Dinamica de suelos

13.

Respuesta dinámica de suelos
E: ALARCÓN
E.T.S.I.I. Universidad Politécnica. Madrid

1.

INTRODUCCION

En este capitulo se van -a presentar algunas ideas sobre el comportamiento dinámico de suelos. La mayoria de las teorías y métodos de ensayo existentes han sido desarrollados en los últimos veinticinco años debido a la dificultad de sistematizar la ley de comportamiento de lossuelos. La importancia práctica del tema es clara. Es un hecho experimental que el mismo movimiento sísmico produce resultados diferentes en estructuras asentada~ en suelos distintos. Un ejemplo reciente lo ofrece lo sucedido en el terremoto de Méjico de septiembre de 1985. La figura la representa las zonas de rotura en la costa mejicana del Pacifico, provocadas por el terremoto de 1985 (línea llena)y otros anteriores (lineas de punto y raya). La figura lb recoge los acelerogramas registrados en el observatorio
201
=50001 04.e08

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10<

200km FIC,TJIVA 1 de la primera

za sacudida

Ial

(Iii

Figura 2—Acelerogramas del terremoto de Michoacán. Méxíco.19-9-85, tegistrados en a) estación de la UNAM sobre roca: b) estación saturada en It zona de la antiguo laguna.

En elejemplo citado, el suelo mismo no ha sufrido el colapso resistente, limitándose a amplificar o reducir el efecto de las ondas recibidas. Sin embargo, existen situaciones en las que el accidente estructural surge por rotura del propio suelo. La figura 3 recoge un caso muy conocido: el terremoto de Niigata dc 1964. Como puede observarse, el daño a las estructuras se ha producido debido a la pérdida deresistencia al corte dcl suelo que, al transiormarse en una especie de liquido viscoso, es incapaz de cumplir su misión de fundación de los edificios, con lo que se produce el vuelco de éstos. Ambas situaciones, igualmente importantes, corresponden a dos puntos de vista que pudieran ser llamados a grosso modo situación en servicio y situación en rotura. y ambos corresponden a una división clásica enlos estudios de Mecánica del Suelo. En lo que sigue, se van a presentar algunos modelos ideados para interpretar ambas situaciones dentro de los esquemas de la Mecánica de Los Medios Continuos.

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Figura 3.

Efectos del terremoto de Níígata de 1964 producido por fallo del terreno.

2.

EL SUELO COMO MEDIO CONTINUO

Pese a su carácter deagregado de partículas, los modelos de la Mecánica del Continuo han sido aplicados con éxito a los suelos. Un desarrollo detallado de esos métodos está fuera del alcance del capítulo, por lo que se dan a continuación los puntos mínimos para establecer la notación. El lector estudioso puede ampliar sus conocimientos en las referencias indicadas a final de capítulo. 2.1. Indices de fase

La figura4, compuesta por Casagrande, representa la idea matriz: el suelo es un material compuesto por tres fases: sólida, liquida y gaseosa, cuyas proporciones relativas es necesario conocer para poder interpretar el comportamiento mecánico. Las relaciones en volumen que se manejan son: a) índice de huecos
—

volumen de huecos volumen de sólidos

[1]

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E. Alarcón

Figura 4.Composición del suelo según Casagrande (1940).

b) Grado de saturación

volumen de fluido volumen de huecos Alternativamente se utiliza también la porosidad: volumen de huecos volumen total o el volumen especifico: 0=1 +e
e

[2]

í ±e

[3]

[4]

Si la cantidad de gas en el suelo es nula y el fluido ocupa todos los huecos se dice que el terreno está saturado. En la mayoría de losmodelos numéricos que se manejan se parte de esta condición para simplificar el tratamiento matemático. El indice de huecos mide la «esponjosidad» del esqueleto sólido y, por tanto, debe estar relacionado con su resistencia. En particular, en los suelos granulares es posible obtener diferentes valores de e con diferentes formas de empaquetado dc las particulas. Es así posible imaginar un grado...