Articulo 27.11.18

ISSMGE Bulletin: Volume 6,Issue 6 Page 1
1
InternationalSociety forSoil
Mechanics andGeotechnical
Engineering
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ARTICULO TECNICO
Estudio en
curso sobre la
proteccion de
viviendas
personales
contra
problemas de
licuefaccion
Ikuo Towhata Professor, Department of
Civil
engineering,
the University
of Tokyo Kazuo
Konagai
Professor,
Institute of
Industrial
Science, the
University of
Tokyo
Takashi Kiyota Associate Professor,
Institute of Industrial Science, the
University of Tokyo
INTRODUCCION
Pasarán dos años después del gigantesco
terremoto de M = 9 en Japón que tuvo
lugar el 11 de marzo de 2011. Debido a
que el daño del terremoto causó muchos
problemas nuevos, los intentos de
reconstrucción continúan, y uno de los
problemas más difíciles se refiere al
Daños por licuefacción en bienes
personales. Debido a que los autores
tuvieron la oportunidad de presentar su
estudio durante el IV Simposio
Internacional sobre Ingeniería
Geotécnica Forense, Bangalore, India, en
enero de 2013, volvieron a escribir su
artículo para este número del Boletín
ISSMGE. Está dirigido a discutir lo que ha
faltado en el tipo tradicional de
ingeniería geotécnica de terremotos.
Durante los terremotos de 2010 y 2011,
la licuefacción afectó estructuras tales
como diques de ríos (Foto 1), líneas de
vida incrustadas (Foto 2) y casas
personales (consulte el siguiente
capítulo). Esas estructuras se
caracterizan por sus presupuestos
limitados que están disponibles para la
mitigación de desastres. Los diques y
líneas de vida son demasiado largos para
el refuerzo general contra la licuefacción
del subsuelo. Su costo de construcción
por unidad de longitud tampoco permite
el refuerzo significativo. En
consecuencia, la filosofía de gestión de
desastres en el pasado apunta a restaurar
cualquier daño sísmico en un corto
período de tiempo después de un
terremoto.
Imagen 1. Daño de licuefacción en
Hinuma

2

3
Imagen 3. Inclinación de la casa causada por licuefacción en una isla artificial en el área de la bahía de Tokio
Proteccion de casas
personales de problemas de
licuefaccion (continuacion)
Después del terremoto de 2011, los
autores han estado profundamente
involucrados en los trabajos de
restauración. Este artículo intenta
abordar una parte de sus actividades
CASA DAÑADA CAUSADA POR LA LICUEFACCION
DEL SUELO
Hay muchas tierras artificiales a lo
largo de la costa de la bahía de Tokio.
Debido a la proximidad al centro de
Tokio y la conveniencia de los
desplazamientos, esas tierras se han
desarrollado como áreas residenciales.
En 2011, la licuefacción afectó
severamente a las casas en las tierras
(Foto 3). El daño de la casa no consiste
en una rotura estructural, sino en un
hundimiento y una inclinación
significativos. El hundimiento causa
inconvenientes en la vida, un drenaje
deficiente del agua de lluvia y la
desconexión de las líneas de vida. La
inclinación es más grave; inclinarse más
del 1% es fatal en la vida diaria;
causando dolor de cabeza y mareos.

4
Proteccion de casas
Para medir la subsidencia del suelo
licuado, se compararon dos conjuntos
de modelos digitales de superficie
(DSM) obtenidos mediante
levantamientos aéreos LiDAR
(Detección de luz y alineación) antes
y después del terremoto con edificios
de RC soportados por pilotes y pilares
de puentes como plantillas para
alinear los dos conjuntos La Figura 1
muestra el mapa de subsidencia-suelo
obtenido de la ciudad de Urayasu.
Aunque el hundimiento se puede ver
en todo el tramo de la tierra
reclamada, la gravedad de la
licuefacción dentro de esta área no
fue uniforme. En particular, se
observa un hundimiento notable en el
área recuperada durante la segunda
mitad del siglo XX, y se superpone
aproximadamente con la distribución
espacial de arenas hervidas
observadas en la Foto 4.
Foto 4. Arenas hervidas áreas
observadas / no observadas en la
ciudad de Urayasu después del
terremoto de Tohoku de 2011 (después
de una investigación conjunta realizada
por la Sociedad Geotécnica de Japón y
la Oficina de Desarrollo Regional de
Kanto del Ministerio de Tierra,
Infraestructura, Transporte y Turismo)
Las casas personales no han sido bien
preparadas para la licuefacción en la
fundación. Las personas no han sido
conscientes de este tipo de peligro a
pesar de la educación pública. En un
ejemplo típico, la persona conocía un
mapa de riesgo de licuefacción que fue
preparado por el gobierno local pero
aún no lo tomó en serio. Esto puede
implicar que alguna medida de
seguridad debe ser establecida por la
regulación. Por otro lado, existe la
opinión de que la licuefacción no mata
a las personas y que la medida costosa
contra la licuefacción es una cuestión
de decisión personal. Cabe señalar aquí
que la licuefacción en un lote de casa
personal conduce a la ruptura de
tuberías de aguas residuales peronales
desde las cuales fluye mucha arena
licuada hacia las redes de tuberías de
aguas residuales y finalmente destruye
la función de las líneas troncales (Foto
2). Por lo tanto, la participación pública
en la licuefacción de la tierra personal
tiene una buena razón para ser
practicada. El problema que reside en
el problema de licuefacción de las casas
es el limitado presupuesto personal
disponible para prevenir o mitigar los
Boiled sands
non-observed area
Boiled sands
observed area

5
daños. En consecuencia, las medidas de
compactación o drenaje que a menudo
se emplean en proyectos públicos o
industriales no se practican
comúnmente en desarrollos
residenciales. También es cierto que las
personas no prestaron mucha atención
al problema de licuefacción antes de
los recientes desastres del terremoto, a
pesar de que las autoridades locales
habían publicado mapas de peligro de
licuefacción. En consecuencia, la
mejora del suelo para mitigar los
problemas de licuefacción no era una
práctica común.

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Proteccion de casas
Después del terremoto de 2011, los
residentes japoneses de las áreas
afectadas por la licuefacción desearon
restaurar sus casas. Sin embargo, los
siguientes problemas dificultaron su
restauración.
1. Las réplicas continuaron por mucho
tiempo y la gente temía que las casas
restauradas pudieran verse afectadas
nuevamente por la licuefacción
repetida.
2. La mayoría de las tecnologías de
mitigación eran demasiado caras para
los esfuerzos personales para la
seguridad futura.
3. En Japón, el seguro contra
terremotos no fue suficiente para
mejorar el suelo y mitigar la
licuefacción futura. El seguro se refería
a daños estructurales sobre la
superficie del suelo. Por lo tanto, el
hundimiento y la inclinación inducidos
por la licuefacción del subsuelo
quedaron fuera del alcance (Foto 3).
Este problema se resolvió más tarde en
cierta medida al considerar la
inclinación significativa de las casas
como un tipo de daño estructural.
4. La gente no deseaba demoler sus
casas porque el daño se limitaba a
hundimientos e inclinaciones, sin fallas
estructurales. La mejora del suelo bajo
las estructuras existentes es
sustancialmente más costosa que en un
espacio abierto.
CONDICIÓN DE SUBSUELO EN LA ISLA DE
MANCHESTER
La expansión urbana en el siglo XX
convirtió tal geomorfología propensa a
la licuefacción como canales de ríos
abandonados y áreas pantanosas a
áreas residenciales. La construcción de
islas hechas por el hombre también
tuvo lugar con los mismos propósitos.
En consecuencia, las tierras construidas
obtuvieron un subsuelo propenso a la
licuefacción como materiales sueltos
finos sin cohesión con saturación de
agua y edad temprana. Como
consecuencia, los terremotos recientes
en Dagupan de Filipinas y Kobe, así
como los de Nueva Zelanda y Japón,
causaron una importante licuefacción y
daños a las casas.
Figura 2. Ilustración idealizada de las
condiciones del subsuelo en islas
artificiales en el área de la Bahía de
Tokio

7
Protección de casas
licuefaccion (continuación)
La Figura 2 ilustra una idea de la
estratificación del subsuelo en una isla
artificial en el área de la Bahía de
Tokio. Hay una capa gruesa de arcilla
aluvial en la elevación más baja. Esta
capa se formó cuando el nivel del agua
de mar aumentó durante el período
post-glaciar. Al estar normalmente
consolidado, este suelo causó un
asentamiento de consolidación
significativo durante la construcción de
una isla artificial en la superficie. Sobre
la arcilla, hay una capa de arena aluvial
que se formó cuando el nivel del mar
cayó unos pocos metros durante el
tiempo más reciente. En los años 60 y
70, muchas islas hechas por el hombre
se construyeron principalmente
mediante el dragado de la arena del
fondo marino. Aunque se pretende que
sea arenosa, esta arena a menudo
incluye sedimentos no plásticos cuyo
potencial de licuefacción aún no se
comprende completamente. Después
de la licuefacción, la arena hervida
exhibió un alto contenido de finos, en
consecuencia. Tenga en cuenta que el
tamaño de grano fino de la arena
dragada conduce a una tasa de
sedimentación lenta durante la
construcción del terreno y, en
consecuencia, el envasado suelto de
granos, lo que aumenta el potencial de
licuefacción de la arena. El peso de la
capa de dragado causó un asentamiento
de consolidación significativo en la
arcilla aluvial subyacente durante
mucho tiempo. Después de que se
completó la consolidación, la
comunidad humana comenzó.
Sobre el nivel del agua subterránea, el
suelo de la superficie está hecho de
arena que se obtuvo de pozos de
préstamo en regiones montañosas.
Debido a que no está saturado con
agua, la licuefacción no es un problema
en este suelo.
Como se indicó anteriormente, el
riesgo de licuefacción se consideró alto
en la capa arenosa de dragado. Por lo
tanto, muchos usuarios de tierras
industriales o públicas (propietarios)
llevaron a cabo las medidas de
mitigación disponibles. En contraste,
los proyectos de desarrollo residencial
adoptaron diferentes políticas. Una era
que la arena vulnerable tenía que ser
compactada por seguridad. Esta
política incrementó automáticamente
el precio de las ventas de tierras. La
otra política fue que el precio más bajo
de la tierra sin la mejora del suelo
satisfacía la demanda de la gente
(mercado). Fue desafortunado que el
mercado inmobiliario aceptara la
segunda política.
La gente en el área afectada por la
licuefacción está preocupada por si los
terremotos futuros causarán o no un
problema similar. Este temor es
razonable porque hay ejemplos en que
la licuefacción ocurrió repetidamente;
por ejemplo, Christchurch en Nueva
Zelanda en 2010 y 2011. La ingeniería
geotécnica puede responder a esta
pregunta.
Para investigar las condiciones del
suelo subsuperficial después de los
terremotos de 2011, se realizaron
pruebas de sondeo de peso sueco (SWS)
a intervalos de dos o varios meses en el
mismo lugar en la ciudad de Urayasu, al
este de Tokio, donde ocurrió una fuerte
licuefacción durante el terremoto.
Aquí, el valor estimado de Nspt se
obtuvo a partir de los datos de SWS
observados según el JIS A 1221.
La Figura 3 compara la variación
temporal de los valores estimados de
Nspt. El resultado de la prueba antes
del terremoto que se obtuvo en 2002
también se grafica en esta figura. Del
resultado anterior al terremoto, se
pudieron encontrar depósitos de suelo
blando con valores de Nspt estimados
de 5-10 para un espesor de
aproximadamente 9 m, y esto indica
claramente la probabilidad de
licuefacción en esta capa blanda. La
Fig. 4 muestra la variación temporal de
los valores promedio de Nspt en la capa
de arena licuada estimada después del
terremoto. Se puede observar una
reducción significativa en el valor de
Nspt aproximadamente 7 días después
del terremoto, mientras que los valores
de Nspt estimados aumentaron con el
tiempo más tarde y regresaron a los
valores originales o más
aproximadamente 2 meses después del

8
terremoto. Después, no ha habido
ningún incremento notable en los
valores de Nspt. En consecuencia, el
cambio en los valores de Nspt entre
antes y después del terremoto fue casi
insignificante, lo que indica que el área
investigada todavía tiene un alto riesgo
de licuefacción inducida por el
terremoto en el futuro.

9
licuefacción (continuación)
Conversion N-value
0
0 5 10 15 20 25 30
Point B
2
8
4 Sep. 2002
Mar. 18. 2011
May. 16. 2011
6
2011/7/27
2011/4/25
6 Apr. 25. 2012 4 2011/4/13
2011/3/18
2
Before earthquake
8
Fill sand layer (Point B, Depth: 1.65 - 8.85m)
0
0
1
0
0
2
0
0
3
0
0
4
0
0
10
Elapsed days from 2011.3.11
ONGONG INTENTOS PARA LA
RECONSTRUCCIÓN
Puede haber tal opinión de que las islas
artificiales propensas a la licuefacción
no son relevantes para el asentamiento
humano. Sin embargo, el lugar para
vivir debe decidirse sobre la base de
otros temas como los entornos, la
distancia de los desplazamientos y la
comodidad de la vida, además de la
seguridad frente a los desastres
naturales. El rol de la ingeniería es
mejorar la seguridad desarrollando
nuevas tecnologías. El mayor problema
para la mejora de la seguridad fue la
limitada capacidad financiera de las
personas. Esto fue significativo porque
el seguro contra terremotos no era
suficiente y el apoyo público no estaba
disponible para mejorar las
propiedades personales. El segundo
punto es importante en un país
propenso a desastres naturales donde
los tifones, las fuertes lluvias y los
deslizamientos de tierra afectan a
tantas casas cada año y los apoyos
públicos serían una carga pesada para
el presupuesto público.
(a) Vista
General
(b) Detalle de acera levantada
Imagen 5. Distorsion de la acera
probablemente causada por hundimiento
del edificio detras
Depth[m]
AverageofN-value
Columnar
section
Soil
classification
Fill
soil
Fill
soil
(sand)
Fine
sand
Figura 3. Resultados de la prueba SWS medidos
En la ciudad de Urayusu
Figura 4. Variación con el tiempo de los valores
promedio de Nspt. Después del terremoto de Tohoku
2011

ISSMGE Bulletin: Volume 6,Issue 6 Page
10
10
licuefacción (continuación)
Lo que está sucediendo es la
combinación de fondos públicos y
personales para la reconstrucción de
comunidades. Básicamente, las partes
públicas como calles y líneas de vida
son reconstruidas y mejoradas por el
fondo público. Sin embargo, la
ejecución de la mitigación de
licuefacción solo en las calles no es
suficiente y, para proteger
completamente las instalaciones
públicas, las tierras privadas (lotes de
viviendas) no deben desarrollar
licuefacción. Esto se debe a que la
deformación del suelo debido a la
licuefacción en el terreno privado
afecta fácilmente las calles (Foto 5) y
las líneas de vida subyacentes. Además,
la rotura de tuberías de aguas
residuales familiares introdujo una gran
cantidad de arena licuada en todas las
redes de líneas de vida de aguas
residuales y causó la obstrucción de
arena en las tuberías del tronco. Por lo
tanto, se considera razonable gastar
una cierta cantidad de fondos públicos
para mitigar la licuefacción en tierras
personales también. Ciertamente, los
residentes deben pagar la cantidad
debida de dinero y también para ser
justos.
Merece la atención que las personas no
quieran demoler y reconstruir sus casas
a pesar del riesgo de licuefacción de la
fundación. Debido a que la mejora del
suelo, como la compactación y la
instalación de medidas de drenaje en
las casas existentes, es
extremadamente difícil y costosa, se
debe intentar una tecnología especial.
La primera idea para mitigar el riesgo
de licuefacción es la instalación de
paredes subterráneas que limitan la
deformación por cizallamiento cíclico
de la arena de dragado y evitan la
licuefacción (Fig. 5). Instalada en un
edificio con pilotes con una separación
de 4 a 7 m como máximo, esta
tecnología evitó con éxito el problema
de licuefacción de la ubre de un edificio
en Kobe en 1995.
Figura 5. Rejilla cuadrada de pared
rígida subterránea para evitar la
deformación por cizallamiento cíclico
de la arena propensa a la licuefacción
(las pilas en esta ilustración no tienen

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11
nada que ver con la mitigación de la
licuefacción)
Figura 6. Plan de instalación de muros
subterráneos a lo largo de ambas
calles y los límites de los lotes de
viviendas

12
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En el caso de un área residencial, es
muy posible instalar primero dichos
muros debajo de las calles para que
todo un bloque residencial esté
rodeado por un muro subterráneo. Sin
embargo, esto no es suficiente porque
el espaciado entre las paredes es del
orden de 100 m (tamaño de un bloque)
y la deformación cíclica del suelo por
cizallamiento no se puede restringir.
Por lo tanto, se deben instalar más
paredes bajo los bordes de lotes de
casas individuales (Fig. 6). Esta medida
hace que el espacio entre la pared sea
de unos 12 m. Actualmente, se sigue
discutiendo sobre la efectividad de las
paredes con este espacio. Debido a que
la profundidad del agua subterránea es
de solo 1 m o 1,5 m, los efectos de
restricción de las paredes pueden o no
ser suficientes en los suelos
inmediatamente debajo del nivel
freático. Tenga en cuenta que la
construcción de muros adicionales bajo
casas existentes es extremadamente
difícil o costosa.
La segunda idea es bajar la capa
freática del suelo para que se forme
una corteza superficial no licitable.
Existe un conocimiento empírico de que
una corteza del suelo razonablemente
gruesa reduce el efecto de la
licuefacción en la parte inferior del
suelo (Ishihara, 1985). Para lograr este
objetivo, un área razonablemente
grande de comunidad residencial está
rodeada por muros impermeables
subterráneos y se bombea el agua
subterránea dentro del muro. La Fig. 7
ilustra el primer ejemplo exitoso de
esta medida que se construyó en una
refinería de petróleo cerca de Tokio.
Figura 7. Ejemplo de reducción del
nivel del agua subterránea para mitigar
la licuefacción en una refinería de
petróleo
La foto 6 muestra otro ejemplo en el
que se redujo el nivel del agua
subterránea para mitigar la
licuefacción. La mayoría de las casas en
esta área fueron destruidas por la
licuefacción del subsuelo durante el
terremoto de Kobe en 1995. Además, el
nivel del suelo en esta área había sido
más bajo que el nivel del mar
circundante debido al bombeo de agua
subterránea y la consolidación de
arcilla blanda, y la inundación había
sido un problema. Para resolver estos
dos problemas al mismo tiempo, se
demolieron todas las casas dañadas, se
instalaron tuberías de drenaje para
bajar el nivel del agua subterránea en
1,5 a 2 m, y se llenó un suelo nuevo de
1,5 m de espesor en la superficie,
creando así una Capa no licitable de 3 a
3,5 m de espesor. Hasta la fecha, el
peso del nuevo relleno no ha causado
un problema de liquidación de
consolidación. Probablemente, el
bombeo de agua subterránea se
prohibió en la década de 1960, el nivel
de agua aumentó desde entonces, la
tensión efectiva en el subsuelo arcilloso

13
13
disminuyó, la arcilla se consolidó en
exceso y, por lo tanto, el asentamiento
se mantuvo pequeño incluso después de
la colocación del Nuevo relleno en la
superficie. Por el contrario, la arcilla
blanda en el área de la Bahía de Tokio
normalmente se consolida y se debe
tener cuidado de un asentamiento
significativo en caso de bombear agua
subterránea.

14
14
Foto 6. Área de Tsukiji de la ciudad de
Amagasaki, donde se redujo el nivel
del agua subterránea
La instalación de medidas de mitigación
de licuefacción ayudará a restablecer el
valor de las ciudades afectadas como
buenas zonas residenciales. Aunque la
reducción propuesta de las aguas
subterráneas y la instalación de muros
subterráneos tienen muchos puntos
positivos, también tienen deficiencias.
Además, la ejecución de estas medidas
requiere el acuerdo general de los
residentes, lo que puede no ser muy
fácil. Además, parece que hay que
resolver los siguientes problemas:
1. Algunas personas ya han instalado
medidas de licuefacción debajo de sus
casas. No les gustan los gastos
adicionales para las medidas
propuestas.
2. Las personas con bajos ingresos
pueden no querer pagar dinero para la
mitigación de licuefacción en el futuro.
3. La disminución del agua subterránea
puede causar hundimiento del suelo y
hundimiento diferencial de las casas en
cierta medida. La gente en general
tiene que entender este riesgo o
rechazar la instalación de la reducción
de agua.
4. Las medidas propuestas están
diseñadas contra lo que se llama el
terremoto de diseño de Nivel 1 que
puede ocurrir una vez durante el
período de vida de las estructuras; el
período de retorno es de
aproximadamente 50 años
aproximadamente. La protección de la
casa contra un terremoto posiblemente
más fuerte es el negocio de los
residentes individuales.
CONCLUSIONES
 Después del gigantesco terremoto
de M = 9 en 2011, uno de los
principales problemas es el daño a
las propiedades personales para el
cual la mitigación de desastres no
puede esperar financiamiento
suficiente y las medidas de
mitigación convencionales no son
muy útiles. Además, las personas
desean mantener sus casas intactas,
a pesar de la inclinación y el
hundimiento inducidos por la
licuefacción.
 En este sentido, se han considerado
y abordado dos posibles medidas de
mitigación aquí, que son la
construcción de muros subterráneos
para limitar el esfuerzo de
cizallamiento cíclico en el subsuelo
y el descenso del nivel freático.
Ambos tienen algunas deficiencias, y
los residentes tienen que hacer
esfuerzos adicionales para la
seguridad de sus bienes raíces
personales.
 Para instalar esas medidas, es
necesario el acuerdo general de las
personas.

15
15
.

16
16
RECONOCIMIENTO
El presente documento aborda una
pequeña parte de las actividades más
completas de reconocimiento de daños
y mitigación de daños luego de una
licuefacción significativa durante el
gigantesco terremoto de M = 9 en
Japón. Las actividades en este
documento se llevaron a cabo en
colaboración con la Sociedad
Geotécnica Japonesa, la Sociedad
Japonesa de Ingenieros Civiles y el
gobierno municipal de Urayasu. Los
autores expresan su sincero
agradecimiento a esas asistencias.
Referencias
Ishihara, K. (1985) Estabilidad de
depósitos naturales durante
terremotos, Proc. 11th Int. Conf.
Suelo Mech. Encontró. Ing., San
francisco, vol. 1, pp. 321-376.
Konagai, K., Asakura, T., Suyama,
S., Kyokawa, H., Kiyota, T., Eto, C.
y Shibuya, K. (2012): Mapa de
hundimiento del suelo del Área de
la Bahía de Tokio licuado el 11 de
marzo, 2011 Gran terremoto del
este de Japón. Proc. del Simposio
Internacional sobre Lecciones de
Ingeniería Aprendidas del Gran
Terremoto de 2011 en Japón
Oriental, 1-4 de marzo de 2012,
Tokio, Japón, págs. 855-864.
http://www.jaee.gr.jp/event/se
minar2012/eqsympo/proceedings.
html

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