Detección de la licuefacción mediante acelerogramas de respuesta del suelo – Nicaragua

Introducción

En este documento se proponen modelos analíticos relativos a la respuesta dinámica de suelos licuables a partir de registros acelerográficos. Se detallan planteamientos dinámicos y sísmicos para distintos terrenos licuables identificados y sus factores influyentes para el área de Managua. Por último se presentan tópicos vinculados con el sismo diseño empleado, registros sísmico instrumental, la red acelerográfica local. Se proponen valores umbrales de amplitud de sismos, contenidos de frecuencias y periodos naturales de la licuefacción del suelo.

En la actualidad, muchos países altamente sísmicos recurren a registros gráficos para investigar el fenómeno de la licuefacción del suelo, entre ellos Japón, y los Estados Unidos Americanos (USA).

Básicamente, a partir de graficas de relación entre valores de aceleración del terreno y el tiempo, se da apertura para indagar la respuesta dinámica que pudiese tener un depósito de suelo al paso onda sísmica dentro del entorno geográfico considerado. En otros términos, conocer la naturaleza, comportamiento y consistencia de los materiales que componen el subsuelo local, un material blando, o bien, firme.

Sumado a esto, tenemos otro de los parámetros físicos que cobran, también, especial interés considerar dentro del análisis de licuefacción del suelo. Este es el contenido de frecuencia, y los períodos naturales del terreno, después de un sismo. Esta información es significativa y útil en la planificación y diseño de obras de ingeniería sismo-resistentes.

De acuerdo con opinión de la Doctora Susana López Querol (MariaSusana.Lopez@uclm.es) del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Castilla-La Mancha (Ciudad Real, España), considera que un registro sísmico, en definitiva, es un resumen de las características geológicas de cada emplazamiento considerado. (Comunicación telemática, fecha del 02/04/2009).

Para efectos de zonificar la licuefacción en el área de Managua se recurre a los acelerogramas resultantes del Terremoto de Hyogoken-Nanbude en Japón (1995), permitiendo, a su vez, la visualización de la respuesta que tienen los terrenos licuables en un medio sísmicamente activo y su relación con nuestra realidad capitalina en Managua.

Espectro de respuesta de aceleraciones representativo del emplazamiento en Port Island, luego del terremoto de Hyogoken-Nanbude en Japón (1995) Según Vallejos (2,002), el acelerograma de un terremoto (representación gráfica de la variación de la aceleración con el tiempo registrada por un acelerográfo) permite, mediante una integración numérica, calcula la aceleración máxima para un amortiguamiento específico y un periodo dominante.

Esta misma fuente, opina que la representación de estas aceleración máximas en función del periodo constituye el denominado espectro de respuesta del terreno, que indica la amplificación del movimiento del terreno con respecto a la aceleración, velocidad, o desplazamiento. El espectro de respuesta se utiliza para el diseño sismorresistente de estructuras, siendo necesario que el espectro de respuesta del movimiento del suelo no exceda al diseño de la estructura.

Según García Nuñez (2,007), unos de los muchos sectores donde ocurrió licuación de arenas que se encontraba instrumentado corresponde a la ciudad de Kobe, durante el sismo Hyogoken-Nanbu ocurrido en 1995. En este sector, se instalaron acelerómetros localizados en superficie, 16 m , 32 m y 83 metros de profundidad. Los registros obtenidos para las componentes E-W y N-S se ilustran en la figura que sigue.

Registro de los componentes N-S y E-W a diferentes profundidades. Fuente:

García Nuñez (2,007) Luis González Vallejos en su libro titulado Ingeniería Geológica, refiere que las características sísmicas de un terremoto determinado, definidas por su acelerograma, puede ser modificada por las condiciones locales (tipo de suelo, topografía, entre otros), originando una respuesta sísmica amplificada con respecto a las definidas en el terremoto seleccionado.

Los factores que mayor influencia tienen en la modificación de la citada respuesta es:

• EL tipo y composición litológica de los materiales, en especial los depósitos superficiales cuyo comportamiento geotécnico corresponde al de suelos.

• El espesor de sedimentos y la profundidad del sustrato rocoso o resistente.

• Las propiedades dinámicas de los suelos • La profundidad del nivel freático • La topografía, tanto superficial como del sustrato • La presencia de fallas, su situación y características.