ENTREVISTA A LUIS RAYGADA ROJAS (Tesista Primer Grupo Convenio UNI-GyM – 2008)

A continuación se presenta la entrevista hecha el 09-06-2009 al egresado (2008-II) Luis Fernando Raygada Rojas, quien fue uno de los tesistas del primer grupo del convenio UNI-GyM, así como miembro activo del IIFIC-UNI. Actualmente, trabaja en Vector Perú S.A.C, como Ingeniero Geotécnico Junior.

¿Cómo te enteraste del convenio UNI-GyM?

Fue mi amigo Alfonso Cerna quien me comentó sobre este convenio y sus beneficios, al principio andaba medio temeroso porque éramos varios postulantes y no sabía muy bien en qué consistía este convenio.

¿Qué impresión te dejó el grupo humano con quienes formaste parte del convenio?

El grupo del que formé parte fue muy bueno, son personas muy empeñosas, agradables, inteligentes y lo bueno es que todos teníamos una misma meta que era realizar la tesis. Después de casi 6 meses de culminada nuestra etapa en el convenio, aún nos seguimos reuniendo para compartir momentos agradables.

¿Qué impresión te dejó el convenio en sí?

Es muy bueno lo que el Dr. Víctor Sánchez, el Dr. Teófilo Vargas y el Ing. Edward Santa María con gestión de nuestro decano el Dr. Jorge Alva están haciendo por nuestra facultad. Han hecho que la mejor empresa constructora del país acepte a jóvenes investigadores para que realicen sus tesis; la mejor empresa constructora se ha juntado con la mejor universidad del Perú. Para nosotros, los del primer grupo del convenio ha sido muy grato poder formar parte de esta gran empresa.

¿De qué manera te parece se puede mejorar el convenio?

Considero que este convenio debería ser no sólo con GyM, si no también con las demás empresas de ingeniería que laboran en el país, realmente es un beneficio mutuo. La UNI necesita más convenios como éste para repotenciar la investigación a nivel pre-grado y las empresas requieren de jóvenes ingenieros emprendedores que los ayuden a resolver problemas poco conocidos e investigados.

¿Qué impresión te dejó el IIFIC?

El IIFIC es un ejemplo claro de cómo se debe dinamizar la investigación, todo ello gracias a las personas emprendedoras que lo conforman y a la calidad de los Doctores Víctor Sánchez y Teófilo Vargas. Ellos son un ejemplo que nos motiva a llegar muy lejos y dejar en alto siempre el nombre de nuestra universidad.

¿Qué falencias le encuentras al IIFIC?

Considero que el IIFIC no cuenta con falencias ya que constantemente se va renovando y siempre cuenta con gente capaz de afrontar los retos que se presentan, lo que sí debe hacerse es mostrar a los otros estudiantes los beneficios que tiene un ingeniero cuando investiga e invitarlos a que formen parte del Instituto.

¿Qué mensaje le puedes dejar al nuevo grupo del convenio, así como a los nuevos tesistas que están por entrar a los otros convenios?

Siempre trabajen de la mano de su asesor y siempre tomen en cuenta los sabios consejos que él nos dan en las asesorías del Doctor Teófilo Vargas. Antes de cada exposición es muy bueno que se reúnan y expongan sus temas para ser criticados entre ustedes, también es bueno que se filmen ustedes mismos para que ubiquen sus propios errores al momento de exponer.

Muchas gracias Luis, éxitos en esta nueva etapa de tu vida.

Miguel se quiere quedar sólo en Larcomar

Métodos de Análisis de Estabilidad de Taludes

Método: Ordinario o de Fellenius (Fellenius 1927)

Tipo de falla: Falla circular

Equilibrio: Equilibrio de Fuerzas

Característica: Este método no tiene en cuenta las fuerzas entre las dovelas y no satisface el equilibrio de fuerzas, tanto para la masa deslizante como para las dovelas deslizadas. Sin embargo este método es muy utilizado por su procedimiento simple. Muy impreciso para taludes planos con alta presión de poros. Los factores de seguridad son bajos.

Método: Bishop Simplificado (Bishop 1955)

Tipo de falla: Falla circular

Equilibrio: Equilibrio por momentos

Característica: Asume que todas las fuerzas cortantes entre dovelas son cero. Reduciendo el número de incógnitas. La solución es sobredeterminadas debido a que no se establecen condiciones de equilibrio para una dovela

Método: Janbu Simplificado (Janbu 1968)

Tipo de falla: Cualquier forma de falla

Equilibrio: Equilibrio de Fuerzas

Característica: Al igual que Bishop asume que no hay fuerzas de cortante entre dovelas. La solución es sobredeterminada que no satisface completamente las condiciones de equilibrio de momentos. Sin embargo Janbu utiliza un factor Fo para tener en cuenta este posible error. Los factores de seguridad son bajos.

Método: Sueco Modificado US. Arny Corps. of Engineers (1970)

Tipo de falla: Cualquier forma de falla

Equilibrio: Equilibrio de Fuerzas

Característica: Supone que las fuerzas tienen la misma dirección que la superficie del terreno. Los factores de seguridad son generalmente altos.

Método: Lowe y Karafiath (1960)

Tipo de falla: Cualquier forma de falla

Equilibrio: Equilibrio de Fuerzas

Característica: Asume que las fuerzas entre partículas están inclinadas a un ángulo igual al promedio de la superficie del terreno y las bases de las dovelas. Esta simplificación deja una serie de incógnitas y no satisface el equilibrio de momentos. Se considera el más preciso de los métodos de equilibrio de fuerzas.

Método: Spencer (1967)

Tipo de falla: Cualquier forma de falla

Equilibrio: Equilibrio de Momentos y Fuerzas

Característica: Asume que la inclinación de las fuerzas laterales son las mismas para cada dovela. Rigurosamente satisface el equilibrio estático asumiendo que la fuerza resultante entre dovelas tuene una inclinación constante pero desconocida.

Método: Morgenstern y Price (1965)

Tipo de falla: Cualquier forma de falla

Equilibrio: Equilibrio de Momentos y Fuerzas

Característica: Asume que las fuerzas laterales siguen un sistema predeterminado. El método es muy similar al método de Spencer con la diferencia que la inclinación de la resultante de las fuerzas entre dovelas se asume que varía de acuerdo a una función arbitraria.

Método: Sarma (1973)

Tipo de falla: Cualquier forma de falla

Equilibrio: Equilibrio de Momentos y Fuerzas

Característica: Asume que las magnitudes de las fuerzas verticales siguen un sistema predeterminado. Utiliza el método de dovelas para calcular la magnitud de un coeficiente sísmico requerido para producir falla. Este permite desarrollar una relación entre el coeficiente sísmico y el Factor de Seguridad. El Factor de Seguridad estático corresponde al caso de cero coeficiente sísmico. Satisface todas las condiciones de equilibrio, sin embargo la superficie de falla correspondiente es muy diferente a la determinada utilizando otros procedimientos más convencionales.

Método: Elementos Finitos

Tipo de falla: Cualquier forma de falla

Equilibrio: Analiza esfuerzos y deformaciones

Característica: Satisface todas las condiciones de esfuerzo, se obtiene esfuerzos y deformaciones en los nodos de los elementos pero no reobtienen Factores de Seguridad.

Método: Espiral Logarítmica

Tipo de falla: superficie de falla espiral logarítmica

Equilibrio: Equilibrio de Momentos y Fuerzas

Característica: Existen diferentes métodos con diversas condiciones de equilibrio.

Ensayos para obtener parámetros dinámicos del suelo

Luis Fernando Raygada Rojas, Estudiante 10^mo Ciclo Ingeniería Civil¹

¹ Estudiante-investigador del IIFIC, Tesista del Convenio GyM-Larcomar. E-mail: lraygada@gym.com.pe

Sinopsis: El suelo es un material muy heterogéneo cuyas propiedades difieren muchas veces de un lugar a otro, siendo estas ubicaciones relativamente cercanas; los parámetros nos caracterizan las propiedades intrínsecas de los suelos, gracias a estas particulares cualidades podemos clasificarlas y/o agrupar, y con ello estimar cual podría ser su comportamiento ante una exigencia externa de esfuerzo. Los ensayos nos ayudan a obtener los parámetros, muchas veces estos ensayos son hechos in-situ, es decir en el campo; o en el laboratorio. Los parámetros dinámicos nos ayudan a entender al suelo ante solicitaciones cíclicas o variables en el tiempo, el suelo ante estas cargas cíclicas responde dependiendo de su nivel de deformación. Las propiedades del suelo que nos interesan tienen influencia en la propagación de ondas y otros fenómenos de baja deformación, se incluyen la densidad, rigidez, relación de Poisson y amortiguamiento. Los distintos niveles de deformación cortante producen comportamientos elástico, elástico-plástico o falla del suelo; para cada uno de estos niveles de deformación existen diversos ensayos de campo y laboratorio apropiados, a su vez existen también modelos matemáticos que se ajustan en muchos casos a la realidad. En el siguiente informe hablaremos de los ensayos que nos permiten obtener los parámetros necesarios para entender el comportamiento dinámico del suelo; hablaremos de los ensayos de campo y de laboratorio con sus diferentes niveles de deformación.

Palabras clave: Ensayos; Parámetros Dinámicos; Módulo de Corte; Rigidez; Relación de Poisson; Amortiguamiento; Deformación; Densidad.

Introducción

La metodología de un estudio geotécnico comprende como primer paso la recopilación de información antigua, en la cual debemos recopilar información pasada como de geología, sismicidad, hidrología, topografía entre otros; luego debemos hacer un reconocimiento de campo en la cual debemos ir al lugar de los hechos y tratar de interpretar el origen y la formación de los suelos; posteriormente debemos realizar una planificación de la exploración y muestreo, acá debemos cuantificar el numero de sondajes o ensayos de campo y con ello tratar de optimizar el muestreo para luego ejecutarlo; seguidamente se ejecutan los ensayos de laboratorio para determinar los parámetros del suelo, después de ello se interpreta y evalúan los resultados del campo y laboratorio para por ultimo realizar el diseño y poder dar con ello una conclusión. Con todo ello tendremos una mejor perspectiva de lo que son los estudios geotécnicos.

Ensayos para la medición de de propiedades dinámicas de los suelos

Podemos hacer una clasificación de los ensayos de campo y laboratorio según el nivel de deformación, esto se debe a que según el grado de deformación aumenta, se alteran más el módulo de corte reduciéndose, siendo este el parámetro dinámico más importante del suelo. Cabe recalcar que el amortiguamiento del suelo es de tipo histerético, a un esfuerzo cortante variable, la deformación va aumentando y a su vez disminuyendo su módulo de corte.

En el siguiente gráfico vemos cómo varía el Módulo de corte para las arenas a medida que se aumenta su deformación, esta deformación se debe por ejemplo en el caso de un sismo, con los movimientos cíclicos que se generan, se va deformando cada vez más y más el suelo hasta producirse la falla, esta falla se debe a que el Módulo de Corte se redujo a su valor mínimo, este valor mínimo depende del tipo de suelo.

Gráfico 01: Relación del Módulo de corte con la deformación para las arenas (Referencia 4)

Ensayos de Campo

Los ensayos de campo podemos tener ventajas y desventajas, entre las ventajas tenemos:

• Se puede ensayar grandes áreas de suelo como el ensayo de refracción sísmica.

• Se puede modelar adecuadamente la deformación y tomarlo como un problema más práctico.

Entre las desventajas tenemos:

• No permite controlar el drenaje de la presión de poros.

• Sólo permite medir condiciones de campo, no otras condiciones que pueden ser más desfavorables.

• En varios casos las propiedades se determinan indirectamente.

Ensayos de Campo de Bajo nivel de deformación: Ensayos geofísicos

Entre los más conocidos tenemos:

• Ensayos de Reflexión y Refracción Sísmica

• Ensayos Downhole y Uphole

• Ensayo Crosshole

• Ensayos de vibración superficial (ondas Rayleigh)

Los ensayos geofísicos como los de Refracción o Refracción Sísmica o los de MASW, consisten en poner sensores en la superficie de la tierra en un arreglo preestablecido y se generan las vibraciones, son ensayos que no alteran al suelo, es decir son no destructivos; se opta por usar estos ensayos cuando se tiene el área suficiente para su realización, y no se tiene agentes externos que alteren su resultado, como ruidos ambientales, movimientos del suelo, entre otros; cuando tenemos estos inconvenientes, se prefiere utilizar el Dowhole, Uphole o el Crosshole ya que estos consisten en realizar perforaciones en el suelo, poner un sensores que capten las ondas, y en la superficie se generan las vibraciones.

Gráfico 02: Ensayo de DowHole (Referencia 1)

Gráfico 03: Ensayo de MASW (Elaboración Propia)

Ensayos de Campo de Alto nivel de deformación

Entre los más utilizados tenemos:

• Ensayo de Penetración Estática (SPT)

• Ensayo del Cono Holandés (CPT)

Entre estos el más usado es el SPT, con este podemos hallar las características de resistencia y compresibilidad de suelos, lo que hace que este método sea el favorito de muchos geotecnistas, es que podemos recuperar muestra, existen muchas correlaciones de este método con diversos parámetros, entre ellos el Módulo de Corte.

El ensayo CPT se utilizó en la Selva, pero no es muy usado debido a que no se presta para la diversidad de suelos que tenemos, y no obtenemos muestra. Lo bueno es que podemos obtener resultados a lo largo de toda la profundidad de exploración, en cambio en el SPT, es a cada metro del total de profundidad.

Ensayos de Laboratorio

Los ensayos de laboratorio en muchos casos nos idealizan lo que ocurre en la vida real con los suelos cuando estos son sometidos a esfuerzos cortantes cíclicos, esto se debe a que estos ensayos en la mayoría de los casos trabajan con muestras alteradas.

Entre los ensayos más conocidos tenemos:

• Ensayo Triaxial Cíclico

• Ensayo de Corte Directo Simple Cíclico

• Ensayo de Corte Torsional Cíclico

• Ensayo de Columna Resonante

• Ensayos en Mesa Vibradora

• Ensayos en Centrífuga

Tal vez el más conocido sea el ensayo Triaxial Cíclico, este ensayo es parecido a un ensayo Triaxial convencional con la diferencia que se le aplica una carga cíclica que va deformando la muestra y esta carga nos representa los esfuerzos inducidos por un sismo. Este es el ensayo más común de los ensayos de laboratorio para medir propiedades de deformaciones bajas de los suelos. Como todo ensayo Triaxial, este usa especimenes cilíndricos de suelo sujetos a una carga armónica torsional aplicada por un sistema de carga electromagnético usándose amplitudes y frecuencias que puedan ser controladas ya sean pulsos o en forma sinusoidal. Con este ensayo podemos obtener el modulo de corte.

Gráfico 05: Ensayo Triaxial Cíclico (Referencia 4)

El ensayo de la Columna Resonante es el ensayo que nos puede inducir menor variación en el Módulo de Corte ya que la muestra no se deforma como en los otros casos. Tanto los ensayos geofísicos como este ensayo, son los que nos proporcionan Módulos de Corte con una muy baja deformación.

Gráfico 06: Ensayo de Corte Torsional Cíclico

(Referencia 4)

El ensayo del Corte Torsional Cíclico es el ensayo que nos puede representar los 3 estados de esfuerzo, se le puede aplicar un esfuerzo en cualquiera de las 3 dimensiones ya que se compone de 2 cilindros concéntricos, por dentro se le puede proporcionar una presión, por fuera otra presión, y por encima un esfuerzo axial.

El ensayo de la centrífuga la utilizamos cuando queremos modelar algún proyecto a escala, y se necesita aumentar la gravedad; consiste en un brazo torsor largo que gira produciendo una mejor interpretación del proyecto cuando este ya esté realizado.

Gráfico 07: Ensayo de La Centrífuga (Referencia 4)

Referencias

1. Aguilar, Z. Apuntes de clases de Mecánica de Suelos II, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima-Perú 2006

2. CISMID;”Memoria del seminario taller de Dinámica de Suelos”, Lima-Perú 1992

3. Kramer, S.; “Geotechnical Earthquake Engineering” Prentice-Hall, Inc. Universidad of Washington USA 1996

4. Parra, D. Apuntes de clases de Dinámica de Suelos, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima-Perú 2008

LA GEOFÍSICA Y SU APLICACIÓN EN LA MICROZONIFICACIÓN SISMICA

La microzonificación es un método el cual consiste en realizar estudios multidisciplinarios que en general abarcan pocos Km2, en la microzonificación sísmica se consideran los efectos de todos los desastres naturales que pueden afectar dicha área, ya sean terremotos, inundaciones, tsunamis, deslizamientos, fallas del suelo, etc.

Luego de realizar este conjunto de estudios se divide el área en estudio en sectores los cuales nos representan mayor o menor vulnerabilidad. El sector mas seguro es asignado para los componentes más importantes como áreas residenciales de alta densidad y para el desarrollo de actividades económicas desarrolladas por los pobladores de dicha zona. Los sectores de mayor vulnerabilidad se dedican para áreas verdes y otros usos apropiados.

Es bien sabido que las condiciones locales del suelo tienen clara relación con los daños ocasionados por un sismo, esto se ha visto evidenciado en sismos como los de Lisboa (1755), Loma Prieta, Estados Unidos (1989); Rioja, Perú (1990); Filipinas (1990); México (1985), Kobe, Japón (1995). Según el Doctor Scaletti, la relación entre las condiciones locales del suelo y los daños ocasionados a las estructuras ha recibido mucha atención a partir del terremoto de Kanto (1923).

Los estudios que se realizan en una MICROZONIFICACIÓN SISMICA son: estudios geológicos, geotécnicos, hidrogeológicos, de evaluación de daños sísmicos, de microtrepidaciones, sismológicos y de amplificación sísmica.

En la mayor parte de los casos en que se requiere del uso de los métodos geofísicos para investigación del suelo, ello se debe por que se necesita conocer las características geotécnicas del subsuelo para diseñar las construcciones con una mayor seguridad. Los métodos geofísicos consisten en exploraciones de campo, procesamiento de datos e interpretación de datos en términos de geología.

Entre los ensayos geofísicos mas conocidos tenemos los ensayos de Refracción y Reflexión Sísmica, ensayos Dowhole y Uphole, ensayos Crosshole, el MASW, ensayo con el Cono Sísmico, ensayo con la Sonda de Suspensión, entre otros.

Es importante señalar que siempre que se realizan los ensayos geofísicos, estos deben ser acompañados con una exploración directa, ya sea con calicatas o con perforaciones para que con ello podamos corroborar los datos que nos arrojan dichos ensayos, y poder a la vez tener una mejor idea de cómo se encuentra el suelo.

La base del planeamiento urbano se constituye en base al MAPA DE MICROZONIFICACIÓN SISMICA, ya que este mapa esta integrado por la probabilidad de ocurrencia de todos los desastes naturales que puedan afectar la localidad en estudio. Con este mapa podemos también formar las pautas que se necesitan realizar en los trabajos de reconstrucción después de la ocurrencia de un sismo.

Las últimas microzonificaciones sísmicas que se han realizado en el Perú son las de la ciudad de Pisco, Huaytará, San Luis y Chincha esto debido a la ocurrencia del Terremoto de Agosto del 2007. Estos estudios estuvieron a cargo del CISMID.

LUIS FERNANDO RAYGADA ROJAS
Vice-Presidente de GeoGroup

Referencias:
CISMID - MEMORIAS: “V SIMPOSIO NACIONAL DE PREVENCIÓN Y MITIGACIÓN DE DESASTRES”, Lima-Perú 1991, del articulo "LA GEOFISICA APLICADA A LA MICROZONIFICACION-METODOS DE PROSPECCION GEOFISICA EN ESTUDIOS DE INGENIERIA" de José Arce Helbert y "MICROZONIFIACION APLICADA AL PLANEAMIENTO URBANO Y AL DESARROLLO REGIONAL PARA LA PREVENCION DE DESASTRES" de Julio Kuroiwa