Estrategias y soluciones de ingeniería para fortalecer el suelo y reducir los riesgos
By: Ph.D. Carolina Hernández ValerioEl terremoto de Muisne de 2016, con una magnitud de 7,8, causó una amplia licuación de suelos y daños estructurales en el norte de Ecuador. Entre los efectos observados, destacaron los borbotones de arena y la eyección de licuación en suelos de base arenosa limosa, especialmente cerca de los terraplenes. No obstante, el terraplén del puente Boca de Briceño, reforzado con elementos de mejora de suelo de Rammed Aggregate Pier® (RAP), experimentó daños mínimos, manteniendo la estabilidad y funcionalidad tras el sismo. El estudio muestra que la densificación lograda por los RAP no fue suficiente por sí sola para asegurar la estabilidad total del terraplén, indicando que otros mecanismos de estabilización también fueron clave.
Introducción
A lo largo de los años, los terremotos en diversas partes del mundo, como los recientes en Ecuador, han resaltado la importancia de mitigar los efectos de la licuación en infraestructuras. Técnicas como los elementos RAP han demostrado ser efectivos para densificar suelos y mitigar la licuación en suelos arenosos limpios, pero nuevas investigaciones muestran su eficacia también en suelos más complejos, como los limosos. Este artículo aborda dos casos en Ecuador tras el terremoto de Muisne, donde los RAP fueron aplicados para estabilizar suelos y mejorar la respuesta sísmica.
Mejora del Terreno con RAP
Los RAP son elementos de refuerzo construidos utilizando un proceso de desplazamiento con un martillo vibratorio de alta frecuencia. Estos elementos se introducen en el terreno mediante un mandril de tubo, que desplaza el suelo y lo densifica al compactar grava triturada en cavidades formadas por el desplazamiento del mandril. Este proceso mejora la resistencia de suelos susceptibles a la licuación, como las arenas y limos sueltos.
El Terremoto de Muisne de 2016
El 16 de abril de 2016, un terremoto de magnitud 7,8 afectó el norte de Ecuador, con su epicentro cerca de Muisne. Las aceleraciones máximas del suelo registradas en varios sitios superaron los 0,4 g, lo que resultó en importantes daños, incluidos colapsos en terraplenes y estructuras de transporte, especialmente aquellos asentados sobre suelos licuables.
En el caso del puente Mejía, que sufrió daños significativos debido a la licuación, no se emplearon técnicas de mejora del terreno. En contraste, el terraplén del puente Briceño, que fue reforzado con RAP, mostró una resistencia notable, con daños mínimos a pesar de la licuación en suelos adyacentes.
Mecanismos de Mitigación de la Licuación
1. Confinamiento y Densificación:
Los RAP contribuyen a la mitigación de la licuación mediante la densificación del suelo. En suelos con un índice de comportamiento del suelo Ic menor o igual a 1.8, los RAP aumentan la resistencia y estabilidad del terreno, como se demostró en proyectos previos en Nueva Zelanda y otros países.
Sin embargo, en el caso del puente Briceño, los valores de resistencia obtenidos a partir de las pruebas de penetración cónica (CPT) indicaron que la densificación sola no fue suficiente para evitar la licuación en todas las capas del suelo. Aunque se logró mejorar la estabilidad del terraplén, el confinamiento y la densificación combinados con otros mecanismos de estabilización fueron esenciales para su desempeño.
2. Rigidez Cortante y Tensión Lateral:
En estudios previos, se ha observado que la instalación de RAP mejora la rigidez cortante de los suelos, aumentando la resistencia frente a la licuación. Los datos del sitio del puente Briceño muestran un aumento en la rigidez y el módulo de corte, lo que contribuyó a reducir las deformaciones del suelo.
3. Estabilidad y Resistencia al Corte:
El análisis de estabilidad pseudoestática, realizado para el terraplén de Briceño, indicó que el refuerzo con RAP mejoró significativamente la estabilidad del terraplén. Si bien la licuación fue probable en los suelos sin refuerzo, el análisis sugirió que la combinación de densificación y rigidez cortante adicional proporcionó un factor de seguridad adecuado contra el colapso.
Conclusiones
El caso del terraplén del puente Boca de Briceño demuestra la efectividad de los elementos RAP para mitigar la licuación y aumentar la estabilidad sísmica de infraestructuras en suelos susceptibles. A pesar de la licuación y los daños cercanos, el terraplén reforzado mantuvo su funcionalidad y sufrió daños mínimos. Los resultados sugieren que la combinación de densificación, confinamiento y aumento de la rigidez cortante contribuye a la estabilización de suelos difíciles de mejorar. Este caso destaca la importancia de adoptar enfoques multifacéticos para el refuerzo del terreno y la mitigación de riesgos sísmicos, particularmente en zonas propensas a la licuación.
Referencias
Nikolaou, S. Vera-Grunauer, X. y Gilsanz, R. (2016). Reconocimiento de Terremotos GEERATC, 16 de abril de 2016, Muisne, Ecuador, Asociación GEER. Disponible: https://doi.org/ 10.18118/G6F30N. Smith, M. E., & Wissmann, K. J. (2018). Ground Improvement Reinforcement Mechanisms Determined for the Mw7. 8 Muisne, Ecuador, Earthquake. In Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics V (pp. 286-295). Reston, VA: American Society of Civil Engineers.