Velocidad Onda De Corte

Introduccion

Cuando ocurre un sismo, se genera ondas elásticas que viajan primordialmente por las rocas, pero al encontrarse en su camino con depósitos de suelo que sobreyacen a la roca, por tener estos suelos una rigidez contrastántemente menor, ocurre el fenómeno de refracción. Es entonces que las ondas sísmicas tienden a propagarse casi verticalmente a través de los depósitos de suelo hasta llegar a la superficie de los mismos. El camino ascendente de las ondas elásticas en los suelos está gobernado en forma importante por la velocidad de propagación de la onda de corte (VS), y de ahí la conveniencia de conocer los perfiles de variación de la velocidad de onda de corte contra profundidad en depósitos de suelos.

Un criterio empírico para determinar el comportamiento de suelos, parte de investigaciones realizadas por Borcherdt (1994), que proponen un método de clasificación con base en la velocidad promedio de onda de corte en los 30 m superficiales (VS30). Este criterio se ha popularizado en los últimos años y lo utilizan diferentes códigos o reglamentos en varios países, ente otros Estados Unidos, en donde se utiliza el llamado “Código Internacional para la Construcción” (IBC, 2006). Métodos analíticos más sofisticados como el SHAKE (Schnabel et al., 1972) con sus múltiples variantes, D-MOD (Matasovic, 2006), DEEPSOIL (Hashash et al., 2011) y otros, requieren igualmente del conocimiento de VS contra profundidad.

Ondas Elásticas

Las ondas elásticas son pequeñas perturbaciones mecánicas en un medio constituido por partículas, como son los depósitos de suelos, y cuyo paso no altera prácticamente las condiciones del medio (suelo). Las ondas elásticas se dividen en dos grandes grupos, las de cuerpo, que viaje en el interior del medio elástico, y las de superficie, que se propagan a lo largo de la frontera de un medio semi-infinito, como se puede idealizar un depósito de suelos. Las ondas de cuerpo se subdividen a su vez en ondas de compresión o primarias (VP) y de corte o secundarias (VS). A su vez, las ondas de superficie se subdividen en Love y Rayleigh. Las ondas de corte y las Rayleigh son las de mayor importancia en la geotecnia.

Pruebas geofísicas para determinar velocidad de donda de corte (VS)

Para determinar la velocidad de onda de corte en suelos (VS) lo más conveniente es recurrir a pruebas geofísicas de campo para encontrar directamente los valores mediante alguno de los métodos de geofísica sísmica.Con frecuencia, a falta de estas pruebas geofísicas se recurre a ecuaciones empíricas para estimar VS partiendo las resistencias a la penetración estándar (N). Sin embargo, es conocida la susceptibilidad de los resultados de la prueba de penetración estándar dependiendo de los equipos y metodologías con la que se realizó, por lo que los valores de VS calculados a partir de dicha prueba deben verse con mucha cautela. En el caso particular de las arenas pumíticas de Guadalajara es aún más cuestionable esta metodología, por tratarse de suelos triturables que tienen variantes importantes en comparación de las arenas comunes (Padilla, 1998; Pender et al., 2006; Mesri y Vardhanabhuti, 2009; Lazcano, 2010).

En ocasiones se recurre erróneamente a determinar la velocidad de onda de corte (VS) a partir de la medición de la velocidad de onda de compresión (VP). Esto no debe hacerse si no se conoce la relación de Poisson () de los diferentes estratos de suelo, ya que la onda VP viaja a una velocidad que fluctúa a entre 70 y 140% mayor que las VS, para valores de  de entre 0.25 y 0.4, rango frecuente en suelos y rocas. Además, en caso de haber nivel freático, no es posible detectar estratos de suelo sumergido cuya VP sea menor a 1,480 m/s, que es la velocidad de onda a la compresión en el agua.

La determinación de la velocidad de la onda de corte (VS) tiene múltiples aplicaciones en el campo de la geotecnia, entre otras, la determinación del módulo de rigidez al cortante ante pequeñas deformaciones (GO = VS2 ), la evaluación del potencial de licuación de suelos, el análisis de asentamientos e interacción suelo-estructura (Stokoe et al., 2004).

La VS se ha determinado en campo por muchos años con las pruebas downhole y crosshole. Sin embargo, en los últimos veinte años se ha ido popularizando otra alternativa para determinar VS, que consiste en medir la velocidad de propagación de ondas de superficie tipo Rayleigh (VR), que para fines prácticos es igual (alrededor de 93%) a la velocidad de onda de corte.

Métodos de ondas

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