DESARROLLO DE PROCESOS DE
LICUACION
UNIVERSIDAD NACIONAL DE
CORDOBA
Area de Geotecnia de la
Facultad de Ciencias Exactas,
Físicas y Naturales
FUENTE: Univ. Washington, 2000
OBJETIVO:
MOSTRAR EL ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO
EN DIVERSOS ASPECTOS COMPONENTES DEL
TRATAMIENTO DE LOS FENÓMENOS DE LICUACION
ORGANIZACIÓN TEMÁTICA:
• REVISION DE FALLAS POR LICUACIÓN
• ESTADOS TENSO - DEFORMACIONALES
• CARACTERIZACION DE LA LICUACION
• MODELACIONES
• APLICACIONES
REVISION DE FALLAS
POR LICUACIÓN
CASOS HISTÓRICOS
MODALIDADES MÁS
FRECUENTES
• PERDIDAS DE CAPACIDAD PORTANTE
• SUBSIDIENCIAS
• INESTABILIDAD DE LADERAS
• VOLCANES O ERUPCIONES DE ARENA
PERDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE
NIIGATA, 1964
PERDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE
Fuente: Johanson, Univ.
Washington, 2000
PERDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE
FUENTE: UNI. SAN LUIS, 2001
VENEZUELA, 1985
PERDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE
Fuente: Johanson, Univ.
Washington, 2000
KOBE
INSTABILIDAD DE MUROS DE
SOSTENIMIENTO
Fuente: Johanson, Univ.
Washington, 2000
KOBE
PERDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE
Fuente: Johanson, Univ.
Washington, 2000
KOBE
INSTABILIDAD DE LADERAS
Fuente: Johanson, Univ.
Washington, 2000
INESTABILIDAD DE LADERA
SISMO PERU, 1970
FUENTE: UNI. SAN LUIS, 2001
INESTABILIDAD DE LADERA
FUENTE: UNI. SAN LUIS, 2001
INESTABILIDAD DE LADERA
Fuente: Johanson, Univ.
Washington, 2000
LOWER SAN FERNANDO
INESTABILIDAD DE LADERA
LOWER SAN FERNANDO
VOLCANES DE ARENA
VENEZUELA, 1989
“VOLCANES” DE ARENA
FUENTE: UNI. SAN LUIS, 2001
SUBSIDIENCIA
DESARROLLO DE PROCESOS DE
LICUACION
SEGUNDA PARTE
ESTADOS
TENSO - DEFORMACIONALES
ESTADOS
TENSO - DEFORMACIONALES EN LOS
PROCESOS DE LICUACION
FENÓMENOS DE INTERÉS:
• LICUACION.
• MOVILIDAD CÍCLICA
ESTADOS
TENSO - DEFORMACIONALES EN LOS
PROCESOS DE LICUACION
LICUACION
• CARACTERÍSTICAS DEL FENÓMENO.
• El equilibrio estático es roto por la aplicación de acciones estáticas
o dinámicas, en suelos con una reducida resistencia residual.
• Las acciones externas derivan en un proceso de crecimiento de las
presiones de poros, sin posibilidad de disipación rápida en
función del tiempo de carga.
• La resistencia residual es la existente en el suelo licuado.
• Acciones desencadenantes:
• Estáticas: construcciones o excavaciones.
• Dinámicas: sismos, explosiones, pilotajes, etc.
• Las fallas se asocian con grandes desplazamientos y acciones
catastróficas.
ESTADOS
TENSO - DEFORMACIONALES EN LOS
PROCESOS DE LICUACION
MOVILIDAD CÍCLICA:
• CARACTERÍSTICAS DEL FENÓMENO:
• Fenómeno ocasionado por fuerzas cíclicas que actúan en suelos
bajo condiciones estáticas inferiores a la condición residual.
• Las deformaciones se desarrollan en forma incremental durante el
período de acción de la solicitación dinámica.
ESTADOS
TENSO - DEFORMACIONALES EN LOS
PROCESOS DE LICUACION
FACTORES CONCURRENTES
 NIVELES DE HUMEDAD, SATURADO O PRÓXIMO A LA
SATURACION
 PERMEABILIDAD REDUCIDA PARA EVITAR LAS
DISIPACIONES “RAPIDAS”
 RESISTENCIA MOVILIZADA ESPECIALMENTE POR
FACTORES FRICCIONALES.
 CONFINAMIENTO EFECTIVO REDUCIDO EN RELACION CON
LAS SOLICITACIONES APLICADAS.
ESTADOS TENSIONES EN LOS PROCESOS DE
LICUACION
LINEAS DE ESTADO CRITICO (Suelos Drenados) Casagrande, 1936
ESTADOS TENSIONES EN LOS PROCESOS DE
LICUACION
CAMINOS DE TENSION (Ensayo Triaxial No Drenado)
ESTADOS TENSIONES EN LOS PROCESOS DE
LICUACION
LINEAS DE ESTADOS ESTACIONARIOS (SSL) - D. Experimentales
ESTADOS TENSIONES EN LOS PROCESOS DE
LICUACION
CAMINOS TENSIONES LICUACION Y
MOVILIDAD CÍCLICA
ESTADOS TENSIONES EN LOS PROCESOS DE
LICUACION
ZONIFICACION DE ESTADOS TENSIONES
LICUACION Y MOVILIDAD CÍCLICA
ESTADOS TENSIONES EN LOS PROCESOS DE
LICUACION
LICUACION BAJO CARGA MONOTÓNICA
O CICLICA
ESTADOS TENSIONES EN LOS PROCESOS DE
MOVILIDAD CICLICA
LICUACION BAJO CARGA CICLICA
DESARROLLO DE PROCESOS DE
LICUACION
TERCERA PARTE
CARACTERIZACION DE LOS
PROCESOS DE LICUACION
CARACTERIZACION DE LOS
PROCESOS DE LICUACION
• ELEMENTOS DE INTERÉS EN LA CARACTERIZACIÓN:
• VARIABLES DE IDENTIFICACION DE RESISTENCIA
• RELACION CICLICA DE TENSIONES
• RELACION CÍCLICA DE RESISTENCIAS
• FORMAS DE IDENTIFICACION DE ESTAS VARIABLES
RELACION DE TENSIONES CICLICAS (CSR)
Cyclic Stress Ratio
DEFINICIÓN
Parámetro de caracterización pseudo empírica de las
solicitaciones generadas por el sismo en el perfil de terreno
amax
ECUACION BASICA
Seed e Idriss (1971)
 
CSR   av
  ' vo
amax
vo; vo’
rd

  0 . 65


a
  max
 g
h
   vo
  
   ' vo

  rd


aceleración horizontal pico en el terreno
tensiones totales y efectivas
factor de reducción de las tensiones
h
max=(h/g) amax
RELACION DE TENSIONES CICLICAS (CSR)
Cyclic Stress Ratio
COEF DE REDUCCION DE TENSIONES
rd
Whitman y Liao, 1986
rd  1 . 000  0 . 00765  z
rd  1 . 174  0 . 02670  z
T.F. Blake, 1996
rd 
1 . 000  0 . 4113  z
1 . 000  0 . 4177  z
0 .5
0 .5
 0 . 04052  z  0 . 001753  z
 0 . 05729  z  0 . 006205  z
1 .5
1 .5
 0 . 00121  z
3
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
CARACTERISTICAS DEL PARÁMETRO
• ES UN PARAMETRO DE ESPECIAL INTERES PARA
VALORAR LA “RESISTENCIA” A LA LICUACION
• PARA SU CARACTERIZACIÓN EN LABORATORIO ...
• EXISTEN DIFICULTADES PARA LA REPRODUCCIÓN DE LOS ESTADOS
TENSIONALES IN-SITU
• EL PROCESO DE TOMA DE MUESTRA IMPLICA ALTERACIONES
SIGNIFICATIVAS DEL MATERIAL
• LAS TECNICAS MÁS ADECUADAS IMPLICAN EL CONGELAMIENTO DE
LA MUESTRA -----> COSTOS
• SE CONCLUYE EN LA CONVENIENCIA DEL EMPLEO DE LOS ESTUDIOS
Y ENSAYOS DE CAMPO
Youd e Idriss, 2000 (NCEER, 1996,1998)
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYOS DE CAMPO
SPT
Información Histórica
Abundante
Estados de tensiones
Parcialmente
- deformaciones
drenado, grandes
inducidos
deformaciones
Control de calidad y
Bueno a pobre
repetibilidad
Detección de
Buena para serie
variabilidad en el
abundantes de
depósito
ensayos
Tipos de suelos en
Cualquiera menos
los que se aplica
gravas
Extracción de
Si
muestras
Resultados
Indices
TIPO DE ENSAYO
CPT
Vs
BPT
Abundante
Drenado, grandes
deformaciones
Limitada
Pequeñas
deformaciones
Muy bueno
Bueno
Escasa
Parcialmente
drenado, grandes
deformaciones
Pobre
Muy buena
Mala
Mala
Cualquiera menos
gravas
No
Todos
No
Principalmente
gravas
No
Indices
Mediciones
Indices
Youd e Idriss, 2000 (NCEER, 1996,1998)
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO SPT
• UNO DE LOS ENSAYOS DE MAYOR DIFUSION A NIVEL MUNDIAL
• SE HAN FIJADO RELACIONES DIRECTAS CON CRR
• SE HA FIJADO, CON UN CRITERIO CONSERVADOR, LA
DIFERENCIA ENTRE SECTOR “LICUABLES” Y “NO
LICUABLES”
•CONDICIONES ORIGINALES DE EVALUACION:
• Arenas limpias. Contenido de finos < 5%
• Energía entregada: 60%
• Sobrecarga al momento del ensayo: 100 kPa
• En su relación con el CRR se aplica para una magnitud sísmica
inicial de 7,5.
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO SPT
Función numérica
(Rauch, 1998)
CRR
7 .5

1
34   N 1 60

 N 1 60
135

50
10   N 1 60  45 2

1
200
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO SPT
CORRECCIONES GLOBALES SOBRE N
N 1 60
 N m  CN  CE  CB  CR  CS
• Nm Número de golpes medidos en el ensayo
• CN Factor de corrección por sobrecarga diferente de 100 kPa
• CE Factor de corrección por variación en la energía
• CR Factor de corrección por variación en la longitud de guía
• CS Factor de corrección por sistema de muestreo
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO SPT
CN Factor de corrección por sobrecarga diferente de 100 kPa
Liao y Whitman, 1986
CN
P

 a

  vo 
0 .5
Kayen et al, 1992
CN 
2 .2
1 .2 
 vo
Pa
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO SPT
CE Factor de corrección por energía aplicada
• Valor de referencia 60%
• Factores de incidencia: martillo, poleas, enganches
• Se recomienda control sistemático ASTM D-1586-99.
CE Factor de corrección por longitud de caída
LONGITUD
< 3m
3 a 4m
4 a 6m
10 a 30 m
> 30 m
FACTOR
0.75
0.80
0.85
0.95
1.00
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO CPT
CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO
• PERMITE LA MEDICION EN FORMA “CONTINUA” EN EL PERFIL
• SUS RESULTADOS SUELEN SER CONSISTENTES Y REPETIBLES
• ES PARTICULARMENTE VENTAJOSO PARA EL TRAZADO DE
“PERFILES DE LICUACION”
• REQUIEREN UN SONDEO COMPLEMENTARIO PARA LA
IDENTIFICACION DE LOS MATERIALES. GENERALMENTE
SE COMPLEMENTA CON UN SPT
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO CPT
Para (qc1N) < 50
CRR
7 .5

 q
 0 . 833   1cN   0 . 05
 1000 
Para (qc1N) < 160

 q
 93   1cN   0 . 08
 1000 
3
CRR
7 .5
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO CPT
Resistencia de punta normalizada
q 1cN
q 
 Cc   c 
 pa 
 p
C c   a
  vo




n
Influencia del contenido de finos
• La influencia se aprecia en las relaciones de resistencia lateral
y punta en el desarrollo del ensayo
• Según estas diferencias de respuesta resulta posible
relacionar con distintos tipos de suelos
• De interés en la fijación de licuación en arcillas (Crit. Chino)
• Correccion de q1cN por finos
qc1N,c = Kc qc1N
Kc factor dependiente de índice de
comportamiento del suelo (F, Q)
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO CARACTERIZACION Vs
DEFINIDO A TRAVÉS DE DISTINTOS METODOS DE ENSAYO
• GEOSISMICOS, GEOFÍSICOS, GEOMAGNÉTICOS
SE NORMALIZAN LAS VELOCIDADES EN FUNCIÓN DE LA
SOBRECARGA
Sykora, 1987
Kayun et al, 1992
Robertson et al, 1992
 p
V s 1  V s   a
  ' vo




0 . 25
SE ASUME QUE Ko=0,50. CONDICION QUE RESULTA
FRECUENTE EN EL CASO DE LICUACIÓN
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO CARACTERIZACION Vs
Tokimatsuy Uchida (1990). Sobre
ensayos de laboratorio, finos <10%,
15 ciclos
Robertson et al (1992)
comportamiento de campo en
Imperial Valley, California
Kayen et al (1992) y Lodge (1994)
sobre datos de Loma Prieta, 1989
Andrus y Stokoe (1997) suelos
Holocenos, no cementados, finos
<5%
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO CARACTERIZACION Vs
Andrus y Stokoe, 2000
CRR
Magnitud = 7,5
2

 V 
CRR  a  s 1   b 
 100 
V
1
*
s1
 Vs1

1
V
*
s1




Valores de referencia:
a = 0.022
b = 2.8
Vs1* 200 m/s -> finos 35%
215 m/s -> finos 5%
Valores límites:
0.033 < CRR < 0.35
Vs1 > 100 m/s
M

CRR
 MW


7 . 5 

 2 . 56
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO BPT
• LOS ENSAYOS TIPO SPT Y CPT NO SON FACTIBLES O
REPRESENTATIVOS SOBRE SUELOS TIPO GRAVA
• LOS BLOQUES PUEDEN INTERCEPTAR EL RECORRIDO DE
PENETRACIÓN Y DAR FALSOS VALORES DE
RESISTENCIA
• COMO ALTERNATIVA SE PLANTEA EL USO DE
PENETRÓMETROS DE GRAN DIAMETRO, TIPO BECKER.
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO BPT
RELACION DE RESISTENCIAS CICLICAS (CRR)
Cyclic Resistance Ratio
ENSAYO BPT
• PROCESO RECOMENDADO
• REALIZAR EL ENSAYO BPT, CON AP-1000,
MARTILLO DIESEL, Y TUBO DE 168 mm
• MONITOREO DE LA PRESIÓN APLICADA Y AJUSTE
DE LAS MEDICIONES
•AJUSTE POSTERIOR DE LOS EFECTOS DE FRICCIÓN
LATERAL, SEGÚN RELACION ENTRE BPT Y SPT
FACTORES DE AJUSTE DE LA MAGNITUD
• REQUERIMIENTO DE AJUSTE PARA OTRAS MAGNITUDES
DISTINTAS DE Mw = 7,5
• FACTOR DE AJUSTE POR MAGNITUD (Seed y Idriss, 1982)
• Corrige en forma directa el CRR
• Corrige en forma inversa el CSR
• PERMITE DEFINIR UN FACTOR
DE SEGURIDAD A LA LICUACION
FS 
CRR
7 .5
CSR
 MSF
FACTORES DE AJUSTE DE LA MAGNITUD
MSF
(según)
Seed e Idriss (1982)
Idriss (1995)
Ambrasey (1988)
Arango (1996) S. Distancia
S. Energía
Andrus y Stokoe (1997)
Youd y Noble Pl < 20%
(1997)
Pl < 32%
Pl < 50%
MAGNITUD DEL SISMO
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
1.43
2.20
2.86
3.00
2.20
2.80
2.86
3.42
4.44
1.32
1.76
2.20
2.00
1.65
2.10
1.93
2.35
2.92
1.19
1.44
1.69
1.60
1.40
1.60
1.34
1.66
1.99
1.08
1.19
1.30
1.25
1.10
1.25
1.00
1.20
1.39
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
0.94
0.84
0.67
0.75
0.85
0.80
0.73
0.89
0.72
0.44
0.65
0.56
DESARROLLO DE PROCESOS DE
LICUACION
CUARTA PARTE
MODELACIONES
MÉTODOS DE PREDICCION
DE LICUACIÓN
LICUACION
1. MÉTODOS EMPÍRICOS
2. MÉTODOS SEMI - EMPIRICOS
3. MÉTODOS ANALÍTICOS
MOVILIDAD CÍCLICA
1. MÉTODOS EMPÍRICOS
• ESTÁN BASADOS EN OBSERVACIONES DE CAMPO.
Tienen en cuenta el comportamiento de suelos en
condiciones de terreno similares y frente a solicitaciones
sísmicas del tipo de las previstas.
• MÉTODOS
• Explosiones controladas (Florin y Ivanov, 1961)
• Observaciones de campo.
Son aquellos en los que se relacionan parámetros
medidos en campo con factores indicadores del daño.
Ejemplo típico es la relación CSR vs N-SPT.
1. MÉTODOS EMPÍRICOS
Método de Seed e Idriss, 1971
2. MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS
• BASADOS EN LA COMPARACION DE LAS CONDICIONES QUE
PRODUCEN LA LICUACION DEL SUELO, SEGÚN ENSAYOS DE
LABORATORIO (QUE REPRODUZCAN ’vo) CON LAS ACCIONES
GENERADAS POR EL SISMO
• EJEMPLOS DE MÉTODOS:
• MÉTODO SIMPLIFICADO (con tensiones cíclicas)
Seed e Idriss, 1971
• MÉTODO DE LA LINEA DE ESTADO ESTACIONARIO
(Poulos y Dobry)
2. MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS
MÉTODO SIMPLIFICADO
• DETERMINAR EL PERFIL DE TENSIONES DE CORTE INDUCIDAS
POR EL SISMO (max)
• CONVERTIR LA SOLICITACIÓN SÍSMICA IRREGULAR EN UNA
SOLICITACIÓN CÍCLICA EQUIVALENTE. Definir, tensión de
corte, período, duración.
• MEDIANTE ENSAYOS DE LABORATORIO EVALUAR LA TENSIÓN
DE CORTE REQUERIDA PARA PRODUCIR LICUACIÓN EN N
CICLOS DE CARGA.
• COMPARAR LA TENSIÓN DISPONIBLE DE CORTE CON LA
GENERADA POR EL SISMO. Permite el trazado de perfiles
de tensiones y la definición de factores de seguridad
2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOS
RELACION DE TENSIONES CICLICAS (CSR)
Cyclic Stress Ratio
DEFINICIÓN
Parámetro de caracterización pseudo
empírica de las solicitaciones
generadas por el sismo en el perfil
de terreno
amax
h
h
ECUACION BASICA
Seed e Idriss (1971)
max=(h/g) amax
 
CSR   av
  ' vo
amax

  0 . 65


vo; vo’
rd
a
  max
 g
   vo
  
   ' vo

  rd


aceleración horizontal pico en el terreno
tensiones totales y efectivas
factor de reducción de las tensiones
2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOS
FS = (CRR/CSR)
2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOS
MÉTODO DE POULOS Y DOBRY
PASOS A SEGUIR:
1. IDENTIFICACIÓN DE LA RELACIÓN DE VACIOS IN SITU
2. DEFINICIÓN DE LA SSL. EN MUESTRAS REMOLDEADAS Y
RECOMPACTADAS
3. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA NO DRENADA IN SITU
4. CORRECCIÓN DE LA MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA NO
DRENADA EN RELACIÓN CON LA e IN SITU
5. CÁLCULO DE TENSIONES INDUCIDAS IN - SITU Y FACTOR DE
SEGURIDAD POR RELACIÓN DE TENSIONES DE CORTE
2. MÉTODOS SEMI - EMPÍRICOS
MÉTODO DE POULOS Y DOBRY
RELACION ENTRE SSL
3. MÉTODOS ANALÍTICOS
CARACTERÍSTICAS
• SON MÉTODOS APLICABLES EN CONDICIONES DE PRESIONES
EFECTIVAS, NO REQUIRIENDO RESULTADOS DE
LABORATORIO PARA SU UTILIZACIÓN
• ANALIZAN LA LICUACIÓN COMO UN COMPONENTE MÁS DENTRO DEL
PROCESO DINÁMICO GENERADO BAJO LA ACCIÓN DEL SISMO.
• EMPLEAN FUNCIONES “ANALÍTICAS” DE CRECIMIENTO DE LA
PRESIÓN DE POROS
• LA “CLAVE” DEL MÉTODO SE ENCUENTRA EN EL MECANISMO
ADOPTADO PARA LA GENERACIÓN Y DISIPACIÓN DE LA
PRESIÓN DE POROS EN FUNCIÓN DE LAS DEFORMACIONES
TANGENCIALES.
3. MÉTODOS ANALÍTICOS
REPRESENTACIÓN DEL PROCESO DE GENERACIÓN
DE PRESION DE POROS
1. DENSIFICACIÓN. Simulando un
material seco y con 3 constante
 "  e  eo  e
2. REDISTRIBUCIÓN TENSIONAL.
El tiempo de acción es menor al de
disipación.
  vr  C d    '  e  e o
 '  u
u 
 "
Cd
3. MÉTODOS ANALÍTICOS
FACTORES CONDICIONANTES DE LA MODELACION
1. EL MODELO DEPENDE INTIMAMENTE DE LA LEY DE DENSIFICACION
DEL SUELO, Y DE LOS COEFICIENTES DE COMPRESIBILIDAD
TANGENCIAL DEL ESQUELETO
2. AMBOS PARÁMETROS SON DE DIFICIL DEFINICIÓN EXPERIMENTAL,
inciden:
• En comportamiento inelástico del suelo
• Errores propios de los ensayos
3. COMO ALTERNATIVA A LOS ENSAYOS NO DRENADOS SE PLANTEAN
EVALUACIONES DE CORTE SIMPLE A “VOLUMEN CONSTANTE”.
4. LOS DEPÓSITOS SE CARACTERIZAN POR SU FALTA DE
HOMOGENEIDAD.
MODELOS DE GENERACION Y DISIPACION DE
PRESION DE POROS
MODELOS DESACOPLADOS
• GENERACION
DE PRESION DE POROS
METODOS DE VALORACION
1. ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SECAS.
Análisis del comportamiento de la micro estructura
Requiere un amplio y detallado conocimiento de la respuesta del
material.
Analiza en forma acumulativa los procesos de contracción y dilatación
del esqueleto
Relaciona estos procesos con las variaciones de presión de poros
ES POCO CONFIABLE
2. ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SATURADAS.
No requiere una interpretación del comportamiento de la micro
estructura
Mide en forma acumulativa los procesos de variación de las presiones
de poro, tensiones y variaciones de volumen
Se asumen un comportamiento sensiblemente semejante de los
materiales granulares
ES BASTANTE EMPLEADO
MODELOS DE GENERACION Y DISIPACION DE
PRESION DE POROS
MODELOS DESACOPLADOS
• ANALISIS DE RESPUESTA DEL TERRENO
MODELOS DE GENERACION Y DISIPACION DE
PRESION DE POROS
MODELOS DESACOPLADOS
• GENERACION DE PRESION DE POROS
METODOS DE VALORACION
2. ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SATURADAS.
MODELOS DE GENERACION Y DISIPACION DE
PRESION DE POROS
MODELOS DESACOPLADOS
• GENERACION DE PRESION DE POROS
METODOS DE VALORACION
rN 
ru 
1
2

N
Nf
1


1

 1  cos   ru 
2




 arcsen o 2  r N
1

α

1
RELACION DE PRESION DE POROS
ru
ENSAYOS DINAMICOS SOBRE MUESTRAS SATURADAS.
1.0
0.9
Medio
a=0.70
Inferior a=0.45
Superior a=1.10
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
RELACION DE CICLOS (N/Nl)
1.0
3. MÉTODOS ANALÍTICOS
TIPOS DE MODELOS:
SIN ACOPLAMIENTO
• Son similares al método simplificado de evaluación de
tensiones cíclicas
• Sustiyen la parte experimental por aplicaciones de un modelo
de generación de presiones u.
• Programas típicos: GADFLEA (M.E.F.); APOLLO (M.D.F.)
CON ACOPLAMIENTO
• Implica el uso de modelos que evalúan la respuesta in - situ e
“instantánea” del suelo durante el desarrollo del sismo y con
posterioridad al mismo.
3. MÉTODOS ANALÍTICOS
MODELOS DESACOPLADOS
PROCEDIMIENTO
• CARACTERIZACION GEOMETRICA Y PARAMETRICA DEL PERFIL
• HISTORIA DE TENSIONES DE CORTE.
Implica el empleo de programas de evaluación de la propagación de
onda, tipo SHAKE, en tensiones totales.
• IDENTIFICACION DE PARAMETROS BASICOS DE LA RESPUESTA
• CARACTERIZACIÓN DE LAS SOLICITACIONES DE FALLA
• FIJACION DE LA CRECIMIENTO DE LA PRESION DE POROS.
Sobre la base de funciones recomendadas o estudios experimentales
• RESOLUCION DE ECUACION DIFERENCIAL DE DISIPACION DE PRESION
DE POROS.
MODELOS DE GENERACION Y
DISIPACION DE PRESION DE POROS
MODELOS DESACOPLADOS
• APLICACIÓN
EN PROCESOS SISMICOS
PROCEDIMIENTO
1. GENERACION DE EXCESOS DE PRESION
Según los procedimientos antes planteados
2. DISIPACION DEL EXCESO DE PRESIÓN
Proceso que toma en cuenta ....
Capacidad de filtración en el terreno
Cambios volumétricos o deformaciones
u
t
 u
2
 Cv 
z
2

u g
t
MODELOS DE GENERACION Y
DISIPACION DE PRESION DE POROS
MODELOS DESACOPLADOS
• APLICACIÓN
EN PROCESOS SISMICOS
INCLUSION EN MODELOS NUMÉRICOS (Diferencias Finitas)
q 
Variación de ug en el tiempo
ug
t

u o  u gt
t
Evolución de ciclos en el tiempo
t = to
uo = f (rN; o)
t = to + t
 rN 
N
Nt

 t N eq
T
Nt
rNt = rNo + rN
u1 = f (rNt; o)
3. MÉTODOS ANALÍTICOS
CON ACOPLAMIENTO
• Implica el uso de modelos que evalúan la respuesta in - situ e
“instantánea” del suelo durante el desarrollo del sismo y con
posterioridad al mismo.
CONSIDERAN:
• Comportamiento ineslástico del material (ablandamiento por
deformación)
• La variación de G con la presión de confinamiento.
• Efectos de densificación progresiva.
• Generación y disipación de presión de poros.
• Amortiguamiento histerético y viscoso.
3. MÉTODOS ANALÍTICOS
CON ACOPLAMIENTO
• REQUIEREN VALORACION DEL COMPORTAMIENTO DEL
SUELO EN GRANDES DEFORMACIONES
• EJEMPLOS DE MODELOS:
• TARA - 3 (Finn et al, 1986)
• DYNAFLOW (Prevost, 1981)
• DIANA (Kowai, 1985)
• ELINOS (Bardent, 1980)
• DSAGE (Roth, 1985)
• DYNARD (Moriwaki et al, 1988)
3. MÉTODOS ANALÍTICOS
Por lo que respecta a los métodos de cálculo, si bien los métodos
empíricos pueden tacharse de excesivamente simples y en
ocasiones bastante conservadores, la incertidumbre que caracteriza
el estado actual de conocimiento de las propiedades dinámicas y
ecuaciones constitutivas del suelo, contrarresta en muchos casos
las ventajas teóricas de aplicar métodos de cálculo complejos, tales
como los métodos analíticos, basados en modelos físicos que
explican satisfactoriamente la mecánica de licuación. A ello se debe
probablemente, el que los métodos semiempíricos, híbridos entre
los dos anteriores y que representan un compromiso conveniente
entre el empirismo y el rigor, sean hoy por hoy los más avalados por
el uso.
R. Blasquez, 1986
MOVILIDAD CÍCLICA
(MÉTODO DE MAKDISI - SEED)
ETAPAS DE MODELACION:
• IDENTIFICACION DE LA ACELERACIÓN
CRÍTICA
• IDENTIFICACION DE LA ACELERACIÓN
PRODUCIDA POR EL SISMO
• INTERTGRACION DE LAS DEFORMACIONES
PERMANENTES
Movilidad Cíclica
Método de Makdisi y Seed
Movilidad Cíclica
Método Modificado de Makdisi y Seed
DESARROLLO DE PROCESOS DE
LICUACION
QUINTA PARTE
EJEMPLOS DE MODELACIONES
MODELO DE GENERACION DE
PRESION DE POROS EN SISTEMAS
UNIDIMENSIONALES
MODELOS DE GENERACION Y
DISIPACION DE PRESION DE POROS
MODELOS DESACOPLADOS
• EJEMPLO
CARACTERIZACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LOS
MATERIALES
MODELOS DE GENERACION Y
DISIPACION DE PRESION DE POROS
MODELOS DESACOPLADOS
• EJEMPLO
CRECIMIENTO Y DISIPACION DE PRESION DE POROS
MODELOS DE GENERACION Y
DISIPACION DE PRESION DE POROS
MODELOS DESACOPLADOS
• EJEMPLO
CRECIMIENTO Y DISIPACION DE PRESION DE POROS
MODELO SISTEMA ACOPLADO EN
ELEMENTOS FINITOS
3. MÉTODOS ANALÍTICOS
EJEMPLO: MODELACIÓN CON TARA - 3
MODELACION PROBLEMAS DE
MOVILIDAD CÍCLICA
Modelación Dinámica
Ejemplo Presa Piedra del Aguila
Modelación Dinámica
Ejemplo Presa Piedra del Aguila
Modelación Dinámica
Presa de Piedra del Aguila
Modelación Dinámica
Presa de Piedra del Aguila
Modelación Dinámica
Ejemplo Presa Piedra del Aguila
Tipo
AcMax
(g)
Denom.
Tt
(seg)
Duración (seg)
Total
Cercano
Lejano
0.200
0.130
Acotada
Acumul
Fuente
C1
0.02
64.00
9.50
12.00
Sismo Coalinga
C2
0.01
40.95
9.83
12.00
Sismo Castaic
C3
0.05
10.00
5.90
5.20
Sintético Cercano
C4
0.05
14.75
10.90
9.80
Sint. Cercano Modif.
L1
0.03
122.85
36.39
60.00
Sismo Taft Modif.
L2
0.05
60.00
41.75
40.00
Sintético Lejano
L3
0.05
122.85
36.39
60.00
Sint. Lejano Modif.
Modelación Dinámica
Presa de Piedra del Aguila
Modelación Dinámica
Presa de Piedra del Aguila
C1
C2
C3
C4
L1
L2
L3
DESPLAZAMIENTO (cm)
1000
100
10
1
0.1
0.00
0.05
0.10
ACELERACION CRITICA (g)
0.15
0.20
CONCLUSIONES
1. Los procesos de licuación hacen referencia de fenómenos de
consecuencias diversas sobre las estructuras afectadas.
La licuación propiamente dicha se vincula con “fallas
catastróficas”. Sin embargo, las movilidades cíclicas
pueden implicar deformaciones permanentes que
pongan en peligro la funcionalidad de las estructuras
afectadas.
2. Dentro de los medios de caracterización de la potencialidad
de licuación de distintos materiales, los métodos de
evaluación de campo tienen las mayores aplicaciones.
Los ensayos de laboratorio se encuentran con el
inconveniente de la reproducción adecuada de las
condiciones in situ originales
CONCLUSIONES
3. Los reconocimiento del perfil del terreno a través de ensayos
tipos SPT o CPT son los más recomendados a la hora de
la caracterización de los materiales. En el caso de
gravas se recomienda en el empleo de sistemas tipo
BPT.
4. Los modelos de simulación de los procesos de licuación
basan su desarrollo en la definición de las tendencias de
crecimiento y disipación de las presiones de poros. Si
bien existen importantes variedades de modelos, las
formulaciones sencillas resultan de interés por su
probada capacidad de aplicación.
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desarrollo de procesos de licuacion