Geosintéticos en aplicaciones sísmicas

1. Sociedad Internacional de Geosintéticos
Geosintéticos en Aplicaciones Sísmicas
Prevención de Desastres por Terremotos con
Geosintéticos
Diseñar contramedidas para desastres naturales, especialmente
terremotos, es una tarea común en el mundo. Los terremotos provocan
una fuerte aceleración horizontal de las estructuras. La Tabla 1 presenta
los valores de Aceleración Pico del Terreno (PGA) registradas en
terremotos recientes fuertes. El movimiento provocó graves daños o fallas
en varias estructuras. Los geosintéticos juegan un papel importante en la
mitigación y prevención de desastres debido a terremotos mediante
muros de contención, terraplenes y taludes.
Tabla 1 PGA en Recientes Terremotos Fuertes
TERREMOTO PGA
Terremoto y Tsunami de Tohoku de 2011 2.7g
Terremoto de Christchurch de 2011 2.2g
Terremoto de los Ángeles de 1994 1.3g
Terremoto de Jiji de 1999 1.0g
Terremoto de Atenas de 1999 0.6g
¿Por qué son los geosintéticos beneficiosos en
aplicaciones sísmicas?
La Figura 1 muestra la diferencia de comportamiento sísmico entre los
muros de gravedad y los muros de suelo reforzado con geosintéticos
(GRS). Si se aplica fuerza sísmica al muro de gravedad, la parte de la
estructura de hormigón rotará (Figura 1a) o se producirá un deslizamiento
debido a la falta de resistencia del suelo y al efecto de inercia.
Generalmente, en los muros de gravedad, la falla ocurre con una fuerza
sísmica relativamente baja. En el caso de los muros GRS, se movilizan
cargas de refuerzo adicionales debido a fuerzas sísmicas. Las cargas de
refuerzo se convierten en una resistencia incremental para estabilizar el
muro y aumenta la fuerza de resistencia total del muro. Por tanto, los
muros de GRS pueden mostrar un buen comportamiento frente a fuerzas
sísmicas elevadas.
Desempeño pobre de los muros de gravedad
Desempeño excelente de los muros reforzados
Figura 1. Comparación del desempeño sísmico de muros de
gravedad y reforzados
El alto rendimiento sísmico de los muros GRS fue evidente en muchas
experiencias de terremotos. Un caso histórico valioso ocurrió en el
terremoto de Kobe (PGA 0.8g, 1995). Varias casas de madera,
terraplenes de vías férreas y carreteras y tipos convencionales de muros
de contención sufrieron daños graves y colapsaron durante este evento.
Sin embargo, los muros GRS, que tienen un revestimiento de hormigón
de altura completa, se desempeñaron muy bien a pesar de que los muros
estaban ubicados en una de las áreas más severamente sacudidas. En
su ubicación, solo se registró una ligera deformación.
Métodos de Análisis
El análisis de estructuras GRS se puede clasificar en las siguientes
categorías:
a) métodos pseudoestáticos
b) métodos basados en modelos de bloques deslizantes
c) métodos de elementos finitos/ diferencias finitas.
El método a) se basa en el método Mononobe-Okabe para calcular las
fuerzas dinámicas de tierra que actúan sobre la estructura. La fuerza
sísmica se trata como una fuerza estática y la estabilidad del muro se
analiza mediante un análisis de equilibrio límite con cargas de refuerzo. El
método b) se basa en el método de Newmark para calcular el
desplazamiento permanente de las geoestructuras integrando la
aceleración calculada de la estructura. El método c) se basa en un
análisis basado en la mecánica continua. El suelo, los materiales de
refuerzo y los demás materiales se modelan considerando sus
propiedades elásticas, plásticas y dependientes del tiempo y se resuelve
una ecuación gobernante discretizada usando la computadora.
Investigación Actual y Técnicas Futuras
El alto rendimiento sísmico de las estructuras GRS se está investigando
cuidadosamente mediante pruebas experimentales que utilizan mesas
vibratorias o centrífugas geotécnicas. En las pruebas, un modelo a escala
reducida de la estructura GRS se somete a una excitación artificial

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(movimiento de entrada), simulando el movimiento del suelo inducido por
un terremoto. También se está investigando el comportamiento mecánico
de los geosintéticos en condiciones de gran velocidad de deformación.
Los métodos de análisis para determinar el comportamiento sísmico de
las estructuras GRS se están actualizando mediante la aplicación de
técnicas recientes de simulación por computadora con su verificación y
validación. Se proponen algunos métodos de diseño basados en el
desempeño para las estructuras GRS. El uso de geosintéticos para
aplicaciones sísmicas aumentará debido a estas actividades de
investigación.
Acerca de la IGS
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fines de lucro dedicada al desarrollo científico y de ingeniería de
geotextiles, geomembranas, productos relacionados y tecnologías
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dos revistas oficiales (Geosynthetics International y Geotextiles and
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