Thesis APORTES PARA UNA NUEVA ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DE VIÑA DEL MAR: ESTIMACIÓN DEL POTENCIAL DE LICUEFACCIÓN EN LA CUENCA DEL MARGA – MARGA
Date
2017
Authors
BUSTOS MONROY, IGNACIO SEBASTIÁN
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Publisher
Abstract
El terremoto del 3 marzo de 1985 resultó en la destrucción de cientos de viviendas de albañilería y hormigón armado en la Región de Valparaíso (Astroza & Monge, 1989). Ese mismo año, la Universidad Técnica Federico Santa María inició un estudio para la zonificación sísmica de Viña del Mar y Valparaíso, a partir de la observación de los niveles de daño en las distintas estructuras. Este estudio identificó al Plan de Viña del Mar como susceptible a sufrir daños debido a un terremoto. La validez de dicha zonificación fue corroborada durante el terremoto del 27 Febrero de 2010 (27F), donde un número significativo de muros en estructuras de mediana altura ubicadas cercanas a la calle 8 Norte sufrieron daños (Thiers, 2014).Estudios posteriores a este evento, permitieron definir un mapa de microzonificación sísmica a partir de un análisis multivariado que consideró la caracterización de daños y características geológicas y geomecánicas de los suelos. Las principales conclusiones de estos estudios, indican que las fallas observadas se generan por fenómenos de amplificación sísmica como resultado de la compleja interacción de ondas de corte con los estratos de suelo blando y la falla geológica del Marga-Marga. Otro fenómeno que puede estar asociado a estas fallas es el proceso de licuefacción del suelo, proceso en el cual distintos tipos de suelos pierden su resistencia debido a un aumento en la presión de poros ante una carga dinámica rápida como un sismo. Para poder cuantificar este fenómeno es necesaria una actualización de la base de datos utilizada en estudios anteriores mediante la incorporación de nuevos ensayos realizados en los últimos diez años en la ciudad de Viña del Mar junto con una revisión de los procedimientos utilizados para la caracterización de los suelos.El potencial de licuefacción corresponde a una forma de cuantificar que tan propensa a licuar una capa de suelo puede ser, dependiendo de distintos factores tales como: la forma y distribución de los granos, densidad, amplitud y vibración del terreno, profundidad de aguas subterráneas, edad del depósito, origen del suelo entre otros. Uno de los métodos más ampliamente utilizado para estimarlo es el método simplificado propuesto originalmente por Seed y Idriss (Seed & Idriss, 1971) y modificado a lo largo de los años, el cual mide el potencial de licuefacción en términos de capacidad, demanda y factor de seguridad. Distintos autores han encontrado falencias en la interpretación de resultados al aplicar este método y han introducido distintos parámetros y ecuaciones como función del factor de seguridad (FS) que permiten representar el potencial de licuefacción de una mejor forma.La primera parte de este trabajo de título considera la zonificación de un sector de la ciudad de Viña del Mar mediante la recopilación y el análisis de 83 ensayos de penetración estándar (SPT), 236 ensayos de cono de penetración dinámica (DCPT) y una serie de ensayos de caracterización de suelos. En segundo lugar, se caracterizan geomecánicamante los distintos estratos de suelo y se evalúa el potencial de licuefacción a través del índice de potencial de licuefacción (LPI) propuesto por Iwasaki (Iwasaki, et al., 1978) para un sismo de características similares al del 27F usando una escala de valores para clasificar los niveles de potencial de licuefacción en función del valor de LPI propuesta por Sonmez (Sonmez, 2003). Interpolando los resultados obtenidos para la zona en estudio se presenta un mapa de susceptibilidad a licuefacción para la ciudad de Viña del Mar mostrando las zonas más y menos propensas a sufrir daños debido al potencial de licuefacción del suelo. Esto se compara con los daños registrados para el terremoto del 27F y se estudia su correlación.El análisis de la información presentada permitirá un ser un aporte para la nueva zonificación geotécnica de Viña del Mar que podrá ser utilizada para el definir el emplazamiento y diseño de nuevos proyectos estructurales.
The March 1985 earthquake resulted in the destruction of thousands of masonry and concrete houses in the Region of Valparaiso (Astroza & Monge, 1989). The same year, the Technical University Federico Santa María started a study for the seismic zonification of Viña del Mar and Valparaíso considering the observed damages in several structures. This survey identified seismic damage susceptibility in the Plan of Viña del Mar during an earthquake. The February 2010 earthquake (27F) confirmed this theory with a significant number of registered damages in walls of medium height structures, specifically the ones located nearby to the 8 Norte street (Thiers, 2014).The main conclusion of these studies indicates that the observed damages and failures are cause of seismic amplification phenomena as result of the complex interaction between the shear waves with the soft soil stratas and the Marga – Marga geologic failure. Another phenomenon that may be related to these failures is the soil liquefaction, in which different types of soils lose strength due an increase in the pore pressure under a rapid dynamic load as an earthquake. In order to quantify this phenomenon an upgrade of the data base used in the past surveys by adding new test performed in the last ten years along with the review of characterization soil procedures are required.The liquefaction potential is a way to quantify how susceptibility to liquefy a soil layer might be, depending on different factors such as: the grain size and distribution, density, amplitude and duration of ground vibration, groundwater level, age and origin of the soil, among others. One of the most widely used methods to estimate it is the simplified procedure proposed originally for Seed & Idriss (Seed & Idriss, 1971) and modified throughout the years, in which the liquefaction potential is measured in terms of capacity, demand and factor of safety (FS). Various authors have found flaws in the interpretation of results when applying this method and have introduced different equations and parameters as function of the factor of safety to represent the liquefaction more appropriately.The first part of this study correspond to the zonification of an area of the city of Viña del Mar by the compilation and analysis of 83 standard penetration tests (SPT), 236 dynamic cone penetration test (DCPT) and a series of characterization soils tests. Secondly, the different soil strata are characterized geomechanically and the liquefaction potential is evaluated by computing the Liquefaction Potential Index (LPI) originally proposed by Iwasaki (Iwasaki, et al., 1978) and modified by Luna and Frost (Luna & Frost, 1998) for an earthquake similar to the 27F; using the liquefaction classes proposed by Sonmez (Sonmez, 2003) and interpolating the results for the survey area, an susceptibility map showing the most and less prone zones to liquefy is displayed. The results are compared with the registered damages after the 27F earthquake and possible correlations are discussed.El análisis de la información presentada permitirá un ser un aporte para la nueva zonificación geotécnica de Viña del Mar que podrá ser utilizada para el definir el emplazamiento y diseño de nuevos proyectos estructurales.The analysis of the presented information will be a part of the new geotechnical zonification of Viña del Mar, which could be used to define and place new structural designs and constructions.
The March 1985 earthquake resulted in the destruction of thousands of masonry and concrete houses in the Region of Valparaiso (Astroza & Monge, 1989). The same year, the Technical University Federico Santa María started a study for the seismic zonification of Viña del Mar and Valparaíso considering the observed damages in several structures. This survey identified seismic damage susceptibility in the Plan of Viña del Mar during an earthquake. The February 2010 earthquake (27F) confirmed this theory with a significant number of registered damages in walls of medium height structures, specifically the ones located nearby to the 8 Norte street (Thiers, 2014).The main conclusion of these studies indicates that the observed damages and failures are cause of seismic amplification phenomena as result of the complex interaction between the shear waves with the soft soil stratas and the Marga – Marga geologic failure. Another phenomenon that may be related to these failures is the soil liquefaction, in which different types of soils lose strength due an increase in the pore pressure under a rapid dynamic load as an earthquake. In order to quantify this phenomenon an upgrade of the data base used in the past surveys by adding new test performed in the last ten years along with the review of characterization soil procedures are required.The liquefaction potential is a way to quantify how susceptibility to liquefy a soil layer might be, depending on different factors such as: the grain size and distribution, density, amplitude and duration of ground vibration, groundwater level, age and origin of the soil, among others. One of the most widely used methods to estimate it is the simplified procedure proposed originally for Seed & Idriss (Seed & Idriss, 1971) and modified throughout the years, in which the liquefaction potential is measured in terms of capacity, demand and factor of safety (FS). Various authors have found flaws in the interpretation of results when applying this method and have introduced different equations and parameters as function of the factor of safety to represent the liquefaction more appropriately.The first part of this study correspond to the zonification of an area of the city of Viña del Mar by the compilation and analysis of 83 standard penetration tests (SPT), 236 dynamic cone penetration test (DCPT) and a series of characterization soils tests. Secondly, the different soil strata are characterized geomechanically and the liquefaction potential is evaluated by computing the Liquefaction Potential Index (LPI) originally proposed by Iwasaki (Iwasaki, et al., 1978) and modified by Luna and Frost (Luna & Frost, 1998) for an earthquake similar to the 27F; using the liquefaction classes proposed by Sonmez (Sonmez, 2003) and interpolating the results for the survey area, an susceptibility map showing the most and less prone zones to liquefy is displayed. The results are compared with the registered damages after the 27F earthquake and possible correlations are discussed.El análisis de la información presentada permitirá un ser un aporte para la nueva zonificación geotécnica de Viña del Mar que podrá ser utilizada para el definir el emplazamiento y diseño de nuevos proyectos estructurales.The analysis of the presented information will be a part of the new geotechnical zonification of Viña del Mar, which could be used to define and place new structural designs and constructions.
Description
Catalogado desde la version PDF de la tesis.
Keywords
ENSAYO DE CONO DE PENETRACION DINAMICA , ENSAYOS DE PENETRACION ESTANDAR , LICUEFACCION , LPI , MAPA DE SUSCEPTIBILIDAD , METODO SIMPLIFICADO , POTENCIAL DE LICUEFACCION , ZONIFICACION