MECNICA DE SUELOS universidad privada del norte

LICUACIN EN LOS SUELOSI. CONCEPTOS

1. Lalicuefaccin de suelodescribe el comportamiento desuelosque, estando sujetos a la accin de unafuerzaexterna (carga), en ciertas circunstancias pasan de un estado slido a un estado lquido, o adquieren la consistencia de un lquido pesado. Es un tipo de corrimiento, provocado por lainestabilidad de un talud. Es uno de losfenmenosms dramticos y destructivos y, adems, ms polmicos y peor explicados que pueden ser inducidos en depsitos por acciones ssmicas.

2. La licuacin (o licuefaccin) de suelos, ocurre cuando un material no consolidado (generalmente arenas) pierde su resistencia al esfuerzo cortante a causa de una vibracin intensa y rpida (sismos), que rompe su estructura granular al reducir su presin inter-granular. Al iniciarse la vibracin, por efecto de un sismo, el material se expande y las partculas slidas adoptan un estado muy suelto (por perdida del soporte mutuo entre los granos); cuando el movimiento cesa, el material tiende a compactarse bruscamente, produciendo las presiones intersticiales que causan la licuacin.

3. Segn RSN (Red Sismolgica Nacional) de la UCR (Universidad de Costa Rica) Lalicuefaccin de suelos es un fenmeno en el cual los terrenos, a causa de saturacin de agua y particularmente en sedimentos recientes como arena o grava, pierden su firmeza y fluyen como resultado de los esfuerzos provocados en ellos portemblores. La licuefaccin es una causa mayor de destruccin relacionada conterremotos(ms an que por la accin directa de las ondas sobre los edificios). Esto es, la licuefaccin es capaz de desplazar, hundir o bien volcar infraestructura, sean casas, edificios u otros. Como es de esperarse, la infraestructura de regiones costeras es la que ms peligro corre y por tanto, toda obra construida en estas zonas debe contar con estudios previos y detallados que caractericen el tipo de suelo que presenta el sitio.

II. CMO SE PRODUCE ESTE FENMENO?Para que se origine unalicuefaccin del suelo, este tiene que verse sometido a algn tipo de estrs o movimiento rpido, tal como pueden ser las ondas ssmicas. Estas provocan un cizallamiento del terreno que deforma su estructura y provoca que los huecos entre las partculas, rellenos con agua, se cierren ms. Esto origina, a su vez, que la presin que ejerce el agua en el suelo aumente y la resistencia a movimientos de cizalla disminuya hasta el punto de que si el terreno no es capaz de sostener las edificaciones que se han levantado sobre l, este ceda y provoque daos de diversa intensidad en carreteras, puentes o edificios. De esta forma, este fenmeno tiene como consecuencia que un suelo con caractersticas de slido pase a tener caractersticas viscosas o semilquidas.

III. FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL FENMENO Distribucin del tamao del grano:Las arenas uniformemente graduadas, tienen mayor probabilidad de licuarse (arenas limpias). Las arenas limosas y gravas tambin son susceptibles a la licuefaccin, bajo cargas cclicas muy severas. Profundidad de las aguas subterrneas:Puede ocurrir licuefaccin si existe agua subterrnea por debajo de los 3 m de profundidad, slo en condiciones particularmente inestables se puede dar licuefaccin por debajo de este nivel. Densidad y cohesin de los sedimentos:La licuefaccin generalmente se manifiesta en suelos sueltos, saturados y no cohesivos. Si el suelo es denso habr menos posibilidades de licuefaccin. Los depsitos ms antiguos, en general son ms densos y cohesivos. A mayor densidad, se necesita mayor presin intersticial para que se produzca la licuefaccin. Origen del suelo:El suelo depositado por procesos fluviales se sedimenta fcilmente y sus granos tienen poca probabilidad de compactarse. En general la licuefaccin se manifiesta en lossedimentos de grano fino, lacustres y fluviales. Peso del recubrimiento y profundidad del suelo:Las tensiones entre las partculas aumentan a medida que se incrementa la presin del recubrimiento. Mientras mayor sea la tensin entre las partculas, menor ser la probabilidad de que ocurra la licuefaccin. Por lo general ocurre licuefaccin a profundidades menores de 10 metros, rara vez llega a los 15 metros de profundidad. Amplitud y duracin de la vibracin el terreno:La capacidad del suelo para resistir una vibracin provocada por un sismo sin causar fallas, depende de la intensidad del movimiento del terreno, incluida tanto su amplitud como su duracin. La licuefaccin de suelos bajo condiciones de tensin provocadas por un terremoto puede ocurrir ya sea cerca del epicentro, durante terremotos pequeos o moderados o a cierta distancia en caso de terremotos moderados a severos.

IV. EFECTOS DAINOS

1. DESPLAZAMIENTO LATERAL

Es el tipo ms comn de falla del terreno por licuacin de suelos. Este tipo de falla involucra el movimiento lateral de las capas superficiales como resultado de la licuacin y la prdida transitoria de la resistencia de las capas inferiores. El desplazamiento lateral ocurre generalmente en terrenos relativamente llanos (con pendientes comprendidas entre el 0.5 y 5%). En condiciones normales el desplazamiento lateral tiene un rango de pocos metros, y en condiciones anormales pueden ocurrir desplazamientos laterales de varias decenas de metros. Los desplazamientos laterales muy a menudo distorsionan las cimentaciones de edificios, daan las tuberas de desages y otras estructuras a lo largo de la zona afectada. El dao ocasionado por este tipo de falla no es siempre espectacular y raras veces catastrficos, sin embargo es muy destructor.

Esquema de lo que ocurre con un desplazamiento o corrimiento lateral

Desplazamiento lateral del muro de retencin debido a la licuacin de suelos durante el sismo de Kobe de 1995

2. FALLA DE FLUJO

Son las fallas del terreno ms catastrficas causadas por el fenmeno de licuacin. Los flujos pueden movilizarse a grandes distancias (decenas de metros) a altas velocidades (decenas de km/h). Los flujos pueden involucrar suelo completamente licuado o bloques de suelo firme viajando sobre una capa de suelo licuado. Este tipo de falla se desarrolla generalmente en arenas saturadas, sueltas, con pendientes del terreno mayor que 5%.Muchas de las mayores y ms dainas fallas de flujo se han desarrollado bajo agua en reas costeras.

Diagrama de un deslizamiento causado por licuacin de suelos en una pendiente pronunciada.

La presa Sheffield sufri una falla por flujo provocado por el terremoto de Santa Brbara en 1925, una seccin de 90 metros se desplaz ms de 30 metros. La presa consista principalmente de arenas limosas y limos arenosos compactados sobre el relleno.

3. PRDIDA DE LA CAPACIDAD PORTANTE

Cuando el suelo que soporta una edificacin licua y pierde su resistencia, pueden ocurrir grandes deformaciones en el suelo, que ocasionan que la edificacin se asiente, se incline o sumerja. Aunque sta es una falla espectacular, es la menos comn producida por licuacin.

Diagrama de una estructura inclinada como consecuencia de prdida de capacidad portante

Efectos de licuacin de suelos despus del sismo de Niigata en 1964

V. ZONAS EN LAS QUE SE PRODUCE LA LICUACIN

CRITERIO GEOLGICO

Depsitos fluviales, coluviales y elicos. Abanicos aluviales y playas. Depsitos recientes. Rellenos.

CRITERIOS DE COMPOSICIN DEL SUELO

Suelos granulares. Limos y arenas finas. Arcillas con LL 35%. Suelos mal graduados Suelos con partculas redondeadas.

CRITERIO DEL ESTADO DEL MATERIAL

Suelos pocos densos. Suelos muy porosos. Suelos muy sueltos (poco resistentes).

VI. ENSAYOS O PRUEBAS DE CAMPO

1. MTODOS EMPRICOS ESTN BASADOS EN OBSERVACIONES DE CAMPO.Tienen en cuenta el comportamiento de suelos en condiciones de terreno similares y frente a solicitaciones ssmicas del tipo de las previstas. MTODOS Explosiones controladas. Observaciones de campo.Son aquellos en los que se relacionan parmetros medidos en campo con factores indicadores del dao.2. MTODOS SEMI-EMPRICOS Basados en la comparacin de las condiciones que producen la licuacin del suelo, segn ensayos de laboratorio (que reproduzcan vo) con las acciones generadas por el sismo.3. MTODOS ANALTICOS Son mtodos aplicables en condiciones de presiones efectivas, no requiriendo resultados de laboratorio para su utilizacin. Analizan la licuacin como un componente ms dentro del proceso dinmico generado bajo la accin del sismo. Emplean funciones analticas de crecimiento de la presin de poros. La clave del mtodo se encuentra en el mecanismo adoptado para la generacin y disipacin de la presin de poros en funcin de las deformaciones tangenciales.

VII. CONCLUSIONES

La licuacin es un fenmeno natural el cual si no se tiene en cuenta puede ser catastrfico para una edificacin, por otro lado solo en la superficie ya que un suelo licuable a mayor profundidad es ms seguro. Este fenmeno solo se da en suelos con presencia de agua. Se genera a mayor magnitud en los suelos arenosos. Si un suelo presenta un IP (ndice plstico) mayor a 18% ya no es licuable. Dentro de los medios de caracterizacin de la potencialidad de licuacin de distintos materiales, los mtodos de evaluacin de campo tienen las mayores aplicaciones. Los ensayos de laboratorio se encuentran con el inconveniente de la reproduccin adecuada de las condiciones in situ originales.

ingeniera civil

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