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La licuefacción del suelo es un fenómeno en el que se pierde la rigidez y resistencia del suelo debido a la acción de fuerzas sísmicas y condiciones de carga repentinas. La licuefacción del suelo ocurre en suelos completamente saturados.
Tabla de contenido
Principio y causa de la licuefacción
Los suelos en condiciones normales están densamente empaquetados entre sí. Las partículas del suelo se juntan debido a la fuerza de contacto de cada partícula. Este empaque apretado contribuye a la resistencia del suelo. Cuando el suelo está saturado, los poros y el suelo están completamente llenos de agua. Estas moléculas de agua presentes en el suelo ejercen presión sobre las partículas vecinas. La presión del agua ejercida por estas moléculas de agua aumenta por acciones de carga repentinas y fuerzas sísmicas. Durante la licuefacción, la presión del agua es lo suficientemente alta como para contrarrestar la gravedad de las partículas del suelo. Esto se ilustra en las Figuras 1 y 2 a continuación. La figura 1(a) muestra partículas de suelo en un estado no excitado. La columna azul de la derecha muestra la magnitud de la presión del agua intersticial de las muestras de suelo.
Figura 1.Estado del suelo cuando no hay excitación
La Figura 1(b) muestra las fuerzas que surgen entre las partículas del suelo durante las interacciones. La figura 2 muestra el estado del suelo cuando aumenta la presión del agua. Aquí, se dice que el suelo está en un estado completamente saturado donde el aumento de la presión del agua hace que las partículas del suelo ‘floten’, como se muestra en la Figura 2. Esta actividad flotante reduce las interacciones entre las partículas del suelo. Esto promueve las propiedades de licuefacción.
Figura 2. Estado de las partículas del suelo en estado de saturación total
La ocurrencia de la licuefacción es el resultado de la aplicación rápida de la carga y la descomposición de la arena suelta y saturada y las partículas individuales del suelo sueltas. Bajo la acción de las fuerzas sísmicas y las condiciones de carga rápida, el agua intersticial en el suelo no tiene tiempo para exprimirse por completo. En lugar de ser expulsado, evita que las partículas de suciedad se acerquen entre sí. Esto aumenta la presión del agua dentro del sistema del suelo. Esta presión de agua generada es muy alta en comparación con las fuerzas de contacto dentro de las partículas del suelo. Esto ablanda y debilita el depósito del suelo. Además de los terremotos y las acciones de grandes cargas, las actividades de construcción como las voladuras, la flotación vibratoria y la compactación dinámica también pueden causar la licuefacción del suelo.
Efectos de la licuefacción
La licuefacción puede tener muchos efectos sobre el suelo y las estructuras. ellos son:
1. Hervir arena
Cuando la licuefacción ocurre bajo una superficie completamente comprimida, la presión del agua debajo de la superficie hace que el agua burbujee. Estos salen como agua hirviendo. Esto se llama ebullición de arena.
2. Daños a estructuras en alta mar
La licuefacción es común en suelos sumergidos. Estas condiciones causan estragos en la construcción de puentes, estructuras que soportan depósitos de suelo sumergido.
3. Colapso de presas y muros de contención
El suelo que sostiene las presas y los muros de contención se licua y las estructuras colapsan. Cuando las estructuras pierden su capacidad de controlar cantidades masivas de agua, ocurren más inundaciones incontrolables.
4. Deslizamiento de tierra superficial
La falla de los cuerpos que transportan agua puede causar deslizamientos de tierra superficiales.
5. Daños estructurales por sismo
Las fuerzas sísmicas que siguen a la licuefacción hacen que las estructuras sean inestables. Se dividen o se inclinan, lo que lleva al colapso total de la estructura. Los registros sísmicos anteriores muestran grandes colapsos de estructuras de edificios debido a la licuefacción. Estos peligros no brindan tiempo suficiente para la evacuación, lo que lleva a una enorme pérdida de vidas y propiedades.
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Importancia de la licuefacción del suelo
Después de la licuefacción, el suelo deja de actuar como una rejilla pasiva de partículas. La resistencia y la rigidez de los suelos licuados se reducen considerablemente, lo que a menudo conduce a varias fallas estructurales. Por lo tanto, el suelo licuado ya no se considera estable y adecuado para la construcción de estructuras. Es incapaz de soportar su propio peso o incluso el peso de las estructuras por encima de él. Las estructuras de edificios construidas sobre tales tipos de sedimentos se inclinarán y se derrumbarán como se muestra en la Figura-4 a continuación.
Figura 4. Colapso de la estructura de un edificio debido a la licuefacción del suelo, licuefacción en Izmit, Turquía
Por lo tanto, es muy necesario conocer la importancia de los estudios de licuefacción para tomar las debidas precauciones antes de la construcción. Comprender el potencial de licuefacción del suelo puede ayudarlo a decidir qué método de tratamiento elegir para evitar que el suelo se licue.
Cómo reducir el riesgo de licuefacción del suelo
Hay básicamente tres formas de reducir el riesgo de licuefacción.
1. Evita los suelos propensos a la licuefacción
Debe evitarse la construcción en suelos susceptibles a la licuefacción. El suelo de un sitio de construcción en particular debe caracterizarse de acuerdo con varios criterios disponibles para determinar el potencial de licuefacción del suelo dentro del sitio.
Figura 5.Licuefacción causada por un terremoto
2. Construir una estructura resistente a la licuefacción
Dependiendo de la situación, es inevitable trabajar en terrenos que pueden licuarse. Por lo tanto, las subestructuras a construir deben diseñarse para resistir los efectos de la licuefacción. Las limitaciones de espacio, las condiciones favorables y otras razones son las razones principales para construir estructuras en suelo licuado.
3. Mejora del suelo
Esto incluye reducir los peligros de licuefacción al mejorar la resistencia del suelo, la densidad y las propiedades de drenaje. Esto se puede hacer usando varias técnicas de enmienda del suelo.
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