Socavación en fundaciones de estructuras debido a tsunamis

Abstract

La presente investigación se centra en el efecto run-up (ascenso de la superficie del mar en tierra observado por encima del nivel medio del mar) y run-down (retorno o retiro del agua de mar de la costa después de ocurrido el run-up) del Tsunami, que puede movilizar gran cantidad de depósitos de sedimentos. Consecuentemente, este resulta en la erosión y daño por socavación, que puede socavar los cimientos de edificios y otras infraestructuras costeras. La profundidad de socavación debido al Tsunami es difícil de predecir debido a las muchas variables que rigen el mecanismo de socavación. Estas variables son la velocidad del flujo, el número de fundaciones (pilares), la forma del pilar, tamaño de los pilares, la proximidad de los pilares a la línea costera, la altura de ola, pendiente del talud costero y las propiedades de la tierra alrededor del pilar. Los códigos actuales como el ASCE 7-05 dan consideración a la socavación, pero no proporcionan orientación para el cálculo de la profundidad de socavación. Por otra parte, gracias a investigaciones anteriores se pudo deducir que durante el run-up y run-down del Tsunami se produce una falla de licuefacción en los taludes de arena fina de la costa, debido a la presencia de un alto exceso de presión de poros que ocasiona la reducción del esfuerzo efectivo durante el run-down. Esto quiere decir que, a medida que el nivel de agua y la velocidad disminuyan, la presión sobre el lecho de sedimentos disminuye, creando un gradiente de presión de poros dentro de la arena y paralelamente se origina la disminución de esfuerzos efectiva dentro de la arena, así mismo la resistencia al corte del suelo saturado se reduce a cero ocasionando que el suelo se comporte como un líquido. Teniendo en cuenta lo anterior la presente investigación tiene como objetivo el desarrollo y validación de un modelo numérico semi-empírico para evaluar la profundidad de socavación inducida por el tsunami en suelos arenosos. Este modelo numérico experimental se logró a partir de una serie de experimentos modelo-escala donde se investigó los mecanismos de socavación asociados con un tsunami que incide sobre una fundación de forma circular como cuadrada y teniendo en cuenta las variables que rigen el mecanismo de socavación. Este estudio contribuirá con la comprensión de los efectos del tsunami sobre las fundaciones estructurales, y será de mucha ayuda para la aproximación y predimensionamiento del fondo de cimentación en estructuras costeras.