Estudio del comportamiento de un muro de gravedad sometido a cargas originadas por un sismo en Perú

T. Bustamante, C. Romanel

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Earthquake Engineering & Geophysics

ABSTRACT: The possibility of the occurrence of severe earthquakes is a major concern of the civil engineering in Peru, a country situated in a very active seismic region of the globe. Specifically in the case of retaining (gravity) walls the design techniques employed in Perú are based on the classical pseudo-static method of Mononobe-Okabe and, in to lesser extent, on Richards-Elms method based on the allowable permanent displacement of these structures. In this work results from both methods are compared with finite element analyses considering the behavior of a gravity wall submitted to the 1974 Lima earthquake (magnitude 7.2). The advantages and limitations of these analyses are discussed, with the objective to draw the attention of the design engineer to points that should be carefully consider when planning the construction of retaining walls in a zone of seismic activity, especially in Lima-Peru. PRESENTACIONES TÉCNICAS La posibilidad de ocurrir terremotos es una de las principales preocupaciones de la ingenieria civil en el Perú, un país situado en una región del globo sismicamente muy activa. Especificamente en el caso de los muros de contención (muros de gravedad) las técnicas de diseño empleadas en el Perú son basadas en el clásico método pseudo-estático de Mononobe-Okabe y, en menor medida el método de Richards-Elms basado en el desplazamiento permanente permitido para estas estructuras. En este trabajo los resultados de ambos métodos son comparados con análisis de elementos finitos considerando el comportamiento de un muro de gravedad sometido a un sismo ocurrido en la ciudad de Lima en 1974 (magnitud 7.2). Las ventajas y limitaciones de estos análisis son discutidos, con el objetivo de mostrar al ingeniero de diseño los principales puntos a considerar, cuando es planificada la construcción de muros de contención en una zona sismicamente activa, como es la ciudad de Lima (Perú). 1 INTRODUCCIÓN En el Perú, el comportamiento de las estructuras de contención es considerado un problema geotécnico importante, debido a su intensa actividad sísmica. La falla de estas estructuras puede causar grandes daños en caminos, presas, industrias, etc., poniendo en riesgo vidas humanas así como graves problemas económicos, sociales y ambientales. Por este motivo, es esencial asegurar el buen desempeño de estas estructuras bajo condiciones adversas durante su vida útil. Investigadores alrededor del mundo conducen investigaciones analíticas y experimentales con el propósito de desenvolver y perfeccionar métodos de proyecto sísmico para estas estructuras. Estas investigaciones se dedican principalmente a responder las siguientes preguntas relacionadas al comportamiento dinámico de las estructuras de contención durante terremotos: · ¿Cuál es la magnitud total (estática + dinámica) del empuje del suelo sobre estructuras de contención y como este se relaciona, cuantitativa y cualitativamente, con el registro sísmico y el movimiento de la estructura? · ¿Como una estructura de contención se comporta durante un terremoto y cuáles son las magnitudes de sus movimientos? · ¿Cuál es la influencia de la resistencia del suelo en los movimientos de traslación y rotación de una estructura de contención? Este trabajo presenta una revisión de algunos métodos propuestos en la literatura para el proyecto de muros de gravedad bajo cargas sísmicas, buscando a través de un análisis numérico, comparar los resultados obtenidos con la aplicación de los distintos enfoques de cálculo. 2 COMPORTAMIENTO ESTÁTICO Los métodos de equilibrio límite son bastante aplicados en el análisis del comportamiento estático de las estructuras de contención, taludes de suelo, capacidad de carga de fundaciones, etc., en parte debido a la simplicidad matemática de la formulación y también por la larga y continua experiencia en el uso de los métodos de equilibrio límite en proyectos de estructuras geotécnicas. Particularmente, en el caso de los muros de gravedad, se destacan los siguientes métodos: 2.1 Método de Rankine (1857) En el caso de un muro de gravedad de cara vertical que contiene un macizo de suelo granular de peso específico

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