VARIABILIDAD ESPACIAL DEL ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTANDAR EN LOS SEDIMENTOS VOLCÁNICOS DEL SUBSUELO DEL CENTRO – NORTE DE LA CIUDAD DE QUITO

En ingeniería geotécnica se incorpora un grado de incertidumbre cuando se trata de evaluar las propiedades geotécnicas de los estratos del subsuelo, principalmente por la propia variabilidad que estas propiedades presentan de una localización a otra. En la práctica, las propiedades geotécnicas escogidas para los diseños, tradicionalmente se basan en muchos casos por el buen juicio y la experiencia del profesional, sin embargo la ciencia estadística nos permite conocer esta incertidumbre y el riesgo asociado en un diseño geotécnico particular a través de la caracterización probabilista del subsuelo.

Se realiza entonces un análisis de la variabilidad de los resultados del N(SPT) (número de golpes utilizados en el ensayo de Penetración Estándar) basándose en 2552 registros de ensayos de penetración estándar en el subsuelo del centro – norte de la ciudad de Quito, subsuelo que tiene origen volcánico sedimentados en ambiente lagunar. Los registros de datos provienen de la investigación “Sectorización de los Suelos de Quito y recomendaciones preliminares de diseño de cimentaciones” (Ludeña P., Balladares J.; 1990. Universidad Central del Ecuador), donde se recopilaron 3205 sondeos de estudios de mecánica de suelos para la cimentación de edificios y casas en el área urbana de Quito ejecutados entre los años 1970 a 1990.

Los datos del N(SPT) que se utilizan con las aplicaciones del software GSLIB, tanto para el análisis univariado (análisis básico, primario, en el cual, las características o propiedades han de medirse una a una) como para el estudio variográfico y Krigeado ordinario, son obtenidos del cálculo del promedio de cada N(SPT) de los sondeos ejecutados en cada estudio entre 1 y 12 m. de profundidad y que se encuentran distribuidos en cuatro zonas denominadas W2, W3, W4 y Cy2 que están ubicadas en el centro – norte de la ciudad de Quito. El análisis univariado demuestra que el N(SPT) se aproxima a una distribución lognormal, por lo que el estudio variográfico y Krigeado se realiza previa transformación de los datos a logN(SPT). Los datos fueron georeferenciados desde el plano de “ubicación de estudios de suelos” escala 1:15000 (Ludeña P., Balladares J; 1990).

Se realiza el análisis univariado con el fin de obtener los estadígrafos (variables que determinan una función estadística) que nos permitan comparar la similitud y diferencias entre las cuatro zonas, encontrando que la zona W2 y la W4 tienen similar estructura, por tanto se unifican los datos y se continua con el estudio variográfico; y, en las zonas W3 y Cy2 con diferentes estructuras, se obtienen los variogramas experimentales y modelo individualmente para cada una de ellas.

Se estima los valores del ensayo de penetración estándar mediante el krigeado ordinario, consiguiendo modelar en mapas geostadísticos la variabilidad del ensayo de penetración de cada zona entre las profundidades de 1 a 12 m. que es el objeto principal de esta investigación.

Las propiedades del suelo y de las rocas, se presentan extremadamente erráticas y muy complejas y pueden presentar muchas discontinuidades y anisotropías. Los fenómenos distribuidos en el espacio; tal como los casos que estudiamos en esta investigación, es decir el proceso de sedimentación en ambiente lagunar de las zonas “W” y conos de deyección “Cy”; presentan un comportamiento que se puede llamar “mixto” un primer comportamiento errático y caótico y otro estructural, si se analiza a escala.

Los mapas geoestadísticos del ensayo de penetración estándar de cada zona presentan características generales comunes que se pueden destacar. El N(SPT) se incrementa con la profundidad, característica que es muy bien conocida en la mecánica de suelos, quizá lo novedoso, es que también se observa que generalmente hay un incremento del N(SPT) conforme se aleja de las partes más bajas de cada zona. Esta característica se observa con mayor claridad en la zona Cy2, donde los colores que representan valores bajos del N(SPT) están hacia el oriente que es la parte más baja y se incrementa hacia occidente a los sectores más alto de la zona. El análisis geoestadístico realizado para estimar los valores del N(SPT) y la variabilidad asociada representada en los mapas geoestadísticos, puede ser una información valiosa en la ingeniería geotécnica, siempre y cuando se conozcan las limitaciones. No se pretende recomendar la substitución de la realización del ensayo “in situ”.

La finalidad principal de estos mapas geoestadísticos obtenidos es proporcionar una información confiable para la planificación, usando la información geotécnica para las diferentes obras urbanas. Las propiedades del suelo evaluadas a través de las correlaciones del N(SPT) tales como la compacidad, consistencia, compresibilidad del suelo se pueden interpretar en estos mapas; así como las zonas que generalmente presentarían mejores condiciones de cimentación y aquellas en que la cimentación podría resultar costosa.

Edgar Leonardo Salamanca Medina

Nelson Felipe Díaz Acosta

Cristian Fabián Gómez