Licuefacción de suelos en rellenos hidráulicos: lecciones del terremoto de Tohoku 2011 en Chiba, Japón

Este informe analiza las fallas de terreno -y también las zonas donde no se observaron fallas- en el distrito de Mihama Ward, Chiba, Japón, después del terremoto de Tohoku de 2011, de magnitud M9.0. Además, el trabajo amplía de manera importante el componente de ensayos de laboratorio de la base relacional Next Generation Liquefaction (NGL). Mihama Ward se emplaza sobre suelos de relleno hidráulico colocados mediante tuberías. Ese método produjo un gradiente de granulometría: los materiales más gruesos se depositaron cerca de las tuberías de descarga, mientras que los finos fueron transportados a mayor distancia. Las observaciones de investigadores de la Universidad de Chiba mostraron que las manifestaciones de falla del terreno aparecieron principalmente cerca de las zonas de descarga y no tan claramente en sectores más alejados. La hipótesis inicial fue que la susceptibilidad a la licuefacción explicaría el patrón observado: suelos más gruesos y arenosos cerca de las tuberías serían más susceptibles, mientras que suelos más finos, con arcillas y mayor plasticidad, serían menos susceptibles. Los ensayos de laboratorio confirmaron solo parcialmente esta idea. Hubo zonas con alto contenido de arcilla y sin manifestación superficial, y zonas granulares con manifestaciones extensas. Sin embargo, en la zona de transición se encontraron limos finos no plásticos que sí eran susceptibles a licuefacción, aunque no generaron manifestación superficial evidente. La interpretación principal es que esos limos probablemente licuaron durante el terremoto, pero no llegaron a manifestarse en superficie. Dos factores pudieron influir: condiciones de terreno relativamente plano con bajas tensiones estáticas de corte y construcciones residenciales livianas; y, además, una menor capacidad de los limos para erosionarse hacia la superficie y formar volcanes de arena, en comparación con suelos más arenosos. El caso destaca una distinción crítica para la ingeniería sísmica: no es lo mismo el disparo de licuefacción -desarrollo de presión de poros y pérdida de resistencia- que su manifestación superficial -grietas, volcanes de arena, asentamientos o desplazamientos laterales-.

1. Introducción La licuefacción de suelos arenosos y limosos sin cohesión es uno de los mecanismos de falla más relevantes en ingeniería sísmica. Ha producido deformaciones, asentamientos e inestabilidad en terremotos históricos, como Niigata 1964, Tohoku 2011 y la secuencia sísmica de Canterbury, Nueva Zelanda, entre 2010 y 2011. El informe también recuerda que suelos finos, tradicionalmente considerados poco susceptibles, pueden generar fallas importantes por ablandamiento cíclico. Ejemplos históricos incluyen deslizamientos en Anchorage durante el terremoto de Alaska de 1964, daños en Wufeng durante el sismo Chi-Chi de Taiwán de 1999 y fallas bajo fundaciones en Adapazari, Turquía. La lección técnica es directa: para evaluar el riesgo sísmico no basta con mirar si el suelo es arena o arcilla. También importan la mineralogía, la plasticidad, el estado del suelo, el nivel freático, el confinamiento, la presencia de una costra superficial, la estratigrafía y la interacción suelo-estructura. 1.1 Susceptibilidad, disparo y manifestación El informe define la susceptibilidad como una propiedad de los minerales que componen el suelo. Los suelos susceptibles están formados por partículas de baja superficie específica, como arenas, gravas o limos no plásticos. Su resistencia depende principalmente del contacto mecánico entre partículas. Los suelos no susceptibles están dominados por minerales arcillosos de alta superficie específica. En ellos, las interacciones electroquímicas generan plasticidad y un comportamiento más moldeable o pegajoso. En un suelo arenoso susceptible, la carga cíclica puede producir una caída rápida de resistencia: eso es el disparo de licuefacción. En un suelo arcilloso o menos susceptible, el deterioro puede ser gradual: eso es ablandamiento cíclico. Ambos mecanismos pueden producir daño, pero no siempre dejan la misma huella en superficie. La manifestación es lo que el inspector ve en terreno: grietas, volcanes de arena, asentamientos o desplazamiento lateral. Un punto crítico del informe es que puede existir disparo de licuefacción sin manifestación superficial clara. 2. Caso de estudio: Mihama Ward, Chiba Mihama Ward es un sector de terreno ganado al mar en Chiba, Japón. Fue construido con material dragado desde el fondo de la bahía de Tokio y depositado mediante tuberías de descarga. La colocación del relleno comenzó en la década de 1960 y terminó hacia mediados de la década de 1980. Durante el proceso de relleno hidráulico, las partículas más gruesas tendieron a depositarse cerca de las tuberías. Las partículas más finas fueron transportadas más lejos por el flujo de agua. Esto generó una variación espacial del tipo de suelo y, por lo tanto, de la susceptibilidad a licuefacción. Después del terremoto M9.0 de Tohoku-Oki del 11 de marzo de 2011, equipos de la Universidad de Chiba inspeccionaron caminos y parques del distrito. Registraron evidencias superficiales de licuefacción, especialmente volcanes de arena, y las clasificaron como severas, menores o inexistentes.

2.1 Hipótesis inicial del estudio La hipótesis inicial fue que la distancia a las tuberías de descarga explicaba el daño: cerca de las tuberías habría suelos más arenosos, por tanto más susceptibles a licuefacción; lejos de ellas habría suelos más finos y plásticos, por tanto menos susceptibles. La investigación confirmó parte de esa hipótesis: las zonas con manifestación superficial coincidieron con suelos arenosos susceptibles, y los sectores con suelos de alta plasticidad no mostraron licuefacción superficial. Pero la hipótesis falló en la zona de transición, donde aparecieron limos no plásticos susceptibles que no manifestaron daño en superficie. 2.2 Investigación geotécnica El estudio utilizó nueve ensayos de penetración de cono (CPT), sondajes, mediciones de velocidad de onda de corte, muestras inalteradas y ensayos de laboratorio. Los ensayos fueron realizados por equipos de Chiba University, UCLA y Tokyo Soil Research Co. Ltd. Los CPT ubicados cerca de las tuberías de descarga mostraron suelos más arenosos. A medida que aumentaba la distancia a la tubería, aparecieron materiales más finos. Esta transición granulométrica fue central para analizar la diferencia entre disparo de licuefacción y manifestación superficial. El informe interpreta secciones estratigráficas a partir de los CPT y selecciona capas críticas para evaluar el disparo de licuefacción con el procedimiento de Boulanger e Idriss (2016).

2.3 Resultado técnico: disparo no siempre equivale a daño visible El modelo CPT predijo correctamente manifestación en los puntos donde efectivamente se observaron volcanes de arena. Sin embargo, también predijo manifestación en puntos donde no se observó daño superficial. Esos casos se consideran falsos positivos desde el punto de vista de la manifestación, no necesariamente desde el punto de vista del disparo de licuefacción. El informe plantea tres razones principales para esa diferencia: capas licuables delgadas e intercaladas con capas no licuadas; capas licuables demasiado profundas para afectar la superficie; y una costra superficial suficientemente gruesa o resistente que impide que la licuefacción subyacente se exprese como volcanes de arena o grietas. Para la práctica profesional, esto es clave: una evaluación de licuefacción debe distinguir entre potencial de disparo, severidad esperada, manifestación superficial y consecuencias para las obras. 3. Base de datos NGL y ensayos de laboratorio La segunda parte del informe amplía la base de datos Next Generation Liquefaction (NGL) para incorporar ensayos de laboratorio. El objetivo es organizar datos de corte simple directo, triaxial y consolidación junto con información de campo y observaciones de licuefacción. La motivación es importante: muchos resultados de laboratorio quedan publicados solo como gráficos en artículos o informes, sin datos digitales reutilizables. Al incorporarlos en una base relacional, otros investigadores pueden revisar, reinterpretar y comparar datos con nuevas metodologías. El esquema de laboratorio incluye información sobre el laboratorio, programa de ensayos, sitio, muestra, espécimen, condiciones iniciales, trayectoria de carga, resultados y archivos asociados. El informe también describe una interfaz gráfica para consultar y visualizar esos datos.

4. Conclusiones traducidas y adaptadas • El estudio de Mihama Ward muestra que la susceptibilidad del suelo ayuda a explicar los patrones de daño, pero no es suficiente por sí sola para predecir la manifestación superficial. • Las zonas con volcanes de arena coincidieron con suelos de comportamiento arenoso y susceptibles a licuefacción. Las zonas con suelos de alta plasticidad no manifestaron licuefacción. • En la zona de transición se encontraron limos no plásticos que son susceptibles a licuefacción, pero no generaron manifestación superficial evidente. Por lo tanto, la ausencia de daño visible no prueba necesariamente ausencia de licuefacción. • El procedimiento CPT de Boulanger e Idriss (2016) predijo correctamente los sitios con manifestación, pero también predijo manifestación en sitios donde no se observó daño. Esto refuerza la necesidad de separar el análisis de disparo del análisis de consecuencias. • La estratigrafía intercalada, la profundidad de las capas licuables y la presencia de una costra superficial pueden controlar si el fenómeno llega o no a la superficie. • La expansión de la base NGL con ensayos de laboratorio permite mejorar el estudio de suelos finos, limos no plásticos, arcillas de baja plasticidad y otros materiales donde los métodos tradicionales pueden ser insuficientes. 5. Comentario técnico para ingeniería sísmica y construcción civil Para un blog de ingeniería sísmica, la principal enseñanza es que la licuefacción no debe evaluarse solo como un fenómeno visible. La falla puede activarse bajo la superficie y no expresarse inmediatamente con volcanes de arena, especialmente si existe una costra no licuable, capas delgadas intercaladas o poca pendiente del terreno. En proyectos sobre rellenos artificiales, borde costero, explanadas portuarias, urbanizaciones en suelos ganados al mar o sectores con napa somera, el estudio geotécnico debe integrar CPT, sondajes, laboratorio, nivel freático, estratigrafía y análisis de desempeño esperado. En Chile, esta lección es aplicable a zonas costeras, portuarias y urbanas con rellenos, especialmente donde existen depósitos sueltos, limos, arenas finas, napa alta y exposición sísmica severa. Texto breve para cierre del post En simple: el suelo puede licuar sin “avisar” en superficie. Por eso, en ingeniería sísmica no basta con mirar grietas o volcanes de arena después de un terremoto. Hay que estudiar el perfil completo, distinguir disparo de manifestación y diseñar considerando las consecuencias reales para fundaciones, redes sanitarias, pavimentos y obras civiles. Referencia base Brandenberg, S. J.; Stewart, J. P.; Hudson, K. S.; Kwak, D. Y.; Zimmaro, P.; Parker, Q. (2024). Ground Failure of Hydraulic Fills in Chiba, Japan and Data Archival in Community Database. PEER Report No. 2024/06. Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley. Documento preparado como traducción técnica y adaptación editorial para Blogger. Para citas académicas, usar el informe original en inglés.

Análisis colapso sísmico Edificio Terremoto La Guaira, zona de desastre tras el doblete sísmico en Venezuela

Edificios colapsados en La Guaira / Caracas, Venezuela, tras dos sismos consecutivos informados como Mw 7,2 y Mw 7,5, ocurridos con menos de un minuto de diferencia según reportes basados en USGS y agencias internacionales. Reuters reportó daños severos, edificios destruidos y labores de rescate en La Guaira; El País también informa colapsos importantes en Los Corales y Caraballeda

1. Aclaración técnica: no es “Richter”, es magnitud momento Mw

Hoy, para terremotos grandes, lo correcto es hablar de magnitud momento Mw, no “Richter”. Un Mw 7,2 o 7,5 implica una liberación de energía muy alta, pero la magnitud por sí sola no explica el colapso. Lo decisivo para el edificio es:

aceleración del suelo + duración + tipo de suelo + diseño estructural + calidad constructiva + estado de conservación + irregularidades del edificio.

Además, en este caso se reporta un evento doble: un sismo 7,2 seguido rápidamente por otro 7,5. Eso es muy grave estructuralmente porque el primer evento puede fisurar, degradar rigidez y dañar elementos, y el segundo llega cuando la estructura ya está debilitada. Reuters y otros medios reportan esa secuencia de dos sismos muy cercanos en el tiempo

2. Lectura estructural de la imagen

En la imagen se observa un edificio de aproximadamente 8 a 10 pisos, con planta curva o semicircular, muy dañado en un costado. No parece un colapso totalmente vertical homogéneo; se ve más bien un colapso parcial progresivo, iniciado probablemente en una zona lateral o esquina, con pérdida de apoyo vertical y posterior arrastre de losas y vigas.

Señales visibles

Observación en la imagen	Interpretación estructural probable
Daño concentrado en un costado del edificio	Posible torsión, irregularidad en planta o falla localizada de columnas/muros
Losas apiladas y elementos horizontales fracturados	Mecanismo tipo “pancake” parcial o colapso progresivo
Un lado permanece parcialmente en pie	La estructura no falló de forma uniforme; hubo concentración de demanda sísmica
Planta curva / irregular	Puede generar torsión sísmica si el centro de masa y el centro de rigidez no coinciden
Daño severo en niveles inferiores y medios	Posible falla de columnas, piso blando o pérdida de muros resistentes

3. Hipótesis principal del colapso

Mi hipótesis técnica, mirando la imagen y considerando un sismo fuerte, es:

Colapso por combinación de torsión sísmica + falla de elementos verticales + posible piso blando o insuficiencia de muros de corte.

En términos simples: el edificio no habría logrado disipar la energía sísmica de forma dúctil. En vez de deformarse controladamente, algunos elementos críticos —columnas, muros, nudos viga-columna o apoyos— habrían fallado de manera frágil. Al perderse esos apoyos, las losas superiores comenzaron a caer parcialmente sobre las inferiores.

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4. Causas probables, ordenadas por importancia

1. Irregularidad en planta y torsión

El edificio parece tener una geometría curva o semicircular. Esa forma puede funcionar bien si está muy bien calculada, pero en sismo puede ser peligrosa si existe excentricidad entre centro de masa y centro de rigidez.

Cuando eso ocurre, el edificio no solo se mueve lateralmente: también gira. Ese giro aumenta mucho la demanda en columnas y muros de los extremos. El costado más exigido puede fallar primero.

Probabilidad: alta.

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2. Falla de columnas o muros resistentes

El patrón de daño sugiere pérdida de capacidad vertical en una zona. En edificios de hormigón armado, los colapsos graves suelen ocurrir cuando fallan:

• columnas cortas;
• columnas con poco confinamiento;
• muros delgados;
• nudos viga-columna mal detallados;
• armaduras insuficientes;
• hormigón de baja calidad;
• empalmes mal ubicados.

En sismos fuertes, el criterio moderno es que la estructura tenga ductilidad: que avise, se fisure, disipe energía y no colapse. Si los elementos verticales fallan por corte, el colapso puede ser rápido.

Probabilidad: muy alta.

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3. Posible “piso blando”

Si el primer nivel tenía estacionamientos, locales, hall amplio o menos muros que los pisos superiores, el edificio pudo haber tenido un piso blando. Ese nivel se deforma mucho más que los demás y concentra el daño.

Este mecanismo es típico en edificios donde los pisos superiores tienen muchos tabiques o muros, pero el primer nivel queda abierto. El resultado puede ser inclinación, pérdida de columnas y colapso parcial o total.

Probabilidad: media-alta, pero requiere confirmar con planos o fotos del primer nivel.

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4. Deficiente detallamiento sísmico

Un edificio puede estar calculado para cargas verticales, pero no necesariamente tener buen comportamiento sísmico. En zonas sísmicas, no basta con que “aguante peso”; debe resistir desplazamientos laterales, ciclos repetidos y deformaciones inelásticas.

Puntos críticos:

Elemento	Riesgo
Estribos muy separados	Falla frágil de columnas
Poco confinamiento en extremos de muros	Trituración del hormigón
Nudos mal armados	Separación entre vigas y columnas
Longitudes de anclaje insuficientes	Pérdida de adherencia del acero
Muros discontinuos	Concentración de esfuerzos

Probabilidad: alta si el edificio era antiguo o no diseñado con norma sísmica moderna.

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5. Suelo costero, amplificación y posible licuación

La Guaira y zonas costeras pueden tener suelos con rellenos, arenas, depósitos aluviales o materiales sueltos. En sismos fuertes, esos suelos pueden amplificar las ondas sísmicas. Si hay agua subterránea y arenas saturadas, también puede aparecer licuación, donde el suelo pierde capacidad de soporte temporalmente.

Eso puede producir:

• asentamientos diferenciales;
• inclinación;
• pérdida de apoyo de fundaciones;
• aumento de demanda en columnas;
• daño localizado.

Los reportes ubican a La Guaira entre las zonas más afectadas por los colapsos.

Probabilidad: media, debe confirmarse con estudio geotécnico.

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6. Daño acumulado por dos sismos consecutivos

Este punto es clave. Si efectivamente hubo un Mw 7,2 seguido por un Mw 7,5, el primer evento pudo dejar la estructura fisurada, con rigidez reducida y acero plastificado. El segundo evento llegó cuando el edificio ya no tenía su capacidad original. Reuters reportó esa secuencia de dos eventos mayores con poca separación temporal.

Probabilidad: muy alta como factor agravante.

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5. Mecanismo probable de falla

El mecanismo más probable sería este:

Etapa	Qué pudo ocurrir
1	Primer sismo genera fisuras en columnas, muros y nudos
2	La planta irregular produce torsión y concentra demanda en un costado
3	Columnas/muros de un sector pierden capacidad por corte o compresión
4	Se produce pérdida de apoyo vertical
5	Las losas superiores caen sobre niveles inferiores
6	Se genera colapso progresivo parcial, dejando una parte del edificio aún en pie

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6. Diagnóstico técnico preliminar

Mi diagnóstico como experto sería:

El edificio probablemente no colapsó solo por la magnitud del terremoto, sino por una combinación de alta demanda sísmica, doble evento, irregularidad estructural, posible torsión, falla de elementos verticales y baja ductilidad del sistema resistente.

Un edificio bien diseñado sísmicamente puede sufrir daños severos en un Mw 7,2 o 7,5, pero no debería colapsar de forma progresiva salvo que la demanda haya superado ampliamente el diseño o existan vulnerabilidades importantes.

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7. Qué se debe investigar en terreno

Para confirmar la causa real, se necesita una pericia estructural con estos antecedentes:

Área de revisión	Qué buscar
Planos estructurales	Sistema resistente: marcos, muros, losas, fundaciones
Año de diseño	Norma sísmica usada y nivel de exigencia
Calidad del hormigón	Testigos, resistencia, carbonatación, nidos de piedra
Enfierradura	Diámetros, separación de estribos, confinamiento
Fundaciones	Asentamientos, falla de suelo, socavación, licuación
Primer piso	Existencia de piso blando o discontinuidad de muros
Modificaciones	Muros eliminados, ampliaciones, aperturas no calculadas
Patología previa	Corrosión, fisuras antiguas, filtraciones, mantenimiento
Registro sísmico	Aceleración real del suelo y duración del movimiento

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8. Conclusión ejecutiva

Causa más probable del colapso:
falla sísmica por torsión e insuficiencia de elementos verticales resistentes, agravada por la secuencia de dos terremotos fuertes y posible amplificación del suelo costero.

Factores críticos probables:

1. Planta irregular o semicircular.
2. Concentración de daño en un costado.
3. Posible piso blando.
4. Columnas/muros con baja ductilidad.
5. Deficiente confinamiento del hormigón armado.
6. Daño acumulado por doble sismo.
7. Posible efecto de suelo costero.
8. Eventual antigüedad, mala mantención o modificaciones no estructurales.

En simple:
El terremoto fue el detonante, pero el colapso probablemente se explica por una vulnerabilidad estructural previa. Un edificio sísmicamente robusto puede dañarse mucho, pero no debería perder estabilidad global de esa manera.

Aisladores Sismicos

 

Los aisladores sísmicos son dispositivos diseñados para proteger estructuras al desacoplarlas del movimiento del suelo durante un sismo, reduciendo así la energía transferida y minimizando potenciales daños. A continuación, se presentan algunos tipos comunes de aisladores sísmicos junto con sus imágenes y descripciones:​Seissac Perú+2IngeCivil+2Detek Internacional+2

1. Aisladores Elastoméricos con Núcleo de Plomo (Lead Rubber Bearings - LRB)

Estos aisladores están compuestos por capas alternadas de caucho y acero, con un núcleo central de plomo. El núcleo de plomo disipa la energía del sismo a través de deformaciones plásticas, mientras que las capas de caucho y acero proporcionan flexibilidad y capacidad de carga vertical.​Dossier Protección Antisismica en Altura+1IngeCivil+1

Imagen: Aislador Elastomérico con Núcleo de Plomo. Fuente: Sísmica

2. Aisladores Elastoméricos sin Núcleo de Plomo

Similar a los LRB pero sin el núcleo de plomo, estos aisladores consisten en capas de caucho y acero. Proporcionan flexibilidad y capacidad de carga, pero la disipación de energía es menor en comparación con los que tienen núcleo de plomo.​CDV Perú+3Dossier Protección Antisismica en Altura+3IngeCivil+3

Imagen: Aislador Elastomérico sin Núcleo de Plomo. Fuente: Dossier Protección Antisísmica en Altura

3. Aisladores de Péndulo de Fricción

Estos dispositivos permiten que la estructura se desplace sobre una superficie curva durante un sismo, transformando el movimiento horizontal en movimiento de balanceo, lo que disipa la energía sísmica.​

Imagen: Aislador de Péndulo de Fricción. Fuente: CDV Ingeniería Antisísmica

4. Aisladores de Péndulo de Fricción de Doble Curvatura

Una variante del aislador de péndulo de fricción, estos dispositivos tienen dos superficies de curvatura que permiten un movimiento más eficiente y una mayor disipación de energía.​

Imagen: Aislador de Péndulo de Fricción de Doble Curvatura. Fuente: S&E Importaciones y Servicios SAC

Estos dispositivos son fundamentales en la ingeniería antisísmica moderna y se utilizan ampliamente en regiones de alta sismicidad, como Chile, para mejorar la resiliencia de las estructuras frente a terremotos.

Comportamiento sísmico de puentes aislados bajo

Documento sobre Comportamientos Sismicos

 

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Comportamiento Sismico de Puentes Aislado Mas alla de la base del Diseño

 

Se espera que los puentes de carreteras aislados sísmicamente brinden un servicio limitado bajo un nivel deevaluación de seguridad de temblores de tierra con daños mínimos a moderados. El comportamiento bajo temblores más allá de las consideraciones de diseño, correspondientes a un gran período de retorno de peligro sísmico, no se entiende bien y podría inducir daños significativos. En estos eventos poco frecuentes, el sistema de aislamiento sísmico puede estar sujeto a demandas de 

desplazamiento más allá de su capacidad de diseño,  lo que resulta en fallas de los apoyos, 

superando el espacio libre y golpeando contra las paredes traseras de los estribos, o daños que se propagan a otros componentes estructurales primarios. Para comprender mejor el desempeño sísmico de puentes de carreteras simples sujetos a terremotos más allá de las consideraciones de diseño, este estudio simula la respuesta de una estructura de puente prototipo y examina las demandas de desplazamiento lateral, la transferencia de fuerzas a la subestructura y los modos de falla potenciales de puentes aislados sísmicamente. Se consideran enfoques de modelado avanzados para capturar características de apoyo,

como endurecimiento a grandes deformaciones, y un macroelemento de golpeteo para capturar los efectos del impacto.

Los resultados muestran que, en caso de temblores que superan el diseño, los apoyos pueden alcanzar la capacidad máxima de deformación por corte, el impacto puede provocar una deformación residual significativa en el estribo y las columnas pueden sufrir daños moderados. Se identifica la progresión del daño en un esfuerzo por desarrollar modelos adecuados para evaluar el riesgo sísmico general, la capacidad de reparación y eltiempo de inactividad de los puentes aislados sísmicamente. superación  de  la  distancia  libre  y  golpes  contra  las  paredes  traseras  de  los  estribos.  El  daño  a  la  pared  trasera  se

considera  sacrificial  ya  que  se  puede  reparar  y  restablecer  el  servicio  en  cuestión  de  días  (Caltrans  2019a).  Sin embargo,  los  golpes  contra  la  pared  trasera  pueden  resultar  en  una  gran  transferencia  de  fuerzas  al  tablero  del puente,  los  apoyos  y  los  pilotes  y  potencialmente  amplificar  los  desplazamientos  de  los  apoyos  (Ruangrassamee  y  Kawashima  2001). Los  modos  capaces  de  capturar  el  progreso  de  una  falla  en  puentes  aislados  sísmicamente  conducirán  a  una  mejor comprensión  del  comportamiento  esperado  y  a  enfoques  para  cuantificar  el  riesgo  de  que  los  puentes  sufran sacudidas  que  exceden  las  bases  de  diseño.

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Respuesta sísmica para un edificio residencial de concreto armado según estándares sudamericanos en la zona del Pacífico

 Respuesta  sísmica  para  un  edificio  residencial  de  concreto  armado  según  estándares  sudamericanos  en  la  zona  del  Pacífico Respuesta  sísmica  para  una  edificación  residencial  de  concreto  armado  acorde  a  las  normas  sudamericanas  de  la  zona  del  Pacífico

En  el  presente  trabajo  se  estimó  la  respuesta  sísmica  de  un  edificio  de  hormigón  armado  representativo  de  residencias  multifamiliares  modernas  de  mediana  altura  en  la  zona  sur  del  Perú.  Se  consideró  esta  región  porque  podemos  encontrar  áreas  urbanas  en  crecimiento  con  variedad  de  altitudes  y  consecuentemente  diferentes  condiciones  sísmicas,  que  se  pueden  encontrar  en  los  tres  países  del  caso  de  estudio,  de  acuerdo  con  los  estándares  sísmicos  del  área  del  Pacífico  correspondientes  a  la  normativa  oficial  vigente.  directivas  de  Perú  (E.030,  2018),  Chile  (NCh433,  2012)  y  Ecuador  (NEC,  2015),  utilizando  análisis  modal  espectral  con  el  propósito  de  resaltar  los  aspectos  más  relevantes  en  las  normas  e  identificar  posibles  parámetros  faltantes  que  influyen  de  manera  destacada  en  la  demanda  estructural.  El  análisis  incluyó  la  estimación  de  fuerzas  de  corte,  aceleración  espectral  y  desplazamiento  relativo  entre  pisos,  incluyendo  variables  como  zonificación  sísmica,  tipología  de  suelo,  categoría  de  uso,  sistema  estructural,  entre  otras;  considerando  el  planteamiento  de  un  esquema  uniforme  para  la  comparación  de  límites  entre  los  desplazamientos  relativos  entre  pisos  establecidos  en  cada  norma.  El  proceso  se  realizó  a  partir  de  modelos  numéricos  de  un  edificio  de  hormigón  armado  de  10  pisos  compuesto  por  pórticos  y  muros  estructurales;  encontrando,  entre  otros,  que  la  mayor  demanda  de  aceleración  a  nivel  de  superficie  en  regiones  costeras  para  un  suelo  rocoso  (Vs  ≥  900  m/s)  corresponde  a  Perú,  seguido  de  Ecuador  y  Chile.  Se  concluye  en  general,  que  las  mayores  exigencias  y  los  límites  más  restrictivos  para  diferentes  zonas  sísmicas  y  diferentes  condiciones  del  suelo  corresponden  a  las  disposiciones  regulatorias  del  Perú. Palabras  clave:  Análisis  sísmico;  corte  basal;  desplazamiento  lateral;  aceleración  espectral;  respuesta  sísmica.

resumen

En  el  presente  trabajo  se  realizó  la  estimación  de  la  respuesta  sísmica  de  una  edificación  de  concreto  armado  representativa  de  residencias  multifamiliares  modernas  de  mediana  altura  de  la  zona  sur  del  Perú,  en  concordancia  con  las  normas  sísmicas  de  la  zona  del  pacífico  correspondientes  a  las  directivas  oficiales  vigentes.  del  Perú  (E.030,2018),  Chile  (NCh433,  2012)  y  Ecuador  (NEC,  2015),  emplearon  para  ello  el  análisis  modal  espectral  con  el  propósito  de  destacar  los  aspectos  más  relevantes  en  las  normas  e  identificar  posibles  parámetros  ausentes  que  influyen  de  forma  destacada  sobre  la  demanda  estructural.  El  análisis  contempló  la  estimación  de  las  fuerzas  cortantes,  la  aceleración  espectral  y  el  desplazamiento  relativo  de  entrepiso  a  incluir  variables  cómo  la  zonificación  sísmica,  tipología  de  suelos,  categoría  de  uso,  sistema  estructural,  entre  otros;  contemplando  el  planteamiento  de  un  esquema  uniforme  para  la  comparación  de  límites  entre  los  desplazamientos  relativos  de  entrepiso  establecidos  en  cada  norma.  El  proceso  se  realizó  a  partir  de  modelos  numéricos  de  un  edificio  de  concreto  armado  de  10  niveles  constituidos  por  pórticos  y  muros  estructurales;  encontrándose,  entre  otros,  que  la  mayor  demanda  de  aceleración  a  nivel  de  superficie  en  las  regiones  costeras  para  un  suelo  rocoso  (Vs  ≥  900  m/s)  corresponde  al  Perú,  seguida  de  Ecuador  y  Chile.  Se  concluye  en  general,  que  las  mayores  demandas  y  los  límites  más  restrictivos  para  las  diferentes  zonas  sísmicas  y  diferentes  condiciones  de  suelo  corresponden  a  las  disposiciones  reglamentarias  de  Perú.

Introducción

Durante  el  siglo  XX  a  nivel  mundial  se  han  producido  más  de  1.100  terremotos  violentos  que  han  causado  más  de  1,5  millones  de  víctimas  (Moreno  y  Bairán,  2012),  siendo  una  de  las  regiones  más  afectadas  la  franja  costera  sudamericana  con  importantes  eventos  sísmicos  recientes  como  el  de  Chile  2010.  y  Ecuador  2016  (Ruiz  y  Madariaga,  2018),  (Jiménez  et  al.,  2021);  Uno  de  los  aspectos  más  relevantes,  para  el  caso  peruano  es  el  aumento  poblacional  y  el  desordenado  desarrollo  urbano  de  las  ciudades  (Tavera,  2014),  es  destacable  la  informalidad  en  las  etapas  de  ingeniería  y  construcción  de  una  edificación,  siendo  la  fase  de  diseño  estructural  una  etapa  crítica.  etapa  en  regiones  con  bajo  porcentaje  de  especialistas  estructurales,  destacando  las  ciudades  con  menor  ingreso  per  cápita  (Riesco  et  al.,  2021)  como  la  región  sur  del  Perú,  que  incluye  ciudades  como  Tacna,  Juliaca  y  Puerto  Maldonado,  que  comprende  zonas  costeras,  montañosas  y  zonas  selváticas  con  similar  tendencia  constructiva.

Las  exigencias  a  las  edificaciones  son  una  preocupación  creciente  dado  que  en  los  proyectos  de  ingeniería  se  busca  un  nivel  adecuado  de  seguridad  estructural,  por  lo  que  es  necesario  asegurar  que  se  contemplen  los  parámetros  más  relevantes  y  las  restricciones  más  adecuadas  para  las  edificaciones  que  puedan  proyectarse  en  los  diferentes  puntos  geográficos.  áreas  de  los  países  de  la  zona  del  Pacífico  Sudamericano  y  que  han  sido  identificadas  y  expresadas  en,  entre  otras,  en  normativa  chilena,  peruana  y  ecuatoriana,  que  en  conjunto  abarcan  una  amplia  gama  de  fuentes  sísmicas,  propias  de  la  región  del  Pacífico  Sudamericano  contemplando  latitudes  tales  como  la  costa,  sierra  y  selva  presentando  una  zonificación  sísmica  constante  con  la  sismicidad  de  ciudades  en  crecimiento  ubicadas  en  la  región  sur  del  Perú,  área  geográfica  que  presenta  un  progresivo  avance  en  la  presencia  de  proyectos  de  edificación  moderna  de  mediana  altura.

Dada  la  influencia  del  Anillo  de  Fuego  del  Pacífico  en  las  diferentes  latitudes  poblacionales  y  el  escaso  número  de  registros  sísmicos  en  esta  parte  del  continente,  es  fundamental  que  el  nivel  de  aceleraciones  probables  según  los  múltiples  estudios  de  fuentes  sísmicas  en  una  región  de  similar  naturaleza  y  plasmados  en  los  estándares  de  los  países  sean  adecuadamente  contemplados  y  comparados  en  la  respuesta  general  de  los  edificios  (El-Kholy  et  al.,  2018)(Fenwick  et  al.,  2002)(Do􀀁angü  and  Livaoğlu,  2006)(Pong  et  al. ,  2007)(Giri  et  al.,  2018)(Faizian  e  Ishiyama,  2004)(Khose  et  al.,  2012)(Nahhas,  2011).

Las dimensiones de los elementos estructurales (columnas, vigas, losas, muros estructurales, ascensor y caja de escaleras) del proyecto se establecieron principalmente con base en bibliografía peruana relacionada con el predimensionamiento de edificaciones según (Blanco, 1994), (Morales, 2006 ), (Delgado, 2011), borrador del PNT (E.060, 2009), presentado en (Tabla 2). 

Descargar   https://drive.google.com/file/d/1Wnpkr15UY2tGYUBwpJgDO634s3xi5ziH/view?usp=sharing

 

RESUMEN EJECUTIVO DE GEOTECNICA RECONOCIMIENTO DEL 06 DE FEBRERO DE 2023, TERREMOTOS DE KAHRAMANMARAŞ, TURQUÍA

 

 Autores (en orden alfabético):

 

Umut Ayhan, Universidad Técnica de Oriente Medio, Ankara, Türkiye; K. Onder Cetin, medio Universidad Técnica del Este, Ankara, Türkiye; Emre Duman, Georgia Tech, GA, EE. UU.; Serhat Erinmez, equipo SiteEye, i4Work Inc., Ankara, Turquía;  David Frost,  Georgia  Tech, GA, EE. UU.; Robb Moss, Cal Poly San Luis Obispo, CA, EE. UU.; Jorge Macedo, Georgia Tech, GA, EE. UU.; Menzer Pehlivan, Jacobs, WA, EE. UU.; Onur Pekcan, Universidad Técnica de Oriente Medio, Ankara, Türkiye; Arda Sahin, Universidad Técnica de Oriente Medio, Ankara, Türkiye; Kristin Ulmer, Suroeste

Instituto de Investigación, TX, EE. UU.;

 GEER cuenta con el apoyo de la Ciencia Nacional de EE. UU. Fundación bajo la subvención No. CMMI1826118

 

 RESUMEN EJECUTIVO

 

El 6 de febrero de 2023, se produjo una secuencia de terremotos devastadores en la falla de Anatolia Oriental.sistema. Un terremoto de Mw 7,8 se produjo a las 4:17 am hora local, aproximadamente a 35 km al noroeste de la ciudad de Gaziantep, en el centro­sur de Türkiye. A este terremoto le siguió un segundo Terremoto de gran magnitud de Mw 7,5 a las 13:24 horas con epicentro cerca de la ciudad de 
Elbistan, aproximadamente a 85 km al norte del epicentro del terremoto anterior. Ambos eventos 
ocurrió a 10 y 15 km de profundidad, respectivamente, y resultó en importantes golpes laterales izquierdos
 

ruptura de la superficie de deslizamiento a lo largo de dos rastros distintos del sistema de fallas de Anatolia Oriental.

 
Tras los acontecimientos del 6 de febrero de 2023, se inició un esfuerzo de reconocimiento de ingeniería geotécnica fue organizado por la Asociación de Reconocimiento de Eventos Geotécnicos Extremos (GEER), para realizar un reconocimiento de campo de los problemas sísmicos, geológicos y geotécnicos causados por La secuencia del terremoto. El primer equipo de exploración geotécnica liderado por Robb Moss y Onder Cetin desplegado del 12 al 22 de febrero. El segundo reconocimiento geotécnico más importante.equipo formado por Emre Duman, Serhat Erinmez, David Frost, Jorge Macedo, Menzer Pehlivan, Onur Pekcan, Arda Sahin y Kristin Ulmer estuvieron desplegados del 26 de febrero al marzo. 5. El reconocimiento resultó en cientos de observaciones geolocalizadas dentro de la zona afectada. área. Se presenta un borrador de mapa que muestra la región aproximada investigada (área sombreada en gris).indicado en la Figura 1. Ambos equipos investigaron los efectos del terremoto, incluida la licuefacción y falla a tierra en el desempeño del edificio y otras estructuras, así como fallas a tierra por
 
deslizamientos de tierra, fallas en terraplenes de carreteras, colapsos de muros de contención, inestabilidad de presas de tierra, y extensión lateral (Figuras 2a, b, c, d, ey foto de portada). El reconocimiento geotécnico Los equipos observaron fallas extensas, así como ejemplos adyacentes de malas y buenas rendimiento en detalle. Las mediciones incluyeron inclinación y asentamiento de la estructura, vertical y desplazamientos laterales de fisuras del suelo y volúmenes de eyección. En varias ciudades donde hay importantes Se observaron daños, se combinaron mediciones de fallas del suelo y daños al edificio. 
Se realizaron evaluaciones a lo largo de transectos para facilitar la comprensión de la estructura del suelo. 
problemas de interacción. Actualmente los equipos están procesando datos de campo y preparando un resumen.
 
informe de observaciones e interpretaciones que se publicará como parte de un informe más completo
 
publicación de reconocimiento de ingeniería geológica, sísmica y geotécnica publicada a través de GEER.