mecánica suelos ii - cap iv - v - dinámica de suelos y licuación de suelos
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ejemplo de licuacion de suelosTRANSCRIPT
-
Curso : Mecnica de Suelos II
Introduccin a la Dinmica de Suelos
y Licuacin de Suelos
Docente : Ing. Reynaldo Reyes Roque., MSc.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH
SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
-
Introduccin a la Dinmica de Suelos
- Sismo tectnica
- Ondas ssmicas
- Peligro ssmico
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SISMO TECTONICA
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MAPA DE LAS PLACAS
TECTNICAS DEL MUNDO
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Fig 4 Mapa de la Actividad ssmica en el Per 1960
- 1995
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Mecanismos focales obtenidos para el peru por tavera y buforn(1998), periodo
1990 - 1996 (mb > 5.8). A) sismos con foco superficial b) sismos con foco
intermedio y profundo
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PRINCIPALES FALLAS
ACTIVAS EN EL PERU Fallas Chaquibamba
Falla de Quiches
Sistema de Fallas de la cordillera Blanca
Falla de Huaytapallana
Falla en la regin del Cuzco
Falla Zurite
Falla Tambomachay
Falla de Ausangate
Falla de Huambo - Cabanaconde
Falla de Chulibaya
Falla de Rioja Moyobamaba
-
Sistema de fallas de la
cordillera blanca
El mayor sistema de fallas activas del Per se
encuentra entre Chiquin y Corongo (Ancash).
Falla normal longitud de 100 Km. constituyendo una
estructura continua .
El sector meridional de 77 Km. con traza
discontinua.
Desplazamiento calculado es de 35 mt. en los
ltimos 50,000 aos y desplazamientos verticales de
1000 mt.para el cuaternario.
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Falta normal. Escarpa cerca de Beni
Rached. 1980 El Asnam Terremoto [4].
.
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permiten catalogar a esta estructura
regional como una fuente
sismognica continental (intraplaca)
donde se puede esperar que ocurran
en el futuro rupturas con
desplazamientos verticales con
recurrencia de 1,900 a 2,800 aos
(Salazar et al., 1984). A su vez,
Bonnot (1984) y Bonnot y Sbrier
(1985) realizaron trincheras
estimando un intervalo de recurrencia
de 2,480 aos para sismos de mb: 4,5
y 3,000 aos para sismos de mb 7.
No se conocen sismos histricos relacionados con la
reactivacin de estas fallas (Silgado, 1978). Sin
embargo, las evidencias geolgicas y
geomorfolgicas asociadas con la actividad ssmica
superficial con profundidad focal 1230 km y de
magnitud menor que mb: 4,7 (Salazar et al., 1984),
Falla de la Cordillera Blanca
-
El terremoto de Alaska de 1964 fue de 9,2 en la escala de Richter, siendo uno de los ms fuertes que se han producido en Norteamrica. Provoc la muerte de 131 personas y devast parte de Anchorage y Valdez. El temblor deshizo los cimientos de numerosos edificios y dej grietas en las calles.
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ONDAS SISMICAS
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PROPIEDADES DINMICAS DE LOS SUELOS
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INGENIERA SISMO GEOTCNICA
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INGENIERA SISMO GEOTCNICA
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PELIGRO SISMICO
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PELIGRO SISMICO EN EL PER
1.0 INTRODUCCION
1.1 IMPORTANCIA DEL ESTUDIO
2.0 SISMOTECTONICA
2.1 INTRODUCCION
2.2 PRINCIPALES RASGOS TECTONICOS
2.2.1 PRINCIPALES FALLAS ACTIVAS DEL PERU
2.3 SISMICIDAD
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PELIGRO SISMICO EN EL PER
3.0 DETERMINACION DE FUENTES
SISMOGENICAS
3.1 DETERMINACION DE FUENTES
SISMOGENICAS
3.2 OBJETIVO
3.3 DETERMINACION DE LOS PARAMETROS
SISMOLOGICOS
3.4 PROFUNDIDADES REPRESENTATIVAS DE LOS
HIPOCENTROS DE LAS FUENTES
3.5 LEYES DE ATENUACION
-
PELIGRO SISMICO EN EL PER
4.0 EVALUACION DEL PELIGRO
SISMICO
4.1 FUNDAMENTOS DEL ANALISIS DEL
PELIGRO SISMICO
5.0 CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
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IMPORTANCIA DE REALIZAR UN ESTUDIO
DE PELIGRO SSMICO EN EL PER
- Debido a que el Per se encuentra en una de las regiones
de ms alta actividad ssmica que existe en el mundo y
por tanto expuesto a este peligro, que trae consigo la
prdida de vidas humanas y materiales.
Es necesario efectuar estudios que permitan conocer el
comportamiento ms probable de estos fenmenos para
poder planificar y mitigar los grandes efectos que traen
consigo y una forma de conocer el probable compor-
tamiento ssmico de un lugar es mediante la evaluacin
del peligro ssmico en trminos probabilisticos que
podran ocurrir en un lugar determinado.
-
METODOLOGIA DE PELIGRO
SISMICO
Revisin del Catalogo Ssmico del Proyecto SISRA ( Sismicidadde la regin Andina, 1982) y actualizando con los datosverificados y publicados por el ISC ( International SeismologicalCentre ) y del instituto geofsico del Per, National Earthquakeinformation centre.
Proponer fuentes sismolgicas en base a la Sismicidadencontrada y a las caractersticas tectnicas.
De la revisin de fuentes sismolgicas del Per tenemos laspropuestas por el Dr. Huaco; Casaverde Vargas 1980.
Plantear los parmetros sismolgicos para las fuentespropuestas.
Evaluacin del peligro ssmico en el pas, aplicando la metodologa desarrollada por A. Cornell utilizando el programa RISK (MC GUIRRE, 1976
-
TERREMOTOS
OCURRIDOS
EN PER
ENTRE
(1513-1959),
LO >VIII MM
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DETERMINACION DE LAS FUENTES SISMOGENICAS Y LOS
PARAMETROS PARA LA
EVALUACION DEL PELIGRO
SISMICO
-
Proyeccin horizontal en funcin de la profundidad de los ejes P para terremotos
con foco superficial (a) y T para terremotos con foco intermedio (b) y profundo (c)
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Figura 1.- Sismicidad en la regin Sur de Per para el periodo 1964 - 1996 (M>5.0) y
seccin vertical segn la lnea A-A'. Los crculos muestran los sismos de
foco superficial, los cuadrados con foco intermedio y los tringulos con
foco profundo.
-
Figura 5.- Mecanismo Focal y orientacin del esfuerzo principal que dio origen al terremoto
de Arequipa del 23 de Junio de 2001. Se indica la ubicacin de 3 rplicas principales
y los valores de magnitud en diferentes escalas.
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Los aftershock dividen en zonas del terremoto de Northridge ilustra el rea ancha afectada por
movimientos en el avin de la falta. stos son alguno del aftershocks ms grande (M >4.0). El
crculo ms grande representa el M = 6.7 susto principal.
-
Modelos de los aviones de la falta de los 1994 Northridge (magenta) y 1971 San Fernando los terremotos (azul)
sugiera que el movimiento en la falta del empujn enterrada responsable para el terremoto de Northridge
terminado aproximadamente 5 kilmetros bajo la superficie. Este movimiento puede haber terminado contra uno
de las faltas que entraron 1971. Las estrellas muestran posiciones del hypocenters de los dos sustos, y las
series de puntos rojos y azules indican situaciones de aftershocks. Compare esta ilustracin con la vista de
perspectiva en page13
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SISMICIDAD HISTORICA
Conquista y colonizacin
1532 - 1535
Silgado - Descripcin
Siglo XVI - XIX ciudades principales
Estimacin de Magnitudes
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SISMICIDAD INSTRUMENTAL
Catalogo ssmico del Proyecta SISRA Eventos del ao 1900. Verificados por
International Seismological Centre
National Earthquake Information Centre
NOOA
Instituto Geofisico del Per
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MAGNITUD MINIMA ( M min )
M min libre = 0
M min propiamente dicha
M min ingenieril = 5
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DETERMINACION DE LOS
PARAMETROS SISMOLOGICOS
Magnitud mnima de homogeneidad(Mmin)
Pendiente de la distribucin Gutemberg Ritcher(b)
Tasa media anual de actividad ssmica()
Magnitud mxima (Mmax).
LEY DE ATENUACION
-
PENDIENTE DE DISTRIBUCION DE LA
ACTIVIDAD SISMICA
DETERMINACION DE ( b ),para cada fuente sismognica: Log N = a - b M
N = Numero de sismos de magnitud M o mayor por unidad de tiempo.
.a,b = Parmetros que dependen de la sismicidad de la zona.
Calcular a y b : Mnimos Cuadrados,mxima verosimilitud
-
MAGNITUD MAXIMA ( Mmax )
Magnitud maxima probable que puede ser
liberado como energia sismica.
. Seleccionar el sismo mas grande que ha
ocurrido en la fuente en el pasado
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TASA DE ACTIVIDAD SISMICA m
Numero de sismos con magnitud igual o mayor a la magnitud minima en cada una
de las fuentes es el valor del parametro en
una distribucion de Poisson.
= - Tasa media anual de ocurrencia de eventos
mayores o iguales que la magnitud minima de
homogeneidad.
-
LEYES DE ATENUACION
Ln ( a ) = 4.23 + 0.8 Ms Ln ( R + 25 )
Dr Casaverde y Vargas ( 1981 )
Ln ( a ) = 8.38 + 0.41 Ms 1.2 Ln( R + 40)
Dr Huaco ( 1980 )
. a = aceleracion cm/ sg2
. R = distancia hipocentral km
-
FUNDAMENTOS DEL ANALISIS DEL
PELIGRO SISMICO
n
P(A) = S ( A / Ei ) * P ( E i )
i
-
FUNDAMENTOS DEL ANALISIS DEL
PELIGRO SISMICO
P(I i ) = P[I / ( s , r ) ]fs ( S ) f R ( r ) ds dr
-
Se determina el estudio del Peligro ssmico
prediciendo probabilisticamente las aceleraciones
mximas que podran ocurrir en cualquier punto
de la superficie materia de la evaluacin,
mayormente en basamento rocoso.
METODOLOGIA PARA LA EVALUACIN
DEL PELIGRO SISMICO
-
- Evaluacin de riesgos y peligros
- Estudios de propagacin de ondas
- Anlisis dinmico de presas de tierras
- Anlisis dinmico de cimentaciones
- Licuefaccin
- Estudios de microzonificacin ssmica
- Estabilidad antissmica
- Etc.
DINMICA DE SUELOS
-
FIGURA-6 MAPA DE DINMICA DE
SUELOS
Segn A. Martnez Vargas 1977
FIGURA-7 MAPA DE ISOPERIODOS DE
LIMA-PER
Segn Zenn Aguilar et al (2005)
(No remplaza al de dinmica de suelos)
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FOTO AEREA IMAGEN SATELITAL
1930 2007
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MAPAS DE MECNICA DE SUELO DE LIMA
(A. Martnez Vargas-1975-77) (CISMID-APESEG-2006)
-
12
3
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S
A N
T A
13
R I O
P A
R I A
C
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26
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1
87
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2323a
23b
IA
IA
IB
IB
IIA
IIA
IIA
IIB
IIB
IIIA
IIIA
IIIA
IIIB
IVA
IVA
IVA IVA
IVA
IVA
IVA
IVA
IVB
VA
VA
VB
VB
VB
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8955.0
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0 N
8953.0
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0 N
8952.0
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8951.5
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8951.0
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8950.0
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8949.0
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8948.5
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8948.0
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8942.5
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8943.5
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8944.5
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219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E219.00 E
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8950.0
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0 N
227.00 E227.00 E227.00 E227.00 E227.00 E227.00 E227.00 E227.00 E227.00 E227.00 E227.00 E
223.50 E
224.00 E
224.50 E
225.00 E
222.00 E
222.50 E
223.00 E
220.50 E
221.00 E
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0 N
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224.00 E
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224.50 E
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0 N 225.00 E
225.50 E
226.00 E
226.50 E
220.00 E
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0 N
219.50 E
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0 N
8941.0
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8940.0
0 N
8940.0
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8940.0
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8940.0
0 N
8940.0
0 N
8940.0
0 N
8940.0
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8940.0
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8940.0
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0 N
225.00 E
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226.00 E
8945.0
0 N
225.50 E
225.00 E
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0 N
225.00 E
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0 N
225.00 E
8944.5
0 N
225.00 E
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0 N
8943.5
0 N
8943.5
0 N
8943.5
0 N
220.50 E220.50 E220.50 E220.50 E220.50 E220.50 E220.50 E
225.00 E 225.00 E 225.00 E 225.00 E 225.00 E 225.00 E 225.00 E 225.00 E 225.00 E 225.00 E
8950.0
0 N
8950.0
0 N
8950.0
0 N
8950.0
0 N
HUARAZPLAN DE DESARROLLO URBANO
HUARAZ
INDEPENDENCIA
BOLOGNESIHUARMEY
OCROS
ASUNCION
RECUAY
AIJA
CARHUAZ
HUARAZ
HUARI
YUNGAY
CARLOS FERMIN
FIDCARRALD
ANTONIO
RAYMONDI
MARISCAL
LUZURIAGA
HUAYLAS
POMABAMBACORONGO
SIHUAS
CASMA
SANTA
PALLASCA
N
N
GOBIERNO PROVINCIAL DE HUARAZ
GOBIERNO DISTRITAL DE INDEPENDENCIA
DOCUMENTOS FUENTE MUNICIPALES
MICROZONIFICACION
ING. LOMBARDO MAUTINO
DR. ALFREDO VERA ARANA
DR. HUGO YUEN CARDENAS
ECO. EDUARDO MAURICIO S.
ARQ. CARLOS MORALES PONCE
B. ARQ. ROSA CABALLERO CABANA
O. M. N :
HUARAZ - INDEPENDENCIA
HUARAZ
ANCASH
ANGELES
AUTORIDADES
ING. CARLOS SALAZAR
ING. VICTOR GARCES DIAZ
ARQ. RONALD CORRALES PICARDO
- CARTA NACIONAL - IGN
- PLANOS REGULADORES DE
HUARAZ ELABORADOS POR
CODUH - ODUS 1979
- PLAN DE ZONIFICACION 1996-2002
- PLANO PETT
- CATASTRO DEL GOBIERNO
PROVINCIAL DE HUARAZ
- CATASTRO DEL GOBIERNO
DISTRITAL DE INDEPENDENCIA
- TRABAJO DE CAMPO :
EQUIPO TECNICO DEL PLAN DE
DESARROLLO URBANO
HUARAZ-INDEPENDENCIA
2004-2009
PSAD 561/20000
JULIO-2004
SISMICA
SIMBOLO ZONA SUELO PREDOMINANTECARGA NIVEL PERIODO
SIMBOLO(Kg./cm2) (m.) ( S. )
LEYENDA
I-ALimos y arena arcillosa , seguido de gravas arcillosas pobremente graduadas
2.00-2.50 > 6.00 0.15 - 0.25No se espera asentamientos , tampoco la presencia de grietas .La amplificacin sismica es minima
I-B 2.00-2.50 > 6.00 0.15 - 0.20No se espera amplificacin ssmica zona potencialmente vulnerable a aluviones y avalanchas
DEL SUELOADMISIBLE FREATICO
II-A
Arena limo arcillosa seguido de arena limosa a partir de 2.5 m. subyace un 1.50-2.00 > 7.00 0.35 - 0.45 No existe la posibilidad de asentamientos , ni ocurrencias de grietas , es probable que
ocurra la amplificacion ssmica.estrato de arena arcillosa
II-BGravas y arenas poco densas de diversas
1.00-2.00 > 3.00 0.30 - 0.40La topografia presenta una pendiente ligeramente pronunciada .No existe la posibilidad
graduacin
III-AArena limo arcillosa , seguido de
1.00-1.50 > 3.00 0.25 - 0.35No se espera asentamientos , tampoco la presencia de grietas en el suelo ,
existe la posibilidad de amplicacin ssmicaarena arcillosa
III-Ben un matriz de arena limo arcillosa
1.00-2.00 0.30 - 0.35Topografia de pendiente pronunciada . Se espera asentamientos y aplificacin ssmica
moderada . Usas zapatas conectadas para edificios de mas de 4 pisos y poca carga
IV-AArcilla de baja compresibilidad,seguido de
< 1.00 0.45 - 0.55Es factible la ocurrencia de asentamientos y grietas. posible amplificacin ssmica
debido a la topografia y nivel freatico alto.
IV-BGravas y arenas sueltas de distinta
< 1.50 0.35 - 0.40Topografia de pendiente pronunciada . Se espera asentamientos , agrietamientos
y amplificacion sismica . Se recomienda usar zapatas conectadas
V-A Arcilla de baja compresibilidad , seguido de --- ---Se presenta asentamientos y agrietamientos de diferente magnitud .
Amplificacin ssmica elevada .Zona no habitable
V-B sucesivas capas de arcilla limosa o arena < 1.00 1.00 - 0.65 0.3Condiciones mas desfavorables .Topografia plana .se espera asentamientos ,
agrietamientos y amplificacin ssmica.Se recomienda usar plateas de cimentacin arcillosa blandas y poco consolidados para estructuras de mas de dos pisos.
Para las zonas NO INDICADAS se recomienda estudios especficos de lo contrario se considera V- A , V - B o IV - ANOTA:FUENTE TESIS UNASAM - FIC
PLANO:
Para edificios superiores a 3 pisos debern tener estudios de suelos
-
Figura. Diagrama de flujo donde se muestra la ruta utilizada para evaluar la Respuesta Ssmica
LINEAL EQUIVALENTE
ANLISIS NO LINEALES
MTODO VIGA CORTANTE
Anlisis Unidimensional
MTODO ELEMENTOS FINITOS Anlisis Bidimensional
MTODO ELEMENTOS FINITOS
ANLISIS SSMICO
ANLISIS DE RESPUESTA SISMICA
-
Licuacin de Suelos
MODALIDADES MS FRECUENTES
PERDIDAS DE CAPACIDAD PORTANTE
SUBSIDIENCIAS
INESTABILIDAD DE LADERAS
VOLCANES O ERUPCIONES DE ARENA
-
NIIGATA, 1964
PERDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE
-
Fuente: Johanson, Univ.
Washington, 2000
PERDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE
-
VENEZUELA, 1985
PERDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE
FUENTE: UNI. SAN LUIS, 2001
-
PERDIDA DE CAPACIDAD PORTANTE
KOBEFuente: Johanson, Univ.
Washington, 2000
-
INSTABILIDAD DE MUROS DE
SOSTENIMIENTO
KOBEFuente: Johanson, Univ.
Washington, 2000
-
INSTABILIDAD DE LADERAS
Fuente: Johanson, Univ.
Washington, 2000
-
SISMO PERU, 1970
INESTABILIDAD DE LADERA
FUENTE: UNI. SAN LUIS, 2001
-
INESTABILIDAD DE LADERA
FUENTE: UNI. SAN LUIS, 2001
-
INESTABILIDAD DE LADERA
LOWER SAN FERNANDOFuente: Johanson, Univ.
Washington, 2000
-
INESTABILIDAD DE LADERA
LOWER SAN FERNANDO
-
VOLCANES DE ARENA
VENEZUELA, 1989
-
VOLCANES DE ARENA
FUENTE: UNI. SAN LUIS, 2001
-
SUBSIDIENCIA
-
LICUACION
CARACTERSTICAS DEL FENMENO.
El equilibrio esttico es roto por la aplicacin de acciones estticas
o dinmicas, en suelos con una reducida resistencia residual.
Las acciones externas derivan en un proceso de crecimiento de las
presiones de poros, sin posibilidad de disipacin rpida en
funcin del tiempo de carga.
La resistencia residual es la existente en el suelo licuado.
Acciones desencadenantes:
Estticas: construcciones o excavaciones.
Dinmicas: sismos, explosiones, pilotajes, etc.
Las fallas se asocian con grandes desplazamientos y acciones
catastrficas.
-
Los fenmenos de licuacin consisten en la prdida de
resistencia al esfuerzo cortante, temporal o definitivo. Tal
prdida conduce al colapso a cualquier estructura edificada
sobre o hecha de un material que entra en licuacin
-
RELACION DE TENSIONES CICLICAS (CSR)
Cyclic Stress Ratio
DEFINICIN
Parmetro de caracterizacin pseudo emprica de las
solicitaciones generadas por el sismo en el perfil de terreno
ECUACION BASICA
Seed e Idriss (1971)
amax aceleracin horizontal pico en el terrenovo; vo tensiones totales y efectivas
rd factor de reduccin de las tensiones
d
vo
vomax
vo
av rg
aCSR
'65.0
'
amax
h
max=(h/g) amax
h