Previsión numérica de la licuación por el método de esfuerzos efectivos

Abstract

La licuación ha causado grandes daños alrededor del mundo, que han involucrado pérdidas humanas y materiales. Este fenómeno se genera principalmente por los eventos sísmicos, y por ello los países con mayor actividad sísmica son los más vulnerables a sufrir este tipo de pérdidas. En el Perú, la evaluación de la licuación se realiza por el método de esfuerzos totales. Este método tiene la ventaja de estar bien documentado y ha sido calibrado en función a casos históricos donde ha ocurrido la licuación. Sin embargo, este método considera de manera separada la activación de la licuación, la estabilidad por flujo y las deformaciones sísmicas inducidas; etapas que son parte de un mismo fenómeno. El método de esfuerzos efectivos permite evaluar la licuación como un único evento, siguiendo de cerca la física real involucrada en este fenómeno. En este trabajo, para la evaluación de la licuación se presenta el método de esfuerzos efectivos a través del modelo pobremente acoplado de Finn y el modelo completamente acoplado denominado UBCSAND. A su vez, de acuerdo a trabajos en modelamiento numérico de licuación realizados por diversos autores, se presenta un esquema para el análisis de licuación. Este esquema es aplicado a un caso real ubicado en el Perú y por ende sometido a las condiciones sísmicas del país. El esquema propuesto se ha realizado para el análisis de una presa de tierra y es aplicable por medio del software de diferencias finitas FLAG. En este esquema se incluyen la determinación de esfuerzos en condiciones iniciales y durante la etapa de operación de la presa. Para las condiciones sísmicas se proponen realizar varios análisis dinámicos previos a la licuación. Estos consisten en análisis sin amortiguamiento y con amortiguamiento, a fin de comprender y verificar los efectos dinámicos más importantes tales como las deformaciones de corte máximas. El análisis de licuación se realiza empleando los modelos de Finn y UBCSAND, considerando análisis de sensibilidad de factores clave como el efecto del flujo de agua durante la excitación sísmica. Finalmente, se considera el efecto po'-st-sismo mediante análisis que consideren la reducción de la resistencia al corte de los materiales que han licuado. Debido a la complejidad de este tipo de modelamiento numérico, en cada etapa se presentan recomendaciones a fin de garantizar que el análisis de licuación sea adecuado. Estas recomendaciones incluyen la creación de la grilla, las condiciones iniciales de esfuerzos previos al análisis dinámico, la propagación de ondas en el modelo, los tipos de amortiguamiento, la sensibilidad del espesor del suelo potencialmente licuable, la sensibilidad en los parámetros de resistencia a la licuación, algoritmos para “controlar“ el nivel de deformaciones de la grilla cuando ocurre la licuación, entre otros. El caso de aplicación se realiza empleando el esquema propuesto y bajo la acción de dos registros sísmicos, uno del tipo interfase y otro del tipo intraplaca. El análisis se realiza de forma detallada, indicando las características más resaltantes al modelar la licuación.