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INGENIERÍA GEOTECNICA
LICUACIÓN DE SUELOS
Área Geotecnia
• CI169
• Ingeniería Civil – UPC
• 2020 - 1
Caraterização física
Contenido
Área geotecnia
1. Introducción
2. Objetivos
3. Definición
4. Sismicidad en el Perú
5. Casos en el Perú
6. Metodologías para la estimación del potencial de Licuefacción
7. Ejemplo práctico
Caraterização física
Introducción - Motivación
1er Video: Ejemplo de licuefacción
Área geotecnia
Caraterização física
Introducción - Motivación
2do Video: Terremoto de Niigata 1964
Área geotecnia
Caraterização física
Introducción
Área geotecnia
Caraterização física
Introducción
Área geotecnia
Niigata, 1964
Caraterização física
Introducción
Área geotecnia
Loma Prieta, 1989
EERC, University of California, Berkeley
Caraterização física
Introducción
Área geotecnia
Kobe, 1995
EERC, University of California, Berkeley
Caraterização física
Introducción
Área geotecnia
Kobe, 1995
EERC, University of California, Berkeley
Caraterização física
Introducción
Área geotecnia
El Centro (USA), 1979
Sand boils
Caraterização física
Introducción
Área geotecnia
Kobe, 1995
EERC, University of California, Berkeley
Caraterização física
Introducción
Área geotecnia
Niigata(Japón), 1964
EERC, University of California, Berkeley
Caraterização física
Introducción
Área geotecnia
San Fernando, 1971
Falla de la Presa
Caraterização física
Introducción
Área geotecnia
San Francisco, 1906
Caraterização física
Objetivos
Área geotecnia
▪Definir el fenómeno de licuefacción o licuación de suelos y
las condiciones para su ocurrencia.
▪Conocer la afectación en las estructuras de cimentación con
la ocurrencia de licuefacción en el terreno
▪Conocer los requerimientos de la Norma E.050 Suelos y
Cimentaciones respecto al fenómeno de licuefacción.
▪Conocer los métodos para el cálculo del potencial de
licuefacción
▪Determinar el potencial de licuación de un suelo granular por
el método determinístico de SEED – IDRISS
▪Determinar el potencial de licuefacción de un suelo granular
por el método probabilístico Youd and Noble
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
▪ La licuefacción o licuación del suelo describe un fenómeno
temporal en el que un suelo parcialmente saturado o saturado
pierde sus propiedades de resistencia y rigidez debido a un
cambio repentino en la condición de esfuerzos, ocasionado por un
incremento súbito en el esfuerzo cortante, lo que se traduce en la
rápida generación de un exceso de presión de poros.
▪ Esta condición origina que el suelo se comporte temporalmente
como un líquido.
▪ La licuefacción puede ocurrir cuando hay presencia de nivel
freático alto.
▪ La licuefacción se da debido a la perdida de la resistencia de corte
de un suelo debido al incremento rápido de la presión de poros,
es así que si se impide el drenaje, la presión de poros aumenta, si
la presión de poros aumenta los esfuerzos efectivos disminuyen.
¿Qué es licuación o licuefacción de suelos?
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
¿Qué es licuación o licuefacción de suelos?
▪Cuando ocurre la licuefacción, la resistencia del suelo
decrece y su capacidad de carga (asociada a los esfuerzos
efectivos) se reduce originando grandes asentamientos o
volcamiento de la estructura.
▪Denota una condición en la que durante el curso de la
aplicación de tensiones cíclicas, la tensión residual de poros
es igual a la tensión de confinamiento aplicada al
completarse cualquier ciclo de tensiones. Si el estado de
tensión llega a esta condición se produce licuefacción.
r
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
Fuerzas y presiones entre partículas del suelo
Recordemos que el suelo es un medio
discontinuo conformado por partículas.
En los contactos entre estas partículas se
generan fuerzas de reacción del tipo
normal y del tipo cortante, perpendicular
y paralela a las superficies de contacto
respectivamente.
Recordemos también que dadas las
superficies de contacto, estas fuerzas
generan esfuerzos del mismo tipo. Por otro
lado si tenemos saturación del suelo
tendremos la presencia de presión de
poros del tipo hidrostático (u).
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
Esfuerzos totales y efectivos
Todo volumen de suelo, a cualquier profundidad, se encuentra sometido a una presión de
confinamiento, la cual es función de la profundidad de dicho 𝑢 volumen respecto de la
superficie.
Así, para el elemento A (volumen pequeño de suelo)
tenemos:
𝜎′
= 𝛾𝑛𝑎𝑡. 𝑧 − 𝑧𝑤 + 𝛾𝑠𝑢𝑚. (𝑧𝑤)
𝑢 = 𝛾𝑤. 𝑧𝑤
𝜎𝑇 = 𝜎′+ 𝑢
𝛾𝑠𝑢𝑚 = 𝛾′
= 𝛾𝑠𝑎𝑡 − 𝛾𝑤
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
Licuefacción de suelos
Se traduce en una pérdida de resistencia al corte del terreno generado por un incremento súbito
del exceso de presión de poros en el suelo de manera tal que el esfuerzo efectivo sea cero.
𝜎𝑇 = 𝜎′+ 𝑢
1. Para el mismo volumen A tenemos la siguiente relación:
2. Debido a un evento que genera un incremento súbito en la presión de poros tenemos:
𝜎𝑇 = (𝜎′−∆𝑢)+ (𝑢 + ∆𝑢)
Se verifica que se produce un exceso de presión de poros ∆𝑢
3. Si el incremento generado es tal que se produce la siguiente igualdad:
𝜎𝑇 = (𝑢 + ∆𝑢)
Entonces la presión efectiva será cero (𝜎′
= 0), lo que significa que en ese instante no existe
contacto entre las partículas que conforman el suelo y que éstas se encuentran flotando en
el agua. Por tanto el conjunto se comporta con la misma estabilidad de un líquido.
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
Licuefacción de suelos
Se traduce en una pérdida de resistencia al corte del terreno generado por un incremento súbito
del exceso de presión de poros en el suelo de manera tal que el esfuerzo efectivo sea cero.
𝜎𝑇 = 𝜎′+ 𝑢
1. Para el mismo volumen A tenemos la siguiente relación:
2. Debido a un evento que genera un incremento súbito en la presión de poros tenemos:
𝜎𝑇 = (𝜎′−∆𝑢)+ (𝑢 + ∆𝑢)
Se verifica que se produce un exceso de presión de poros ∆𝑢
3. Si el incremento generado es tal que se produce la siguiente igualdad:
𝜎𝑇 = (𝑢 + ∆𝑢)
Entonces la presión efectiva será cero (𝜎′
= 0), lo que significa que en ese instante no existe
contacto entre las partículas que conforman el suelo y que éstas se encuentran flotando en
el agua. Por tanto el conjunto se comporta con la misma estabilidad de un líquido.
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
¿Qué es licuación o licuefacción de suelos?
▪Causa que el suelo llegue al límite de las deformaciones, ya
sea por las tensiones remanentes en el suelo que producen
deformaciones o por la dilatación del suelo, posteriormente
la presión de poros cae, y el suelo se estabiliza bajo las
cargas aplicadas.
▪En la Norma Técnica E.050 Suelos y Cimentaciones (2018) la
licuación se aborda en el Capítulo VI: Condiciones especiales
de cimentación, Artículo 38.
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
Condiciones para que se produzca licuefacción
▪1. Suelos Granulares principalmente arenas (hay evidencia
de ciertos casos de licuación en gravas y limos).
▪2. Suelos de densidad relativa: sueltos a muy sueltos
▪3. Suelos saturados
▪4. Muy poco contenido de suelos finos (limos y arcillas)
▪5. Incremento súbito del esfuerzo cortante que genera
exceso de presión de poros (generado principalmente por
eventos sísmicos, falla de fresas adyacentes, procesos de
voladura, etc.)
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
¿QUÉ ES UN SUELO LICUABLE?
▪Suelos que pierden el contacto grano a grano y licuan como
el resultado de cargas cíclicas tales como olas y movimientos
sísmicos.
▪Generalmente los suelos potencialmente licuables son
arenas de baja densidad con presencia de nivel freático alto.
▪El suelo pierde su resistencia al corte y se comporta como un
liquido denso.
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
Relación de Vacíos Crítica CVR
▪La arena densa, cuando es sometida a corte, tiende a
dilatarse, mientras que la arena suelta, bajo las mismas
condiciones tiende a disminuir de volumen. Este efecto se
produce por el nivel de encaje de los granos. (Ver dilatancia,
Lambe).
▪Casagrande (1936) asoció el fenómeno de licuación con la
relación de vacíos crítica. Además, Casagrande encontró que
este valor tiene relación con la presión efectiva de
confinamiento y llamo a la curva Relación de Vacíos Crítica
(CVR)
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
Suelos Granulares
DESENCADENANTES:
▪Terremotos
▪Hinca de Pilotes
▪Compactación por vibración
▪Voladura para demolición y/o excavaciones
▪Compactación de suelos con explosivos
▪Falla de presas
Caraterização física
Definición
Área geotecnia
Suelos Cohesivos
Algunos suelos arcillosos pueden ser vulnerables a
perder resistencia durante los sismos. Estos tienen como
características: Porcentaje de arcilla menor al 15%, LL WL
menor igual a 35 y contenido de humedad mayor a 0.9
WL
Si el contenido de arcilla es mayor al 20%, el suelo no es
licuable, a menos que sea extremadamente sensitivo.
Si el contenido de humedad de cualquier suelo arcilloso
es menor que 0.9 WL el suelo no es licuable.
▪Arcillas Sensitivas
▪Lixiviación de agua salada y reemplazo por agua de
lluvia
▪Perdida de la cementación natural
Cuando la historia sísmica de la zona haga sospechar la
posibilidad de licuefacción, el programa de exploración de toda
el área comprometida por la estructura debe incluir
perforaciones hasta 15m de profundidad como mínimo y en la
densidad que especifica la norma de acuerdo al tipo de
estructura.
Las perforaciones deben tener una profundidad mínima de
15m y deben ser realizadas por las técnicas de lavado o
rotativa con ensayos de SPT por cada 1m.
Licuación de suelos y la norma
E.050 Suelos y Cimentaciones
Área geotecnia
E.050
En la Norma Técnica E.050 Suelos y Cimentaciones (2018) la
licuación se aborda en el Capítulo VI: Condiciones especiales
de cimentación, Artículo 38.
Se indica que para que un suelo granular sea susceptible de
licuar durante un sismo debe presentar simultáneamente:
▪ Estas constituido por arena, arena limosa, arena arcillosa, limo
arenoso no plástico o grava empacada en una matriz de alguno
de los suelos anteriores.
▪ Encontrarse sumergido.
En estos caso se debe incluir en el EMS un análisis
determinístico y probabilístico del Potencial de Licuación de
la zona e indicar la probabilidad de ocurrencia.
Licuación de suelos y la norma
E.050 Suelos y Cimentaciones
E.050
Área geotecnia
Algunos casos de Licuefacción en el Perú
Ubicación Fecha Magnitud
Chimbote, Áncash 31 de mayo de 1970 7.8
Camaná, Arequipa 23 de junio de 2001 6.9
Pisco, Ica 15 de agosto del 2007 8.2
Lagunas, Loreto 26 de mayo de 2019 8
Área geotecnia
Casos en el Perú
Área geotecnia
Sismicidad en el Perú
Definiciones:
- Foco: O hipocentro, es el punto en el cual se origina la ruptura. La primera onda P llega
desde ese punto.
- Epicentro: Proyección del foco o hipocentro en la superficie terrestre.
- Magnitud: Cantidad de energía liberada durante el evento sísmico. Se calcula en
función de la amplitud de la señal o del área de ruptura de la fuente. Es un dato
cuantitativo. El valor de la magnitud es único para cada evento sísmico.
- Intensidad: Fuerza que se siente en una ubicación dada y es medida por los efectos
destructivos. Su cuantificación es cualitativa.
- Aceleración máxima (PGA): Aceleración máxima que ocurre en un determinado
instante de tiempo durante el sismo. No es constante.
- Escalas de Magnitud: Diferentes formas de cuantificar la energía liberada
Área geotecnia
Sismicidad en el Perú
Definiciones:
- Escalas de Magnitud: Diferentes formas de cuantificar la energía liberada
✓ Magnitud de Ritcher (ML)
✓ Magnitud de Ondas de cuerpo (mb)
✓ Magnitud de Ondas superficiales (Ms)
✓ Magnitud Momento (Mw)
Son de interés en ingeniería los eventos de
gran magnitud (Mw≥4) y por ello
empleamos la escala de Magnitud
Momento ya que ésta no se satura con
valores altos.
Área geotecnia
Sismicidad en el Perú
Definiciones:
Área geotecnia
Sismicidad en el Perú
Definiciones
- Período de retorno (TR): Es el tiempo promedio que transcurre para que un evento sísmico vuelva
a ocurrir con la liberación de energía similar y en la misma zona de ruptura.
- Período de exposición (tv): Es el tiempo en el cual la estructura a diseñar estará expuesta a la
posible ocurrencia del evento sísmico
- Probabilidad de excedencia: Probabilidad de que un cierto parámetro sea igualado o superado. En
ingeniería trabajaremos principalmente con la aceleración horizontal.
Pr % = 1 − 𝑒
−
𝑡𝑣
𝑇𝑅
Probabilidad de
Excedencia
Tiempo de vida útil
(años)
Período de Retorno
(años)
10% 50 475
5% 50 975
2% 50 2475
7% 70 975
Área geotecnia
Sismicidad en el Perú
Curvas de Isoaceleraciones:
La primera estación acelerográfica instalada en el Perú data de 1944 en la Estación Parque de la
Reserva (tipo STD) por el U.S. Coast and Geodetical Survey en cooperación con el IGP.
Sin embargo el Catálogo sísmico del que se dispone en el Perú data de 1960 a la fecha y el número
de estaciones acelerográficas ha ido en aumento.
Con las estaciones instaladas diversos autores han realizado investigaciones mediante métodos
probabilísticos para estimar las aceleraciones en superficie en el territorio nacional:
- Casaverde y Vargas(1980)
- Alva y Castillo (1993)
- Monroy y Bolaños (2004)
- Gamarra y Aguilar (2009)
- IGP (2014)
- Roncal y Aguilar (2017)
Al emplear las curvas de isoaceleraciones se debe tener cuidado en el período de retorno
empleado, el tipo de suelo (según Vs) y la ordenada espectral (usar T=0.0s)
a/g para un periodo de
retorno de 100 años
(Casaverde y Vargas)
Referencial
a/g para un periodo de
retorno de 50 años
(Casaverde y Vargas)
Referencial
Área geotecnia
Monroy y Bolaños (2004)
Área geotecnia
MAPA DE
LICUACIÓN
DE SUELOS
EN EL PERÚ
Fuente: Alva
(2019)
Definición
Chimbote, Áncash
31 de mayo de 1970
( Magnitud Mw= 7.8)
J. Alva (2019) ACTUALIZACIÓN DE LA OCURRENCIA DEL FENÓMENO DE LICUACIÓN DE SUELOS EN EL
PERÚ. UNI
Casos en el Perú
Área geotecnia
Camaná, Arequipa
23 de junio de 2001
( Magnitud Mw= 6.9)
J. Alva (2019) ACTUALIZACIÓN DE LA OCURRENCIA DEL FENÓMENO DE LICUACIÓN DE SUELOS EN EL
PERÚ. UNI
Casos en el Perú
Área geotecnia
Pisco, Ica
15 de agosto de 2007
( Magnitud Mw=8.2)
• A. Carrillo Gil y L. Alcayhuaman A. (2008) LICUACIÓN DE SUELOS DURANTE EL SISMO
PISCO-PERU-2007 Sixth LACCEI International Latin American and Caribbean Conference
for Engineering and Technology (LACCEI’2008)
Casos en el Perú
Área geotecnia
Tambo de Mora, Ica
15 de agosto de 2007
( Magnitud Mw=8.2)
• Blog, Ing. Ángel San Bartolomé
Casos en el Perú
Área geotecnia
Lagunas, Loreto
26 de mayo de 2019
( Magnitud Mw 8.0)
• J. Alva (2019) ACTUALIZACIÓN DE LA OCURRENCIA DEL FENÓMENO DE LICUACIÓN DE
SUELOS EN EL PERÚ. UNI
Casos en el Perú
Área geotecnia
Métodos de Cálculo del Potencial de Licuefacción
Área geotecnia
Métodos
de Cálculo
Métodos
determinísticos
Métodos
probabilísticos
Métodos orientados a la cuantificación de
un índice numérico directo que permita
estimar la ocurrencia de un evento. En el
caso de licuefacción se estimará el valor
del factor de seguridad.
Métodos orientados a la cuantificación de
la probabilidad de ocurrencia de un
determinado evento.
Métodos de Cálculo del Potencial de Licuefacción
Área geotecnia
Métodos
de Cálculo
Basados en el
Número de
golpes
obtenido en el
ensayo SPT
Basados en los
registros de
velocidades de
ondas de corte Vs
Seed & Idriss 1971
Youd & Idriss 2001
Yegian & Withman 1978
Tokimatsi & Yoshimi 1983
Kishida & Ohsaki 1969, entre otros.
Basados en
métodos numéricos
- Elementos finitos
- Diferencias finitas
- Elementos discretos
Métodos de Cálculo del Potencial de Licuefacción
Área geotecnia
Métodos de Cálculo
En el presente curso estudiaremos los siguientes métodos:
- Método determinístico: Método propuesto por Seed & Idriss (1971) con algunas
actualizaciones mostradas en el workshop 1997.
- Método probabilístico: Método de Youd & Noble (2001)
El análisis de licuefacción del suelo consiste en estimar el
comportamiento de la resistencia al corte del suelo, a partir de la
alteración de un estado inicial.
La NORMA E.050 Suelos y Cimentaciones propone que el análisis del
potencial de licuación se debe realizar utilizando el método propuesto por
Seed e Idriss.
SEED E IDRIS. En base al sismo ocurrido en Nigata en 1964 y muchos otros
datos históricos y resultados de laboratorio en arenas limpias sometidas a
ensayos triaxiales cíclicos, propusieron un método simple para estimar la
resistencia a la licuación de las arenas tomando en cuenta la densidad
relativa derivada del ensayo S.P.T. Finalmente esta información se
complementó al presentar un nuevo criterio donde se establece la
importancia del contenido de finos en la resistencia a la licuación de las
arenas.
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
El suelo como elemento rígido
▪Se asume, por simplificación, un
comportamiento de sólido rígido para el
suelo.
▪En la base del prisma se generará un
esfuerzo cortante máx r que es generado
como respuesta de la acción sísmica
considerando al suelo como un elemento
rígido.
▪Sin embargo, el suelo no tiene un
comportamiento rígido, sino deformable.
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
El suelo como elemento deformable
▪Debido a que se considera que el comportamiento del
suelo es deformable, el esfuerzo cortante máximo generado
será menor,  máxd.
▪El factor rd es un factor de reducción que permite obtener
los resultados para un elemento deformable a partir de los
resultados previos para un elemento rígido.
máxr máx
máxd máxr d
h
a
g
r


 
=
=
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
Factor de reducción, rd
▪Este parámetro se encuentra en función al tipo de suelo,
densidad relativa, profundidad, etc.
Factor de reducción rd
(Seed e Iddris, 1971)
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
rd = 1.0 - 0.00765 z para z ≤ 9.15 m (2a)
rd = 1.174 - 0.0267 z para 9.15 m < z ≤ 23 m (2b)
rd = 0.744 - 0.008 z para 23 < z ≤ 30 m (2c)
rd = 0.50 para z > 30 m (2d)
rd propuesto por el
NCEER 1997
MÉTODO DE SEED - IDRISS
Esfuerzo cortante promedio de un sismo
▪El acelerograma de un esfuerzo cortante de un sismo presenta una forma
irregular. Sin embargo, para el análisis es necesario determinar un valor
promedio uniforme equivalente. Dado que el método emplea únicamente un
valor constante para la aceleración, a pesar que ésta sea variable en el tiempo.
▪El esfuerzo de corte promedio normalizado de un sismo es aproximadamente el
65% del máximo esfuerzo de corte. Luego se emplea este valor como una
representación de una aceleración constante equivalente del sismo ocurrido.
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
CSR: Cyclic Stress Ratio
▪Se define como el esfuerzo cortante cíclico normalizado
inducido por el sismo, para el calculo de este se toma en
cuento los tres factores mencionados: Solido rígido, El suelo
es deformable, esfuerzo de corte promedio normalizado, es
así que:
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
𝐶𝑆𝑅 =
𝜏𝑎𝑣
𝜎𝑣
′ =
𝜎𝑣
𝜎𝑣
′ .
𝑎𝑚á𝑥
𝑔
. 𝑟𝑑
𝐶𝑆𝑅𝑒𝑞 =
𝜏𝑎𝑣
𝜎𝑣
′ = 0.65.
𝜎𝑣
𝜎𝑣
′ .
𝑎𝑚á𝑥
𝑔
. 𝑟𝑑
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
¿Cómo obtener el PGA?
La aceleración horizontal máxima podrá ser obtenida en orden de precisión:
1. Estudio de Peligro Sísmico
2. Curvas de Isoaceleraciones
3. Norma E.030
Para el curso se emplearán las curvas de isoaceleraciones que se indiquen en
cada caso, se deberá tener presente que se empleará un Tr=475 años, tv=50
años y Te=0.0s.
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
¿Cómo obtener la magnitud Mw?
La magnitud momento Mw podrá ser obtenida en orden de precisión:
1. Análisis de desagregación sísmica
2. Valores máximos de magnitud registrados en eventos históricos cercanos a la
zona del proyecto
Ejemplo de los resultados obtenidos
de un análisis de desagregación
sísmica que permite obtener la
Magnitud y distancia al punto de
análisis de la fuente sísmica con mayor
aportación en el cálculo de
integración. Se puede realizar con el
software CRISIS (desarrollado por la
UNAM)
Resistencia a la penetración normalizada
N’= 𝑁1 = 𝑁1 60 = 𝑁60𝐶𝑁
▪La resistencia a la penetración estándar, N corregido,
medida en campo, refleja la influencia de la presión efectiva
de confinamiento.
▪Para eliminar este efecto, se propone le uso de N1
resistencia a la penetración normalizada de un suelo bajo
una presión efectiva de 1.033 kg/cm²
𝐶𝑁 =
1.033
𝜎𝑣𝑜
′ 𝐶𝑁 ≤ 1.7
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
Curvas para el
cálculo de CRR
(NCEER 1997)
Mw=7.5
Curva base (arenas
limpias, <5% de finos)
Curvas simplificadas para el
cálculo del CRR a partir del
SPT (N1)60
Ref.: NCEER 1997
Estas curvas son para un
Mw = 7.5
CRR7.5
(N1)60
MÉTODO DE SEED - IDRISS
Corrección de N por contenido de finos
▪Cuando el contenido de finos de la arena investigada es
mayor del 5%, el valor de (N1)60 debe ser corregido.
▪La siguiente corrección se debe usar si el CF es mayor a 5%
y se quiere utilizar la curva base de arena limpia (ecuación o
gráfico) 𝑵𝟏 𝟔𝟎𝒄𝒔 = 𝜶 + 𝜷 𝑵𝟏 𝟔𝟎
α=0 CF≤5%
α=exp[1.76-(190/CF2)] 5%<CF<35%
α=5.0 CF≥35%
β=1.0 CF≤5%
β=[0.99+(CF1.5/1000)] 5%<CF<35%
β=5.0 CF≥35%
MÉTODO DE SEED - IDRISS
Corrección de N por contenido de finos
▪Esto se debe a que el grado de drenaje durante la ejecución
del ensayo de penetración SPT, disminuye con el
incremento del contenido de finos (CF), por lo tanto, el
número de golpes medido durante el ensayo, subestima la
resistencia a la licuefacción en las arenas limosas. Para
compensar este efecto se recomienda aumentar el número
de golpes del SPT a medida que aumenta el contenido de
finos del suelo granular
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
Corrección de N por contenido de finos
▪El valor de ∆(N1)60 puede ser evaluado a partir del
contenido de finos de la arena con la siguiente ecuación
propuesta por Idriss y Boulanger 2004.
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
CRRM
▪La resistencia al corte cíclica resistente, se calcula en función al ensayo
SPT normalizado a una presión efectiva de 1.0 kg/cm².
▪Para su cálculo es necesario corregir el numero SPT y determinar el CRR
a una magnitud de 7.5 MW y finalmente ajustarlo mediante el factor de
escala de magnitud MSF para el sismo solicitado.
𝑀𝑆𝐹 =
𝐶𝑅𝑅𝑀
𝐶𝑅𝑅𝑀=7.5
𝐶𝑅𝑅𝑀 = 𝑀𝑆𝐹 𝑥 𝐶𝑅𝑅𝑀=7.5
𝑴𝑺𝑭 = 𝟏. 𝟏𝟐 × 𝒆𝒙𝒑
−𝑴
𝟒
+ 𝟎. 𝟖𝟐𝟖
𝑴𝑺𝑭 ≤ 𝟏. 𝟏𝟑
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
𝐶𝑅𝑅7.5 =
1
34 − 𝑁1 60 𝐶𝑆
+
𝑁1 60 𝐶𝑆
135
+
50
10. 𝑁1 60 𝐶𝑆 + 45
2 +
1
200
MSF
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
Resistencia a la penetración normalizada
▪Para arenas con D50 > 0.25mm se debe usar la correlación
estándar para arenas en función de la magnitud.
▪Para limos arenosos y limos ubicados bajo la Linea A y con
D50<0.15mm se debe corregir N1 y usar la correlación
estándar.
1 1 7.5
corregido calculado
N N
= +
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
Correlación
estándar para
arenas
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
Factor de Seguridad.
▪El método de Seed e Idriss recomienda un FS comprendido
entre 1.25 y 1.50.
▪El FS también se puede calcular con las aceleraciones
FSL: FS de licuación
𝐹𝑆 =
𝐶𝑅𝑅𝑀
𝐶𝑆𝑅
Donde:
CRRM: esfuerzo cortante cíclico normalizado resistente mínimo que
produce licuación
CSR: esfuerzo cortante cíclico normalizado inducido por el sismo
MÉTODO DE SEED - IDRISS
Análisis determinístico del potencial de licuefacción
1. Datos de entrada:
a. Ubicación del proyecto (coordenadas geográficas)
b. Obtención del PGA (para 10% de probabilidad de
excedencia en 50 años de exposición, es decir para un
sismo de período de retorno de 475 años).
c. Obtención de la Magnitud Momento correspondiente a
la ubicación del proyecto.
d. Obtención de los valores de número de golpes (N) del
ensayo SPT
e. Obtención del contenido de finos en porcentaje para
cada estrato.
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
Análisis determinístico del potencial de licuefacción
2. Para cada profundidad analizada bajo el NF:
a. Determinación de las presiones totales y efectivas 0, ´0
b. Cálculo del factor de reducción rd en función de las profundidades den
análisis
c. Esfuerzo cortante inducido por el sismo CSReq, av S /´0
d. Corrección del valor de N por confinamiento y por longitud de barra CR)
e. Esfuerzo cortante promedio requerido para causar licuefacción, av
/´0.(Se puede calcular la a/g requerida para la licuefacción)
f. FS o con las aceleraciones
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
CSR:
1. SOLIDO RÍGIDO
2. EL SUELO ES
DEFORMABLE 3. ESFUERZO DE CORTE
PROMEDIO
El valor de CSR, es el esfuerzo de corte
promedio entre el esfuerzo efectivo.
El esfuerzo de corte promedio, es el
65% del esfuerzo máximo inducido por
el sismo.
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
𝐶𝑆𝑅𝑒𝑞 =
𝜏𝑎𝑣
𝜎𝑣
′ = 0.65.
𝜎𝑣
𝜎𝑣
′ .
𝑎𝑚á𝑥
𝑔
. 𝑟𝑑
CRRM:
• La resistencia al corte cíclica resistente, se calcula en función al
ensayo SPT, asumiendo una carga de 1.033 kg/cm2 para la
penetración.
• Para su cálculo, es necesario corregir el número de golpes del SPT,
determinar el CRR para una magnitud de 7.5 Mw y finalmente
escalarlo a la magnitud que corresponda con la ubicación de
nuestro proyecto.
𝐶𝑁 =
1
𝜎′
; CN≤1.7
𝑁1 60 = 𝑁1 ∗ 𝐶𝑅 ∗ 𝑪𝑵
𝑪𝒐𝒓𝒓𝒆𝒄𝒄𝒊ó𝒏 𝒑𝒐𝒓 %𝑪.𝑭
CRRM
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
Graficar
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
CRR
CSR
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
FS
FS
MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
MÉTODO PROBABILÍSTICO DE YOUD & NOBLE
Logit (PL) = ln(PL/(1-PL)) = -7.633 + 2.256 Mw - 0.258 N1(60)cs + 3.095 ln(CRR)
Utilizaron un análisis logístico para estudiar datos de casos en lugares donde ocurrió
licuefacción en terremotos pasados. Este análisis dio como resultado la siguiente
expresión:
Probabilidad, PL < 20% MSF = 103.81/M4.53 para M < 7
Probabilidad, PL < 32% MSF = 103.74/M4.33 para M < 7
Probabilidad, PL < 50% MSF = 104.21/M4.81 para M < 7.75
Los valores de MSF están denotados por PL<50%, PL<32%, y PL<20%,
respectivamente. Debido a que los MSF son menos que 1.0, Youd y Noble no
recomiendan usar MSF para PL<32% y PL<20% con terremotos de magnitudes mayor
que 7.0; Ecuaciones para definir el método Youd y Noble MSF se encuentran abajo:
Caraterização física
Ejemplo práctico
Área geotecnia
Para la obra de un CENTRO COMERCIAL (Edificio tipo B), ubicada en Chimbote (usar
el mapa de isoaceleraciones de Alva y Castillo), con LAT:-9.3° y LONG:-78.49°. Se
requiere calcular el potencial de licuefacción por los métodos determinístico y
probabilístico.
Para la perforación P-1 presentar los 2 gráficos, e indicar la profundidad a partir de la
cual comienza a ocurrir licuefacción.
Mediante un análisis de desagregación sísmica se ha determinado que la Magnitud
Momento más influyente en la zona de estudio es Mw=8.0.
Nivel freático: 1.5m
PERFIL DE SUELO:
PROFUNDIDAD
FINAL DEL ESTRATO
SUCS
FINOS (PASAN #200)
porcentaje
g (Kg/cm3
)
0.0 - 3.0 SM 27.85 1.7 y 1.9
3.0 - 6.2 SP 3.72 2.02
6.2 - 10.5 SM 30.28 1.96
10.5 - 13.0 SP 4.12 2.04
13.0 - 19.0 SP 2.18 2.05
Ejemplo práctico
Profundidad de
ensayo
Registro Nro de golpes
NSPT
1.00 - 1.15 1.15 - 1.30 1.30 - 1.45
1.00 - 1.45 4 4 6 10
2.00 - 2.45 6 5 7 12
3.00 - 3.45 5 6 8 14
4.00 - 4.45 8 10 9 19
5.00 - 5.45 11 13 15 28
6.00 - 6.45 10 12 14 26
7.00 - 7.45 15 17 18 35
8.00 - 8.45 14 16 17 33
9.00 - 9.45 18 20 25 45
10.00 - 10.45 19 23 24 47
11.00 - 11.45 18 20 22 42
12.00 - 12.45 22 24 24 48
13.00 - 13.45 21 24 25 49
14.00 - 14.45 18 20 25 45
15.00 - 15.45 18 20 30 50
16.00 - 16.45 20 22 28 50
Registro del ensayo SPT ejecutado a cada metro al interior de
la perforación P-1
Ejemplo práctico
Profundidad representativa en el ensayo SPT
CRITERIO 1
La profundidad representativa
corresponde a la mitad de cada
ensayo
CRITERIO 2
La profundidad representativa
corresponde a la mitad del espesor
considerado en la determinación de
NSPT, es decir los 2 últimos tramos de 15
cm
NOTA: En el curso utilizaremos el criterio 2.
Ejemplo práctico
Determinación del PGA (se verifica en el gráfico que el PGA=0.41g)
Curvas de isoaceleración (Alva y Castillo) 475 años de período de retorno, 10% de probabilidad de excedencia, 50 años de
exposición, T=0.0s. Suelo tipo B (roca)
-9.3°
-78.49°
Ejemplo práctico
Cálculo de las presiones totales y efectivas
𝜎′ = 1.3𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3
. 0.1 = 0.221𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Para 1.3 m:
𝜎𝑇 = 1.3𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3 . 0.1 = 0.221𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Para 2.3 m:
𝜎′
= (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3 + 0.8𝑚 . (
0.9𝑔
𝑐𝑚3)) 0.1 = 0.327𝑘𝑔/𝑐𝑚2
𝜎𝑇 = (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3 + 0.8𝑚 . (
1.9𝑔
𝑐𝑚3 )) 0.1 = 0.407𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Para 3.3 m:
𝜎′
= (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3
+ 1.5𝑚 .
0.9𝑔
𝑐𝑚3
+ 0.3𝑚 .
1.02𝑔
𝑐𝑚3
) 0.1 = 0.421𝑘𝑔/𝑐𝑚2
𝜎𝑇 = (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 .
1.9𝑔
𝑐𝑚3 + 0.3𝑚 . (
2.02𝑔
𝑐𝑚3 )) 0.1 = 0.601𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Para 4.3 m:
𝜎′
= (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 .
0.9𝑔
𝑐𝑚3 + 1.3𝑚 . (
1.02𝑔
𝑐𝑚3 )) 0.1 = 0.523𝑘𝑔/𝑐𝑚2
𝜎𝑇 = (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 .
1.9𝑔
𝑐𝑚3 + 1.3𝑚 .
2.02𝑔
𝑐𝑚3 ) 0.1 = 0.803𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Ejemplo práctico
Cálculo de las presiones totales y efectivas
Para 5.3 m:
𝜎′ = (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3
+ 1.5𝑚 .
0.9𝑔
𝑐𝑚3
+ 2.3𝑚 . (
1.02𝑔
𝑐𝑚3
)) 0.1 = 0.625𝑘𝑔/𝑐𝑚2
𝜎𝑇 = (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 .
1.9𝑔
𝑐𝑚3 + 2.3𝑚 . (
2.02𝑔
𝑐𝑚3 )) 0.1 = 1.005𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Para 6.3 m:
𝜎′ = (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3
+ 1.5𝑚 .
0.9𝑔
𝑐𝑚3
+ 3.2𝑚 .
1.02𝑔
𝑐𝑚3
+ 0.1𝑚 . (
0.96𝑔
𝑐𝑚3
)) 0.1 = 0.726𝑘𝑔/𝑐𝑚2
𝜎𝑇 = (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 .
1.9𝑔
𝑐𝑚3 + 3.2𝑚 .
2.02𝑔
𝑐𝑚3 + 0.1𝑚 . (
1.96𝑔
𝑐𝑚3 )) 0.1 = 1.206𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Para 7.3 m:
𝜎′ = (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 .
0.9𝑔
𝑐𝑚3 + 3.2𝑚 .
1.02𝑔
𝑐𝑚3 + 1.1𝑚 . (
0.96𝑔
𝑐𝑚3 )) 0.1 = 0.822𝑘𝑔/𝑐𝑚2
𝜎𝑇 = (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3
+ 1.5𝑚 .
1.9𝑔
𝑐𝑚3
+ 3.2𝑚 .
2.02𝑔
𝑐𝑚3
+ 1.1𝑚 . (
1.96𝑔
𝑐𝑚3
)) 0.1 = 1.402𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Para 8.3 m:
𝜎′
= (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 .
0.9𝑔
𝑐𝑚3 + 3.2𝑚 .
1.02𝑔
𝑐𝑚3 + 2.1𝑚 . (
0.96𝑔
𝑐𝑚3 )) 0.1 = 918𝑘𝑔/𝑐𝑚2
𝜎𝑇 = (1.5𝑚
1.7𝑔
𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 .
1.9𝑔
𝑐𝑚3 + 3.2𝑚 .
2.02𝑔
𝑐𝑚3 + 2.1𝑚 . (
1.96𝑔
𝑐𝑚3 )) 0.1 = 1.598𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Ejemplo práctico
Cálculo de las presiones totales y efectivas
PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD SUCS CF% N sigma'o sigmao
REAL Kg/cm2 Kg/cm2
1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221
2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407
3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601
4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803
5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005
6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206
7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402
8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598
9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704
10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99
11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192
12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396
13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598
14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803
15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008
16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213
Ejemplo práctico
Cálculo del factor de corrección “rd”
rd = 1.0 - 0.00765 z para z ≤ 9.15 m (2a)
rd = 1.174 - 0.0267 z para 9.15 m < z ≤ 23 m (2b)
rd = 0.744 - 0.008 z para 23 < z ≤ 30 m (2c)
rd = 0.50 para z > 30 m (2d)
PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD SUCS CF% N sigma'o sigmao rd
REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990
2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982
3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975
4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967
5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959
6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952
7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944
8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937
9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926
10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899
11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872
12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846
13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819
14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792
15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765
16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739
Ejemplo práctico
Corrección por confinamiento “Cn” y por longitud de barra “CR”
𝐶𝑛 =
1
𝜎′
; Cn≤1.7
FACTOR CONDICIÓN TERMINO CORRECCIÓN
Longitud de barra
< 3m CR 0.75
3-4m CR 0.80
4-6m CR 0.85
6-10m CR 0.95
10-30m CR 1.00
𝑁1 60 = 𝑁𝑆𝑃𝑇.𝐶𝑛. 𝐶𝑅
PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60)
REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76
2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64
3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19
4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28
5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15
6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54
7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88
8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14
9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52
10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86
11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95
12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69
13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12
14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60
15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32
16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62
Ejemplo práctico
Cálculo de CSReq
𝐶𝑆𝑅𝑒𝑞 =
𝜏𝑎𝑣
𝜎𝑣
′ = 0.65.
𝜎𝑣
𝜎𝑣
′ .
𝑎𝑚á𝑥
𝑔
. 𝑟𝑑
PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60) CSR
REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76 0.264
2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64 0.326
3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19 0.371
4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28 0.396
5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15 0.411
6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54 0.421
7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88 0.429
8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14 0.434
9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52 0.431
10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86 0.430
11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95 0.420
12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69 0.410
13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12 0.399
14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60 0.388
15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32 0.376
16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62 0.365
17 17.3 SP 2.18 85 1.8171 3.3971 0.712 0.749 0.9949 63.36 0.355
18 18.3 SP 2.18 85 1.9221 3.6021 0.685 0.728 0.9963 61.69 0.342
Ejemplo práctico
Cálculo de N1(60)cs (corrección por finos)
𝑵𝟏 𝟔𝟎𝒄𝒔 = 𝜶 + 𝜷 𝑵𝟏 𝟔𝟎
α=0 CF≤5%
α=exp[1.76-(190/CF2)] 5%<CF<35%
α=5.0 CF≥35%
β=1.0 CF≤5%
β=[0.99+(CF1.5/1000)] 5%<CF<35%
β=5.0 CF≥35%
PROF PROF SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60) CSR alpha beta N160cs
REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76 0.264 4.550 1.137 21.336
2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64 0.326 4.550 1.137 22.335
3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19 0.371 0.000 1.000 17.192
4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28 0.396 0.000 1.000 22.282
5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15 0.411 0.000 1.000 26.148
6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54 0.421 4.725 1.157 37.729
7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88 0.429 4.725 1.157 47.381
8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14 0.434 4.725 1.157 43.056
9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52 0.431 4.725 1.157 55.064
10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86 0.430 4.725 1.157 55.456
11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95 0.420 0.000 1.000 37.952
12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69 0.410 0.000 1.000 41.692
13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12 0.399 0.000 1.000 41.119
14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60 0.388 0.000 1.000 40.598
15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32 0.376 0.000 1.000 39.317
16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62 0.365 0.000 1.000 68.624
Ejemplo práctico
Cálculo de CRR7.5 y de CRRcorr
𝐶𝑅𝑅7.5 =
1
34 − 𝑁1 60 𝐶𝑆
+
𝑁1 60 𝐶𝑆
135
+
50
10. 𝑁1 60 𝐶𝑆 + 45
2 +
1
200
𝐶𝑅𝑅𝐶𝑂𝑅𝑅 = 𝐶𝑅𝑅7.5. 𝑀𝑆𝐹
PROF PROF SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60) CSR alpha beta N160cs CRR CRR
REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 s/corregir corregido
1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76 0.264 4.550 1.137 21.336 0.2328 0.2196
2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64 0.326 4.550 1.137 22.335 0.2469 0.2329
3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19 0.371 0.000 1.000 17.192 0.1829 0.1725
4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28 0.396 0.000 1.000 22.282 0.2461 0.2321
5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15 0.411 0.000 1.000 26.148 0.3166 0.2986
6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54 0.421 4.725 1.157 37.729 0.5 0.5000
7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88 0.429 4.725 1.157 47.381 0.5 0.5000
8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14 0.434 4.725 1.157 43.056 0.5 0.5000
9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52 0.431 4.725 1.157 55.064 0.5 0.5000
10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86 0.430 4.725 1.157 55.456 0.5 0.5000
11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95 0.420 0.000 1.000 37.952 0.5 0.5000
12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69 0.410 0.000 1.000 41.692 0.5 0.5000
13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12 0.399 0.000 1.000 41.119 0.5 0.5000
14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60 0.388 0.000 1.000 40.598 0.5 0.5000
15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32 0.376 0.000 1.000 39.317 0.5 0.5000
16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62 0.365 0.000 1.000 68.624 0.5 0.5000
Ejemplo práctico
Cálculo del Factor de Seguridad y aceleración requerida para la licuefacción
𝐹𝑆 =
𝐶𝑅𝑅𝑐𝑜𝑟𝑟
𝐶𝑆𝑅𝑒𝑞
𝑎
𝑔
= 𝐹𝑆. 𝑃𝐺𝐴
PROF PROF SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60) CSR alpha beta N160cs CRR CRR a/g FS
REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 s/corregir corregido
1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76 0.264 4.550 1.137 21.336 0.2328 0.2196 0.341 0.832
2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64 0.326 4.550 1.137 22.335 0.2469 0.2329 0.293 0.715
3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19 0.371 0.000 1.000 17.192 0.1829 0.1725 0.191 0.465
4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28 0.396 0.000 1.000 22.282 0.2461 0.2321 0.241 0.587
5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15 0.411 0.000 1.000 26.148 0.3166 0.2986 0.298 0.726
6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54 0.421 4.725 1.157 37.729 0.5 0.5000 0.487 1.187
7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88 0.429 4.725 1.157 47.381 0.5 0.5000 0.478 1.165
8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14 0.434 4.725 1.157 43.056 0.5 0.5000 0.472 1.151
9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52 0.431 4.725 1.157 55.064 0.5 0.5000 0.476 1.161
10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86 0.430 4.725 1.157 55.456 0.5 0.5000 0.477 1.164
11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95 0.420 0.000 1.000 37.952 0.5 0.5000 0.488 1.189
12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69 0.410 0.000 1.000 41.692 0.5 0.5000 0.500 1.219
13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12 0.399 0.000 1.000 41.119 0.5 0.5000 0.513 1.252
14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60 0.388 0.000 1.000 40.598 0.5 0.5000 0.528 1.289
15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32 0.376 0.000 1.000 39.317 0.5 0.5000 0.545 1.328
16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62 0.365 0.000 1.000 68.624 0.5 0.5000 0.562 1.371
Ejemplo práctico
Cálculo de la Probabilidad de Licuefacción (Youd & Noble 2001)
Logit (PL) = ln(PL/(1-PL)) = -7.633 + 2.256 Mw - 0.258 N1(60)cs + 3.095 ln(CRR)
PROF PROF SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60) CSR alpha beta N160cs CRR CRR a/g FS PL
REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 s/corregir corregido
Probab.
Licuef.
1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76 0.264 4.550 1.137 21.336 0.2328 0.2196 0.341 0.832 55.42%
2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64 0.326 4.550 1.137 22.335 0.2469 0.2329 0.293 0.715 53.55%
3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19 0.371 0.000 1.000 17.192 0.1829 0.1725 0.191 0.465 63.21%
4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28 0.396 0.000 1.000 22.282 0.2461 0.2321 0.241 0.587 53.65%
5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15 0.411 0.000 1.000 26.148 0.3166 0.2986 0.298 0.726 48.21%
6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54 0.421 4.725 1.157 37.729 0.5 0.5000 0.487 1.187 18.78%
7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88 0.429 4.725 1.157 47.381 0.5 0.5000 0.478 1.165 1.88%
8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14 0.434 4.725 1.157 43.056 0.5 0.5000 0.472 1.151 5.53%
9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52 0.431 4.725 1.157 55.064 0.5 0.5000 0.476 1.161 0.26%
10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86 0.430 4.725 1.157 55.456 0.5 0.5000 0.477 1.164 0.24%
11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95 0.420 0.000 1.000 37.952 0.5 0.5000 0.488 1.189 17.92%
12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69 0.410 0.000 1.000 41.692 0.5 0.5000 0.500 1.219 7.68%
13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12 0.399 0.000 1.000 41.119 0.5 0.5000 0.513 1.252 8.79%
14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60 0.388 0.000 1.000 40.598 0.5 0.5000 0.528 1.289 9.94%
15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32 0.376 0.000 1.000 39.317 0.5 0.5000 0.545 1.328 13.31%
16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62 0.365 0.000 1.000 68.624 0.5 0.5000 0.562 1.371 0.01%
Ejemplo práctico
Gráficos
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
CRR
CSR
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
FS
FS
Ejemplo práctico
Potencial de Licuefacción – E.050 Suelos y Cimentaciones
Fuente: Iwasaki (1984)
Comentarios
- Se verifica por el método determinístico que se producirá licuefacción entre 1.5 m y prácticamente 6.0 m.
- En caso de diseñar cimentaciones profundas (pilotes) no se deberá considerar el aporte por fricción lateral
desde la superficie hasta los 6.0 m.
- Otra alternativa es densificar el suelo por métodos mecánicos de manera que al ejecutar nuevamente
ensayos SPT sobre el suelo densificado, los valores sean tan altos que se reduzca el potencial de
licuefacción

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U3.2 LICUACIÓN DE SUELOS.pdf

  • 1. INGENIERÍA GEOTECNICA LICUACIÓN DE SUELOS Área Geotecnia • CI169 • Ingeniería Civil – UPC • 2020 - 1
  • 2. Caraterização física Contenido Área geotecnia 1. Introducción 2. Objetivos 3. Definición 4. Sismicidad en el Perú 5. Casos en el Perú 6. Metodologías para la estimación del potencial de Licuefacción 7. Ejemplo práctico
  • 3. Caraterização física Introducción - Motivación 1er Video: Ejemplo de licuefacción Área geotecnia
  • 4. Caraterização física Introducción - Motivación 2do Video: Terremoto de Niigata 1964 Área geotecnia
  • 7. Caraterização física Introducción Área geotecnia Loma Prieta, 1989 EERC, University of California, Berkeley
  • 8. Caraterização física Introducción Área geotecnia Kobe, 1995 EERC, University of California, Berkeley
  • 9. Caraterização física Introducción Área geotecnia Kobe, 1995 EERC, University of California, Berkeley
  • 11. Caraterização física Introducción Área geotecnia Kobe, 1995 EERC, University of California, Berkeley
  • 12. Caraterização física Introducción Área geotecnia Niigata(Japón), 1964 EERC, University of California, Berkeley
  • 15. Caraterização física Objetivos Área geotecnia ▪Definir el fenómeno de licuefacción o licuación de suelos y las condiciones para su ocurrencia. ▪Conocer la afectación en las estructuras de cimentación con la ocurrencia de licuefacción en el terreno ▪Conocer los requerimientos de la Norma E.050 Suelos y Cimentaciones respecto al fenómeno de licuefacción. ▪Conocer los métodos para el cálculo del potencial de licuefacción ▪Determinar el potencial de licuación de un suelo granular por el método determinístico de SEED – IDRISS ▪Determinar el potencial de licuefacción de un suelo granular por el método probabilístico Youd and Noble
  • 16. Caraterização física Definición Área geotecnia ▪ La licuefacción o licuación del suelo describe un fenómeno temporal en el que un suelo parcialmente saturado o saturado pierde sus propiedades de resistencia y rigidez debido a un cambio repentino en la condición de esfuerzos, ocasionado por un incremento súbito en el esfuerzo cortante, lo que se traduce en la rápida generación de un exceso de presión de poros. ▪ Esta condición origina que el suelo se comporte temporalmente como un líquido. ▪ La licuefacción puede ocurrir cuando hay presencia de nivel freático alto. ▪ La licuefacción se da debido a la perdida de la resistencia de corte de un suelo debido al incremento rápido de la presión de poros, es así que si se impide el drenaje, la presión de poros aumenta, si la presión de poros aumenta los esfuerzos efectivos disminuyen. ¿Qué es licuación o licuefacción de suelos?
  • 17. Caraterização física Definición Área geotecnia ¿Qué es licuación o licuefacción de suelos? ▪Cuando ocurre la licuefacción, la resistencia del suelo decrece y su capacidad de carga (asociada a los esfuerzos efectivos) se reduce originando grandes asentamientos o volcamiento de la estructura. ▪Denota una condición en la que durante el curso de la aplicación de tensiones cíclicas, la tensión residual de poros es igual a la tensión de confinamiento aplicada al completarse cualquier ciclo de tensiones. Si el estado de tensión llega a esta condición se produce licuefacción. r
  • 18. Caraterização física Definición Área geotecnia Fuerzas y presiones entre partículas del suelo Recordemos que el suelo es un medio discontinuo conformado por partículas. En los contactos entre estas partículas se generan fuerzas de reacción del tipo normal y del tipo cortante, perpendicular y paralela a las superficies de contacto respectivamente. Recordemos también que dadas las superficies de contacto, estas fuerzas generan esfuerzos del mismo tipo. Por otro lado si tenemos saturación del suelo tendremos la presencia de presión de poros del tipo hidrostático (u).
  • 19. Caraterização física Definición Área geotecnia Esfuerzos totales y efectivos Todo volumen de suelo, a cualquier profundidad, se encuentra sometido a una presión de confinamiento, la cual es función de la profundidad de dicho 𝑢 volumen respecto de la superficie. Así, para el elemento A (volumen pequeño de suelo) tenemos: 𝜎′ = 𝛾𝑛𝑎𝑡. 𝑧 − 𝑧𝑤 + 𝛾𝑠𝑢𝑚. (𝑧𝑤) 𝑢 = 𝛾𝑤. 𝑧𝑤 𝜎𝑇 = 𝜎′+ 𝑢 𝛾𝑠𝑢𝑚 = 𝛾′ = 𝛾𝑠𝑎𝑡 − 𝛾𝑤
  • 20. Caraterização física Definición Área geotecnia Licuefacción de suelos Se traduce en una pérdida de resistencia al corte del terreno generado por un incremento súbito del exceso de presión de poros en el suelo de manera tal que el esfuerzo efectivo sea cero. 𝜎𝑇 = 𝜎′+ 𝑢 1. Para el mismo volumen A tenemos la siguiente relación: 2. Debido a un evento que genera un incremento súbito en la presión de poros tenemos: 𝜎𝑇 = (𝜎′−∆𝑢)+ (𝑢 + ∆𝑢) Se verifica que se produce un exceso de presión de poros ∆𝑢 3. Si el incremento generado es tal que se produce la siguiente igualdad: 𝜎𝑇 = (𝑢 + ∆𝑢) Entonces la presión efectiva será cero (𝜎′ = 0), lo que significa que en ese instante no existe contacto entre las partículas que conforman el suelo y que éstas se encuentran flotando en el agua. Por tanto el conjunto se comporta con la misma estabilidad de un líquido.
  • 21. Caraterização física Definición Área geotecnia Licuefacción de suelos Se traduce en una pérdida de resistencia al corte del terreno generado por un incremento súbito del exceso de presión de poros en el suelo de manera tal que el esfuerzo efectivo sea cero. 𝜎𝑇 = 𝜎′+ 𝑢 1. Para el mismo volumen A tenemos la siguiente relación: 2. Debido a un evento que genera un incremento súbito en la presión de poros tenemos: 𝜎𝑇 = (𝜎′−∆𝑢)+ (𝑢 + ∆𝑢) Se verifica que se produce un exceso de presión de poros ∆𝑢 3. Si el incremento generado es tal que se produce la siguiente igualdad: 𝜎𝑇 = (𝑢 + ∆𝑢) Entonces la presión efectiva será cero (𝜎′ = 0), lo que significa que en ese instante no existe contacto entre las partículas que conforman el suelo y que éstas se encuentran flotando en el agua. Por tanto el conjunto se comporta con la misma estabilidad de un líquido.
  • 22. Caraterização física Definición Área geotecnia ¿Qué es licuación o licuefacción de suelos? ▪Causa que el suelo llegue al límite de las deformaciones, ya sea por las tensiones remanentes en el suelo que producen deformaciones o por la dilatación del suelo, posteriormente la presión de poros cae, y el suelo se estabiliza bajo las cargas aplicadas. ▪En la Norma Técnica E.050 Suelos y Cimentaciones (2018) la licuación se aborda en el Capítulo VI: Condiciones especiales de cimentación, Artículo 38.
  • 23. Caraterização física Definición Área geotecnia Condiciones para que se produzca licuefacción ▪1. Suelos Granulares principalmente arenas (hay evidencia de ciertos casos de licuación en gravas y limos). ▪2. Suelos de densidad relativa: sueltos a muy sueltos ▪3. Suelos saturados ▪4. Muy poco contenido de suelos finos (limos y arcillas) ▪5. Incremento súbito del esfuerzo cortante que genera exceso de presión de poros (generado principalmente por eventos sísmicos, falla de fresas adyacentes, procesos de voladura, etc.)
  • 24. Caraterização física Definición Área geotecnia ¿QUÉ ES UN SUELO LICUABLE? ▪Suelos que pierden el contacto grano a grano y licuan como el resultado de cargas cíclicas tales como olas y movimientos sísmicos. ▪Generalmente los suelos potencialmente licuables son arenas de baja densidad con presencia de nivel freático alto. ▪El suelo pierde su resistencia al corte y se comporta como un liquido denso.
  • 25. Caraterização física Definición Área geotecnia Relación de Vacíos Crítica CVR ▪La arena densa, cuando es sometida a corte, tiende a dilatarse, mientras que la arena suelta, bajo las mismas condiciones tiende a disminuir de volumen. Este efecto se produce por el nivel de encaje de los granos. (Ver dilatancia, Lambe). ▪Casagrande (1936) asoció el fenómeno de licuación con la relación de vacíos crítica. Además, Casagrande encontró que este valor tiene relación con la presión efectiva de confinamiento y llamo a la curva Relación de Vacíos Crítica (CVR)
  • 26. Caraterização física Definición Área geotecnia Suelos Granulares DESENCADENANTES: ▪Terremotos ▪Hinca de Pilotes ▪Compactación por vibración ▪Voladura para demolición y/o excavaciones ▪Compactación de suelos con explosivos ▪Falla de presas
  • 27. Caraterização física Definición Área geotecnia Suelos Cohesivos Algunos suelos arcillosos pueden ser vulnerables a perder resistencia durante los sismos. Estos tienen como características: Porcentaje de arcilla menor al 15%, LL WL menor igual a 35 y contenido de humedad mayor a 0.9 WL Si el contenido de arcilla es mayor al 20%, el suelo no es licuable, a menos que sea extremadamente sensitivo. Si el contenido de humedad de cualquier suelo arcilloso es menor que 0.9 WL el suelo no es licuable. ▪Arcillas Sensitivas ▪Lixiviación de agua salada y reemplazo por agua de lluvia ▪Perdida de la cementación natural
  • 28. Cuando la historia sísmica de la zona haga sospechar la posibilidad de licuefacción, el programa de exploración de toda el área comprometida por la estructura debe incluir perforaciones hasta 15m de profundidad como mínimo y en la densidad que especifica la norma de acuerdo al tipo de estructura. Las perforaciones deben tener una profundidad mínima de 15m y deben ser realizadas por las técnicas de lavado o rotativa con ensayos de SPT por cada 1m. Licuación de suelos y la norma E.050 Suelos y Cimentaciones Área geotecnia E.050
  • 29. En la Norma Técnica E.050 Suelos y Cimentaciones (2018) la licuación se aborda en el Capítulo VI: Condiciones especiales de cimentación, Artículo 38. Se indica que para que un suelo granular sea susceptible de licuar durante un sismo debe presentar simultáneamente: ▪ Estas constituido por arena, arena limosa, arena arcillosa, limo arenoso no plástico o grava empacada en una matriz de alguno de los suelos anteriores. ▪ Encontrarse sumergido. En estos caso se debe incluir en el EMS un análisis determinístico y probabilístico del Potencial de Licuación de la zona e indicar la probabilidad de ocurrencia. Licuación de suelos y la norma E.050 Suelos y Cimentaciones E.050 Área geotecnia
  • 30. Algunos casos de Licuefacción en el Perú Ubicación Fecha Magnitud Chimbote, Áncash 31 de mayo de 1970 7.8 Camaná, Arequipa 23 de junio de 2001 6.9 Pisco, Ica 15 de agosto del 2007 8.2 Lagunas, Loreto 26 de mayo de 2019 8 Área geotecnia Casos en el Perú
  • 31. Área geotecnia Sismicidad en el Perú Definiciones: - Foco: O hipocentro, es el punto en el cual se origina la ruptura. La primera onda P llega desde ese punto. - Epicentro: Proyección del foco o hipocentro en la superficie terrestre. - Magnitud: Cantidad de energía liberada durante el evento sísmico. Se calcula en función de la amplitud de la señal o del área de ruptura de la fuente. Es un dato cuantitativo. El valor de la magnitud es único para cada evento sísmico. - Intensidad: Fuerza que se siente en una ubicación dada y es medida por los efectos destructivos. Su cuantificación es cualitativa. - Aceleración máxima (PGA): Aceleración máxima que ocurre en un determinado instante de tiempo durante el sismo. No es constante. - Escalas de Magnitud: Diferentes formas de cuantificar la energía liberada
  • 32. Área geotecnia Sismicidad en el Perú Definiciones: - Escalas de Magnitud: Diferentes formas de cuantificar la energía liberada ✓ Magnitud de Ritcher (ML) ✓ Magnitud de Ondas de cuerpo (mb) ✓ Magnitud de Ondas superficiales (Ms) ✓ Magnitud Momento (Mw) Son de interés en ingeniería los eventos de gran magnitud (Mw≥4) y por ello empleamos la escala de Magnitud Momento ya que ésta no se satura con valores altos.
  • 33. Área geotecnia Sismicidad en el Perú Definiciones:
  • 34. Área geotecnia Sismicidad en el Perú Definiciones - Período de retorno (TR): Es el tiempo promedio que transcurre para que un evento sísmico vuelva a ocurrir con la liberación de energía similar y en la misma zona de ruptura. - Período de exposición (tv): Es el tiempo en el cual la estructura a diseñar estará expuesta a la posible ocurrencia del evento sísmico - Probabilidad de excedencia: Probabilidad de que un cierto parámetro sea igualado o superado. En ingeniería trabajaremos principalmente con la aceleración horizontal. Pr % = 1 − 𝑒 − 𝑡𝑣 𝑇𝑅 Probabilidad de Excedencia Tiempo de vida útil (años) Período de Retorno (años) 10% 50 475 5% 50 975 2% 50 2475 7% 70 975
  • 35. Área geotecnia Sismicidad en el Perú Curvas de Isoaceleraciones: La primera estación acelerográfica instalada en el Perú data de 1944 en la Estación Parque de la Reserva (tipo STD) por el U.S. Coast and Geodetical Survey en cooperación con el IGP. Sin embargo el Catálogo sísmico del que se dispone en el Perú data de 1960 a la fecha y el número de estaciones acelerográficas ha ido en aumento. Con las estaciones instaladas diversos autores han realizado investigaciones mediante métodos probabilísticos para estimar las aceleraciones en superficie en el territorio nacional: - Casaverde y Vargas(1980) - Alva y Castillo (1993) - Monroy y Bolaños (2004) - Gamarra y Aguilar (2009) - IGP (2014) - Roncal y Aguilar (2017) Al emplear las curvas de isoaceleraciones se debe tener cuidado en el período de retorno empleado, el tipo de suelo (según Vs) y la ordenada espectral (usar T=0.0s)
  • 36. a/g para un periodo de retorno de 100 años (Casaverde y Vargas) Referencial
  • 37. a/g para un periodo de retorno de 50 años (Casaverde y Vargas) Referencial
  • 38. Área geotecnia Monroy y Bolaños (2004)
  • 40. MAPA DE LICUACIÓN DE SUELOS EN EL PERÚ Fuente: Alva (2019) Definición
  • 41. Chimbote, Áncash 31 de mayo de 1970 ( Magnitud Mw= 7.8) J. Alva (2019) ACTUALIZACIÓN DE LA OCURRENCIA DEL FENÓMENO DE LICUACIÓN DE SUELOS EN EL PERÚ. UNI Casos en el Perú Área geotecnia
  • 42. Camaná, Arequipa 23 de junio de 2001 ( Magnitud Mw= 6.9) J. Alva (2019) ACTUALIZACIÓN DE LA OCURRENCIA DEL FENÓMENO DE LICUACIÓN DE SUELOS EN EL PERÚ. UNI Casos en el Perú Área geotecnia
  • 43. Pisco, Ica 15 de agosto de 2007 ( Magnitud Mw=8.2) • A. Carrillo Gil y L. Alcayhuaman A. (2008) LICUACIÓN DE SUELOS DURANTE EL SISMO PISCO-PERU-2007 Sixth LACCEI International Latin American and Caribbean Conference for Engineering and Technology (LACCEI’2008) Casos en el Perú Área geotecnia
  • 44. Tambo de Mora, Ica 15 de agosto de 2007 ( Magnitud Mw=8.2) • Blog, Ing. Ángel San Bartolomé Casos en el Perú Área geotecnia
  • 45. Lagunas, Loreto 26 de mayo de 2019 ( Magnitud Mw 8.0) • J. Alva (2019) ACTUALIZACIÓN DE LA OCURRENCIA DEL FENÓMENO DE LICUACIÓN DE SUELOS EN EL PERÚ. UNI Casos en el Perú Área geotecnia
  • 46. Métodos de Cálculo del Potencial de Licuefacción Área geotecnia Métodos de Cálculo Métodos determinísticos Métodos probabilísticos Métodos orientados a la cuantificación de un índice numérico directo que permita estimar la ocurrencia de un evento. En el caso de licuefacción se estimará el valor del factor de seguridad. Métodos orientados a la cuantificación de la probabilidad de ocurrencia de un determinado evento.
  • 47. Métodos de Cálculo del Potencial de Licuefacción Área geotecnia Métodos de Cálculo Basados en el Número de golpes obtenido en el ensayo SPT Basados en los registros de velocidades de ondas de corte Vs Seed & Idriss 1971 Youd & Idriss 2001 Yegian & Withman 1978 Tokimatsi & Yoshimi 1983 Kishida & Ohsaki 1969, entre otros. Basados en métodos numéricos - Elementos finitos - Diferencias finitas - Elementos discretos
  • 48. Métodos de Cálculo del Potencial de Licuefacción Área geotecnia Métodos de Cálculo En el presente curso estudiaremos los siguientes métodos: - Método determinístico: Método propuesto por Seed & Idriss (1971) con algunas actualizaciones mostradas en el workshop 1997. - Método probabilístico: Método de Youd & Noble (2001)
  • 49. El análisis de licuefacción del suelo consiste en estimar el comportamiento de la resistencia al corte del suelo, a partir de la alteración de un estado inicial. La NORMA E.050 Suelos y Cimentaciones propone que el análisis del potencial de licuación se debe realizar utilizando el método propuesto por Seed e Idriss. SEED E IDRIS. En base al sismo ocurrido en Nigata en 1964 y muchos otros datos históricos y resultados de laboratorio en arenas limpias sometidas a ensayos triaxiales cíclicos, propusieron un método simple para estimar la resistencia a la licuación de las arenas tomando en cuenta la densidad relativa derivada del ensayo S.P.T. Finalmente esta información se complementó al presentar un nuevo criterio donde se establece la importancia del contenido de finos en la resistencia a la licuación de las arenas. MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 50. El suelo como elemento rígido ▪Se asume, por simplificación, un comportamiento de sólido rígido para el suelo. ▪En la base del prisma se generará un esfuerzo cortante máx r que es generado como respuesta de la acción sísmica considerando al suelo como un elemento rígido. ▪Sin embargo, el suelo no tiene un comportamiento rígido, sino deformable. MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 51. El suelo como elemento deformable ▪Debido a que se considera que el comportamiento del suelo es deformable, el esfuerzo cortante máximo generado será menor,  máxd. ▪El factor rd es un factor de reducción que permite obtener los resultados para un elemento deformable a partir de los resultados previos para un elemento rígido. máxr máx máxd máxr d h a g r     = = MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 52. Factor de reducción, rd ▪Este parámetro se encuentra en función al tipo de suelo, densidad relativa, profundidad, etc. Factor de reducción rd (Seed e Iddris, 1971) MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 53. rd = 1.0 - 0.00765 z para z ≤ 9.15 m (2a) rd = 1.174 - 0.0267 z para 9.15 m < z ≤ 23 m (2b) rd = 0.744 - 0.008 z para 23 < z ≤ 30 m (2c) rd = 0.50 para z > 30 m (2d) rd propuesto por el NCEER 1997 MÉTODO DE SEED - IDRISS
  • 54. Esfuerzo cortante promedio de un sismo ▪El acelerograma de un esfuerzo cortante de un sismo presenta una forma irregular. Sin embargo, para el análisis es necesario determinar un valor promedio uniforme equivalente. Dado que el método emplea únicamente un valor constante para la aceleración, a pesar que ésta sea variable en el tiempo. ▪El esfuerzo de corte promedio normalizado de un sismo es aproximadamente el 65% del máximo esfuerzo de corte. Luego se emplea este valor como una representación de una aceleración constante equivalente del sismo ocurrido. MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 55. CSR: Cyclic Stress Ratio ▪Se define como el esfuerzo cortante cíclico normalizado inducido por el sismo, para el calculo de este se toma en cuento los tres factores mencionados: Solido rígido, El suelo es deformable, esfuerzo de corte promedio normalizado, es así que: MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS 𝐶𝑆𝑅 = 𝜏𝑎𝑣 𝜎𝑣 ′ = 𝜎𝑣 𝜎𝑣 ′ . 𝑎𝑚á𝑥 𝑔 . 𝑟𝑑 𝐶𝑆𝑅𝑒𝑞 = 𝜏𝑎𝑣 𝜎𝑣 ′ = 0.65. 𝜎𝑣 𝜎𝑣 ′ . 𝑎𝑚á𝑥 𝑔 . 𝑟𝑑
  • 56. MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS ¿Cómo obtener el PGA? La aceleración horizontal máxima podrá ser obtenida en orden de precisión: 1. Estudio de Peligro Sísmico 2. Curvas de Isoaceleraciones 3. Norma E.030 Para el curso se emplearán las curvas de isoaceleraciones que se indiquen en cada caso, se deberá tener presente que se empleará un Tr=475 años, tv=50 años y Te=0.0s.
  • 57. MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS ¿Cómo obtener la magnitud Mw? La magnitud momento Mw podrá ser obtenida en orden de precisión: 1. Análisis de desagregación sísmica 2. Valores máximos de magnitud registrados en eventos históricos cercanos a la zona del proyecto Ejemplo de los resultados obtenidos de un análisis de desagregación sísmica que permite obtener la Magnitud y distancia al punto de análisis de la fuente sísmica con mayor aportación en el cálculo de integración. Se puede realizar con el software CRISIS (desarrollado por la UNAM)
  • 58. Resistencia a la penetración normalizada N’= 𝑁1 = 𝑁1 60 = 𝑁60𝐶𝑁 ▪La resistencia a la penetración estándar, N corregido, medida en campo, refleja la influencia de la presión efectiva de confinamiento. ▪Para eliminar este efecto, se propone le uso de N1 resistencia a la penetración normalizada de un suelo bajo una presión efectiva de 1.033 kg/cm² 𝐶𝑁 = 1.033 𝜎𝑣𝑜 ′ 𝐶𝑁 ≤ 1.7 MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 59. Curvas para el cálculo de CRR (NCEER 1997) Mw=7.5 Curva base (arenas limpias, <5% de finos)
  • 60. Curvas simplificadas para el cálculo del CRR a partir del SPT (N1)60 Ref.: NCEER 1997 Estas curvas son para un Mw = 7.5 CRR7.5 (N1)60 MÉTODO DE SEED - IDRISS
  • 61. Corrección de N por contenido de finos ▪Cuando el contenido de finos de la arena investigada es mayor del 5%, el valor de (N1)60 debe ser corregido. ▪La siguiente corrección se debe usar si el CF es mayor a 5% y se quiere utilizar la curva base de arena limpia (ecuación o gráfico) 𝑵𝟏 𝟔𝟎𝒄𝒔 = 𝜶 + 𝜷 𝑵𝟏 𝟔𝟎 α=0 CF≤5% α=exp[1.76-(190/CF2)] 5%<CF<35% α=5.0 CF≥35% β=1.0 CF≤5% β=[0.99+(CF1.5/1000)] 5%<CF<35% β=5.0 CF≥35% MÉTODO DE SEED - IDRISS
  • 62. Corrección de N por contenido de finos ▪Esto se debe a que el grado de drenaje durante la ejecución del ensayo de penetración SPT, disminuye con el incremento del contenido de finos (CF), por lo tanto, el número de golpes medido durante el ensayo, subestima la resistencia a la licuefacción en las arenas limosas. Para compensar este efecto se recomienda aumentar el número de golpes del SPT a medida que aumenta el contenido de finos del suelo granular MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 63. Corrección de N por contenido de finos ▪El valor de ∆(N1)60 puede ser evaluado a partir del contenido de finos de la arena con la siguiente ecuación propuesta por Idriss y Boulanger 2004. MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 64. CRRM ▪La resistencia al corte cíclica resistente, se calcula en función al ensayo SPT normalizado a una presión efectiva de 1.0 kg/cm². ▪Para su cálculo es necesario corregir el numero SPT y determinar el CRR a una magnitud de 7.5 MW y finalmente ajustarlo mediante el factor de escala de magnitud MSF para el sismo solicitado. 𝑀𝑆𝐹 = 𝐶𝑅𝑅𝑀 𝐶𝑅𝑅𝑀=7.5 𝐶𝑅𝑅𝑀 = 𝑀𝑆𝐹 𝑥 𝐶𝑅𝑅𝑀=7.5 𝑴𝑺𝑭 = 𝟏. 𝟏𝟐 × 𝒆𝒙𝒑 −𝑴 𝟒 + 𝟎. 𝟖𝟐𝟖 𝑴𝑺𝑭 ≤ 𝟏. 𝟏𝟑 MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS 𝐶𝑅𝑅7.5 = 1 34 − 𝑁1 60 𝐶𝑆 + 𝑁1 60 𝐶𝑆 135 + 50 10. 𝑁1 60 𝐶𝑆 + 45 2 + 1 200
  • 66. Resistencia a la penetración normalizada ▪Para arenas con D50 > 0.25mm se debe usar la correlación estándar para arenas en función de la magnitud. ▪Para limos arenosos y limos ubicados bajo la Linea A y con D50<0.15mm se debe corregir N1 y usar la correlación estándar. 1 1 7.5 corregido calculado N N = + MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 68. Factor de Seguridad. ▪El método de Seed e Idriss recomienda un FS comprendido entre 1.25 y 1.50. ▪El FS también se puede calcular con las aceleraciones FSL: FS de licuación 𝐹𝑆 = 𝐶𝑅𝑅𝑀 𝐶𝑆𝑅 Donde: CRRM: esfuerzo cortante cíclico normalizado resistente mínimo que produce licuación CSR: esfuerzo cortante cíclico normalizado inducido por el sismo MÉTODO DE SEED - IDRISS
  • 69. Análisis determinístico del potencial de licuefacción 1. Datos de entrada: a. Ubicación del proyecto (coordenadas geográficas) b. Obtención del PGA (para 10% de probabilidad de excedencia en 50 años de exposición, es decir para un sismo de período de retorno de 475 años). c. Obtención de la Magnitud Momento correspondiente a la ubicación del proyecto. d. Obtención de los valores de número de golpes (N) del ensayo SPT e. Obtención del contenido de finos en porcentaje para cada estrato. MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 70. Análisis determinístico del potencial de licuefacción 2. Para cada profundidad analizada bajo el NF: a. Determinación de las presiones totales y efectivas 0, ´0 b. Cálculo del factor de reducción rd en función de las profundidades den análisis c. Esfuerzo cortante inducido por el sismo CSReq, av S /´0 d. Corrección del valor de N por confinamiento y por longitud de barra CR) e. Esfuerzo cortante promedio requerido para causar licuefacción, av /´0.(Se puede calcular la a/g requerida para la licuefacción) f. FS o con las aceleraciones MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 71. CSR: 1. SOLIDO RÍGIDO 2. EL SUELO ES DEFORMABLE 3. ESFUERZO DE CORTE PROMEDIO El valor de CSR, es el esfuerzo de corte promedio entre el esfuerzo efectivo. El esfuerzo de corte promedio, es el 65% del esfuerzo máximo inducido por el sismo. MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS 𝐶𝑆𝑅𝑒𝑞 = 𝜏𝑎𝑣 𝜎𝑣 ′ = 0.65. 𝜎𝑣 𝜎𝑣 ′ . 𝑎𝑚á𝑥 𝑔 . 𝑟𝑑
  • 72. CRRM: • La resistencia al corte cíclica resistente, se calcula en función al ensayo SPT, asumiendo una carga de 1.033 kg/cm2 para la penetración. • Para su cálculo, es necesario corregir el número de golpes del SPT, determinar el CRR para una magnitud de 7.5 Mw y finalmente escalarlo a la magnitud que corresponda con la ubicación de nuestro proyecto. 𝐶𝑁 = 1 𝜎′ ; CN≤1.7 𝑁1 60 = 𝑁1 ∗ 𝐶𝑅 ∗ 𝑪𝑵 𝑪𝒐𝒓𝒓𝒆𝒄𝒄𝒊ó𝒏 𝒑𝒐𝒓 %𝑪.𝑭 CRRM MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 73. Graficar 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 CRR CSR 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 FS FS MÉTODO DETERMINÍSTICO DE SEED - IDRISS
  • 74. MÉTODO PROBABILÍSTICO DE YOUD & NOBLE Logit (PL) = ln(PL/(1-PL)) = -7.633 + 2.256 Mw - 0.258 N1(60)cs + 3.095 ln(CRR) Utilizaron un análisis logístico para estudiar datos de casos en lugares donde ocurrió licuefacción en terremotos pasados. Este análisis dio como resultado la siguiente expresión: Probabilidad, PL < 20% MSF = 103.81/M4.53 para M < 7 Probabilidad, PL < 32% MSF = 103.74/M4.33 para M < 7 Probabilidad, PL < 50% MSF = 104.21/M4.81 para M < 7.75 Los valores de MSF están denotados por PL<50%, PL<32%, y PL<20%, respectivamente. Debido a que los MSF son menos que 1.0, Youd y Noble no recomiendan usar MSF para PL<32% y PL<20% con terremotos de magnitudes mayor que 7.0; Ecuaciones para definir el método Youd y Noble MSF se encuentran abajo:
  • 75. Caraterização física Ejemplo práctico Área geotecnia Para la obra de un CENTRO COMERCIAL (Edificio tipo B), ubicada en Chimbote (usar el mapa de isoaceleraciones de Alva y Castillo), con LAT:-9.3° y LONG:-78.49°. Se requiere calcular el potencial de licuefacción por los métodos determinístico y probabilístico. Para la perforación P-1 presentar los 2 gráficos, e indicar la profundidad a partir de la cual comienza a ocurrir licuefacción. Mediante un análisis de desagregación sísmica se ha determinado que la Magnitud Momento más influyente en la zona de estudio es Mw=8.0. Nivel freático: 1.5m PERFIL DE SUELO: PROFUNDIDAD FINAL DEL ESTRATO SUCS FINOS (PASAN #200) porcentaje g (Kg/cm3 ) 0.0 - 3.0 SM 27.85 1.7 y 1.9 3.0 - 6.2 SP 3.72 2.02 6.2 - 10.5 SM 30.28 1.96 10.5 - 13.0 SP 4.12 2.04 13.0 - 19.0 SP 2.18 2.05
  • 76. Ejemplo práctico Profundidad de ensayo Registro Nro de golpes NSPT 1.00 - 1.15 1.15 - 1.30 1.30 - 1.45 1.00 - 1.45 4 4 6 10 2.00 - 2.45 6 5 7 12 3.00 - 3.45 5 6 8 14 4.00 - 4.45 8 10 9 19 5.00 - 5.45 11 13 15 28 6.00 - 6.45 10 12 14 26 7.00 - 7.45 15 17 18 35 8.00 - 8.45 14 16 17 33 9.00 - 9.45 18 20 25 45 10.00 - 10.45 19 23 24 47 11.00 - 11.45 18 20 22 42 12.00 - 12.45 22 24 24 48 13.00 - 13.45 21 24 25 49 14.00 - 14.45 18 20 25 45 15.00 - 15.45 18 20 30 50 16.00 - 16.45 20 22 28 50 Registro del ensayo SPT ejecutado a cada metro al interior de la perforación P-1
  • 77. Ejemplo práctico Profundidad representativa en el ensayo SPT CRITERIO 1 La profundidad representativa corresponde a la mitad de cada ensayo CRITERIO 2 La profundidad representativa corresponde a la mitad del espesor considerado en la determinación de NSPT, es decir los 2 últimos tramos de 15 cm NOTA: En el curso utilizaremos el criterio 2.
  • 78. Ejemplo práctico Determinación del PGA (se verifica en el gráfico que el PGA=0.41g) Curvas de isoaceleración (Alva y Castillo) 475 años de período de retorno, 10% de probabilidad de excedencia, 50 años de exposición, T=0.0s. Suelo tipo B (roca) -9.3° -78.49°
  • 79. Ejemplo práctico Cálculo de las presiones totales y efectivas 𝜎′ = 1.3𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 . 0.1 = 0.221𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Para 1.3 m: 𝜎𝑇 = 1.3𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 . 0.1 = 0.221𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Para 2.3 m: 𝜎′ = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 0.8𝑚 . ( 0.9𝑔 𝑐𝑚3)) 0.1 = 0.327𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜎𝑇 = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 0.8𝑚 . ( 1.9𝑔 𝑐𝑚3 )) 0.1 = 0.407𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Para 3.3 m: 𝜎′ = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 0.9𝑔 𝑐𝑚3 + 0.3𝑚 . 1.02𝑔 𝑐𝑚3 ) 0.1 = 0.421𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜎𝑇 = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 1.9𝑔 𝑐𝑚3 + 0.3𝑚 . ( 2.02𝑔 𝑐𝑚3 )) 0.1 = 0.601𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Para 4.3 m: 𝜎′ = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 0.9𝑔 𝑐𝑚3 + 1.3𝑚 . ( 1.02𝑔 𝑐𝑚3 )) 0.1 = 0.523𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜎𝑇 = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 1.9𝑔 𝑐𝑚3 + 1.3𝑚 . 2.02𝑔 𝑐𝑚3 ) 0.1 = 0.803𝑘𝑔/𝑐𝑚2
  • 80. Ejemplo práctico Cálculo de las presiones totales y efectivas Para 5.3 m: 𝜎′ = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 0.9𝑔 𝑐𝑚3 + 2.3𝑚 . ( 1.02𝑔 𝑐𝑚3 )) 0.1 = 0.625𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜎𝑇 = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 1.9𝑔 𝑐𝑚3 + 2.3𝑚 . ( 2.02𝑔 𝑐𝑚3 )) 0.1 = 1.005𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Para 6.3 m: 𝜎′ = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 0.9𝑔 𝑐𝑚3 + 3.2𝑚 . 1.02𝑔 𝑐𝑚3 + 0.1𝑚 . ( 0.96𝑔 𝑐𝑚3 )) 0.1 = 0.726𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜎𝑇 = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 1.9𝑔 𝑐𝑚3 + 3.2𝑚 . 2.02𝑔 𝑐𝑚3 + 0.1𝑚 . ( 1.96𝑔 𝑐𝑚3 )) 0.1 = 1.206𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Para 7.3 m: 𝜎′ = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 0.9𝑔 𝑐𝑚3 + 3.2𝑚 . 1.02𝑔 𝑐𝑚3 + 1.1𝑚 . ( 0.96𝑔 𝑐𝑚3 )) 0.1 = 0.822𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜎𝑇 = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 1.9𝑔 𝑐𝑚3 + 3.2𝑚 . 2.02𝑔 𝑐𝑚3 + 1.1𝑚 . ( 1.96𝑔 𝑐𝑚3 )) 0.1 = 1.402𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Para 8.3 m: 𝜎′ = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 0.9𝑔 𝑐𝑚3 + 3.2𝑚 . 1.02𝑔 𝑐𝑚3 + 2.1𝑚 . ( 0.96𝑔 𝑐𝑚3 )) 0.1 = 918𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜎𝑇 = (1.5𝑚 1.7𝑔 𝑐𝑚3 + 1.5𝑚 . 1.9𝑔 𝑐𝑚3 + 3.2𝑚 . 2.02𝑔 𝑐𝑚3 + 2.1𝑚 . ( 1.96𝑔 𝑐𝑚3 )) 0.1 = 1.598𝑘𝑔/𝑐𝑚2
  • 81. Ejemplo práctico Cálculo de las presiones totales y efectivas PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD SUCS CF% N sigma'o sigmao REAL Kg/cm2 Kg/cm2 1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213
  • 82. Ejemplo práctico Cálculo del factor de corrección “rd” rd = 1.0 - 0.00765 z para z ≤ 9.15 m (2a) rd = 1.174 - 0.0267 z para 9.15 m < z ≤ 23 m (2b) rd = 0.744 - 0.008 z para 23 < z ≤ 30 m (2c) rd = 0.50 para z > 30 m (2d) PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD SUCS CF% N sigma'o sigmao rd REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739
  • 83. Ejemplo práctico Corrección por confinamiento “Cn” y por longitud de barra “CR” 𝐶𝑛 = 1 𝜎′ ; Cn≤1.7 FACTOR CONDICIÓN TERMINO CORRECCIÓN Longitud de barra < 3m CR 0.75 3-4m CR 0.80 4-6m CR 0.85 6-10m CR 0.95 10-30m CR 1.00 𝑁1 60 = 𝑁𝑆𝑃𝑇.𝐶𝑛. 𝐶𝑅 PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60) REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76 2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64 3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19 4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28 5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15 6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54 7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88 8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14 9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52 10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86 11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95 12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69 13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12 14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60 15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32 16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62
  • 84. Ejemplo práctico Cálculo de CSReq 𝐶𝑆𝑅𝑒𝑞 = 𝜏𝑎𝑣 𝜎𝑣 ′ = 0.65. 𝜎𝑣 𝜎𝑣 ′ . 𝑎𝑚á𝑥 𝑔 . 𝑟𝑑 PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60) CSR REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76 0.264 2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64 0.326 3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19 0.371 4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28 0.396 5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15 0.411 6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54 0.421 7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88 0.429 8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14 0.434 9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52 0.431 10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86 0.430 11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95 0.420 12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69 0.410 13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12 0.399 14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60 0.388 15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32 0.376 16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62 0.365 17 17.3 SP 2.18 85 1.8171 3.3971 0.712 0.749 0.9949 63.36 0.355 18 18.3 SP 2.18 85 1.9221 3.6021 0.685 0.728 0.9963 61.69 0.342
  • 85. Ejemplo práctico Cálculo de N1(60)cs (corrección por finos) 𝑵𝟏 𝟔𝟎𝒄𝒔 = 𝜶 + 𝜷 𝑵𝟏 𝟔𝟎 α=0 CF≤5% α=exp[1.76-(190/CF2)] 5%<CF<35% α=5.0 CF≥35% β=1.0 CF≤5% β=[0.99+(CF1.5/1000)] 5%<CF<35% β=5.0 CF≥35% PROF PROF SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60) CSR alpha beta N160cs REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76 0.264 4.550 1.137 21.336 2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64 0.326 4.550 1.137 22.335 3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19 0.371 0.000 1.000 17.192 4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28 0.396 0.000 1.000 22.282 5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15 0.411 0.000 1.000 26.148 6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54 0.421 4.725 1.157 37.729 7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88 0.429 4.725 1.157 47.381 8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14 0.434 4.725 1.157 43.056 9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52 0.431 4.725 1.157 55.064 10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86 0.430 4.725 1.157 55.456 11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95 0.420 0.000 1.000 37.952 12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69 0.410 0.000 1.000 41.692 13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12 0.399 0.000 1.000 41.119 14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60 0.388 0.000 1.000 40.598 15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32 0.376 0.000 1.000 39.317 16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62 0.365 0.000 1.000 68.624
  • 86. Ejemplo práctico Cálculo de CRR7.5 y de CRRcorr 𝐶𝑅𝑅7.5 = 1 34 − 𝑁1 60 𝐶𝑆 + 𝑁1 60 𝐶𝑆 135 + 50 10. 𝑁1 60 𝐶𝑆 + 45 2 + 1 200 𝐶𝑅𝑅𝐶𝑂𝑅𝑅 = 𝐶𝑅𝑅7.5. 𝑀𝑆𝐹 PROF PROF SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60) CSR alpha beta N160cs CRR CRR REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 s/corregir corregido 1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76 0.264 4.550 1.137 21.336 0.2328 0.2196 2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64 0.326 4.550 1.137 22.335 0.2469 0.2329 3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19 0.371 0.000 1.000 17.192 0.1829 0.1725 4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28 0.396 0.000 1.000 22.282 0.2461 0.2321 5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15 0.411 0.000 1.000 26.148 0.3166 0.2986 6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54 0.421 4.725 1.157 37.729 0.5 0.5000 7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88 0.429 4.725 1.157 47.381 0.5 0.5000 8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14 0.434 4.725 1.157 43.056 0.5 0.5000 9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52 0.431 4.725 1.157 55.064 0.5 0.5000 10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86 0.430 4.725 1.157 55.456 0.5 0.5000 11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95 0.420 0.000 1.000 37.952 0.5 0.5000 12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69 0.410 0.000 1.000 41.692 0.5 0.5000 13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12 0.399 0.000 1.000 41.119 0.5 0.5000 14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60 0.388 0.000 1.000 40.598 0.5 0.5000 15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32 0.376 0.000 1.000 39.317 0.5 0.5000 16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62 0.365 0.000 1.000 68.624 0.5 0.5000
  • 87. Ejemplo práctico Cálculo del Factor de Seguridad y aceleración requerida para la licuefacción 𝐹𝑆 = 𝐶𝑅𝑅𝑐𝑜𝑟𝑟 𝐶𝑆𝑅𝑒𝑞 𝑎 𝑔 = 𝐹𝑆. 𝑃𝐺𝐴 PROF PROF SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60) CSR alpha beta N160cs CRR CRR a/g FS REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 s/corregir corregido 1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76 0.264 4.550 1.137 21.336 0.2328 0.2196 0.341 0.832 2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64 0.326 4.550 1.137 22.335 0.2469 0.2329 0.293 0.715 3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19 0.371 0.000 1.000 17.192 0.1829 0.1725 0.191 0.465 4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28 0.396 0.000 1.000 22.282 0.2461 0.2321 0.241 0.587 5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15 0.411 0.000 1.000 26.148 0.3166 0.2986 0.298 0.726 6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54 0.421 4.725 1.157 37.729 0.5 0.5000 0.487 1.187 7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88 0.429 4.725 1.157 47.381 0.5 0.5000 0.478 1.165 8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14 0.434 4.725 1.157 43.056 0.5 0.5000 0.472 1.151 9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52 0.431 4.725 1.157 55.064 0.5 0.5000 0.476 1.161 10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86 0.430 4.725 1.157 55.456 0.5 0.5000 0.477 1.164 11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95 0.420 0.000 1.000 37.952 0.5 0.5000 0.488 1.189 12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69 0.410 0.000 1.000 41.692 0.5 0.5000 0.500 1.219 13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12 0.399 0.000 1.000 41.119 0.5 0.5000 0.513 1.252 14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60 0.388 0.000 1.000 40.598 0.5 0.5000 0.528 1.289 15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32 0.376 0.000 1.000 39.317 0.5 0.5000 0.545 1.328 16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62 0.365 0.000 1.000 68.624 0.5 0.5000 0.562 1.371
  • 88. Ejemplo práctico Cálculo de la Probabilidad de Licuefacción (Youd & Noble 2001) Logit (PL) = ln(PL/(1-PL)) = -7.633 + 2.256 Mw - 0.258 N1(60)cs + 3.095 ln(CRR) PROF PROF SUCS CF% N sigma'o sigmao rd CN CR N1(60) CSR alpha beta N160cs CRR CRR a/g FS PL REAL Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 s/corregir corregido Probab. Licuef. 1 1.3 SM 27.85 10 0.221 0.221 0.990 2.148 0.6873 14.76 0.264 4.550 1.137 21.336 0.2328 0.2196 0.341 0.832 55.42% 2 2.3 SM 27.85 12 0.327 0.407 0.982 1.766 0.7381 15.64 0.326 4.550 1.137 22.335 0.2469 0.2329 0.293 0.715 53.55% 3 3.3 SP 3.72 14 0.421 0.601 0.975 1.556 0.7890 17.19 0.371 0.000 1.000 17.192 0.1829 0.1725 0.191 0.465 63.21% 4 4.3 SP 3.72 19 0.523 0.803 0.967 1.396 0.8398 22.28 0.396 0.000 1.000 22.282 0.2461 0.2321 0.241 0.587 53.65% 5 5.3 SP 3.72 23 0.625 1.005 0.959 1.277 0.8900 26.15 0.411 0.000 1.000 26.148 0.3166 0.2986 0.298 0.726 48.21% 6 6.3 SM 30.28 26 0.726 1.206 0.952 1.185 0.9260 28.54 0.421 4.725 1.157 37.729 0.5 0.5000 0.487 1.187 18.78% 7 7.3 SM 30.28 35 0.822 1.402 0.944 1.114 0.9460 36.88 0.429 4.725 1.157 47.381 0.5 0.5000 0.478 1.165 1.88% 8 8.3 SM 30.28 33 0.918 1.598 0.937 1.054 0.9528 33.14 0.434 4.725 1.157 43.056 0.5 0.5000 0.472 1.151 5.53% 9 9.3 SM 30.28 45 1.014 1.7704 0.926 1.003 0.9644 43.52 0.431 4.725 1.157 55.064 0.5 0.5000 0.476 1.161 0.26% 10 10.3 SM 30.28 47 1.11 1.99 0.899 0.959 0.9736 43.86 0.430 4.725 1.157 55.456 0.5 0.5000 0.477 1.164 0.24% 11 11.3 SP 4.12 42 1.212 2.192 0.872 0.917 0.9851 37.95 0.420 0.000 1.000 37.952 0.5 0.5000 0.488 1.189 17.92% 12 12.3 SP 4.12 48 1.316 2.396 0.846 0.880 0.9867 41.69 0.410 0.000 1.000 41.692 0.5 0.5000 0.500 1.219 7.68% 13 13.3 SP 2.18 49 1.42 2.598 0.819 0.847 0.9902 41.12 0.399 0.000 1.000 41.119 0.5 0.5000 0.513 1.252 8.79% 14 14.3 SP 2.18 50 1.525 2.803 0.792 0.818 0.9929 40.60 0.388 0.000 1.000 40.598 0.5 0.5000 0.528 1.289 9.94% 15 15.3 SP 2.18 50 1.63 3.008 0.765 0.791 0.9941 39.32 0.376 0.000 1.000 39.317 0.5 0.5000 0.545 1.328 13.31% 16 16.3 SP 2.18 90 1.735 3.213 0.739 0.767 0.9945 68.62 0.365 0.000 1.000 68.624 0.5 0.5000 0.562 1.371 0.01%
  • 89. Ejemplo práctico Gráficos 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 CRR CSR 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 FS FS
  • 90. Ejemplo práctico Potencial de Licuefacción – E.050 Suelos y Cimentaciones Fuente: Iwasaki (1984) Comentarios - Se verifica por el método determinístico que se producirá licuefacción entre 1.5 m y prácticamente 6.0 m. - En caso de diseñar cimentaciones profundas (pilotes) no se deberá considerar el aporte por fricción lateral desde la superficie hasta los 6.0 m. - Otra alternativa es densificar el suelo por métodos mecánicos de manera que al ejecutar nuevamente ensayos SPT sobre el suelo densificado, los valores sean tan altos que se reduzca el potencial de licuefacción