La dinámica de suelos en los problemas sísmicos

Abstract

La presente tesis profesional desarrollada como uno de los requisitos para optar el grado de Ingeniero Civil, forma parte de las investigaciones que viene realizando el Ing. Arnaldo Carrillo Gil, Profesor del Departamento de Estructuras y Construcción de la U.N.I., en el área de la Dinámica de Suelos para su posterior aplicación en el cálculo de cimentaciones en el Perú. El método dinámico para resolver el problema de la cimentación de una obra de Ingeniería merece particular atención debido a su lógico fundamento matemático desarrollado recientemente. Por otro lado, sabemos también que la importancia que adquiere este análisis está en función directa con la afinidad, o correspondencia que se pueda obtener entre los resultados de campo y los de laboratorio. Es en este sentido que el desarrollo del presente tema ha buscado las correlaciones entre los métodos tradicionales en Mecánica de Suelos y los métodos propuestos y desarrollados últimamente en varios países del mundo en el área de Dinámica de Suelos, especialmente EE.UU., Japón y Rusia. Así tenemos que en el Capítulo I establecemos como punto de partida el estudio de la naturaleza de los suelos en sus fases y esfuerzos bajo los cuales se encuentra en la naturaleza, las variables que afectan el comportamiento dinámico de éste, así como las condiciones estables o inestables en que se puedan encontrar. En el Capítulo II analizamos las relaciones esfuerzo deformación bajo condiciones estables para vibraciones cíclicas de pequeña amplitud y gran amplitud para suelos cohesivos y no cohesivos. Además, hacemos una descripción de la resistencia bajo carga cíclica. En el Capítulo III hacemos un estudio del fenómeno de la amplificación local analizando su comportamiento, los problemas en su interpretación, así como los modelos analíticos útiles en su determinación. Analizamos también la propagación unidimensional de las ondas a través del suelo bajo comportamiento lineal y no lineal de éste, otros modelos de propagación establecidos, los efectos de los estratos intermedios débiles que se pueden encontrar dentro de la masa del suelo en el fenómeno de la amplificación, así como las modificaciones que sufren los espectros de diseño de acuerdo con el perfil del suelo. En el Capítulo IV analizamos el fenómeno de compactación y pérdida de resistencia del suelo debido al efecto de la vibración sea esta forzada o del tipo sísmica. Además, describimos en forma breve el fenómeno de licuefacción, así como de los diversos factores que lo afectan. Por último, en el Capítulo V, basados en estudios realizados por investigadores japoneses acerca de relaciones que existen entre la velocidad de corte Vs y ciertos parámetros típicos de un suelo tales como el módulo de elasticidad, E, módulo de reacción de la sub-rasante, Ko, número de golpes en el ensayo de penetración estándar, N, etc.; así como de los resultados de ensayos realizados en los suelos de Lima y alrededores por el Ing. Arnaldo Carrillo Gil en que se determina la dependencia entre el valor Ko y el valor E, y estableciendo ciertas ecuaciones entre estos valores, llegamos a establecer criterios para la determinación del valor Vs en función de E o de Ko, ya sea en forma gráfica o en forma numérica. Este Último análisis se ha realizado sobre los siguientes tipos de suelos: -Suelos del tipo arcilla -Suelos del tipo intermedio -Suelos del tipo arenas -Suelos del tipo grava Para los cuales se presentan las operaciones y los resultados, así como las ecuaciones obtenidas, además de los gráficos tabulados. Es mi mayor deseo que este trabajo realizado para optar el grado de Ingeniero Civil sea una pequeña contribución en el esfuerzo realizado para llegar a comprender de manera precisa la forma del comportamiento de un suelo cuando está sometido a vibraciones.