

Ver Figura 2.18.

Figura 2.18 Comportamiento de pilotes en caso de suelos licuables

(University of Washington, 2000)

2.2.4. Técnicas de mitigación del riesgo por licuación

La primera medida para mitigar este riesgo está relacionada con el mejoramiento de los

suelos susceptibles a licuación y la segunda es evitar construir en ese tipo de suelos. El

objetivo principal de la mayoría de las técnicas del mejoramiento del suelo para la

reducción de los riesgos de procesos de licuación consiste en evitar grandes incrementos

en la presión de poros durante el movimiento de los sismos. Ésto se puede lograr por

medio de la densificación del suelo y/o el mejoramiento de los drenajes.

http://www.ce.washington.edu/~liquefaction/html/how/resistantstructures.html

56

2.2.4.1. Técnicas con drenajes

Otra técnica para mitigar el riesgo de procesos de licuación es el uso de drenes. Si la

presión de poros en el suelo puede drenarse libremente, la acumulación de exceso de

esta presión se reduce. Este tipo de técnica implica la instalación de los drenes que

pueden ser en grava, arena o materiales sintéticos. Este método permite una rápida

disipación de las presiones de poros.

2.2.4.2. Manejo de Aguas Subterráneas

Dado que los casos de licuación más comunes se presentan en los sitios donde las aguas

subterráneas se encuentran a pocos metros de la superficie del suelo, si se logra un

adecuado control y manejo de éstas, para que no lleguen a la superficie y generen

incrementos en la presión de poros, se puede disminuir la susceptibilidad del suelo ante

estos eventos.

2.2.4.3. Vibroflotación

Esta técnica implica el uso de una sonda vibrante que puede penetrar en el suelo granular

hasta una profundidad de más de 30.50 metros (100 pies). Las vibraciones de la sonda

contribuyen a que la estructura de suelo mejore su densidad. Para tratar una superficie de

suelo potencialmente licuables, el aparato con el cual se realiza la vibración se sube y

baja en forma de una red cuadriculada.

2.2.4.4. Compactación Dinámica

Densificación por compactación dinámica se efectúa dejando caer un gran peso que

puede ser de acero o de concreto en forma vertical desde una altura de 9.15 a 30.50

metros (30 a 100 pies), la cual es una forma económica de mejorar el terreno para la

mitigación de los riesgos de licuación.

2.2.4.5. Pilotes de compactación

Se realiza mediante el hincado con vibración de pilotes de desplazamiento.

57

2.2.4.6. Inyecciones de compactación

Consiste en la inyección de una mezcla gruesa y viscosa de material que produce el

desplazamiento y la compactación del depósito.

2.2.4.7. Inyección de elementos químicos

Consiste en la inyección a presión de elementos químicos cementantes del depósito

arenoso grueso.

2.2.4.8. Técnicas con Grouting

Con respecto al método de los explosivos, esta técnica tienen la ventaja que no produce

ruido ni vibraciones en el suelo que eventualmente pueden ser dañinas en el caso de que

haya estructuras cercanas. Adicionalmente permiten el mejoramiento del suelo bajo las

estructuras existentes. La compactación con grouting es una técnica mediante la cual se

inyecta un flujo lento de una mezcla de agua, arena y cemento a presión en el suelo. El

grouting forma un bulbo que se desplaza y ésto produce que se densifique el suelo. La

compactación con grouting es una buena opción si en la base de un edificio existente se

requiere un mejoramiento de suelo, ya que es posible inyectarlo por el costado o por un

ángulo inclinado para llegar por debajo del edificio.

2.2.4.9. Pilotes y Pantallas pre excavadas

La colocación de pilotes y pantallas a presión o sin ella, rellenos en cemento, cal, o

asfalto reducen el potencial de licuación.

2.2.4.10. Vitrificación in-situ

Este proceso consiste en la fundición del suelo mediante chorros de fuego que

transforma el material suelto en roca.

2.2.4.11. Técnicas con explosivos

El uso de explosivos permite incrementar la resistencia a la penetración estándar en

suelos arenosos de manera significativa. El impacto causado por una explosión se

58

representa por medio de la llegada de las ondas que viaja por el suelo. La onda primero

produce compresión y luego produce extensión en la misma dirección. (Analogía con el

proceso de carga y descarga de un resorte en el rango elástico).

59

3. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION

Durante el proceso de búsqueda de la información de licuación a causa de sismos se

encontraron varias referencias en las cuales sus autores compilaron sus registros en

bases de datos similares a la que se presenta en este trabajo. Los casos de los autores se

presentan a continuación, con las características del estudio correspondiente.

3.1. CASO 1

INVENTARIO DE CASOS DE LICUACIÓN DURANTE EVENTOS SISMICOS.

(Ramírez O., 2004).

En ese trabajo el autor se enfocó principalmente en el continente americano, donde

presentó datos de los siguientes países.

1. Antillas menores 9. Estados Unidos de América

2. Argentina 10. Guatemala

3. Canadá 11. Jamaica

4. Colombia 12. México

5. Costa Rica 13. Nicaragua

6. Chile 14. Panamá

7. Ecuador 15. Perú

8. El Salvador 16. República Dominicana

Adicionalmente presentó información de dos países del continente asiático, los cuales

son: Japón y Turquía.

En la base de datos que desarrolló el autor se encuentran 100 sismos detonantes y 599

depósitos de licuación, los cuales están asociados a los sismos. Sin embargo, al verificar

la base de datos se encontró que se incluyeron 17 sismos que no presentaban evidencias

de licuación, lo cual quiere decir que realmente el autor trabajo sus análisis con ochenta

60

y tres (83) sismos asociados a licuación. En la Tabla 3.1 se muestra cuales son los

sismos que no presentaron licuación.

Tabla 3.1 Sismos que no presentaron presencia de licuación en la base de datos de

Ramírez O., (2004)

De la base de datos desarrollada en el trabajo, los parámetros más relevantes que se

obtuvieron para el catálogo de sismos y el de depósitos son los siguientes:

SISMO No PAÍS CÓDIGO SISMO

5 ESTADOS UNIDOS EU_ALA_28021979

22 ESTADOS UNIDOS EU_CAL_01071911


26 ESTADOS UNIDOS EU_IMP_22061915




30 ESTADOS UNIDOS EU_NEV_30011934


32 --- ANT_ANT_08101974

38 ESTADOS UNIDOS EU_OLY_13111939

41 CANADÁ CAN_NAH_05101985

42 CANADÁ CAN_NAH_23121985

43 ESTADOS UNIDOS EU_GRA_18111929

45 ESTADOS UNIDOS EU_OWN_26031872

48 ESTADOS UNIDOS EU_KLA_20091993

64 MÉJICO MEJ_OME_14091995

61

Tabla 3.2 Resumen de los datos del catálogo de sismos que han generado licuación,

para los 100 eventos.

CATALOGO DE SISMOS

FECHA MAS ANTIGUA 16/03/1644

FECHA MAS RECIENTE 01/05/2003

Ms menor 5.8

Ms mayor 8.7

PROFUNDIDAD DE ONDA SISMICA menor (Km) 1.5

PROFUNDIDAD DE ONDA SISMICA mayor (Km) 107

La profundidad de la onda es haciendo relación al hipocentro.

Tabla 3.3 Resumen de los datos del catálogo de depósitos de licuación

CATALOGO DE DEPÓSITOS

ÁREA AFECTADA menor (m2) 1800

ÁREA AFECTADA mayor (m2) 2700000

INCLINACIÓN DEL TERRENO menor (°) 0

INCLINACIÓN DEL TERRENO mayor (°) 6.67

PROFUNDIDAD DEL NIVEL FREATICO menor (m) 0.4

PROFUNDIDAD DEL NIVEL FREATICO mayor (m) 13

N60 menor 2

N60 mayor 22.9

RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN DE CONO menor (MPa) 2

RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN DE CONO mayor (MPa) 11

DISTANCIA EPICENTRAL menor (Km) 1

DISTANCIA EPICENTRAL mayor (Km) 290

ACELERACION PICO menor (g) 0.08

ACELERACION PICO mayor (g) 0.9

62

3.2. CASO 2

CASO HISTÓRICO DE LICUACIÓN DE SEDIMENTOS INDUCIDOS POR SISMOS

EN VENEZUELA DESDE 1530. (Rodríguez L., y otros, 2006).

Los autores de este documento desarrollaron un artículo sobre casos históricos de

licuación inducidos por sismos, que se presentaron en Venezuela.

En el estudio se hallaron cuarenta y cuatro (44) casos de sismos, pero únicamente se

realizó un trabajo profundo con veintiséis (26) de ellos, en razón a la confiabilidad de la

información. Los veintiséis (26) sismos fueron clasificados de la siguiente manera:

Región Occidental ocho (8) casos, Región del Centro cuatro (4) casos y en la Región

Oriental catorce (14) casos.

El método que implementaron se hizo con base en el trabajo realizado por los italianos

Galli y Ferrari en los años 1995 y 2000, respectivamente. Este método consiste en,

compilar la información geología y los datos sísmicos, realizar la evaluación de las

zonas susceptibles y probables a que se genere licuación, elaborar un catálogo con los

posibles eventos que han inducido a que se genere un proceso de licuación y la relación

numérica que resulta de la magnitud del sismo Vs la distancia epicentral.

Para el trabajo se definieron dos fases:

Recopilación de la información que fuera asociada a la licuación, a partir de

diferentes documentos.

Compilar y analizar la información recopilada, y así a partir de ésta generar un

catálogo que contenga las características del evento sísmico y las evidencias de

licuación, además la elaboración de un mapa detallado con la ubicación de cada

uno de los eventos sísmicos.

63

3.3. CASO 3

FENÓMENOS DE LICUACIÓN ASOCIADOS A TERREMOTOS HISTÓRICOS.

SUS ANÁLISIS EN LA EVALUACIÓN DEL PELIGRO SÍSMICO EN LA

ARGENTINA. (Perucca L., y otros., 2006).

Para el caso de Sur América y para este estudio principalmente Argentina se ve bastante

afectada la zona oeste, a presentar sismos, a causa de la morfología, la cual presenta una

topografía y sismicidad alta por la placa de Nazca.

Por este motivo se realizó una investigación de casos históricos de sismos, incluyendo

los sitios en donde se presenciara el proceso de licuación. Los autores recopilaron

información de diecisiete (17) casos históricos que están contemplados entre 1692 a

1977.

Sin embargo, no se cuenta con suficiente información de parámetros del suelo, ya que

antiguamente los que realizaban la compilación de información eran los monjes,

entonces lo que describían era como habían quedado después de un sismo las iglesias,

las calles, y lo que pudieran describir del entorno. Así mismo describían que se

presenciaba la expulsión de chorros de agua en el suelo, donde se veían fisuras, a partir

de estos relatos se logró determinar que habían ocurrido eventos de licuación.

3.4. CASO 4

ESTIMATION OF LIQUEFACTION – INDUCED VERTICAL DISPLACEMENTS

USING MULTI – LINEAR REGRESSION ANALYSIS, (Mihail Chiru – Danzer, y

otros, 2000).

Se presentó un método empírico para evaluar la licuación inducida por desplazamientos

verticales, a partir de los registros del comportamiento del suelo se realizó una regresión

lineal múltiple. Esta información se incluyó en una base de datos, que está constituida

por 50 registros.

64

Los datos que se trabajaron en la regresión lineal múltiple se obtuvieron de dos lugares.

El primer lugar, fueron los registros del 1 al 40 que se obtuvieron del sismo de Niigata -

Japón en 1964, Por otra parte, los diez registros restantes se obtuvieron de los

alrededores de la Planta de Filtración “Joseph Jensen”, un lugar en el cual se presentó

licuación en el sismo de San Fernando – California en 1971.

Antiguamente los métodos que se usaban para predecir los asentamientos inducidos por

sismos se basaban generalmente en los resultados de ensayos de laboratorio como el

triaxial cíclico, a pesar de que los asentamientos obtenidos por este método sólo

representan el efecto de deformaciones volumétricas. Mientras que in - situ, se logra

observar que los desplazamientos verticales son una función que no sólo depende de las

deformaciones volumétricas, sino también de la componente vertical inducida por

deslizamientos y los volcanes de arena.

Mediante el análisis estadístico se estimó la ecuación, la cual presentó un R2 (coeficiente

de determinación) igual a 0.854. La ecuación está establecida bajo 5 parámetros, donde

se recomienda que se trabaje con el siguiente rango de valores:

T (Espesor del estrato licuado) = 0 a 15.3 m.

Θ (Inclinación del terreno) = 0 a 12 % o en grados es equivalente a 0° a 6.84°.

N (STP N60) = 0 a 30.

D (Distancia epicentral) = 0 a 458 km.

SL (Carga sísmica) = 0.2 a 0.6.

Donde es el desplazamiento vertical.

Donde la influencia de la carga sísmica esta considerada de la siguiente manera:

65

MSF: factor de escala para la magnitud.

{

3.5. CASO 5

NEW EMPIRICAL RELATIONSHIPS BETWEEN MAGNITUDE AND DISTANCE

FOR LIQUEFACTION, (Galli P., 1999).

Se basa en una investigación histórica, donde se actualizan las diferentes bases de datos

de registros anteriores que presentaron licuación durante eventos sísmicos en Italia,

ocurridos durante el último milenio. Los registros de eventos sísmicos que registraron

presencia de licuación en Italia fueron 61 casos sísmicos, del año 1117 hasta el 1990,

donde el rango de las intensidades que se presentaron fueron de 5 a 11 (MCS) y Ms

entre 4.2 y 7.5. En cuanto a los depósitos fueron alrededor de unos 317, donde el 90

de los depósitos están localizados alrededor de los 50 km del epicentro. La base de datos

que se desarrolló permitió estimar la curva del umbral entre los parámetros epicentrales

del sismo (intensidad, Ms, Me) y la distancia epicentral referenciada al sitio donde se

presenció la licuación. En la Figura 3.1, Figura 3.2, Figura 3.3 y Figura 3.4, se presentan

las curvas y las ecuaciones del umbral para la Intensidad, Ms y Me respectivamente.

Donde Re en las ecuaciones hace referencia a la distancia epicentral.

66

Figura 3.1 Intensidad epicentral Vs distancia empicentral

(Galli P., 1999)

Figura 3.2 Magnitud Ms Vs distancia empicentral, entre los años 1117 - 1990

(Galli P., 1999)

67

Figura 3.3 Magnitud Ms Vs distancia empicentral, entre los años 1900 - 1990

(Galli P., 1999)

Figura 3.4 Magnitud Me Vs distancia empicentral, entre los años 1117 - 1990

(Galli P., 1999)

68

3.6. CASO 6

LIQUEFACTION RESISTANCE USING CPT AND FIELD CASE HISTORIES, (Stark

T. D., 1995).

Las relaciones entre la resistencia a la penetración del cono y la medida del potencial de

licuación en arenas, hacen que el ensayo del CPT sea una herramienta muy útil para

evaluar el potencial de licuación en arenas. A partir de 180 registros de depósitos, 114

presentaron licuación. En este estudio se evidenció la importancia del ensayo CPT, en lo

pertinente al tamaño del grano medio y al contenido de finos.

3.7. CASO 7

A SIMPLE METHOD FOR EVALUATING LIQUEFACTION POTENTIAL FROM

SHEAR WAVE VELOCITY. (Zhang L., 2010).

En este documento se desarrolla un método simple para evaluar el potencial de licuación

de suelos mediante la velocidad de la onda de corte Vs, analizando directamente los

datos de la base de datos, con el fin de medir la influencia de los factores principales que

afectan al potencial de licuación en suelos.

Los factores que se consideran son: la magnitud del sismo (M), el esfuerzo efectivo

vertical (σ'v), la velocidad de la onda de corte (Vs), la aceleración máxima en la

superficie del suelo (amax) y el contenido de finos (CF). El factor más importante ha sido

identificado como la velocidad de la onda de corte.

El procedimiento desarrollado se basó en la utilización de las medidas de la velocidad de

las ondas de corte, ya que es un parámetro importante para evaluar el potencial de

licuación de suelos. Este procedimiento se basa en buscar el límite que separa los casos

de licuación y los de no licuación, a través de la información contenida en la base de

datos.

69

El método desarrollado se puede resumir en tres pasos:

1) Cinco factores: M, σ'v, Vs, amax, y CF.

2) Calcular del potencial de licuación, PL, la cual es un parámetro adimensional:

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

3) Calcular el valor de factor de seguridad (FS) mediante la expresión:

La licuación se puede predecir cuando el FS es menor o igual a 1.

3.8. CASO 8

SPT-BASED LIQUEFACTION TRIGGERING PROCEDURES, (Idriss I. M. y otro,

2010).

La base de datos desarrollada por Idriss y Boulanger (2004, 2008), fue tomada como

base para correlacionar la información de suelos licuables no cohesivos. La base de

datos se amplia, teniendo como objetivos específicos los siguientes:

La ampliación de datos de Japón.

La actualización de estimaciones de las magnitudes de los sismos, las

aceleraciones pico y otros detalles disponibles.

Presentar los detalles del cálculo de SPT (N1)60 para un número de casos

históricos representativos.

Presentar las distribuciones de la base de datos con respecto a los diferentes

parámetros utilizados en la correlación de licuación.

70

Sin embargo, los datos en este documento carecen de información para los casos que se

encuentran en profundidades entre 10 a 12 metros, para el caso de combinaciones con

las variables contenido de finos y el N60, también ocurre para pequeñas y grandes

magnitudes de sismo.

La correlación de licuación que recomendó Idriss y Boulanger (2004,2008) se basa en

una síntesis de la información teórica, experimental y empírica, y por lo tanto los

aspectos de cada una de estas fuentes de información se volvieron a examinar en este

estudio. Para que una combinación como la descrita anteriormente sea fundamental: (1)

las relaciones razonables deben ser consistentes con la información disponible

acumulada, y (2) las relaciones deben proporcionan una base racional para lograr

extrapolaciones fuera del rango de las condiciones presentadas en la base de datos.

Durante el desarrollo de la base de datos Idriss y Boulanger (2004), tomaron en un

principio información de los datos compilados por Seed et al. (1984) y Cetin et al.

(2000, 2004), sin embargo, excluyeron los datos del sismo de Kobe, dado que estos

casos presentaron información contradictoria.

Finalmente los autores llegaron a determinar:

Para valores de (N1)60CS menores o iguales a 15, las resistencias cíclicas

obtenidas de ensayos de laboratorio para muestras de arena congelada y también

para los análisis realizados en campo de los datos recolectados, resultaron ser

concordantes entre ellos.

Para valores de (N1)60CS superiores a 15, las resistencias cíclicas obtenidas de

ensayos de laboratorio para muestras de arena congelada, resultan ser datos

mucho menores que los recolectados en la base de datos.

71

3.9. CASO 9

LIQUEFACTION CASE HISTORIES AND EMPIRICAL RELATIONS OF

EARTHQUAKE MAGNITUDE VERSUS DISTANCE FROM THE BROADER

AEGEAN REGION. (Papathanassiou G., y otros, 2005).

En este documento se realizó una investigación en la región del Egeo, la cual se

caracteriza por tener una intensa actividad sísmica, debida a la amplia deformación en la

región oriental del Mar Mediterráneo. Por ende se han presenciado varios sismos en los

cuales se ha evidenciado la ocurrencia de licuación.

Para la investigación desarrollada en este trabajo, se contemplaron ochenta y ocho (88)

sismos, que se dividen en los siguientes países: Grecia, Turquía, Albania, Bulgaria,

Republica de Macedonia y Montenegro. Los cuales están del año 1509 hasta el 2003.

Adicionalmente se cuenta con información de los depósitos licuados para cada uno de

los sismos que condujeron a licuación.

La mayoría de los datos que se contemplan son de Grecia, los cuales son cincuenta y

cinco (55), veinticinco (25) evidencias de sismos en Turquía, cinco (5) en Albania, y se

registro un (1) solo caso en Bulgaria, Republica de Macedonia y Montenegro,

respectivamente.

El trabajo contempló dos objetivos principales, los cuales fueron:

Recopilar una base de datos con lugares asociados a presencia de licuación, en

donde se contemple información de las fallas del suelo y daños estructurales.

Realizar regresiones de los datos que se obtuvieron para el caso de la magnitud

del sismo y la distancia epicentral.

De las regresiones realizadas se obtuvieron las siguientes ecuaciones:

( )

72

( )

Donde Rmax es la Distancia epicentral.

73

4. ENSAYOS PARA LA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE

LICUACIÓN

Respecto a las propiedades físicas que se necesitan para que se genere licuación, se logra

apreciar que es un proceso en el cual se asocian varios parámetros, por consiguiente se

requiere de ensayos de laboratorio para conocer las características del suelo.

4.1. ESTUDIOS REALIZADOS MEDIANTE MÉTODOS DE ENSAYOS DE

LABORATORIO

Ensayos triaxiales cíclicos

Los primeros en implementar el triaxial cíclico fueron Seed y Lee, (1966), con el fin de

generar la condición de esfuerzos a la que estaba expuesta la muestra de suelo durante el

sismo.

Para un suelo en condición horizontal, antes de que se presente el sismo, el estado de

esfuerzos es como el que se muestra en la Figura 4.1.

Figura 4.1 Estado de esfuerzos del suelo antes del sismo

(Henríquez C.I., 2007)

74

Durante el evento sísmico los esfuerzos cortantes que se generan se superponen con los

esfuerzos normales, los cuales permanecen constantes, así como se muestra en la Figura

4.2.

Figura 4.2 Esfuerzos presentes en el suelo durante el evento sísmico


Lo que se logra buscar con el triaxial cíclico es simular las condiciones idealizadas

mostradas en la Figura 4.2, pero en un plano a 45°. Una muestra de suelo saturado en

forma cilíndrica se consolida a un esfuerzo c y posteriormente trabaja en condiciones

no drenadas, lo cual quiere decir a volumen constante, posteriormente se somete a un

esfuerzo axial cíclico de magnitud a (Figura 4.3).

75

Figura 4.3 Circulo de Mohr, en función de los esfuerzos totales, en el ensayo triaxial

cíclico para una muestra de suelo en condiciones isotrópicamente consolidada


Para las muestras de arena suelta, el comportamiento en el ensayo triaxial cíclico, se

caracteriza por un aumento gradual en la presión de poros sin que se presente una

deformación axial apreciable, hasta que se produce el incremento que llega a aumentar

el valor de la deformación para alcanzar una licuación inicial. A partir de ese momento

es cuando la muestra de suelo se empieza a deformar de manera instantánea, y al cabo

del tiempo presentar una licuación total. Para el caso de las arenas compactas,

manifiestan un comportamiento similar al de las sueltas, pero al llegar a la licuación

inicial, las deformaciones se incrementan gradualmente.

Entonces no es importante la densidad relativa, cualquier muestra de arena es susceptible

de presentar licuación.

Ensayos de corte cíclico

El ensayo de corte cíclico se realiza con el fin de conseguir mejores aproximaciones a

las condiciones de campo que se logran con el triaxial.

76

El ensayo consiste en aplicar un esfuerzo vertical v, a una muestra de arena saturada,

para ser consolidada. Después se aplican esfuerzos horizontales cíclicos , restringiendo

que se produzcan cambios en el volumen y simultáneamente se miden las deformaciones

horizontales y las presiones de poros que se van desarrollando en la muestra.

Los resultados típicos de un ensayo de corte cíclico en arenas compactas se muestran en

la Figura 4.4, mientras que en la Figura 4.5 se muestra una comparación entre los

resultados obtenidos en el ensayo triaxial y un ensayo de corte cíclico.

Figura 4.4 Resultados típicos de corte cíclico en arenas compactas

(Peacock W.H. y Seed H.B., 1968)

77

Figura 4.5 Resultados comparativos entre los ensayos triaxial y el ensayo de corte

cíclico

(Peacock W.H. y Seed H.B., 1968)

Ensayos de mesa vibratoria

Este ensayo permite percibir el efecto de las vibraciones horizontales, las cuales

consisten en colocar un molde con arena saturada sobre la mesa vibradora, para analizar

su comportamiento. Los resultados que se obtienen son similares a los que se presentan

en el comportamiento de un ensayo de corte cíclico.

Cuando se someten arenas sueltas a vibraciones horizontales, se obtiene como resultado

que la presión de poros aumenta uniformemente hasta un punto en el cual su incremento

es rápido, también el valor del esfuerzo hace que llegue al colapso y se forma una capa

de agua en la parte superior de la muestra. (Yoshimi Y., 1967).

Con el tiempo, se hicieron modificaciones al ensayo, utilizando un molde de paredes

rígidas. Sin embargo, se presentaron factores que afectaron los resultados del ensayo de

la mesa vibratoria, ésto influyó en la interpretación de los mismos. Estos factores fueron:

78

La frecuencia de la vibración.

La duración de la vibración.

El tamaño y la geometría del recipiente.

Las características de la deformación del recipiente.

La forma en la que se coloca la muestra.

Los mecanismos de drenaje.

Los deformímetros empleados.

La presión de confinamiento.

Se presentaron inconvenientes por el uso de paredes rígidas en la mesa vibratoria, dado

que se omite el esfuerzo cortante que actúa sobre la mesa, porque gran parte del esfuerzo

es tomado por el molde que esta dentro de la arena, el cual determina condiciones de

frontera que no representan adecuadamente las condiciones reales. Con el propósito de

superar las condiciones que se presentan al tener las paredes rígidas, se implementó un

molde con paredes móviles, lo cual permitía simular el efecto de la sobrecarga e

implementar condiciones de deformaciones controlables.

Ensayos centrífugos

El ensayo centrífugo es con el fin de simular el estado real de los esfuerzos que presenta

el suelo. El recipiente que contiene el suelo, es completamente libre de rotar, de esta

manera asciende a medida que la velocidad de la centrifuga aumenta.

El ensayo surge con el fin de eliminar uno de los grandes problemas presenciados en el

ensayo de mesa vibradora, donde los esfuerzos que se presentaban a partir del peso

propio del suelo eran menores que en campo.

79

4.1.1. Análisis comparativo de los ensayos

Tabla 4.1 Desventajas y ventajas de los ensayos

Ensayos Desventajas Ventajas

Triaxiales

cíclicos

1. No representa la situación real de

campo ya que en él se provocan dos

fases distintas de compresión y de

tensión con un comportamiento

diferente, además en cada ciclo se

produce una rotación de 90° de las

direcciones principales de tensiones.

2. Existen concentraciones de esfuerzos

en los extremos de la muestra.

1. Existen gran cantidad de

equipos, por lo tanto, se cuenta

con un buen número de

resultados y de posibles

correlaciones con otros tipos

de ensayos.

Corte

simple

cíclico

1. Dado que el tamaño de las muestras

de arena para ensayar en el corte

simple cíclico son pequeñas y las

condiciones de frontera del equipo, no

se desarrollan las condiciones totales

de corte simple sobre la muestra.

2. Al igual que en el ensayo Triaxial

cíclico, la preparación de la muestra y

el tiempo de saturación constituye una

fuente de error.

3. En los aparatos que utilizan muestras

cilíndricas, los esfuerzos cortantes en

una sección horizontal no son

uniformes.

1. Con este equipo se consigue

una mayor aproximación a las

condiciones de campo que la

obtenida con el triaxial.

Mesa

vibratoria

1. Cuando se usan moldes rígidos sobre

la mesa vibratoria, no se conoce el

esfuerzo cortante actuante en la mesa,

ya que gran parte es tomado por el

1. La no uniformidad en las

distribuciones de esfuerzos y

las deformaciones que ofrece

no son graves cuando se

80

Ensayos Desventajas Ventajas

recipiente. Además, se imponen

condiciones de frontera que no se

presentan en campo.

2. Al igual que en el ensayo Triaxial

cíclico, la preparación de la muestra y

el tiempo de saturación constituye una

fuente de error.

3. La interpretación de los resultados

presenta dificultades ya que, en

ocasiones no es posible medir todas

las componentes de esfuerzo y de

deformación.

ensayan muestras pequeñas.

2. Este tipo de ensayo ha

permitido observar también el

efecto de la vibración

horizontal multidireccional.

Centrífugos

1. Es difícil construir un modelo

reducido que posea todas las

características del problema a escala

real, sobre todo en modelos donde a

escala real existe una estratigrafía y

un historial geológico.

1. Provee una visión muy valiosa en

el entendimiento del

comportamiento de cimentaciones

y estructuras de tierra, además, en

la formulación y verificación de

modelos matemáticos para

predecir su comportamiento.

2. Se reduce la incertidumbre del

factor de escala al ensayar

muestras de suelo.

3. Este tipo de ensayo ha permitido

hacer observaciones importantes

en el comportamiento de los

esfuerzos – deformaciones en

muestras de suelos ensayadas

simulando los movimientos

sísmicos.

81

4.2. NUEVAS TÉCNICAS DE ENSAYOS EN CAMPO

Los siguientes tres equipos son ensayos de diferentes tipos de triaxial que son empleados

en campo, estos equipos pertenecen al equipo de investigación de la Universidad de

Texas en Austin, Estados Unidos.

4.2.1. T–Rex

El T-Rex fue presentado en 1999, es un camión que es capaz de generar grandes fuerzas

dinámicas en cualquiera de las tres direcciones (X, Y, Z). En la Figura 4.6 se muestra el

T-Rex. El sistema de vibración está acoplado al vehículo de modo que pueda ser

operado en ambientes difíciles. Algunas de las características importantes del T-Rex

son:

Especificaciones:

Buggy montado vibrador.

Peso total: 64000 libras (29030 kg).

Longitud: 32 pies (9.8 m).

Ancho: 8 pies (2.4 m).

Alto: 10.5 pies (3.2 m).

Sistema de manejo hidráulico.

Sistema articulado.

3 sentidos de vibración: Vertical y Horizontal (longitudinal y transversal).

Sistema Pelton digital de 3 ejes.

Botón para dirigir el sentido del movimiento.

Cono de penetración adicional, en la parte posterior del camión.

Sistema de presión: 3000 psi (207 bar).

Flujo de la bomba: 200 GPM (530 l/m).

Fuerza máxima: Vertical 60000 lb (267 kN).

Horizontal 30000 lb (134 kN).

Rango máximo de frecuencia: Vertical 12Hz – 180 Hz.

Horizontal 5 Hz – 180 Hz.

82

Estas características hacen del T-Rex una excelente fuente de vibración sísmica para

exploraciones del subsuelo y simulación de movimiento sísmico. El rendimiento teórico

del T-Rex en ambos modos vertical y horizontal se muestra en la Figura 4.7. Como se

muestra en la figura mencionada, la máxima fuerza de modo vertical es de 267 kN y

disminuye con frecuencia por debajo de 12 Hz. En el modo horizontal, la máxima fuerza

es de 134 kN, aproximadamente la mitad de la producción de fuerza máxima en el modo

vertical.

Varias modificaciones han sido realizadas al T-Rex, en desarrollo de proyectos de NEES

(Network for Earthquake Engineering Simulation), para mejorar su rendimiento y las

capacidad de estudio sobre sismos. Las dos principales modificaciones son: (1) el

adicionamiento de un control electrónico para que las funciones externas se puedan

manipular para inducir a vibraciones de movimientos al azar, sinusoidales o sísmicos,

(2) el control de anclaje estático bajo el sistema de vibraciones, de manera que las

tensiones verticales logren aplicarse a la superficie del suelo durante el ensayo.

Figura 4.6 T-Rex

(Nees@UTexas, Equipment)

83

Figura 4.7 Fuerza máxima ejercida por el T-Rex


4.2.2. Licuador

Licuador es otro camión que es capaz de generar grandes fuerzas, está diseñado para ser

un vibrador de frecuencia más baja que el T-Rex. En la Figura 4.8 se muestra el

Licuador. Algunas de las características importantes del Licuador son:

Especificaciones:

Buggy montado vibrador.



Ancho: 8 pies (2.4 m).

Alto: 10.5 pies (3.2 m).

Sistema de manejo hidráulico.

Sistema articulado.

2 sentidos de vibración: Vertical y Horizontal (transversal).

Cono de penetración adicional, en la parte posterior del camión.

84


La placa de base del sistema de aislamiento cuenta con una frecuencia de

resonancia de 0.3Hz.

Fuerza máxima: Vertical 20000 lb (89 kN).

Horizontal 20000 lb (89 kN).

Rango máximo de frecuencia: Vertical 1.3 Hz – 75 Hz.


Estas características lo hacen un excelente equipo que trabaja a baja frecuencia de la

fuente de vibración para exploraciones del subsuelo y la simulación de movimiento

sísmico. El rendimiento del Licuador en ambos modos vertical y horizontal se muestra

en la Figura 4.9. Como se muestra en la figura mencionada, la máxima fuerza en ambos

modos es de 89 kN y disminuye con frecuencia por debajo de 1,3 Hz.. Debido a que la

fuerza del liquidador no comienza a caer hasta el 1.3 Hz, puede generar fuerzas mucho

más grandes que el T-Rex en el rango de frecuencias de 0.5 a 4 Hz.

Figura 4.8 Licuador


85

Figura 4.9 Fuerza máxima ejercida por el Licuador


4.2.3. Thumper

Thumper está diseñado para ser un vibrador que trabaja de moderada a alta frecuencia,

utilizado en proyectos de ondas sísmicas R (Rayleigh) y S (Superficie). En la Figura

4.10 se muestra el Thumper. Como puede apreciarse, el Thumper es un vehículo mucho

más pequeño, lo cual facilita su movilidad a los diferentes lugares, ésto permite que sea

utilizado en áreas urbanas. Algunas de las características importantes de Thumper son:

Especificaciones:



Ancho: 8.5 pies (2.6 m).

Alto: 9 pies (2.74 m).

Utilizado en áreas urbanas.

2 sentidos de vibración: Vertical y Horizontal (360 grados).

86


Flujo de la bomba: 26.8 GPM (101 l/m).

Fuerza máxima: Vertical 6000 lb (26.7 kN).

Horizontal 6000 lb (26.7 kN).

Rango máximo de frecuencia: Vertical 17 Hz – 225 Hz.


Estas características hacen que el Thumper sea una excelente fuente de vibración a poca

profundidad (profundidades inferiores a 100 m). El rendimiento del Thumper se muestra

en la Figura 4.11. Como se muestra en la figura mencionada, la máxima fuerza es de 27

kN sobre el rango de frecuencias de 17 a 225 Hz..

Figura 4.10 Thumper


87

Figura 4.11 Fuerza máxima ejercida por el Thumper


4.2.4. Comparación de rango máximo de frecuencia de los tres ensayos

En la Figura 4.12 se muestra como es el comportamiento de cada uno de los ensayos.

88

Figura 4.12 Comparación del rango máximo de frecuencia del T-Rex, Licuador y

Thumper, a) vertical - b) horizontal


4.3. MÉTODOS PARA LA EVALUACIÓN A LA SUSCEPTIBILIDAD DE

LICUACIÓN A PARTIR DE ENSAYOS

Para evaluar el potencial de licuación en suelos, se presentan tres métodos, los cuales

son:

a. Métodos basados en el comportamiento observado en los antecedentes de los

suelos licuables, consiste en realizar correlaciones empíricas de algunas de

las características de los suelos, detectadas mediante los ensayos de campo y

en los ensayos realizados en el laboratorio, bajo los parámetros del sismo

donde se hayan reportado la presencia de licuación.

b. Métodos simplificados, se basan en la comparación de la resistencia que se

obtuvo de los ensayos cíclicos realizados en el laboratorio, simulando los

esfuerzos que presentan durante un sismo.

c. Métodos basados en modelos matemáticos, donde se busca analizar un

número de modelos acoplados, para el análisis de respuesta dinámica y la

generación de presión de poros, en suelos granulares sujetos a fuerzas

sísmicas.

89

Los procesos empleados en el método “a” se basan del hecho que la resistencia a la

licuación y algunas propiedades determinadas mediante ensayos en campo, varían de la

misma manera en función de las características principales de los suelos. Sin embargo, la

mayor información con la que se cuenta son los datos provenientes de ensayos de

resistencia a la penetración, especialmente del Ensayo de Penetración Estándar (SPT),

mientras que para los datos de otras propiedades no se tiene suficiente información, por

lo tanto no se logran obtener buenas correlaciones.

En cuanto a los métodos “b” y “c”, donde para su aplicación se requiere la realización de

ensayos de laboratorio sobre muestras "inalteradas", en los procedimientos que se llevan

a cabo para la extracción de las muestras, es inevitable que existan cambios en su

densidad relativa, en su estructura y en su grado de saturación. Adicionalmente, los

equipos de laboratorio, por lo general no permiten generar de una manera adecuada las

condiciones de esfuerzo y de frontera como se comporta el suelo "in situ" y éstos

factores influyen de manera fundamental sobre la ocurrencia del proceso de licuación.

Como resultado de lo anterior, el método más recomendado desde el punto de vista de la

práctica es, el método “a”. Por lo tanto se realizará un mayor énfasis en la revisión de

este método, prestando mayor atención aquellos que se basan en resultados de ensayos

de penetración como son el SPT y el Ensayo de Penetración de Cono (CPT), en

Colombia se realizan este tipo de ensayos.

4.3.1. Metodologías desarrolladas a partir del comportamiento de los suelos que has

sufrido eventos sísmicos

Se pueden clasificar 5 categorías, las cuales son:

Basados en el número de golpes del SPT.

Método de Kishida y Ohski (Kishida H., (1969) y Ohsaki Y., (1970)).

Método de Seed y otros (Seed H.B., (1983) y Seed H.B., (1985)).

90

Método de Tokimatsu y Yoshimi (Tokimatsu K., Yoshimi Y., (1983)).

Método de Taiping y otros (Taiping Q.; (1984)).

Método de Ambraseys (Ambraseys N., (1988).

Basados en la resistencia por punta (qc) del CPT.

Método de Zhou (Zhou S., (1980)).

Método de Seed y de Alba (Seed H.B., de Alba P., (1986)).

Método de Robertson y Campanella (Robertson P.K., Campanella R.G.,

(1985)).

Método de Teparaksa (Teparaksa W., (1991)).

Método de Armijo (Armijo G., (1995)).

Método propuesto por “National Center for Earthquake Engineering

Research (NCEER)” (1996).

Basados en la medida de la velocidad de ondas (Vs).

Método de Seed y otros (Seed H.B., (1983)).

Método de Robertson (Robertson P.K., (1990)).

Basados en las propiedades de fracción fina de los suelos.

Método Chino (Wang W., 1979) y Método Chino modificado (Finn W.

D. L., 1991).

4.3.1.1. Métodos basados en el número de golpes del SPT

4.3.1.1.1. Métodos de Kishida y Ohsaki (1969 y 1970)

El criterio de estos autores se basa en el análisis de las condiciones de los suelos en

distintos lugares en Japón, en los que se presentó licuación, especialmente en Niigata en

el año de 1964.

91

Kishida indico en el año de 1969, que podía ocurrir licuación, en sismos de magnitud

Ms > 7, bajo las siguientes condiciones:

Si el nivel freático está cerca de la superficie.

Si las características granulométricas satisfacen las siguientes relaciones:

2 mm > D50 > 0.074 mm

Cu < 10

Si el espesor del estrato de suelo no licuable, es menor que 8 m.

Si la relación entre los espesores de estrato no licuable y el licuable, es menor

que 1.

Si la presión efectiva de confinamiento (σ'c) es menor que 2 Kg/cm².

Si la densidad relativa (Dr) es menor que el 75 %.

En cuanto Ohsaki en 1970 propuso, que los suelos pueden licuarse si se presentan las

siguientes condiciones:

Si el nivel freático está cerca de la superficie.

Si las características granulométricas satisfacen las siguientes relaciones:

2 mm < D60 < 0.2 mm

D10 < 0,1 mm

Siendo D60 y D10 los tamaños efectivos que dejan pasar, respectivamente, el 60 y

el 10 % en peso, de las partículas.

El número de golpes (N) del ensayo SPT sea menor que dos veces la profundidad

z en metros.

4.3.1.1.2. Método de Seed y otros (1983 y 1985)

A partir de los estudios realizados sobre el comportamiento de suelos saturados con

partículas de arena, en varios sismos en distintas partes del mundo, (Seed H.B., y otros,

1983), donde se logró establecer una correlación entre la resistencia a la licuación y las

92

características del sismo, expresadas fundamentalmente en el número de golpes del

ensayo SPT.

Esta metodología se apoya en la Figura 4.13, en la que se incluyen los puntos cuyas

coordenadas son “las relaciones de esfuerzos cíclicos promedio (prom/´v) inducida por

el sismo” y “el número de golpes (N1)60 corregido obtenido con SPT”.

Figura 4.13 Correlación entre el esfuerzo cíclico y el SPT que causa licuación en función

de (N1)60, para arenas limpias y sismo MS= 7.5

(Seed H.B., y otros, 1983)

La relación de esfuerzos cíclicos promedio se calcula, en forma simplificada, mediante

la expresión:

93

Dónde:

= Aceleración máxima en la superficie del terreno en g.

g = Aceleración de la gravedad, (9.81 m/s2).

= Esfuerzo vertical total en la capa de suelo granular bajo consideración.

= Esfuerzo vertical efectivo en la capa de suelo granular bajo consideración.

= Factor de reducción, Se puede calcular mediante la Figura 4.14, entrando con el

dato de la profundidad del suelo o por medio de las siguientes ecuaciones llegando a

valores más acertados que los presentados en la gráfica.

( ) ( ) ( )

( ) (

)

(

)

94

Figura 4.14 Coeficiente de reducción de esfuerzos

(Kramer S.L., 1996)

Si el suelo tiene una profundidad mayor a 34 metros, se trabaja por medio de la siguiente

ecuación:

( )

Sin embargo, Iwasaki y otros, (1978), recomendaron usar la siguiente ecuación, donde Z

está dada en metros:

Para la corrección del número de golpes se obtiene de la siguiente manera:

Dónde:

95

= Valor de NSPT normalizado, es decir, el valor que presenta N bajo un esfuerzo

efectivo de sobrecarga de 1 Kg/cm2.

= Factor de corrección. Se puede obtener de la Figura 4.15 ó calcularse, de forma

aproximada, con la expresión:

(

)

En la cual = 1 Kg/cm².

La curva que aparece en la Figura 4.13 divide condiciones de procesos de licuación y de

lugares con cero presencia de licuación para sismos de magnitud Ms = 7.5. Si existe el

caso de otro valor de magnitud se debe multiplicar el límite de la curvas por los factores

de escala que se muestran en la columna 3 de la Tabla 4.2. Dicho límite de las curvas es

el que separa los lugares donde posiblemente puede generarse un proceso de licuación,

así de esta manera se obtienen las curvas mostradas en la Figura 4.16.

96

Figura 4.15 Curvas de valores de CN y Cqc

(Seed e Idriss, 1982)

Tabla 4.2 Factores de corrección de la resistencia a la licuación en función de la

magnitud del sismo

(Seed H.B., y otros., 1982)

97

Figura 4.16 Correlación de esfuerzos cíclicos para evaluar el potencial de licuación en

función de (N1)60 y de la Vs para arenas, para diferentes magnitudes de sismo

(Seed y otros, 1983)

A si mismo, para los limos debe usarse las curvas de Figura 4.17. En todas estas curvas,

el valor N1 corresponde a una energía realmente utilizada durante el ensayo del SPT,

tiene un orden del 60 % de la teórica (aproximadamente 48.5 Kg.m).

En caso de que la energía varíe del porcentaje que se estimaba, se deberá utilizar un

factor de corrección al valor del NSPT alcanzados. En la Tabla 4.3, se presentan las

diferentes energías utilizadas para el SPT en otros países, de acuerdo a como se lleve el

proceso.

98

Figura 4.17 Correlación entre el esfuerzo cíclico y el SPT que causa licuación en función

de (N1)60, para arenas limpias y sismo MS= 7.5


99

Tabla 4.3 Energías aplicadas al SPT en función del procedimiento en distintos países


Pero existen algunos factores que contribuyen a que el resultado se vea afectado, los

cuales son:

El fluido utilizado en la perforación.

El diámetro del sondeo.

El tipo de herramienta utilizado en la perforación.

La configuración de la cuchara con la que se toman las muestras.

La frecuencia con que se dan los golpes.

Paises Tipo de PesaSistema para

soltar la pesa

Energia aplicada a

las barras (%)

Factor para energias

distintas del 60%

Japon **

A Donut Caida libre 78 78/60=1.30

B* Donut

Polea y cuerda

con mecanismo

especial de

liberacion de la

pesa

67 67/60=1.12

USA

A* De seguridad Polea y cuerda 60 60/60=1

B Donut Polea y cuerda 45 45/60=0.75

Argentina

A* Donut Polea y cuerda 45 45/60=0.75

China

A Donut Caida libre*** 60 60/60=1

B Donut Polea y cuerda 50 50/60=0.83

**Los resultados de SPT japoneses tienen correcciones adicionales en funcion del

diametro de la perforacion y de la frecuencia de los golpes.

*Metodo predominante actualmente en este pais.

***Las pesas tipo pilcon entregan una energia del orden de 60% de la teorica.

100

No obstante los autores, para eliminar la influencia de estos factores, recomendaron

adaptar el proceso que se muestra en la Tabla 4.4 como un método estándar.

Tabla 4.4 Procesos del SPT recomendados cuando existe presencia de licuación

(Seed H.B., y otros, 1985)

Factor Recomendación

Perforación

Diámetro de 4 a 5 pulgadas, por rotación, con lodos bentoniticos

para mantener la estabilidad.

Herramientas de

perforación

Deflexión hacia arriba del lodo de perforación.

Tomamuestras Diámetro exterior: 2 pulgadas.

Diámetro interior: 1.38 pulgadas.

Barras de

perforación

A o AW para profundidades menores a 15 metros y N o NW para

profundidades mayores.

Energía

Transmitida al

tomamuestras

2.50 libras por pulgada (60% del máximo teórico).

Velocidad de

golpeo

30 a 40 golpes por minuto.

Conteo de

resistencia a la

penetracion

medido sobre el rango de 6 a 18 pulgadas de penetración en el

terreno.

En este procedimiento se adopta como estándar una energía (Er), igual al 60 % de la

teórica (Et), entonces como consecuencia al momento de ser utilizada se debe llegar a

conocer con exactitud la energía que realmente se aplica y corregir los valores de NSPT

tomados con la fórmula siguiente: (Seed H.B. y otros, 1985)

101

El coeficiente se obtiene de la Tabla 4.5.

Tabla 4.5 Expresión para el coeficiente e4

(Skempton, 1986)

Los principales errores que influyen sobre la energía de las muestras extraídas son:

El método como se suelta la pesa.

El tipo de pesa y la forma como golpea.

La altura de caída.

De manera tal que el Er puede determinarse, aproximadamente, por medio de la

expresión:

En esta expresión los coeficientes e1, e2 y e3 pueden obtenerse, de la Figura 4.18, la

Tabla 4.6 y la Tabla 4.7, respectivamente.

Factor Coeficiente de correccion e4

Diametro del sondeo (mm)

65-115 1

150 1.05

200 1.15

Tomamuestras

Estandar 1

Americano, sin forro 1.2

Frecuencia de los golpes

30-40 golpes /minuto 1

10-20 golpes/minuto y:

si (N1) 60 < 20 0.95

si (N1) 60 > 20 1.05

102

Figura 4.18 Expresión para el coeficiente e1



(Skempton, 1986)


(Tokimatsu, 1988)

Pesa Cabeza de golpeo e2

DonutPequeña (2kg)

Grande (12kg)

0.85

0.70

Pilcon de

seguridad

Pequeña (2.5kg)

Grande (19kg)

0.90

0.65

Seed y otros ( 1988) Skempton (1986)

0.75 -

1 0.75

1 0.85

1 0.95

1 1> 10m

Longitud de las barrase3

< 3m

3 a 4m

4 a 6m

6 a 10m

103

4.3.1.1.3. Método de Tokimatsu y Yoshimi (1983)

Para este método se enfatizó en las propiedades del ensayo de penetración estándar y el

contenido de finos (CF). En función de ésto y de los resultados de ensayos triaxiales

cíclicos sobre muestras inalteradas de alta calidad, se llegó a determinar lo siguiente:

Las arenas con un CF > 10 % tienen mayor resistencia a la licuación que las

arenas sueltas con el mismo NSPT.

No se presentan daños representativos de licuación en arenas sueltas con un N1 >

20.

Los suelos que presentan un contenido de arcilla muy fina (5 micrones) mayor

que el 20% son poco susceptibles a licuarse, a no ser que su índice de plasticidad

sea bajo.

Las arenas que contienen gravas, tienen menor resistencia a la licuación.

Con referencia a lo anterior, se propuso un procedimiento para estimar el potencial de

licuación, el cual está constituido de la siguiente manera:

Si el contenido de arcilla es mayor que el 20 % debe considerarse que el suelo no

es susceptible de licuarse, a menos de que sea un suelo sensitivo o que su IP sea

bajo.

Se deben calcular los esfuerzos de corte dinámicos (a causa del sismo) con la

expresión:

( )

( )

En la cual Z es la profundidad expresada en metros.

Se deben corregir los valores de NSPT en función de la energía realmente

aplicada, teniendo en cuenta que los datos con los que se trabajan son obtenidos

con un equipo de SPT que aplica una energía del orden del 80 % de la teórica.

Para obtener los valores de NSPT ajustados (Na) para un = 1 Kg/cm2 y para un

CF determinado, debe usarse la expresión:

104

(

)

En la cual se toma en Kg/cm² y ΔNF se extrae de la Tabla 4.8, en función de

CF.

Tabla 4.8 Equivalente de N en función del contenido de finos

(Tokimatsu y Yoshimi, 1983)

Para determinar la resistencia a la licuación se debe hacer uso de las curvas de la

Figura 4.19, la cual está en términos de

, N, CF y γ (deformación angular en

%).

Figura 4.19 Correlación de campo entre la relación de esfuerzos cíclicos, td/σ’v y el valor

de N1 corregido, a) para arenas limpias, b) para arenas con más del 10% de finos

(Tokimatsu y Yoshimi, 1983)

Contenido de Finos (%) ΔNF

0 a 5 0

5 a 10 Interpolacion

10 0.1 x CF + 4

105

Se calcula el factor de seguridad para licuación, donde se determinó que si es

menor a 1 es susceptible a que se presente licuación:

4.3.1.1.4. Método de Taiping y otros (1984)

Por medio de investigaciones presentadas en la China, se logro establecer un análisis

estadístico, donde se planteó una correlación entre las características del sismo que

genera licuación y los valores críticos del número de golpes del SPT (Ncrit), las cuales

establecen condiciones posibles a que se presente un proceso de licuación. Esto es valido

para profundidades aproximadamente de 15 metros. Dicha correlación se expresa:

[ ( ) ( ) ]

Dónde:

= Profundidad en metros de la capa de arena que se tiene en consideración

= Profundidad en metros del nivel freático.

= Porcentaje del peso de las partículas con tamaño de arcilla.

= Es función de la intensidad del sismo, según la escala Mercalli modificada, que

adoptan los valores que se indican en la Tabla 4.9.

106

Tabla 4.9 Valores para N* en función de la intensidad del sismo, según la escala de

Mercalli modificada

(Taiping y otros, 1984)

4.3.1.1.5. Método de Ambraseys (1988)

Consiste en la revaluación de los datos de campo que se trabajaron en el método de Seed

y otros (1985), con el fin de hallar una correlación entre el golpe del SPT y la relación

que se genera en el proceso de la licuación, para sismos a diferentes magnitudes

(M), en forma directa y sin usar el concepto de número de ciclos equivalentes (factores

de escala en la Tabla 4.2).

Por lo tanto se llegó a la conclusión que:

Para M ≥ 7.5 y CF < 5%, o 6.0 ≤ M ≤ 7.5 y CF < 13%.

[( ) ]

[ ( ) ]

Para 6.0 ≤ M ≤ 7.5 y CF < 5%.

[( ) ]

[ ( ) ]

Donde ( ) es el golpe del SPT para una energía del 60% de la teórica, también se

puede expresar de la siguiente manera:

Intensidad N* (golpes/30cm) Magnitud

VII 6 7.5 0.10 g

VIII 10 7.5 0.20 g

IX 16 7.5 0.35 g

X

107

( ) (

)

Por medio de las anteriores ecuaciones se logra obtener las curvas límite que separan

cuando se genera licuación y cuando no se genera licuación. (Figura 4.20).

Figura 4.20 Relación de esfuerzos cíclicos que causan licuación en función de (N1)60

(Ambraseys, 1988)

4.3.1.2. Métodos basados en la resistencia por punta (qc) del CPT

4.3.1.2.1. Método de Zhou (1980)

Este método se basa a partir de estudios en China, al igual que el método de Taiping en

1984, el cual por medio de un análisis estadístico se logró establecer una correlación

108

entre las propiedades del sismo que generan licuación y, los valores críticos de la

resistencia a la penetración por punta en el ensayo de CPT (qCcrit), que separa los casos

cuando se genera o no se genera la licuación, hasta una profundidad aproximadamente

de 15 metros. Esta correlación se expresa así:

[ ( )] [ ( )]

Dónde:

= Profundidad en metros de la capa de arena que se tiene en consideración

= Profundidad en metros del nivel freático.

= Porcentaje del peso de las partículas con tamaño de arcilla.

= Es función de la intensidad del sismo, según la escala Mercalli modificada, que

adoptan los valores que se indican en la Tabla 4.10.

Tabla 4.10 Valores para qc* en función de la intensidad del sismo, según la escala de

Mercalli modificada

(Zhou, 1980)

Esta correlación fue establecida mediante datos que se tomaron en campo, en arenas

sueltas (D50 ≈ 0.25 mm). También se estableció para arenas limosas (D50 ≈ 0.07 mm), si

los valores de qc obtenidos se les suma previamente la cantidad Δqc (en Kg/cm²),

calculada mediante la siguiente expresión (Zhou, 1981):

( ) (

)

Intensidad qc* (Kg/cm²) Magnitud

VII 60 -70 7.5 0.10 g

VIII 120 - 135 7.5 0.20 g

IX 180 - 200 7.5 0.35 g

X 220 - 250

109

Dónde:

= Esfuerzo efectivo en Kg/cm².

=Variación de la relación de esfuerzos cíclicos que produce licuación, para veinte

ciclos, en función del porcentaje de las partículas que pasan por el tamiz Nº 200 (CF). Se

puede estimar con la siguiente manera

a ( ).

4.3.1.2.2. Método de Seed y de Alba (1986)

Tomando como base la Figura 4.21 que relaciona qc/N con el D50, para suelos arenosos y

limo-arenosos, entonces se expresaron las curvas límite de las Figura 4.13 y Figura 4.17,

en términos de qc1, donde se obtuvo la Figura 4.22. El valor de qc1, de forma análoga al

de N1, se obtiene multiplicando el valor qc obtenido con el CPT, por el factor de

corrección Cqc (Figura 4.15). La Figura 4.22, al igual que la Figura 4.13 y la Figura

4.17, son válidos para sismos de Ms = 7.5 y puede extenderse a otras magnitudes

utilizando los factores de corrección indicados en la Tabla 4.2.

110

Figura 4.21 Relación qc/N60 con el tamaño de las partículas D50

(Seed y de Alba, 1986)

111

Figura 4.22 Relación de esfuerzos cíclicos que causan licuación en función de qc

(Seed y de Alba, 1986)

4.3.1.2.3. Método de Robertson y Campanella (1985)

Este método se basa en la relación de los valores de qc con Cr y N, previamente

correlacionados por otros métodos con los valores de

que generan el proceso de

licuación. Luego, en función de las correlaciones, Robertson y Campanella,

establecieron la curva límite, entre las condiciones de licuación y las de no licuación,

con las características intermedias.

Por lo tanto, en función de la curva límite que obtuvo (Christian y Swiger, 1975), la cual

correlaciona a

con Cr (Figura 4.23), y de las correlaciones entre Cr y qc establecidas,

112

se obtuvo la Figura 4.24. Como consecuencia de ésto, a partir del método de (Seed y

otros, 1983), mencionado anteriormente, se presentó otra curva límite que separa los

valores

y de qc que generan licuación de los que no la generan. Por lo tanto, el

método se apoyó de las correlaciones presentadas en las Figura 4.15 y Figura 4.25 para

obtener los valores de qc normalizados (qc1), es decir, para una presión de sobrecarga de

1 Kg/cm², y para transformar los valores de N en qc, respectivamente. Por consiguiente,

en la Figura 4.26 aparece una comparación entre las dos curvas anteriores, basadas en

correlaciones con Cr y con N, y la curva propuesta por Robertson y Campanella, la cual

la trazaron bajo los siguientes parámetros:

Características como la edad y la trayectoria de los esfuerzos tienden a

incrementar la resistencia de la licuación en el depósito de suelo. Por lo tanto,

una relación basada en Cr, como se muestra en la Figura 4.24, puede llegar a

subestimarse dicha resistencia y, en consecuencia, la curva propuesta debe

estar por encima de la curva basada en Cr.

La correlación con el SPT está basada en gran parte por observaciones

realizadas en campo donde incluyen factores tales como la edad, y la

trayectoria de los esfuerzos del depósito de suelo. Por lo tanto, los datos del

SPT tenderán a ser más representativos que los aportes observados. Sin

embargo, como el valor de qc/N = 4.5 el cual es un valor promedio, pero se

considera bajo para arenas (D50 > 0.25 mm), ya que el mismo se hace mayor a

medida que las arenas se hacen más gruesas y a medida que se hace mayor la

energía entregada por el martillo del SPT.

113

Figura 4.23 Correlación entre la relación de esfuerzos cíclicos t/σ’v y Cr

(Robertson y Campanella, 1985)

Figura 4.24 Correlación entre la resistencia de licuación y qc, hallada de la Figura 4.22 y

Figura 4.23


114

Figura 4.25 Variación de qc/N con el tamaño de las partículas (D50)

(Robertson y otros, 1983)

Como la correlación propuesta (Figura 4.26) es aplicable solamente a arenas sueltas con

un D50 > 0.25 mm y basándose en lo propuesto por (Zhou, 1981), Robertson y

Campanella propusieron una segunda correlación para suelos con D50 < 0.15 mm, la cual

fue planteada para limos, mediante el decrecimiento de la correlación propuesta para

arenas en un valor de qc = 40 Kg/cm² aproximadamente (Figura 4.27).

115

Las curvas que aparecen en las Figura 4.26 y Figura 4.27 separan las condiciones de

licuación y de no licuación para sismos con magnitud Ms = 7.5. Para sismos de otras

magnitudes, al igual que en el método anterior, deben multiplicarse las ordenadas de

dichas curvas por los factores de escala que aparecen en la Tabla 4.2, para obtener las

curvas límite correspondientes. Este método se aplica de la misma manera que el método

de Seed y otros (1983).

Además del criterio propuesto para llevar a cabo la evaluación del potencial de

licuación, Robertson y Campanella adaptaron la carta de clasificación de suelos, en

función de qc y de fs/qc (siendo fs la resistencia a la penetración por fricción del CPT),

desarrollada por Martin y Douglas (1981), marcando el área de la zona A, en la cual

quedan comprendidos los suelos susceptibles a licuación (Figura 4.28). Las arenas

sueltas, con D50 > 0.25 mm, tienden a estar en la parte superior de esa zona, con qc

comprendido entre 30 y 150 Kg/cm² y fs/qc menor que el 1 %. A su vez, los limos y las

arenas sueltas, con D50 < 0.15 mm, tienden a estar en la parte inferior de la zona, ya que

un decrecimiento en el tamaño medio de la partícula tiende a causar una disminución en

el valor de qc.

Esta carta puede usarse solamente para hacer una identificación preliminar en suelos

susceptibles a la licuación y se puede ajustar con datos relevantes adicionales que se

vayan reportando.

116

Figura 4.26 Propiedades entre la resistencia a licuarse y qc1, con un D50 > 0.25mm


Figura 4.27 Correlaciones entre la resistencia a licuarse y qc1 para arenas sueltas y

limosas


117

Figura 4.28 Carta de clasificación de suelos, con base en el CPT


4.3.1.2.4. Método de Teparaksa (1991)

Utilizando datos sobre el comportamiento del suelo durante eventos sísmicos, Teparaksa

en 1991 halló la siguiente correlación entre la resistencia a la licuación y la resistencia

del CPT:

[( )

( )]

En esta correlación, qc1 (en Kg/cm2) es el valor de qc ajustado para una = 1 Kg/cm

2

por medio de la ecuación que se planteó en el método de Ambrasey (1988), para el caso

118

de 6.0 ≤ M ≤ 7.5 y CF < 5%, y Δqc1 es el incremento de resistencia en función del CF,

que es igual a cero para suelos con D50 ≥ 0.25 mm y al valor dado por la siguiente

expresión para D50 < 0.25 mm:

(

)

A partir del

obtenido y del

calculado según la ecuación que se planteó en el

método de Ambrasey (1988), para el caso de M ≥ 7.5 y CF < 5%, o 6.0 ≤ M ≤ 7.5 y CF

< 13%.

4.3.1.2.5. Método de Armijo (1995)

A partir de este método se logra evaluar el potencial de licuación en función de la forma

en que varía la resistencia por punta del CPT qc, con la profundidad. Ha sido

desarrollado a partir del estudio contrastado con los datos en que se basa el Método de

Seed y otros, (1983 y 1985).

Para el caso de

Vs la profundidad en metros, se definen dos fronteras (Figura 4.29),

donde una es la curva límite por la izquierda y otra curva es por la derecha. Dichas

curvas caracterizan el método para evaluar el potencial de licuación en un depósito de

suelo granular fino.

Los suelos que se presenten al lado izquierdo de la curva límite de la izquierda, se

consideran no susceptible a licuarse, como se ve en la Figura 4.29. Cuando se presentan

valores bajos de

, suelen están asociados a un contenido significativo de finos. La

ecuación que define la curva límite de la izquierda es la siguiente:

119

Figura 4.29 Curvas límite por la izquierda y por la derecha (amax = 0.6 g)

(Armijo G., 1995)

Los suelos que se presente al lado izquierdo de la curva límite por la derecha serán

susceptibles a licuar y no susceptibles los que se encuentren del lado derecho (Figura

4.29). La curva de la derecha está en función de la aceleración máxima registrada en

superficie (Figura 4.30) y la expresión que las define es la siguiente:

(

⁄ )

120

Figura 4.30 Curvas límites por la derecha para valores de amax entre 0.2 a 0.8 g

(Armijo G., 1995)

Las curvas límites por la derecha para este método en particular se basaron de una

aceleración máxima de 0.60 g. Con el propósito de poder tener mayor información del qc

en función de la aceleración máxima, se extrapoló a otros valores de aceleración.

121

Adicionalmente, se concluyó que los suelos que tengan las siguientes propiedades, no

son susceptibles a licuarse:

fs/qc > 2.5 %.

IP > 10 %.

LL > 35 %.

Siendo:

fs = La fricción lateral desarrollada en el CPT.

IP = Índice plástico.

LL = Límite líquido.

4.3.1.2.6. Método propuesto por “National Center for Earthquake Engineering

Research (NCEER)” (1996)

Con el transcurso del tiempo, la información con la que se cuenta sobre el ensayo de

CPT, ha facilitado el desarrollo de correlaciones más confiables, para calcular el

esfuerzo cíclico resistente del suelo de manera directa, para que no se deba recurrir a

realizar una conversión de los resultados del CPT a número de golpes equivalentes del

ensayo de SPT, para luego aplicar el método de evaluación de licuación basado en el

SPT y de esta manera evaluar el riesgo a que se presente licuación.

En la Figura 4.31 se muestra la gráfica desarrollada por (Robertson P.K., Wride C.E.,

1998), para determinar el potencial de licuación que se puede generar, a partir de los

resultados de los ensayos de CPT, para arenas con contenido de finos de 5 % y sismos

con una magnitud de 7.5 Ms. En esa misma figura se presenta el esfuerzo cíclico

resistente, para los lugares con presencia de licuación o para casos en que no, ésto se

gráfica en función de la resistencia por punta del CPT corregida y normalizada qc1N.

Entonces una curva separa las zonas donde se han detectado licuación de las que no.

122

Figura 4.31 Riesgo de licuación mediante el ensayo del CPT

(Robertson P.K., Wride C.E., 1998)

Normalización de la resistencia a la penetración por punta del CPT.

La resistencia a la penetración por punta del CPT se normaliza, para tomar en cuenta el

estado tensional del terreno, mediante la siguiente expresión:

(

)

Donde:

123

(

)

Donde:

CQ: es un factor de normalización.

qc: es la resistencia a la penetración medida en la punta.

El valor de CQ igual a 2.0, es generalmente usado para resultados del CPT obtenidos a

poca profundidad.

El valor del coeficiente n es dependiente de las características granulométricas del suelo

y varían entre 0.5 para arenas limpias hasta 1 para arcillas (Olsen R. S., 1996).

La relación de la fricción (resistencia del fuste divido la resistencia por punta, se expresa

en porcentaje), por lo general, se incrementa al aumentar el contenido de finos y la

plasticidad del suelo. Robertson y Wride, sugirieron que la caracterización del suelo y la

estimación de los finos podían ser realizadas de manera aproximada a partir de los

registros del CPT.

Estimación de la resistencia de la penetración por punta del cono normalizada

(qc1N)cs.

Para corregir la resistencia a la penetración normalizada (qc1N) en las arenas con finos y

lograr obtener una resistencia equivalente en las arenas sueltas (qc1N)cs, para el cálculo de

la resistencia a la licuación, se emplea la siguiente expresión:

( )

Donde Kc es el factor de corrección de las características granulométricas del suelo y se

puede definir con las siguientes ecuaciones (Robertson P.K., Wride C.E., 1998):

124

Para un índice de suelo Ic = 1.64 el Kc es igual a 1. Pero para un Ic > 1.64 el Kc se calcula

de la siguiente forma:

A pesar de que el contenido de finos determinado en el laboratorio se puede sustituir por

el contenido de finos aparente, el cual se puede determinar en la Figura 4.32, y conocer

directamente el valor de Ic. Sin embargo, no es recomendable realizar debido a que se

obtienen valores erróneos.

Figura 4.32 Índice de tipo de suelo (Ic) Vs. contenido aparente de finos (CF) para suelos

normalmente consolidados


125

Por lo tanto el factor Ic esta en función de la plasticidad y otros factores, además del

contenido de finos. Por lo tanto, cuando se utilizan los resultados del CPT, el Ic debe

calcularse a partir de:

[( ) ( ) ]

Donde:

[( )

] [(

)

]

[

( )]

La curva que relaciona el factor Kc en función de Ic, se presenta en la Figura 4.33. Para

valores de Ic mayores a 2.6, la curva se grafica en líneas discontinuas, indicando que el

suelo presenta una alta cantidad de finos y se comporta como un suelo plástico, por lo

tanto no será susceptible a que se presente licuación.

126

Figura 4.33 Factor de corrección por el contenido de fino, para determinar la

resistencia equivalente del CPT


4.3.1.3. Métodos basados en la velocidad de propagación de las ondas de corte.

Al implementar el uso de la velocidad de propagación de las ondas de corte (Vs), se

presentan las siguientes ventajas:

La velocidad de propagación de las ondas de corte (Vs) puede ser medida con

precisión mediante varios ensayos “in situ”, como son el “cross-hole” sísmico,

ensayo de penetración estático sísmico (SCPT), el Down-hole, el up-hole y

mediante el análisis espectral de ondas superficiales.

La medición es posible realizarla en suelos donde es difícil la extracción de las

muestras.

Se pueden llevar a cabo mediciones en pequeños muestras, logrando comparar el

comportamiento en campo con el del laboratorio.

127

La velocidad de propagación de las ondas de corte está directamente relacionada,

a pequeñas deformaciones, al módulo de corte máximo (Gmax).

4.3.1.3.1. Método de Seed y otros (1983)

En términos generales, en los 15 m superiores de un depósito de suelo potencialmente

licuable, el esfuerzo efectivo se mantiene menor que 1.9 Kg/cm² y para presiones

menores a dicho valor, CN oscila entre 0.7 y 1.3 (Figura 4.16). Teniendo en cuenta lo

anterior, la relación aproximada entre la velocidad de propagación de ondas de corte (Vs)

y N se expresa de la siguiente manera:

( ⁄ ) √

De este modo, por medio de la expresión, el eje de las abscisas de la Figura 4.16 se

coloca en función de Vs. De esta manera se obtiene una correlación aproximada entre

este parámetro y los valores de la relación de esfuerzos cíclicos que producen licuación.

Esta correlación resulta equivalente a la expresada por los autores en términos de N y de

qc.

4.3.1.3.2. Método de Robertson (1990)

Se toma como base, valores de Vs medidos en sitios que sufrieron licuación, con la cual

se realizó la gráfica de la Figura 4.34. La curva que aparece, permite obtener ⁄ que

se presenta al ocurrir licuación en función de la velocidad de ondas de corte normalizada

(Vs1), ésto se expresa mediante la siguiente expresión:

( ⁄ ) ( ⁄ )

Donde la presión atmosférica (Pa) se expresa en las mismas unidades que σ'v, para el Vs

se trabaja en m/seg.

128

Figura 4.34 Relaciones de esfuerzos cíclicos que causan licuación en función de la

velocidad de ondas de corte corregida

(Robertson, 1990)

4.3.1.4. Métodos basados en las propiedades de la fracción fina de los suelos

4.3.1.4.1. Método Chino (1979) y Método Chino modificado (1991 y 1994)

El Método Chino, fue desarrollado por Wang (1979), donde tuvo como función medir el

potencial de licuación en arenas plásticas. Por lo tanto el suelo está ligado a cuatro

parámetros los cuales determinan si el suelo es susceptible al proceso de licuación:

El porcentaje de materiales finos, donde el tamaño sea inferior a 0.005 mm, el

cual debe ser menor o igual al 20%.

129

El límite líquido debe ser menor o igual al 35 %, el cual se determina por medio

del ensayo de caída de cono.

La humedad natural debe ser mayor o igual 90 % del límite liquido.

El índice de liquidez (IL), debe ser mayor o igual a 0.75.

Sin embargo, la incertidumbre para el Método Chino no se toma en cuenta para el

análisis y evaluación, en la cual se utilizan varios parámetros. Posteriormente Finn (1991

y 1994), tomando como base el análisis de las incertidumbres que existían en el método,

determinó ignorar el índice de liquidez y de ahí surgió el Método Chino Modificado, en

donde se establecieron los siguientes parámetros para que un suelo sea susceptible al

proceso de licuación:

El porcentaje de materiales finos, donde el tamaño sea inferior a 0.005 mm, el

cual debe ser menor o igual al 15%.

El límite líquido debe ser menor o igual al 35%.

La humedad natural debe ser mayor o igual al 90% del límite líquido.

En el año 2000, se revaluó lo realizado hasta el momento y adaptaron el Método Chino

Modificado a las unidades utilizadas en la normas A.S.T.M. Donde se definen las

arcillas como partículas inferiores a 0.002 mm de tamaño.

No obstante este método solo tiene en cuenta para la evaluación la susceptibilidad de un

suelo determinado que pueda licuarse en función de su contenido de finos, y no tiene

presente los otros parámetros. Por lo tanto, debe utilizarse como complemento otro

método que tome en cuenta los demás aspectos.

130

5. ESTRUCTURA DE LA BASE DE DATOS

La base de datos implementada para este trabajo es la continuación del trabajo de grado

de la Especialización en Geotecnia de Ramírez O., (2004), “INVENTARIO DE CASOS

DE LICUACIÓN DURANTE EVENTOS SISMICOS”. Se complementó y amplió la

información, se incluyeron 8 países nuevos (Ver Tabla 5.1), donde la mayoría son del

continente europeo. Para este trabajo el manejo de la base de datos se realizó en

Microsoft Access 2010.

Dada la extensión de la base de datos, esta se incluirá en medio óptico (1 CD) en el

Anexo 1.

Tabla 5.1 Lista de países que se presentan en la base de datos

NÚMERO

DE

PAÍSES

PAÍS SÍMBOLO

PAÍS

NUEVOS

PAÍS CONTINENTE

1 ALBANIA ALB X EUROPA

2 ANTILLAS MENORES ANT AMERICA

3 ARGENTINA ARG AMERICA

4 BULGARIA BGR X EUROPA

5 CANADÁ CAN AMERICA

6 COLOMBIA COL AMERICA

7 COSTA RICA COS AMERICA

8 CHILE CHI AMERICA

9 CHINA CHN X ASIA

10 ECUADOR ECU AMERICA

11 EL SALVADOR SAL AMERICA

12 ESTADOS UNIDOS EU AMERICA

13 GRECIA GRC X EUROPA

14 GUATEMALA GUA AMERICA

131

NÚMERO

DE

PAÍSES

PAÍS SÍMBOLO

PAÍS

NUEVOS

PAÍS CONTINENTE

15 ITALIA ITA X EUROPA

16 JAMAICA JAM AMERICA

17 JAPÓN JAP ASIA

18 MÉJICO MEJ AMERICA

19 MONTENEGRO MNE X EUROPA

20 NICARAGUA NIC AMERICA

21 PANAMÁ PAN AMERICA

22 PERÚ PER AMERICA

23 REPÚBLICA DOMINICANA REP AMERICA

24 TURQUÍA TUR ASIA

25 VENEZUELA VEN X AMERICA

26 YUGOSLAVIA YUG X EUROPA

Las plantillas desarrolladas para la recolección de información fueron dos formularios:

(1) Catálogo de sismos detonantes y (2) Depósitos licuados.

En el inventario del “Catálogo de sismos detonantes” se amplió la información a 288

sismos y en el inventario de “Depósitos licuados” a 1515 depósitos de licuación. Dentro

de los sismos detonantes se borraron los 17 registros de sismos que en la base de datos

de Ramírez O., (2004) se habían incluido pero no presentaban evidencias de licuación.

Los parámetros que incluye cada uno de los formularios son los siguientes: Para el

“Catálogo de sismos detonantes”, se explican en la Tabla 5.2 y en la Figura 5.1 se

presenta el formato del formulario, para el formulario de “Depósitos licuados”, se

explican en la Tabla 5.3 y en la Figura 5.2 se presenta el formato del formulario.

132

Tabla 5.2 Información del formulario - Catálogo de sismos detonantes

CATÁLOGO DE SISMOS DETONANTES

Sismo No.: Es un número consecutivo, se debe escribir.

Fecha del evento: Fecha en la que se presentó el evento, se debe

escribir. (dd/mm/aaaa)

Evidencias de licuación: Por ser una base de datos de casos de licuación, se

debe escoger "si".

Hora local: Se escribe la hora local en la que se presentó el

evento. (hh:mm:ss)

Hora GMT: Se escribe la hora internacional en la que se

presentó el evento. (hh:mm:ss)

Código sismo:

Código que se le asigna a cada evento sísmico. Está

compuesto de la siguiente manera: Las tres

primeras letras hacen referencia al país, los tres

caracteres siguientes hacen relación a la

localización específica dentro del país y los últimos

caracteres se refieren a la fecha de ocurrencia del

evento.

Reporte de depósitos licuados: En esta casilla se define si el sismo presenta

depósitos licuados.

Localización general del

evento:

Se escribe la descripción del lugar donde se

presentó el epicentro.

Geología y topografía: Se escribe, sobre la geología y topografía de la zona

epicentral del evento sísmico.

Observaciones sobre licuación: Se escribe que evidencias de licuación fueron

provocadas por el evento sísmico.

Intensidad: Valor de la máxima intensidad reportada.

Escala: Escala en la que se reportó la máxima intensidad.

Pérdidas humanas: Número de muertos.

Heridos: Número de heridos.

Damnificados: Número de damnificados

133

CATÁLOGO DE SISMOS DETONANTES

Pérdidas económicas

reportadas:

Valor económico de la pérdida que causó el sismo.

Daños estructurales: Descripción de los daños estructurales a causa del

sismo.

Efectos ambientales: Descripción de los efectos ambientales a causa del

sismo.

Latitud (N/S) (+/-): Latitud reportada.

Longitud (E/W) (+/-): Longitud reportada.

Profundidad (Km): Profundidad focal reportada.

ML: Valor de la magnitud local.

Ms: Valor de la magnitud de ondas de superficie.

Mb: Valor de la magnitud ondas de cuerpo.

Mw: Valor de la magnitud de momento sísmico.

Fuente: Número de la fuente de información en la cual se

reportó los datos.

Mecanismo de falla: Descripción del Mecanismo de fallas reportado.

Notas:

Campo utilizado para anexar información relevante

sobre el evento sísmico y que no pudo ser

almacenado en alguno de los demás campos del

catálogo.

Referencias: Referencias bibliográficas de cada una de las

fuentes citadas.

134

Figura 5.1 Formulario de consulta y captura de “Catálogo de sismos detonantes”

135

Tabla 5.3 Información del formulario - Depósitos licuados

DEPÓSITOS LICUADOS

ID_depósito: Es un número consecutivo, se debe escribir.

Código sismo: Código del sismo detonante. Es tomado del

formulario “Catálogo de Sismos Detonantes”.

Área afectada: Se escribe el número de área afectada en m2.

Inclinación del terreno (grados): Valor de la inclinación de la capa de suelo licuada.

Localización general del

depósito:

Descripción del sitio geográfico de donde se

presentó el depósito.

Descripción general del evento: Descripción de las consecuencias y parámetros

relevantes que ocurrieron.

Edad geológica del depósito: Edad geológica del depósito licuado.

Tipo de depósito de acuerdo a su

origen:

Tipo de depósito licuado de acuerdo con su origen.

Otro tipo de depósito: Descripción del tipo de depósito licuado en caso de

ser diferente a los incluidos.

D_10:

Valor en milímetros de la abertura equivalente por

la que pasa el 10 % de las partículas del depósito

licuado.

D_30:



licuado.

D_50:



licuado.

D_60:



licuado.

Coeficiente de uniformidad: Valor calculado como D60/D10.

Coeficiente de gradación: Valor calculado como (D30*D30)/(D60*D10)

Tipo de gradación: Descripción del tipo de gradación que presenta.

136

DEPÓSITOS LICUADOS

Índice de plasticidad de la

fracción fina (%):

Valor del Índice de plasticidad de la fracción fina

que conforma el depósito licuado.

Contenido de finos (%): Valor en porcentaje del contenido de finos del

depósito licuado.

Contenido de la fracción

arcillosa (%):

Valor en porcentaje del contenido de partículas

menores a 0.005 milímetros del depósito licuado.

Forma de las partículas: Forma característica de las partículas que forman el

depósito licuado.

Clasificación del suelo (USCS):

Símbolo de grupo que caracteriza al depósito de

suelo de acuerdo con el Sistema Unificado de

Clasificación de Suelos.


(m):

Valor en metros, se mide desde la superficie hasta

el nivel freático.

N60 (STP): Valor del número de golpes corregido del ensayo

STP.

Resistencia a la penetración con

cono qc (MPa):

Valor de la resistencia a la penetración con cono,

dada en MPa.

Velocidad de onda de corte Vs

(m/s):

Valor de la velocidad de las ondas de corte en el

estrato licuado, dada en m/s.

Espesor del suelo sobre el estrato

licuado (m):

Valor que define el espesor del suelo que se

encuentra sobre el estrato licuado.

Espesor del estrato licuado (m): Valor del espesor del estrato licuado.

Distancia epicentral (Km): Valor en kilómetros de la distancia entre el depósito

y el epicentro del sismo.

Aceleración pico (g): Valor de la aceleración pico, dada en fracciones de

g.

Intensidad: Valor de la intensidad local estimada para la

localización del depósito licuado.

Escala: Escala en la que se reportó la intensidad.

137

DEPÓSITOS LICUADOS

Duración (s): Valor en segundos, en el que el depósito licuado

fue sometido a la carga sísmica.

Fuente: Número de la fuente de información en la cual se

reportó los datos.

Notas:

Campo utilizado para anexar información relevante

sobre el evento sísmico y que no pudo ser

almacenado en alguno de los demás campos del

catálogo.

Referencias: Referencias bibliográficas de cada una de las

fuentes citadas.

138

Figura 5.2 Formulario de consulta y captura de “Depósitos licuados”

De esta manera la relación entre los dos formularios es por medio del campo “Código

sismo”, lo cual quiere decir que varios depósitos pueden estar asociados a un mismo

evento sísmico. (Ver Tabla 5.4).

139

Tabla 5.4 Relación entre “Catálogo de sismos detonantes” y “Depósitos licuados”

CATÁLOGO DE SISMOS DETONANTES DEPÓSITOS LICUADOS

Sismo No: ID_depósito:

Fecha del evento: Código sismo:

Evidencias de licuación: Área afectada:

Hora local:Inclinación del terreno

(grados):

Hora GMT:Localización general del

depósito:

Código sismo:Descripción general del

evento:

Reporte de depósitos licuados:Edad geológica del

depósito:

Localización general del evento:Tipo de depósito de

acuerdo a su origen:

Geología y topografía: Otro tipo de depósito:

Observaciones sobre licuación: D_10:

Intensidad: D_30:

Escala: D_50:

Perdidas humanas: D_60:

Heridos:Coeficiente de

uniformidad:

Damnificados: Coeficiente de gradación:

Pérdidas económicas reportadas: Tipo de gradación:

Daños estructurales:Índice de plasticidad de la

fracción fina (%):

Efectos ambientales: Contenido de finos (%):

Latitud (N/S) (+/-):Contenido de la fracción

arcillosa (%):

Longitud (E/W) (+/-): Forma de las partículas:

Profundidad (Km):Clasificación del suelo

(USCS):

ML:Profundidad del nivel

freático (m):

Ms: N60 (STP):

Mb:

Resistencia a la

penetración con cono qc

(MPa):

Mw:Velocidad de onda de corte

Vs (m/s):

Fuente:Espesor del suelo sobre el

estrato licuado (m):

Espesor del estrato licuado

(m):

Distancia epicentral (Km):

Notas: Aceleración pico (g):

Referencias: Intensidad:

Escala:

Duración (s):

Fuente:

Notas:

Referencias:

Mecanismo de falla:

140

6. EVALUACIÓN DE LOS CRITERIOS HISTÓRICO Y COMPOSICIONAL

6.1. CRITERIO HISTÓRICO

A partir de la información recolectada en la base de datos se realiza un análisis

comparativo del criterio histórico, para lo cual se toman la distancia epicentral y la

magnitud de ondas de superficie (Ms), para llevarla a la gráfica desarrollada por

Ambraseys (1988) (Ver Figura 2.15), quien recopiló datos alrededor del mundo de

suelos superficiales, con el fin de estimar un distancia epicentral limite, más allá de la

cual, la licuación no han sido observada en sismos de diferentes magnitudes. La

distancia a la cual la licuación puede ser esperada se incrementa significativamente con

el incremento de la magnitud. Este tipo de gráfica no garantiza que la licuación no pueda

presentarse para distancias epicentrales mayores, pero es útil para la estimación de

escenarios con riesgo de licuación regional.

De igual manera sobre la gráfica en mención se incluyeron las curvas desarrolladas a

partir de las ecuaciones de Papathanassiou G., y otros, (2005), ver numeral 3.9 del

presente documento. (Ver Figura 6.1).

En el Anexo 2, se incluyen cuales son los depósitos (ID_DEPÓSITO), con el CÓDIGO

DEL SISMO asociado, que fueron incluidos en esta gráfica.

141

Figura 6.1 Distancia Epicentral Vs Magnitud del Sismo (Ms)

142

6.2. CRITERIO COMPOSICIONAL

La granulometría es una característica del depósito de suelo asociada con el potencial del

cambio de volumen que está directamente relacionada con la susceptibilidad de

licuación.

Los datos de granulometría (D10, D30, D50, D60) de los depósitos registrados en 25

sismos que se encuentran en la base de datos, se llevaron a la gráfica desarrollada por

Tshuchida, en la cual se muestran dos conjuntos de curvas granulométricas que definen

los rangos de distribución del tamaño de las partículas para la mayoría de los suelos

licuables y potencialmente licuables (Ver Figura 6.2). Se desarrolló una gráfica por cada

sismo.

Figura 6.2 Límites de granulometría de suelos que han presentado licuación

143

En el Anexo 3, se incluye el listado de los depósitos (ID_DEPÓSITO), con el CÓDIGO

DEL SISMO asociado y los datos de granulometría disponibles. Cabe anotar que para la

totalidad de los depósitos no se contó con la información completa de los parámetros

D10, D30, D50, D60.

En el Anexo 3, también se incluyeron las gráficas para cada uno de los sismos, las cuales

se imprimieron en acetatos con el propósito de facilitar la superposición para los sismos

que se deseen analizar conjuntamente.

144

7. ANÁLISIS ESTADÍSTICO

El análisis descriptivo para este estudio se realizará por medio del Software estadístico

de IBM SPSS Statistics Version 20.

Al analizar las variables lo primero que se debe hacer es tener claro las características de

cada una de ellas, su dispersión y su forma de distribución.

Los valores máximos y mínimos, es el valor máximo y mínimo que toma cada

variable. La media es la suma de todas las puntuaciones dividida por el número

de puntuaciones o en otras palabras es el centro de gravedad de la distribución

estadística. La desviación típica mide el grado en que las puntuaciones de la

variable se alejan de su media. Se dice que si los datos están más concentrados la

desviación típica será menor, y si los datos están más dispersos la desviación

típica será mayor. Para este procedimiento también es conveniente mostrar

algunos gráficos como los gráficos de dispersión de la variable dependiente

versus cada variable independiente para ver el grado de relación que existe entre

las dos variables.

El histograma es diagrama de barras con sus barras juntas, para dar una

impresión de continuidad, con una curva normal superpuesta sobre el histograma

esta curva es generada a partir de la media y la desviación típica.

El Q-Q Plot es un gráfico que nos permite comparar la distribución empírica de

un conjunto de datos con la distribución normal, luego este gráfico se puede

considerar como una técnica gráfica para la prueba de normalidad.

Los diagramas de Cajas o boxplots son una presentación visual que describe

los datos atípicos de cada variable y además los cuartiles dividen los datos en 4

partes iguales. Sin embargo algunos de estos datos atípicos fueron incluidos entre

los registros analizados.

145

7.1. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LAS VARIABLES

Para la realización de este análisis, en un comienzo se cuenta con un total de 17

variables para las cuales se realiza un gráfico de barras para observar la cantidad de

registros por cada variable (Ver Figura 7.1).

Figura 7.1 Datos de los registros

De esta manera se prosigue a realizar el análisis descriptivo de las 17 variables, para

observar como se comporta cada una.

N60 (SPT)

Tabla 7.1 Estadística descriptiva de N60(SPT)

N

Mínimo

(golpes)

Máximo

(golpes)

Media

(golpes) Desv. típ.

N60(SPT) 652 1.7 24.6 10.488 3.6706

N válido (según lista) 652

146

En la Tabla 7.1 se observa que los golpes corregidos del ensayo de penetración esta

entre 1.7 y 24.6 golpes; por otro lado observamos que los golpes del Ensayo de

Penetración Estándar tiene un valor medio de 10.488 y una desviación estándar de 3.67.

En la Figura 7.2, vemos que el histograma es simétrico y también se observa que la

distribución normal no es un buen modelo para esta variable ya que en algunos puntos

del Q-Q plot se alejan de la recta central.

Figura 7.2 Histograma y Q-Q plot de la variable N60(SPT)

Por último en la Figura 7.3, se tiene el diagrama de cajas donde se observa que se tienen

varios datos atípicos.

147

Figura 7.3 Diagrama de cajas, variable N60(SPT)

Distancia epicentral (*)

Tabla 7.2 Estadística descriptiva de Distancia epicentral (*)

N

Mínimo

(Km)

Máximo

(Km)

Media

(Km) Desv. típ.

DISTANCIA_EPICENTRAL(*) 1396 0 550 29.951 55.1888


En la Tabla 7.2 se observa que la distancias epicentral está entre 0 y 550 kilómetros; por

otro lado observamos que la distancia epicentral tiene un valor medio de 29.951 y una

desviación estándar de 55.1888.

En la Figura 7.4, vemos que el histograma no es simétrico y también se observa que la

distribución normal no es un buen modelo para esta variable ya que la mayoría de puntos

del Q-Q plot se alejan de la recta central.

148

Figura 7.4 Histograma y Q-Q plot de la variable Distancia epicentral (*)

Por último en la Figura 7.5, se tiene el diagrama de cajas donde se observa que se tienen

varios datos atípicos.

Figura 7.5 Diagrama de cajas, variable Distancia epicentral (*)

149

Aceleración pico (*), horizontal

Tabla 7.3 Estadística descriptiva de la Aceleración pico (*), horizontal

N

Mínimo

(g)

Máximo

(g)

Media

(g) Desv. típ.

ACELERACION_PICO(*) 876 0.08 5.0 0.3577 0.53268


En la Tabla 7.3 de estadísticos descriptivos se observa que la aceleración pico está entre

0.08 y 5.0 g; por otro lado observamos que la aceleración pico tiene un valor medio de

0.24 y una desviación estándar de 0.5326.

En la Figura 7.6, vemos que el histograma no es simétrico y la distribución normal no es

un buen modelo para esta variable ya que la mayoría de los puntos del Q-Q plot se alejan

de la recta central; y se encuentran gran cantidad de datos atípicos en la parte superior

(Ver Figura 7.7).

Figura 7.6 Histograma y Q-Q plot de la variable Aceleración pico (*)

150

Figura 7.7 Diagrama de cajas, variable Aceleración pico (*)

Contenido de finos

Tabla 7.4 Estadística descriptiva de Contenido de finos

N

Mínimo

(%)

Máximo

(%)

Media

(%) Desv. típ.

CONTENIDO DE FINOS 748 0.0 92.0 14.5125 17.4983


En la Tabla 7.4 se observa que el contenido de finos del depósito licuado está entre 0% y

92%; por otro lado observamos que el contenido de finos del depósito licuado tiene un

valor medio de 14.5125 y una desviación estándar de 17.4983.

En la Figura 7.8, vemos que el histograma trata de ser asimétrico hacia la derecha y

además se observa la distribución normal no es un buen modelo para esta variable ya

que casi todos los puntos del Q-Q plot se alejan de la recta central; y se encuentran gran

cantidad de datos atípicos en la parte superior (Ver Figura 7.9)

151

Figura 7.8 Histograma y Q-Q plot de la variable Contenido de finos

Figura 7.9 Diagrama de cajas, variable Contenido de finos

152

Espesor del estrato licuado

Tabla 7.5 Estadística descriptiva Espesor del estrato licuado

N

Mínimo

(m)

Máximo

(m)

Media

(m) Desv. típ.

ESPESOR_DEL_ESTRATO_LICUADO 562 0 28.7 7.677 4.2852


En la Tabla 7.5 de estadísticos descriptivos se observa que el espesor del estrato licuado

está entre 0 y 28.7 metros; por otro lado observamos que el espesor del estrato licuado

tiene un valor medio de 7.7 y una desviación estándar de 4.29. El registro mínimo que

cuenta con un valor de cero (0), es un dato el cual se encontraba en la base de datos que

se tomo como base de este trabajo, por esta razón no se conoce la procedencia de este

registro.

En la Figura 7.10, vemos que el histograma tiene un comportamiento bimodal, su

distribución normal no es un buen modelo para esta variable ya que algunos puntos del

Q-Q plot se alejan de la recta central; en este diagrama de cajas a excepción de los

anteriores vemos que no hay ningún dato atípico (Ver Figura 7.11).

153

Figura 7.10 Histograma y Q-Q plot de la variable Espesor del estrato licuado

Figura 7.11 Diagrama de cajas, variable Espesor del estrato licuado

Espesor del suelo sobre el estrato licuado

Tabla 7.6 Estadística descriptiva del Espesor del suelo sobre el estrato licuado

N

Mínimo

(m)

Máximo

(m)

Media

(m)

Desv.

típ.

ESPESOR_DEL_SUELO_SOBRE_ESTRATO 525 0 18.6 2.131 1.999


154

En la Tabla 7.6 se observa que el espesor del suelo que se encuentra sobre el estrato

licuado está entre 0 y 18.6 metros; por otro lado observamos que la el espesor del suelo

que se encuentra sobre el estrato licuado tiene un valor medio de 2.131 y una desviación

estándar de 1.99.

En la Figura 7.12, vemos que el histograma no es simétrico y la distribución normal no

es un buen modelo para esta variable ya que la mayoría de los puntos del Q-Q plot se

alejan de la recta central; y se encuentran gran cantidad de datos atípicos en la parte

superior (Ver Figura 7.13).

Figura 7.12 Histograma y Q-Q plot de la variable Espesor del suelo sobre el estrato

licuado

155

Figura 7.13 Diagrama de cajas, variable Espesor del suelo sobre el estrato licuado

D50

Tabla 7.7 Estadística descriptiva de D50

N

Mínimo

(mm)

Máximo

(mm)

Media

(mm) Desv. típ.

D_50 510 0.041 13.5 0.38931 0.78216


En la Tabla 7.7 se observa que la abertura equivalente por la que pasa el 50 % de las

partículas del depósito licuado está entre 0.041 y 13.50 milímetros (aproximadamente

equivale a el rango entre los tamices No 400 al N

o 40); por otro lado observamos que la

abertura equivalente por la que pasa el 50 % de las partículas del depósito licuado tiene

un valor medio de 0.39 y una desviación estándar de 0.78.

En la Figura 7.14, vemos que el histograma presenta la mayoría de sus datos cercanos a

cero y la distribución normal no es un buen modelo para esta variable ya que casi todos

los puntos del Q-Q plot se alejan de la recta central; y se encuentran gran cantidad de

datos atípicos en la parte superior y unos pocos en la parte inferior (Ver Figura 7.15).

156

Figura 7.14 Histograma y Q-Q plot de la variable D50

Figura 7.15 Diagrama de cajas, variable D50

Inclinación del terreno

Tabla 7.8 Estadística descriptiva de la Inclinación del terreno

N

Mínimo

(grados)

Máximo

(grados)

Media

(grados) Desv. típ.

INCLINACION_DEL_TERRENO 494 0 12.50 0.9455 1.50708


157

En la Tabla 7.8 de estadísticos descriptivos se observa que la inclinación del depósito

licuado está entre 0 y 12.5 grados (0 – 22.17%); por otro lado observamos que la

inclinación del depósito licuado tiene un valor medio de 0.6 y una desviación estándar

de 1.15.

En la Figura 7.16, vemos que el histograma es asimétrico hacia la derecha y la

distribución normal no es un buen modelo para esta variable ya que la mayoría de los

puntos del Q-Q plot se alejan de la recta central; igualmente se encuentran gran cantidad

de datos atípicos en la parte superior (Ver Figura 7.17).

158

Figura 7.16 Histograma y Q-Q plot de la variable Inclinación del terreno

Figura 7.17 Diagrama de cajas, variable Inclinación del terreno


Tabla 7.9 Estadística descriptiva de la Profundidad del nivel freático

N Mínimo

(m)

Máximo

(m)

Media

(m)

Desv.

típ.

PROFUNDIDAD DEL

NIVEL FREÁTICO 188 0.20 29.0 2.376 2.6624


159

En la Tabla 7.9 de estadísticos descriptivos se observa que la profundidad del nivel

freático está entre 0.20 y 29.0 metros; por otro lado observamos que la profundidad del

nivel freático tiene un valor medio de 2.376 y una desviación estándar de 2.66.



puntos del Q-Q plot se alejan de la recta central; igualmente se encuentran gran cantidad

de datos atípicos en la parte superior (Ver Figura 7.19).

Figura 7.18 Histograma y Q-Q plot de la variable Profundidad del nivel freático

Figura 7.19 Diagrama de cajas, variable Profundidad del nivel freático

160

Resistencia a la penetración con cono qc

Tabla 7.10 Estadística descriptiva de la Resistencia a la penetración con cono qc

N Mínimo

(Mpa)

Máximo

(Mpa)

Media

(Mpa)

Desv.

típ.

RESISTENCIA A LA

PENETRACIÓN CON CONO qc 118 0.350 11.700 4.126 2.7479


En la Tabla 7.10 de estadísticos descriptivos se observa que la Resistencia a la

penetración con cono qc está entre 0.35 y 11.70 Mpa; por otro lado observamos que

tiene un valor medio de 4.126 y una desviación estándar de 2.7479.

En la Figura 7.20, vemos que el histograma es asimétrico a derecha y la distribución

normal no es un buen modelo para esta variable ya que la mayoría de los puntos del Q-Q

plot se alejan de la recta central; igualmente se encuentran pocos datos atípicos en la

parte superior (Ver Figura 7.21).

Figura 7.20 Histograma y Q-Q plot de la variable Resistencia a la penetración con cono

qc

161

Figura 7.21 Diagrama de cajas, variable Resistencia a la penetración con cono qc

Coeficiente de uniformidad

Tabla 7.11 Estadística descriptiva del Coeficiente de uniformidad

N Mínimo

(adime-

nsional)

Máximo

(adime-

nsional)

Media

(adime-

nsional)

Desv. típ.

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD 51 1.70 85.0 13.7664 17.6188


En la Tabla 7.11 de estadísticos descriptivos se observa que el Coeficiente de

uniformidad está entre 1.70 y 85.0; por otro lado observamos que tiene un valor medio

de 13.766 y una desviación estándar de 17.62.



puntos del Q-Q plot se alejan de la recta central; igualmente se encuentran pocos datos

atípicos en la parte superior (Ver Figura 7.23).

162

Figura 7.22 Histograma y Q-Q plot de la variable Coeficiente de uniformidad

Figura 7.23 Diagrama de cajas, variable Coeficiente de uniformidad

Contenido de la fracción arcillosa

Tabla 7.12 Estadística descriptiva del Contenido de la fracción arcillosa

N Mínimo

(%)

Máximo

(%)

Media

(%)

Desv. típ.

CONTENIDO DE LA

FRACCIÓN ARCILLOSA 32 0.000 13.000 4.51250 3.579579


163

En la Tabla 7.12 de estadísticos descriptivos se observa que el Contenido de la fracción

arcillosa está entre 0.0 y 13.0; por otro lado observamos que tiene un valor medio de


En la Figura 7.24, vemos que el histograma es asimétrico a derecha y la distribución

normal no es un buen modelo para esta variable ya que la mayoría de los puntos del Q-Q

plot se alejan de la recta central; igualmente no se presentan datos atípicos (Ver Figura

7.25).

Figura 7.24 Histograma y Q-Q plot de la variable Contenido de la fracción arcillosa

164

Figura 7.25 Diagrama de cajas, variable Contenido de la fracción arcillosa

Coeficiente de gradación

Tabla 7.13 Estadística descriptiva del Coeficiente de gradación

N Mínimo

(adime-

nsional)

Máximo

(adime-

nsional)

Media

(adime-

nsional)

Desv. típ.

COEFICIENTE DE

GRADACIÓN 26 0.500 2.800 1.39808 0.603092


En la Tabla 7.13 de estadísticos descriptivos se observa que el Coeficiente de gradación

está entre 0.50 y 2.80; por otro lado observamos que tiene un valor medio de 13.98 y una

desviación estándar de 0.60.



puntos del Q-Q plot se alejan de la recta central; igualmente se encuentran pocos datos

atípicos en la parte superior (Ver Figura 7.27).

165

Figura 7.26 Histograma y Q-Q plot de la variable Coeficiente de gradación

Figura 7.27 Diagrama de cajas, variable Coeficiente de gradación

D60


N

Mínimo

(mm)

Máximo

(mm)

Media

(mm) Desv. típ.

D_60 24 0.049 10.50 1.2081 2.8511


166

En la Tabla 7.14, se observa que la abertura equivalente por la que pasa el 60 % de las

partículas del depósito licuado está entre 0.049 y 10.50 milímetros; por otro lado

observamos que la abertura equivalente por la que pasa el 60 % de las partículas del

depósito licuado tiene un valor medio de 1.21 y una desviación estándar de 2.85.

En la Figura 7.28, vemos que el histograma no es simétrico y además la distribución

normal no es un buen modelo para esta variable ya que casi todos los puntos del Q-Q

plot se alejan de la recta central; y se encuentran gran cantidad de datos atípicos en la

parte superior (Ver Figura 7.29).


167


D10


N

Mínimo

(mm)

Máximo

(mm)

Media

(mm) Desv. típ.

D_10 23 0.03 2.0 0.0892 0.0978








plot se alejan de la recta central; y se encuentran pocos de datos atípicos en la parte


168



D30


N

Mínimo

(mm)

Máximo

(mm)

Media

(mm) Desv. típ.

D_30 23 0.030 2.0 0.2587 0.4068


169







plot se alejan de la recta central; y se encuentran pocos de datos atípicos en la parte



170


Velocidad de onda de corte Vs

Tabla 7.17 Estadística descriptiva de la Velocidad de onda de corte Vs

N

Mínimo

(m/s)

Máximo

(m/s)

Media

(m/s) Desv. típ.

VELOCIDAD DE

ONDA DE CORTE Vs 4 6.10 225.0 134.0250 91.8992


En la Tabla 7.17 de estadísticos descriptivos se observa que la Velocidad de onda de

corte está entre 6.10 y 225 Vs; por otro lado observamos que tiene un valor medio de


En la Figura 7.34, vemos que el histograma tiende a comportarse bimodal y se observa

que la distribución normal es un buen modelo para esta variable ya que solo en algunos

puntos del Q-Q plot se alejan de la recta central, adicionalmente no se encuentran datos

atípicos (Ver Figura 7.35).

171

Figura 7.34 Histograma y Q-Q plot de la variable Velocidad de onda de corte Vs

Figura 7.35 Diagrama de cajas, variable Velocidad de onda de corte Vs

7.2. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LAS VARIABLES A UTILIZAR PARA LA

REALIZACIÓN DEL MODELO DE CORRELACIÓN

MULTIVARIABLE

Una vez realizado el análisis estadístico de todas las variables se logra decidir con más

certeza con cuales de las variables se va a trabajar para la realización del modelo de

correlación multivariable.

172

Teniendo en cuenta que para el análisis de este estudio se determinó como la variable

dependiente N60(SPT) y las demás variables como independientes; vemos que la

variable N60(SPT) cuenta con 652 registros, luego se observan variables como

profundidad del nivel freático, resistencia a la penetración con cono qc entre otras de ahí

en adelante que cuentan con muy pocos registros para ser tenidos en cuenta en este

análisis.

A continuación en la Figura 7.36 se presentan las variables que cuentan con más de 450

registros, que son con las que en un comienzo se piensa realizar el análisis del modelo de

correlación y estimación adecuado.

Figura 7.36 Variables con más de 450 datos

173

Las correlaciones o diagramas de dispersión indican que no existe una relación lineal

entre cada una de las variables independientes y la variable dependiente (Ver Figura

7.37), además muestran que las variables casi no están correlacionadas entres sí, es decir

que aunque se encuentran correlaciones, estos valores no son muy altos, las variables

que se encuentran más correlacionas con la variable dependiente N60(SPT) son D50 y

distancia epicentral (*), la correlación de las demás variables es mínima.

174

Figura 7.37 Variable dependiente vs cada variable independiente

175

Para validar lo anterior, se realiza la matriz de correlaciones de las variables (Ver Tabla

7.18). Para calcular estas correlaciones se usó el coeficiente de correlación de Spearman,

debido a que no se presenta normalidad en las variables originales. El coeficiente de

correlación de Spearman es una medida de la correlación entre dos variables aleatorias

continuas que no cumplen el supuesto de normalidad.

176

Tabla 7.18 Matriz de correlaciones

N60(SPT) INCLINACION

DEL TERRENO D_50

CONTENIDO

DE FINOS

ESPESOR

DEL SUELO

SOBRE

ESTRATO

ESPESOR

DEL

ESTRATO

LICUADO

DISTANCIA

EPICENTRAL(*)

ACELERACION

PICO(*)

N60(SPT) 1.000 0.308 0.495 -0.464 0.231 -0.188 0.515 0.334

INCLINACION DEL

TERRENO 0.308 1.000 0.005 -0.005 0.469 -0.526 0.237 0.631

D_50 0.495 -0.005 1.000 -0.621 0.083 0.081 0.376 -0.086

CONTENIDO DE FINOS -0.464 -0.005 0.621 1.000 -0.126 -0.001 -0.644 -0.219

ESPESOR DEL SUELO

SOBRE ESTRATO 0.231 0.469 0.083 -0.126 1.000 -0.675 0.357 0.529

ESPESOR DEL ESTRATO

LICUADO -0.188 -0.526 0.081 -0.001 -0.675 1.000 -0.249 -0.654

DISTANCIA

EPICENTRAL(*) 0.515 0.237 0.376 -0.644 0.357 -0.249 1.000 0.366

ACELERACION PICO(*) 0.334 0.631 0.086 -0.219 0.529 -0.654 0.366 1.000

Dimensión 1 2 3 4 5 6 7 8

AutoValor 3.009 2.355 0.855 0.581 0.405 0.338 0.281 0.176

177

En la matriz de correlaciones se observa que ninguna de las variables independientes

está a altamente correlacionada con la variable dependiente; la más correlacionada

positivamente con la variable dependiente N60 (SPT) es distancia epicentral (*) con un

coeficiente de 0.51; seguida por D_50 con un coeficiente de 0.49; también vemos que

las variables que más se correlaciona positivamente es Aceleración pico (*) con

Inclinación del terreno con un coeficiente de 0.63 y negativamente es Espesor del suelo

sobre el estrato licuado con Espesor del estrato licuado con un coeficiente de -0.68.

7.3. MODELO DE CORRELACIÓN LINEAL

Se lleva a cabo el análisis de regresión, tomando como variable dependiente la variable

N60(SPT) y como variables independientes las variables Inclinación del terreno, D_50,

espesor del suelo sobre el estrato licuado, espesor del estrato licuado, distancia

epicentral (*), aceleración pico (*) y contenido de finos. Se compila la información para

trabajar con el mismo número de datos en cada variable y así como resultado se trabaja

con un total de 448 registros por variable.

Por consiguiente, se desea llevar a cabo la estimación de los parámetros por medio del

siguiente modelo:

Modelo 1:

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

( )

Cuando se ejecuta el modelo de regresión en el programa estadístico SPSS, encontramos

los siguientes resultados:

178

Tabla 7.19 Resumen del modelo de regresión lineal con 7 variables independientes

Uno de los principales parámetros que se deben validar para determinar el ajuste del

modelo a los datos es el valor de R cuadrado, el cual muestra el porcentaje de varianza

de la variable dependiente que es explicada por el modelo. Otros de los supuestos que se

deben validar sobre el modelo son: la existencia de auto correlación en los errores y la

distribución de normalidad de éstos, para ello se usa la prueba de Durbin – Watson y la

Prueba de Kolmogorov – Smirnov respectivamente.

El contraste desarrollado por Durbin-Watson es la prueba que se emplea con más

frecuencia para detectar la presencia de autocorrelación en los modelos de regresión

(debe estar entre 1.50 a 2.50). Este contraste permite verificar la hipótesis de no auto

correlación frente a la alternativa de auto correlación.

La prueba de Kolmogórov-Smirnov es una prueba no paramétrica que se utiliza para

determinar la bondad de ajuste de dos distribuciones de probabilidad entre sí. Esta

prueba permite verificar la hipótesis de normalidad de una variable frente a la alternativa

de no normalidad. Si se tiene un valor de significancia o valor p menor a 0.05 se rechaza

la hipótesis nula y si se tiene un valor mayor a 0.05 no se rechaza la hipótesis nula.

En la Tabla 7.19, uno de los resultados que más nos interesa es el R2, el cual nos está

diciendo que el modelo de regresión explica la variabilidad de la variable dependiente

N60(SPT) en un 29%

Modelo R R2

R2

corregida

Error típ.

de la

estimación

Estadísticos de cambio

Durbin-

Watson Cambio

en R2

Cambio

en F

GL

1

GL

2

Sig.

Cambio

en F

1 0.539 0.290 0.279 2.4182 0.290 25.686 7 440 0.000 2.05

179

Por otro lado también vemos el Test de Durbin-Watson es igual a 2.05, lo que significa

que los errores no están auto correlacionados.

En la Tabla 7.20, se muestran la salida de los coeficientes, donde se encuentra que hay

dos betas no significativos como lo son Distancia Epicentral (*) y Aceleración Pico (*),

ésto significa que estas dos variables no ayudan a explicar el modelo de regresión.

Tabla 7.20 Salida de coeficientes de regresión lineal con 7 variables independientes

Una vez validada la significancia de cada uno de los parámetros del modelo se debe

validar el cumplimiento de normalidad o no de los errores, para ésto se utiliza la prueba

de Kolmogorov – Smirnov (ver Tabla 7.21). La significancia de la prueba es 0.017 que

es menor que 0.05, por lo tanto se rechaza la hipótesis nula, ésto significa que el modelo

no cumple el supuesto de normalidad.

180


errores

Residuo no

tipificado

N 448

Parámetros normalesa,b

Media 0.0000000

Desviación típica 2.39921249

Diferencias más

extremas

Absoluta 0.073

Positiva 0.066

Negativa -0.073

Z de Kolmogorov-Smirnov 1.542

Sig. asintót. (bilateral) 0.017

a. La distribución de contraste es la Normal.

b. Se han calculado a partir de los datos.

Ante este hecho se procede a transformar las 7 variables aplicándoles logaritmo natural,

con el fin de corregir los problemas de normalidad y buscando mejorar el R2. El nuevo

modelo que se va a llevar a cabo para la estimación de parámetros es el siguiente:

Modelo 2

( ) ( ) ( )

( )

( ) ( )

( ( )

Los resultados para este nuevo modelo son:

181


aplicando logaritmo natural

Se concluye que con la transformación de logaritmo natural, el valor de R2 mejora (ver

Tabla 7.22).

En la Tabla 7.23, en la salida de coeficientes se observa que la variable que menos

contribuyen al modelo es LN(Contenido de finos), las demás variables contribuyen

significativamente al modelo. Por tal motivo se realiza un modelo final sin esta variable

no significativa.



Modelo R R2

R2

corregida

Error típ.

de la

estimación


Durbin-

Watson Cambio

en R2

Cambio

en F

GL

1

GL

2

Sig.

Cambio

en F

1 0.665 0.446 0.436 0.138346 0.366 36.242 7 440 0.000 2.003

182

El modelo final es:

Modelo 3

( ) ( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

Los resultados para este nuevo modelo son:



Finalmente el modelo de regresión lineal ajustado por logaritmos naturales explica la

variabilidad de N60(SPT) en un 44,6%.

Por otro lado también vemos el Test de Durbin-Watson es igual a 2.027, lo que significa

que los errores no están auto correlacionados.

Así se procede a estimar los parámetros del modelo anterior y obtener el análisis de

varianza para probar la significancia de la regresión, obteniendo el siguiente ANOVA:

Modelo R R2

R2

corregida

Error típ.

de la

estimación


Durbin-

Watson Cambio

en R2

Cambio

en F

GL

1

GL

2

Sig.

Cambio

en F

1 0.668 0.446 0.436 0.138953 0.333 36.638 6 441 0.000 2.027

183

Tabla 7.25 Análisis de varianza (ANOVA)

Modelo Suma de

cuadrados df

Mínimos

cuadrados F Sig.

1

Regresión 619.346 6 88.478 45.825 0.000

Residual 770.389 399 1.931

Total 1389.735 405

Observando el valor F calculado, se prueba la significancia de la regresión (el modelo se

ajusta a los datos), está prueba contrasta las siguientes hipótesis:

Dado que el valor p del estadístico F es 0.000, con un nivel de significancia del 5% se

rechaza la hipótesis nula, es decir, al menos una variable independiente contribuye

significativamente al modelo, por lo cual se procede a realizar pruebas de significancia

individual para observar cuales variables contribuyen al modelo de regresión. Como

resultado de estas pruebas se obtienen los coeficientes para cada una de las variables los

cuales se consignan en la Tabla 7.26.



184

Con el modelo final todas las variables contribuyen significativamente. El modelo final

es el siguiente:

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

A continuación se muestra en la Figura 7.38 el histograma de los residuos, así como el

QQ-plot de éstos, los cuales ayudan a concluir que tienen distribución normal.

Figura 7.38 Histograma y Q-Q plot de los residuos

Se observa en la Figura 7.39 que los residuos se distribuyen alrededor del valor cero con

una varianza de ± 2. Adicionalmente se presenta el diagrama de dispersión del valor

pronosticado N60(SPT) Vs el LN(N60(SPT)).

185

Figura 7.39 Diagrama de dispersión del valor pronosticado N60(SPT) Vs el

LN(N60(SPT)) y el valor pronosticado N60(SPT) Vs los residuos

Para una mejor convicción de que el modelo se distribuye normal se verifica con la

prueba de Kolmogorov-Smirnov, la cual tiene como hipótesis nula que los datos tienen

distribución normal.


errores

Residuo no tipificado

N 448


Media 0.0000000


Diferencias más

extremas

Absoluta 0.087

Positiva 0.054

Negativa 0.087





186

Con un valor de significancia del 5% no se puede rechazar la hipótesis de que los

residuos siguen una distribución normal, luego se concluye que el modelo cumple los

supuestos del modelo.

En la Figura 7.40 se observa el impacto que tiene cada una de las variables

independientes en el modelo de evaluación del N60(SPT). En el eje X se presenta el

promedio de cada variable independiente y en el eje Y el valor el peso de cada variable

(Beta) en el modelo de regresión lineal. La variable que se encuentra el eje superior

derecho (distancia epicentral) muestra que un cambio positivo en esta variable implica

un cambio positivo en la variable dependiente N60(SPT) (La línea amarilla representa el

promedio de N60). Las variables que se encuentran en el cuadrante inferior izquierdo

(Espesor del estrato licuado y Espesor del suelo sobre el estrato) muestran un impacto

negativo de la variable dependiente, es decir, si estas variables tienen un cambio

negativo, el N60(SPT) también lo tendrá. Éstos cambios son porcentuales (%) ya que en

el modelo final las variables quedaron transformadas con Logaritmo Natural.

187

Figura 7.40 Impacto de las variables independientes en la variable N60(SPT)

7.4. METODO DE REDES NEURONALES ARTIFICIALES (RNA)

Se propone el uso de redes neuronales como el operador F del modelo, ya que el modelo

lineal no presenta un desempeño adecuado. Este tipo de estructuras matemáticas son

modelos paramétricos y es posible entrenarlas bajo algún algoritmo de aprendizaje en

este caso el Back Propagation (Bose N.K., Liang P., 1996), en búsqueda de minimizar

una función de error cuadrático y reproducir la dinámica del sistema.

A continuación en la Figura 7.41, se presenta como es la estructura de la red neuronal.

188

Figura 7.41 Estructura de una red neuronal multicapa

Una red neuronal es un conjunto de neuronas interconectadas con una estructura

específica (Ver Figura 7.42), cada neurona tiene XN entradas con un peso asignado Wi,

la neurona es activada por la combinación lineal de sus entradas combinadas con sus

pesos. Estas poseen una función de transferencia ya sea de tipo lineal o no lineal,

generalmente se utiliza una forma sigmoidea.

Figura 7.42 Red neuronal artificial

En este esquema F se considera como un operador compuesto por las diferentes

combinaciones lineales entre las variables operadas en cada neurona por una función de

transferencia :

189

[ ] (∑

)

Donde denota la j-esima neurona, N el número de variables en la capa y una

constante.

Se implementó una red perceptron de una sola capa oculta con 17 neuronas con función

de transferencia sigmoidea, el modelo se calibró con el 70%patrones y se validó con el

30% patrones utilizando 15% para validar el error y 15% para probar otro conjunto de

datos y verificar el desempeño utilizando el algoritmo de Back Propagation. (Ver Tabla

7.28). La determinación de las neuronas a usar se determinó de un método iterativo hasta

lograr un resultado con una confiabilidad mayor.

Tabla 7.28 Resumen del procesamiento de los casos

El Software que se llevo a cabo para el desarrollo de este proceso fue IBM SPSS

Statistics Version 20 y Matlab 7.0.

Los pesos del modelo se inicializan aleatoriamente y se actualizan utilizando el

algoritmo de Back Propagation. El conjunto de pesos seleccionados son los de la novena

190

época de calibración debido a que la función de error se reduce hasta la época 9, en

donde empieza a aumentar debido a sobre entrenamiento de la red (Ver Figura 7.43).

Figura 7.43 Error de la media cuadrática Vs Épocas de validación

Se puede apreciar que el modelo logra representar la dinámica con un buen ajuste y que

los residuos se distribuyen alrededor de 0 con una varianza no mayor a ±3. (Ver Figura

7.44).

191

Figura 7.44 Histograma normalizado, para cada uno de los casos

Debido a que el modelo se plantea para explicar el comportamiento de la variable

dependiente (N60(SPT)) se desea analizar la variación que experimenta esta variable, y

dentro de esta variación, estudiar qué parte está siendo explicada por el modelo y qué

parte es debida a los errores o residuos.

Para ello se calcula:

Donde:

SCT: es la Suma de Cuadrados Totales y representa una medida de la variación de

la variable dependiente.

SCE: es la Suma de Cuadrados Explicados por el modelo: ∑ ( ̅) .

SCR: es la Suma de Cuadrados de Residuos: ∑ ( ̂ ) ̂

.

Realizando las operaciones se obtiene que:

192

SCE= ∑ ( ̅)

SCR=∑ ( ̂ )

Para evaluar la bondad de ajuste del modelo se utiliza la estadística R2, que mide la

proporción de la variabilidad total explicada por el modelo planteado, la cual se

expresada por:

Entonces se concluye que el modelo explica un 86% de la variación de N60(SPT), el

cual es un indicio de que el modelo se ajusta muy bien en los datos de validación y de

prueba. (Ver Figura 7.45).

193

Figura 7.45 Desempeño de la red neuronal, Observado Vs Simulado, (a) Caso de

entrenamiento, (b) Caso de validación, (c) Caso de prueba, (d) Caso de validación total

De esta manera se prosigue a realizar la prueba de Kolmogorov – Smirnov (Ver Tabla

7.29).

194


errores, para una muestra

RESIDUAL

ES

N 368


Media 0.0799


Diferencias más

extremas

Absoluta 0.035

Positiva 0.035

Negativa -0.023





Luego en esta prueba de normalidad de Kolmogórov - Smirnov se encuentra que el

modelo cumple el supuesto de normalidad es decir no se rechaza la hipótesis nula, ya

que el valor p = 0.757 es mayor que el alfa (0.05).

Para detectar la presencia de autocorrelación en los residuos, se usa el estadístico de

prueba Durbin-Watson, la cual permite contrastar la hipótesis nula de ausencia de

autocorrelación, frente a la hipótesis alternativa de presencia de autocorrelación:

Durbin-Watson

DW 2.0585

Debido a que el estadístico de prueba arroja un valor DW=2.0585, no se rechaza la

hipótesis de ausencia de autocorrelación, ya que el valor es muy cercano a dos.

195

En la Tabla 7.30 se observan los cálculos de la importancia de cada uno de los

predictores (variables independientes) en la determinación de la red neuronal. La

importancia de una variable independiente es una medida que indica cuanto cambia el

valor pronosticado por el modelo de la red para diferentes valores de la variable

independiente. La importancia normalizada es el resultado de los valores de importancia

divididos por los valores de importancia mayores expresados como porcentajes.

Tabla 7.30 Importancia de las variables independientes

Importancia Importancia

normalizada

INCLINACION_DEL_TERRENO 0.128 77.5%

D_50 0.155 94.0%

CONTENIDO DE FINOS 0.109 66.3%

ESPESOR_DEL_SUELO_SOBRE_ESTR

ATO

0.141 85.3%

ESPESOR_DEL_ESTRATO_LICUADO 0.165 100.0%

DISTANCIA_EPICENTRAL(*) 0.149 90.2%

ACELERACION_PICO(*) 0.153 92.9%

En la Tabla 7.31 se presenta un gráfico de barras de los valores de importancia,

clasificado en valor de importancia descendente.

196

Tabla 7.31 Importancia Normalizada

Se observa que la variable Espesor del estrato licuado es la variable que tiene más

importancia, con un porcentaje del 100%, es decir, cada cambio en esta variable trae una

alta repercusión en el cambio de la variable N60(SPT).

Otras variables como D_50, Aceleración Pico, Distancia epicentral, y espesor del

suelo sobre el estrato tienen una importancia mayor al 80%, lo cual indica que estas

variables tienen todavía una gran influencia sobre la variable N60(SPT).

Las variables Inclinación del terreno y Contenido de finos tienen una importancia del

77.5% y 66.3% respectivamente. Estas variables son las que menos influencia o efecto

tienen sobre la variable N60(SPT). Sin embargo, los porcentajes son altos, así que cada

cambio en estas variables también trae cambios significativos en la variable respuesta.

197

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En desarrollo de la recopilación de información, se pudo determinar que en

general, los sismos para los cuales se tienen registros de los depósitos asociados

que presentaron proceso de licuación y que se incluyeron en la base de datos, no

han sido documentados siguiendo un patrón establecido que permita contar para

cada uno de ellos con los mismos parámetros y criterios que caracterizan los

suelos susceptibles a licuación. Esta condición es entendible, puesto que solo

hasta los años 60’s se inició el estudio más formal de este proceso, partiendo de

la identificación de los parámetros que hacen susceptibles los depósitos de suelos

a presentar licuación. Por tanto, se hace necesario que se continúe con la

complementación de información de los casos históricos, ya que ésta es la base

para la generación de modelos que permitan acercarse a la realidad, para predecir

con mayor exactitud la susceptibilidad de los suelos que desarrollan licuación.

Se amplió la base de datos de la siguiente manera: El formulario de Catálogo de

sismos detonantes en un 180 % y los Depósitos licuados en un 150 %, para

quedar finalmente constituida por 288 registros sísmicos con presencia de

licuación de suelos en los siguientes continentes: América, Europa y Asia, cada

uno de ellos con registros de 17, 6 y 3 países respectivamente y 1515 Depósitos

de licuación. A pesar de que el volumen de información manejado fue

importante, éste se vio afectado de acuerdo con lo expresado en el numeral

anterior, puesto que no todos los campos de los formularios de la base de datos

cuentan con la misma cantidad de información. Esta situación dificultó la

evaluación estadística que requería la identificación de la(s) variable(s) más

representativa(s) para estimar la correlación multivariable.

Se determinó como el Modelo Final para la correlación multivariable el Modelo

3, dado que fue el que mejor se ajustó para evaluar el potencial de licuación a

partir de la variable N60, con un R2 de 0.446. Lo cual concluye que la

confiabilidad del valor N60 es del 44.6%. Para mejorar este porcentaje se

recomienda ampliar la base de datos con el fin de que se pueda disponer de un

198

mayor número de registros que permitan obtener un mejor Coeficiente de

Determinación (R2) para calcular el potencial de licuación.

La ecuación del Modelo Final se determinó en términos de logaritmos naturales,

empleando 6 variables independientes, las cuales son: Inclinación del terreno,

D50, Espesor del suelo sobre el estrato licuado, Espesor del estrato licuado,

Distancia epicentral y Aceleración pico excluyendo la variable de Contenido de

Finos empleada en los Modelos 1 y 2, dado que no tenía una importancia

significativa, como se aprecia en la verificación del Modelo 2. La distribución de

los residuos para este modelo fue alrededor de 0 con una varianza no mayor a ±

2, valores que desde el punto de vista estadístico son adecuados, ya que los

residuos tienden a cero (0).

Teniendo en cuenta que los factores que condicionan la licuación son de suelo,

geológicos y topográficos y sísmicos, al analizar los coeficientes de la ecuación

del Modelo Final, se puede decir que para obtener el valor de N60, que

corresponde a un factor de suelo, se corrobora que la licuación se induce por

estos tres tipos de factores de los que hacen parte las 6 variables dependientes, ya

que el D50, el Espesor del suelo sobre el estrato licuado y el Espesor del estrato

licuado corresponden a factores de suelo, la Inclinación del terreno corresponden

a factores de geológicos y topográficos y la Distancia epicentral y la Aceleración

pico corresponden a factores de sísmicos.

De igual manera, para la ecuación del Modelo Final se determinó que dentro de

los parámetros sísmicos tiene mayor importancia la Aceleración pico y dentro de

los de suelo el D50, corroborando el estado del arte al respecto.

El potencial de licuación se estimó por medio del análisis de Redes Neuronales

Artificiales (RNA), ya que los algoritmos de esta metodología permiten realizar

valoraciones de los datos que se encuentren altamente no correlacionados en el

inicio de la evaluación, con el fin de que se precise realmente su importancia,

para así llegar a un pronóstico o estimativo más acorde empleando la mayor

cantidad de variables y su incidencia real. Para este caso se encontró un R2 de

199

0.86 que garantiza que la estimación del potencial de licuación se encuentra en

un rango alto de estimación al lograr un mejor Coeficiente de Determinación.

Al calcular la Importancia Normalizada del RNA, se corroboró la incidencia de

las variables consideradas en el Modelo Final, ya que bajo este análisis se

encontraron para éstas variables porcentajes por encima del 77%. A diferencia

del Modelo Final de la ecuación, para el análisis de RNA se mantuvo la variable

Contenido de Finos, la cual también presento el más bajo porcentaje de

importancia, por tanto se corrobora que la decisión de excluirla del Modelo Final

fue acertada.

De los registros analizados se puede determinar que existe una buena correlación

entre los valores de la media aritmética de las variables: Espesor del suelo sobre

el estrato licuado (ESEL), Espesor del estrato licuado (EEL) y Profundidad del

nivel freático (NF); dado que se tienen valores de 2.10m (ESEL), 7.70m (EEL) y

2.40m (NF), lo cual es consistente en cuanto a que el NF se encuentra localizado

dentro del EEL. Lo anterior quiere decir que los registros de la base de datos al

respecto son fiables ya que todos los estudios sobre licuación han encontrado que

la posición del nivel freático en la mayoría de los casos de ubica en el EEL.

La Aceleración pico, la cual es una de las variables detonantes más importantes

para que se genere licuación, como se corroboró en el Modelo Final y en el

RNA, presenta valores desde 0.08 g, y una media aritmética de 0.36 g. El valor

de 0.08 g, que aparentemente es bajo y estaria asociado en el Reglamento

Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes NSR-10 a Zonas de Riesgo

Sísmico Bajo, en el caso de la Dinámica de Suelos resulta importante porque con

este valor ya se han presentado casos de licuación del suelo. Por tanto es

necesario ampliar los estudios relacionados con casos de licuación asociados a

Aceleraciones pico bajas, para determinar con mayor precisión el grado de riesgo

ante este proceso.

El método de Kishida y Ohsaki (1979 y 1980), determina que el D50 debe estar

entre 0.074 mm – 2 mm, sin embargo, en la base de datos se registraron valores

con un mínimo desde 0.04 mm, lo cual indica la necesidad de estudiar esta

200

variable, para definir si se debe ajustar el umbral de este método. Adicionalmente

para el coeficiente de uniformidad también determinaron que debe ser menor al

10%, y en los datos registrados se presenta una media aritmética de 13.8% con

valores mínimos desde 1.7%, lo que determina que con el transcurso de los años

los parámetros de estimación han cambiado y se deben realizar ajustes a estos

umbrales. Finalmente determinan que el D10 debe ser un valor menor a 0.1 mm,

y en los registros de la base de datos se encontró una media de 0.09 mm y unos

máximos de 2 mm, lo cual genera una incertidumbre grande que debe ser

estudiada.

Los registros de la Inclinación del terreno muestran que la licuación es un

proceso que se presenta en depósitos con una inclinación máxima de 12 grados

(22.17 %). Sin embargo, en la investigación realizada por Mihail Chiru – Danzer,

y otros, (2000), mencionaron que el rango máximo para esta variable es del 12 %

(6.84 grados). Lo cual quiere decir que el proceso de licuación también se puede

presentar en terrenos con pendientes fuera de este rango.

Algunos de los registros incluidos en la grafica que representa la relación entre la

distancia epicentral Vs la magnitud del sismo (Ms), se salen de los umbrales

establecidos por Ambraseys (1988) y Papathanassiou G., y otros (2005). Por

consiguiente estos registros deben ser correlacionados con la profundidad focal

ya que en otros estudios han evidenciado que estar fuera del umbral puede ser

debido a una profundidad focal por encima de los 50 Km.

Sobre la grafica Límites de granulometría de suelos que han presentado

licuación, se verificó que la mayoría de los datos registrados de D10, D30, D50 y

D60 se encuentran dentro de los umbrales establecidos, a excepción de algunos

registros que superan 2 mm para el caso de los D50. La licuación en estos

registros se puede explicar al haber ratificado que aun para Aceleraciones pico

bajas se puede presentar licuación, haciendo que se presente no solo en arenas,

sino en suelos granulares, que superan los 2 mm del tamaño de la partícula, que

es el limite definido en la grafica en mención. Por tanto los registros fuera de los

limites requieren de un mayor estudio y no se deben desechar.

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ANEXO 1

REGISTRO DE LA BASE DE DATOS

Se incluye el medio óptico (1 CD)

2

ANEXO 2

DISTANCIA EPICENTRAL VS MAGNITUD DEL SISMO

3

A continuación se presentan cuales fueron los datos con los que se llevo a cabo la

gráfica que se presenta en la Figura 6.1.

ID_DEPÓSITO CÓDIGO SISMO

DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1427 ALB_DYR_17121926

6 6.1

1428 6 6.1

1471

ALB_FIE_18031962

14 6.16

1472 14 6.16

1473 8 6.16

1467

ALB_LUS_01091959

5 6

1468 17 6

1469 5 6

716

ALB_SHK_01061905

2 6.6

717 14 6.6

718 6 6.6

719 7 6.6

1452 6 5.6

1293

ARG_CAU_23111977

8 7.3

1294 11 7.3

1295 5 7.3

692

BGR_KRE_4041904

83 7.7

693 49 7.7

694 85 7.7

695 50 7.7

696 120 7.7

697 36 7.7

698 50 7.7

699 55 7.7

700 10 7.7

4


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

701 12 7.7

702 16 7.7

703 16 7.7

704 24 7.7

705 43 7.7

706 120 7.7

20 CAN_SAG_25111988 26 5.8

19 CAN_VAN_23061946 100 7.2

72

CHI_CHI_03031985

42 7.8

73 35 7.8

74 110 7.8

75 100 7.8

76 CHI_VAL_22051960 290 8.5

1170

CHN_HAI_2041975

4 7.3

1171 3 7.3

1172 7 7.3

1173 4 7.3

1174 8 7.3

1284 8 7.3

1285 8 7.3

1286 8 7.3

1175

CHN_TAN_7281976

3 7.8

1176 6 7.8

1177 8 7.8

1178 8 7.8

1179 1 7.8

1180 1 7.8

1181 2 7.8

5


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1182 3 7.8

1183 4 7.8

1184 4 7.8

1185 6 7.8

1186 6 7.8

1187 6 7.8

1188 11 7.8

1189 12 7.8

1190 12 7.8

1191 11 7.8

1192 12 7.8

1222 2 7.8

1223 3 7.8

1224 4 7.8

1225 5 7.8

1226 6 7.8

1227 10 7.8

1228 2 7.8

1229 2 7.8

1230 3 7.8

1231 2 7.8

1232 3 7.8

1233 1 7.8

1234 2 7.8

1235 2 7.8

1236 5 7.8

1237 5 7.8

1238 2 7.8

6


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1239 3 7.8

1240 4 7.8

1241 6 7.8

1242 4 7.8

1243 4 7.8

1244 4 7.8

1245 4 7.8

1246 3 7.8

1247 3 7.8

1248 8 7.8

1249 5 7.8

1250 5 7.8

1251 2 7.8

1252 3 7.8

1253 3 7.8

1254 3 7.8

1255 4 7.8

1256 3 7.8

1257 5 7.8

1258 6 7.8

1288 4 7.8

1289 4 7.8

1290 4 7.8

1291 5 7.8

1292 6 7.8

64 COL_TUM_12121979 140 7.9

62 COS_GOL_03041983 38 7.2

58 COS_LIM_22041991 34 7.6

7


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

61 30 7.6

65 ECU_NAP_05031987 45 6.8

22

EU_BOR_28101983

8 7.3

23 7 7.3

1259 4 7.3

1260 4 7.3

1261 3 7.3

1262 5 7.3

1263 3 7.3

1264 4 7.3

1265 4 7.3

1266 8 7.3

49 EU_CAP_25041992 8 7.1

24

EU_IMP_15101979

12 6.5

25 42 6.5

26 42 6.5

490 6 6.5

491 6 6.5

492 6 6.5

493 6 6.5

494 2 6.5

495 2 6.5

496 2 6.5

497 2 6.5

498 2 6.5

499 2 6.5

500 2 6.5

501 2 6.5

8


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

502 2 6.5

503 2 6.5

504 2 6.5

505 2 6.5

506 2 6.5

507 2 6.5

508 2 6.5

509 2 6.5

510 2 6.5

511 2 6.5

512 2 6.5

513 2 6.5

514 2 6.5

515 2 6.5

516 2 6.5

517 2 6.5

518 2 6.5

519 2 6.5

520 2 6.5

521 2 6.5

1193 2 6.5

1194 5 6.5

1296 4 6.5

1297 2 6.5

1298 3 6.5

1299 2 6.5

32 EU_LOM_17101989

19 7.1

33 19 7.1

9


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

34 91 7.1

35 89 7.1

36 27 7.1

37 85 7.1

1199 3 7.1

1200 6 7.1

1201 6 7.1

1202 2 7.1

1203 2 7.1

1204 7 7.1

1205 7 7.1

1206 7 7.1

1207 8 7.1

1208 9 7.1

1209 8 7.1

1210 8 7.1

1211 8 7.1

1212 8 7.1

1213 7 7.1

1214 7 7.1

1215 6 7.1

1216 7 7.1

1217 5 7.1

1218 5 7.1

1219 5 7.1

1220 5 7.1

1221 4 7.1

1320 6 7.1

10


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1321 5 7.1

1322 4 7.1

1323 5 7.1

1324 6 7.1

1325 7 7.1

1326 6 7.1

1327 6 7.1

1328 6 7.1

1329 3 7.1

1330 6 7.1

1331 3 7.1

1332 5 7.1

1333 6 7.1

1334 2 7.1

27 EU_NEW_07021812 75 8.7

42

EU_NOR_17011994

13 6.8

43 8 6.8

44 1 6.8

45 22 6.8

46 26 6.8

47 15 6.8

48 14 6.8

1335 8 6.8

1336 7 6.8

1337 7 6.8

146

EU_SFR_00001971

14 6.5

147 13 6.5

462 1 6.5

11


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

463 1 6.5

464 1 6.5

465 1 6.5

466 1 6.5

467 1 6.5

468 1 6.5

469 1 6.5

470 1 6.5

471 1 6.5

472 1 6.5

473 1 6.5

474 1 6.5

475 1 6.5

476 1 6.5

477 1 6.5

478 1 6.5

479 1 6.5

480 1 6.5

481 1 6.5

482 1 6.5

483 1 6.5

484 1 6.5

485 1 6.5

486 1 6.5

487 1 6.5

488 1 6.5

489 1 6.5

28 EU_SFR_18041906 46 8.3

12


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

29 46 8.3

30 184 8.3

31 102 8.3

152 24 8.3

153 13 8.3

154 14 8.3

155 27 8.3

21

EU_SUP_24111987

31 6.6

594 23 6.6

595 23 6.6

596 23 6.6

597 23 6.6

598 23 6.6

599 23 6.6

1319 5 6.6

1392

GRC_AEG_09091888

3 6.3

1393 9 6.3

1394 4 6.3

735

GRC_AEG_12261861

85 6.7

736 31 6.7

737 31 6.7

1373 GRC_AEG_23081817 5 6.6

1491 GRC_AET_31121975 7 5.73

671

GRC_AIG_15061995

25 6.4

672 16 6.4

674 8 6.4

675 7 6.4

676 25 6.4

13


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1504

GRC_ALK_04031981

12 6.32

1499 19 6.68

1500 14 6.68

1501 7 6.68

1502 20 6.68

1503 20 6.68

1493

GRC_ALM_09071980

17 6.36

1494 2 6.36

1495 2 6.36

1496 2 6.36

1497 10 6.36

1498 2 6.36

1424 GRC_AMF_13091921 4 6

1477 GRC_AMF_20101966 9 5.5

1387 GRC_ARA_25101870

5 5.8

1388 4 5.8

707

GRC_ARAH_1081870

12 6.8

708 10 6.8

709 12 6.8

710 5 6.8

711 10 6.8

712 13 6.8

713 18 6.8

714 36 6.8

715 8 6.8

1400 GRC_ARG_06021898 24 7.2

1407 GRC_ASS_05071902

10 6.3

1408 3 6.3

14


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

730

GRC_CEFA_2041867

23 7.4

731 23 7.4

732 22 7.4

733 22 7.4

734 22 7.4

1454

GRC_CEP_12081953

13 6.85

1455 60 6.85

1456 43 6.85

1457 15 6.85

1411 GRC_CEP_24011912 49 6.47

1435 GRC_CHA_26091932 52 6.82

720

GRC_COR_04221928

5 6.3

721 3 6.3

722 4 6.3

723 16 6.3

724 18 6.3

1433 GRC_COR_17041930 7 6

1382 GRC_COR_21021858 14 6.5

1474

GRC_ERA_06071965

15 6.44

1475 12 6.44

1476 11 6.44

1391 GRC_FIL_27081886 9 7.5

1409 GRC_FOK_30051909

8 6.26

1410 18 6.26

1390 GRC_HIO_03041881

26 6.5

1453 23 6.68

1423 GRC_ITH_07081915 18 6.6

1425 GRC_KAS_18031926 4 6.9

15


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1426 72 6.9

1505 GRC_KIL_16101988

10 5.8

1506 18 5.8

738

GRC_KON_4271894

22 7.2

739 21 7.2

740 4 7.2

741 8 7.2

742 7 7.2

690 GRC_KOZ_13051995

18 6.6

691 16 6.6

1401

GRC_KUP_22011899

4 6.5

1402 44 6.5

1403 42 6.5

1440

GRC_LAR_01031941

13 6.15

1441 7 6.15

1442 3 6.15

1443 16 6.15

1444 7 6.15

1445 11 6.15

1509

GRC_LEF_14082003

18 6.4

1510 13 6.4

1511 14 6.4

1512 21 6.4

1513 18 6.4

1514 12 6.4

1515 21 6.4

1374 GRC_LEF_21121820 9 6.4

1450 GRC_LEF_22041945 3 6.69

16


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1419

GRC_LEF_27111914

11 6.36

1420 10 6.36

1421 11 6.36

1422 14 6.36

1451 GRC_LEF_30061948 10 6.52

1384

GRC_LES_07031867

34 7.4

1385 5 7.4

1386 33 7.4

1368 GRC_LYX_11071767

10 7.2

1369 15 7.2

1397

GRC_MAR_20041893

10 6.7

1398 9 6.7

1399 13 6.7

1446

GRC_MES_06101947

35 6.93

1447 30 6.93

1448 22 6.93

1449 5 6.93

1376

GRC_MES_10061846

14 6.6

1377 8 6.6

1378 14 6.6

1437

GRC_ORO_20071938

4 6.04

1438 6 6.04

1439 4 6.04

1375 GRC_POR_20031837 14 6.3

1432 GRC_POU_31031930 13 6.32

1458

GRC_SOF_30041954

12 6.77

1459 9 6.77

1460 46 6.77

17


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1461 58 6.77

1462 62 6.77

1463 22 6.77

1464 18 6.77

1465 24 6.77

1466 8 6.77

1492 GRC_STI_20061978 10 6.41

1380 GRC_THE_18081853 42 6.6

1396 GRC_THE_23051893 17 6.2

1372 GRC_ZAK_02111791 10 6.8

1470 GRC_ZAK_15111959 32 6.69

50

GUA_GUA_04021976

157 7.5

51 170 7.5

1287 10 7.5

765 ITA_ARGE_18031624 4 5.5

1152 ITA_AUG_13121990 14 4.7

1022

ITA_BAG_16111894

7 5.9

1023 4 5.9

1024 23 5.9

1025 30 5.9

1026 29 5.9

1004

ITA_BAS_16121857

4 7

1005 8 7

1006 30 7

1007 5 7

1011 ITA_BEL_29061873 4 6.4

751 ITA_BOLO_3011505 3 5

754 ITA_BORG_9061545 13 5.2

18


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1077

ITA_BVA_15011968

26 5.9

1078 18 5.9

1079 4 5.9

1080 4 5.9

1081 18 5.9

1082 9 5.9

766

ITA_CAPI_30071627

21 7

767 15 7

768 14 7

770 15 7

771 40 7

981

ITA_CATA_20021818

10 6.2

982 25 6.2

983 22 6.2

984 8 6.2

945 2 5

946

ITA_CENT_28031783

19 6.7

947 7 6.7

948 8 6.7

949 14 6.7

950 20 6.7

951 32 6.7

952 11 6.7

953 47 6.7

954 22 6.7

955 5 6.7

956 18 6.7

957 11 6.7

19


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

958 14 6.7

959 12 6.7

960 28 6.7

961 12 6.7

962 6 6.7

963 6 6.7

964 12 6.7

965 34 6.7

1009 ITA_COS_04101870

24 6.4

1010 21 6.4

1001

ITA_COS_12021854

10 6.4

1002 16 6.4

1003 16 6.4

989

ITA_CRO_08031832

15 6.4

990 10 6.4

991 14 6.4

777

ITA_EAST_11011693

7 7.3

778 21 7.3

779 71 7.3

780 32 7.3

781 23 7.3

782 3 7.3

783 28 7.3

787

ITA_FAEN_4041781

9 6.2

789 5 6.2

790 2 6.2

756 ITA_FERR_17111570

7 5.5

757 1 5.5

20


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

758 21 5.5

759 5 5.5

760 3 5.5

762 3 5.5

763 1 5.5

764 3 5.5

985

ITA_FOL_13011832

3 5.9

986 4 5.9

987 4 5.9

1083

ITA_FRI_06051976

8 6.5

1084 8 6.5

1085 7 6.5

1086 8 6.5

1087 7 6.5

1088 7 6.5

1089 9 6.5

1090 7 6.5

1091 7 6.5

1092 7 6.5

1093 7 6.5

1094 2 6.5

1095 7 6.5

1096 6 6.5

1097 6 6.5

1098 6 6.5

1099 6 6.5

1100 2 6.5

1101 1 6.5

21


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1102 2 6.5

1103 2 6.5

1104 3 6.5

1105 4 6.5

1106 4 6.5

1107 8 6.5

1108 1 6.5

1109 1 6.5

1110 1 6.5

1111 1 6.5

1112 7 6.5

1113 6 6.5

1114 7 6.5

1115 7 6.5

1116 6 6.5

1117 6 6.5

1118 4 6.5

1119 3 6.5

1120 7 6.5

1121 7 6.5

1122 4 6.5

1123 1 6.5

1124 6 6.5

1125 5 6.5

1126 4 6.5

1127 4 6.5

1128 ITA_FRI_15091976

7 5.9

1129 7 5.9

22


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1130 13 5.9

1052

ITA_FUP_13011915

63 7

1053 13 7

1054 9 7

1055 3 7

1056 6 7

1057 3 7

1058 3 7

1059 5 7

1060 7 7

1061 1 7

1062 29 7

1029 ITA_GAR_05031902 5 5

1020 ITA_GAR_10081893 3 5.2

1031

ITA_GSE_08091905

36 7.5

1032 25 7.5

1033 43 7.5

1034 13 7.5

1035 47 7.5

1036 78 7.5

1037 22 7.5

1038 37 7.5

1039 40 7.5

1040 5 7.5

1041 79 7.5

1042 48 7.5

1043 20 7.5

1044 19 7.5

23


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1132

ITA_IRB_23111980

8 6.9

1133 20 6.9

1134 14 6.9

1135 16 6.9

1136 12 6.9

1137 44 6.9

1138 22 6.9

1139 20 6.9

1140 18 6.9

1141 17 6.9

1142 43 6.9

1143 21 6.9

1144 55 6.9

1145 59 6.9

1146 36 6.9

1147 35 6.9

1148 35 6.9

1149 30 6.9

1150 23 6.9

1151 28 6.9

1075 ITA_IRP_23071930

7 6.7

1076 33 6.7

784 ITA_LAQU_2021703

7 6.2

785 9 6.2

1021 ITA_LES_25031894 4 5

1074 ITA_MAM_10091919 4 5.2

1045 ITA_MES_28121908

12 7.3

1046 10 7.3

24


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1047 10 7.3

1048 11 7.3

1049 6 7.3

977

ITA_MOLI_26071805

2 6.7

978 105 6.7

979 6 6.7

980 20 6.7

1071 ITA_MON_26041917 4 5.6

1072 ITA_MUG_29061919

4 6.3

1073 6 6.3

1051 ITA_MUR_25081909 10 5.1

772 ITA_NICA_27031638

17 7.3

773 15 7.3

995

ITA_ORC_14081846

2 5.9

996 2 5.9

997 2 5.9

998 2 5.9

999 6 5.9

1000 14 5.9

968 ITA_PIED_9101785

4 5.5

969 4 5.5

992 ITA_REG_13031832 11 5.2

1069

ITA_RIA_16081916

2 6

1070 14 6

1065 8 6

970 ITA_RIET_13101785 10 5.5

1012 ITA_RIM_17031875

27 5.2

1013 19 5.2

25


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

971 ITA_RIMI_25121786 10 5.5

1066

ITA_RIU_16081916

5 6.1

1067 20 6.1

1068 5 6.1

993 ITA_ROS_25041836 10 6.4

1028 ITA_SAL_30101901 3 5.5

775 ITA_SANN_5061688

19 7.3

776 28 7.3

752 ITA_SCAR_13061542 6 6.2

1014 ITA_SML_06121875 20 5.2

973 ITA_SONC_12051802 6 5.5

942

ITA_SORI_7021783

11 7

943 71 7

944 4 7

753 ITA_SORT_10121542 36 6.4

791

ITA_SOUT_5021783

34 7.3

792 15 7.3

794 25 7.3

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800 16 7.3

802 34 7.3

803 5 7.3

804 36 7.3

805 9 7.3

26


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

806 16 7.3

807 8 7.3

808 40 7.3

809 7 7.3

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819 18 7.3

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828 15 7.3

829 6 7.3

830 38 7.3

831 38 7.3

832 22 7.3

833 22 7.3

27


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

834 19 7.3

835 76 7.3

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837 6 7.3

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839 6 7.3

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850 4 7.3

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793 25 7.3

1019 ITA_TOL_13101889 1 5

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972 ITA_VAL_30091789 10 5.9

755 ITA_VALL_19081561 26 6.4

750 ITA_VERO_3011117 89 6.4

1015 ITA_WEL_23021887 19 6.4

28


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1016 30 6.4

1017 24 6.4

1018 49 6.4

140

JAP_FUK_28061948

6 7.3

141 6 7.3

1270 4 7.3

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89

JAP_HOK_12071993

78 7.6

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148

JAP_HYO_17011995

29 6.8

149 26 6.8

150 22 6.8

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1338 9 6.8

1339 3 6.8

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1341 4 6.8

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1343 6 6.8

1344 6 6.8

1345 4 6.8

1346 4 6.8

1347 4 6.8

1348 4 6.8

1349 7 6.8

1350 4 6.8

29


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1351 5 6.8

1352 8 6.8

1353 4 6.8

1354 5 6.8

1355 5 6.8

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1359 10 6.8

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93 JAP_IZU_14011978 40 7

139 JAP_KAN_01091923 100 8.2

124 JAP_KUS_15011993 15 7.6

125

JAP_NIG_16061964

51 7.4

126 51 7.4

127 50 7.4

128 50 7.4

129 48 7.4

130 49 7.4

131 49 7.4

132 49 7.4

133 48 7.4

134 47 7.4

135 46 7.4

136 47 7.4

137 47 7.4

30


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

138 45 7.4

163 21 7.4

164 21 7.4

165 21 7.4

166 21 7.4

167 21 7.4

168 21 7.4

169 21 7.4

170 21 7.4

171 21 7.4

172 21 7.4

173 21 7.4

174 21 7.4

175 21 7.4

176 21 7.4

177 21 7.4

178 21 7.4

179 21 7.4

180 21 7.4

181 21 7.4

182 21 7.4

183 21 7.4

184 21 7.4

185 21 7.4

186 21 7.4

187 21 7.4

188 21 7.4

189 21 7.4

31


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

190 21 7.4

191 21 7.4

192 21 7.4

193 21 7.4

194 21 7.4

195 21 7.4

196 21 7.4

197 21 7.4

198 21 7.4

199 21 7.4

200 21 7.4

201 21 7.4

202 21 7.4

203 21 7.4

204 21 7.4

205 21 7.4

206 21 7.4

207 21 7.4

208 21 7.4

209 21 7.4

210 21 7.4

211 21 7.4

212 21 7.4

213 21 7.4

214 21 7.4

215 21 7.4

216 21 7.4

217 21 7.4

32


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

218 21 7.4

219 21 7.4

220 21 7.4

221 21 7.4

222 21 7.4

223 21 7.4

224 21 7.4

225 21 7.4

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227 21 7.4

228 21 7.4

229 21 7.4

230 21 7.4

231 21 7.4

232 21 7.4

233 21 7.4

234 21 7.4

235 21 7.4

236 21 7.4

237 21 7.4

238 21 7.4

239 21 7.4

240 21 7.4

241 21 7.4

242 21 7.4

243 21 7.4

244 21 7.4

245 21 7.4

33


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

246 21 7.4

247 21 7.4

248 21 7.4

249 21 7.4

250 21 7.4

251 21 7.4

252 21 7.4

253 21 7.4

254 21 7.4

255 21 7.4

256 21 7.4

257 21 7.4

258 21 7.4

259 21 7.4

260 21 7.4

261 21 7.4

262 21 7.4

263 21 7.4

264 21 7.4

265 21 7.4

266 21 7.4

267 21 7.4

268 21 7.4

269 21 7.4

270 21 7.4

271 21 7.4

272 21 7.4

273 21 7.4

34


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

274 21 7.4

275 21 7.4

276 21 7.4

277 21 7.4

278 21 7.4

279 21 7.4

280 21 7.4

281 21 7.4

282 21 7.4

283 21 7.4

284 21 7.4

285 21 7.4

286 21 7.4

287 21 7.4

288 21 7.4

289 21 7.4

290 21 7.4

291 21 7.4

292 21 7.4

293 21 7.4

294 21 7.4

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296 21 7.4

297 21 7.4

298 21 7.4

299 21 7.4

300 21 7.4

301 21 7.4

35


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

302 21 7.4

303 21 7.4

304 21 7.4

305 21 7.4

306 21 7.4

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308 21 7.4

309 21 7.4

310 21 7.4

311 21 7.4

312 21 7.4

313 21 7.4

314 21 7.4

315 21 7.4

316 21 7.4

317 21 7.4

318 21 7.4

319 21 7.4

320 21 7.4

321 21 7.4

322 21 7.4

323 21 7.4

324 21 7.4

325 21 7.4

326 21 7.4

327 21 7.4

328 21 7.4

329 21 7.4

36


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

330 21 7.4

331 21 7.4

332 21 7.4

333 21 7.4

334 21 7.4

335 21 7.4

336 21 7.4

337 21 7.4

338 21 7.4

339 21 7.4

340 21 7.4

341 21 7.4

342 21 7.4

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344 21 7.4

345 21 7.4

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347 21 7.4

348 21 7.4

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350 21 7.4

351 21 7.4

352 21 7.4

353 21 7.4

354 21 7.4

355 21 7.4

356 21 7.4

357 21 7.4

37


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

358 21 7.4

359 21 7.4

360 21 7.4

361 21 7.4

362 21 7.4

363 21 7.4

364 21 7.4

365 21 7.4

366 21 7.4

367 21 7.4

368 21 7.4

369 21 7.4

370 21 7.4

371 21 7.4

372 21 7.4

373 21 7.4

374 21 7.4

375 21 7.4

376 21 7.4

377 21 7.4

378 21 7.4

379 21 7.4

380 21 7.4

381 21 7.4

382 21 7.4

383 21 7.4

384 21 7.4

385 21 7.4

38


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

386 21 7.4

387 21 7.4

388 21 7.4

389 21 7.4

390 21 7.4

391 21 7.4

392 21 7.4

393 21 7.4

394 21 7.4

395 21 7.4

396 21 7.4

397 21 7.4

398 21 7.4

399 21 7.4

400 21 7.4

401 21 7.4

402 21 7.4

403 21 7.4

404 21 7.4

405 21 7.4

406 21 7.4

407 21 7.4

408 21 7.4

409 21 7.4

410 21 7.4

411 21 7.4

412 21 7.4

413 21 7.4

39


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

414 21 7.4

415 21 7.4

416 21 7.4

417 21 7.4

418 21 7.4

419 21 7.4

420 21 7.4

421 21 7.4

422 21 7.4

423 21 7.4

424 21 7.4

425 21 7.4

426 21 7.4

427 21 7.4

428 21 7.4

429 21 7.4

430 21 7.4

431 21 7.4

432 21 7.4

433 21 7.4

434 21 7.4

435 21 7.4

436 21 7.4

437 21 7.4

438 21 7.4

439 21 7.4

440 21 7.4

441 21 7.4

40


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

442 21 7.4

443 21 7.4

444 21 7.4

445 21 7.4

446 21 7.4

447 21 7.4

448 21 7.4

449 21 7.4

450 21 7.4

451 21 7.4

452 21 7.4

453 21 7.4

454 21 7.4

455 21 7.4

456 21 7.4

457 21 7.4

458 21 7.4

459 21 7.4

460 21 7.4

461 21 7.4

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623 25 7.4

41


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

624 50 7.4

625 40 7.4

626 70 7.4

627 110 7.4

628 75 7.4

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649 500 7.4

650 550 7.4

1153 3 7.4

42


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1154 5 7.4

1155 5 7.4

1156 8 7.4

1157 5 7.4

1158 7 7.4

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1274 5 7.4

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1277 4 7.4

1278 4 7.4

69

JAP_NIH_00001983

98 7.7

142 98 7.7

143 98 7.7

144 98 7.7

145 98 7.7

522 27 7.7

523 27 7.7

524 27 7.7

525 27 7.7

526 27 7.7

527 27 7.7

528 27 7.7

529 27 7.7

530 27 7.7

531 27 7.7

43


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

532 27 7.7

533 27 7.7

534 27 7.7

535 27 7.7

536 27 7.7

537 27 7.7

538 27 7.7

539 27 7.7

540 27 7.7

541 27 7.7

542 27 7.7

543 27 7.7

544 27 7.7

545 27 7.7

546 27 7.7

547 27 7.7

548 27 7.7

549 27 7.7

550 27 7.7

551 27 7.7

552 27 7.7

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554 27 7.7

555 27 7.7

556 27 7.7

557 27 7.7

558 27 7.7

559 27 7.7

44


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

560 27 7.7

561 27 7.7

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572 27 7.7

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580 27 7.7

581 27 7.7

582 27 7.7

583 27 7.7

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585 27 7.7

586 27 7.7

587 27 7.7

45


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

588 27 7.7

589 27 7.7

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1303

JAP_NIH_26051983

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1306 4 7.7

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1308 7 7.7

1309 10 7.7

1310 6 7.7

1311 7 7.7

1312 4 7.7

1313 6 7.7

1314 6 7.7

1315 5 7.7

1316 5 7.7

1317 5 7.7

1318 4 7.7

1279 JAP_TOK_16051968

6 8.2

1280 4 8.2

46


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1281 4 8.2

55 MEJ_COL_21012003 30 7.4

57 MEJ_TEH_15061999 145 6.5

56 MEJ_VER_26081959 50 6.6

677

MNE_MNE_15041979

77 6.9

678 70 6.9

679 20 6.9

680 10 6.9

681 77 6.9

682 70 6.9

683 73 6.9

684 80 6.9

685 25 6.9

686 33 6.9

687 55 6.9

688 42 6.9

689 66 6.9

54 NIC_MAN_23121973 2 6.2

53 SAL_SAL_03051965 4 5.1

85

TUR_ADA_27061998

6 6.3

86 35 6.3

87 8 6.3

88 10 6.3

1379 TUR_APO_19041850 11 6.1

1404

TUR_AYD_20091899

45 7

1405 75 7

1406 81 7

727 TUR_AYD_2221653 7 7.1

47


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1488 TUR_BUL_12051971

14 6.17

1489 12 6.17

1381 TUR_BUR_28021855 50 7.1

1507 TUR_CAY_03022002

25 6.5

1508 25 6.5

1436 TUR_ERD_04011935 34 6.31

77 TUR_ERZ_13031992

77 6.8

78 10 6.8

1485

TUR_GED_28031970

21 7.12

1486 38 7.12

1487 56 7.12

1383 TUR_IMV_21081859 10 6.9

1366 TUR_IST_22051766

28 7.1

1367 28 7.1

1389 TUR_IZM_19041878 21 6.6

1363 TUR_IZM_25051719 33 7.4

728 TUR_IZM_7101688

12 6.8

729 6 6.8

743

TUR_IZM_7101894

25 6.6

744 10 6.6

745 10 6.6

746 49 6.6

747 47 6.6

748 41 6.6

749 64 6.6

1364 TUR_IZR_04041739

22 6.8

1365 14 6.8

1370 TUR_IZR_07031778 30 6.4

48


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1371 4 6.4

82

TUR_KOC_17081999

62 7.8

83 12 7.8

657 51 7.8

658 38 7.8

659 13 7.8

660 46 7.8

661 51 7.8

662 51 7.8

663 22 7.8

664 46 7.8

665 51 7.8

666 10 7.8

667 107 7.8

668 42 7.8

669 17 7.8

670 38 7.8

1478

TUR_MUD_22071967

43 7.21

1479 40 7.21

1480 20 7.21

1481 43 7.21

1482 40 7.21

1483 20 7.21

1484 40 7.21

1412

TUR_MUR_09081912

67 7.31

1413 57 7.31

1414 3 7.31

1415 212 7.31

49


DISTANCIA

EPICENTRAL

(*)

Ms

1416 24 7.31

1417 82 7.31

1418 148 7.31

1490 TUR_SAR_27031975 68 6.54

725 TUR_THRA_9101509

17 7.4

726 15 7.4

1429

TUR_TOR_31031928

32 6.53

1430 18 6.53

1431 20 6.53

615 VEN_LAGRITA_14031932 40 6.8

63 VEN_TOC_30041989 20 6.2

1434 YUG_VAL_08031931 40 6.7

50

ANEXO 3

GRÁFICAS GRANULOMÉTRICAS

51

A continuación se presentan 25 acetatos con las gráficas granulométricas y 1 acetato con

la gráfica de la Figura 6.2, para así de esta manera poder superponer esta información y

analizarla.

factores que condicionan la generaciÓn de procesos …

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