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Licuefacción de los suelos
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La alumna Paula Ortega presenta su proyecto de excelencia en el curso 2019/2020 del IES Margarita Salas de Majadahonda
Soy Paula Ortega y como bien ha dicho Javier Arroyos, voy a exponer mi proyecto de investigación que se llama Tractatecene, de formación de suelos.
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He decidido realizar el proyecto sobre este tema debido al interés que siempre he tenido por los terremotos,
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en particular por algunos de los efectos con el que en ellos se observa como puede ser la desformación,
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en donde el suelo se clara literalmente en los edificios porque pierde la resistencia.
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El objetivo principal de este proyecto es caracterizar los suelos sustentibles de liquefacción,
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pero también hay otros objetivos como profundizar el conocimiento del fenómeno, comprender el comportamiento de la arena en combinación con el agua
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y reproducir el fenómeno tanto a escala doméstica como con ensayos reales con el equipo industrial de la UPM.
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El ejército más nativo se observó en el terremoto de Lligata donde varios bloques de edificios se hundieron sin sufrir ningún daño de la estructura.
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Lo mismo se observó en el terremoto de Caracas, donde aparte se pudo determinar que una vez
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que pasaba el terremoto, el suelo volvía a su situación inicial pero con la estructura
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hundida, por lo que la única solución era la demolición.
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También se ha observado el surgimiento de volcanes en todas las profundidades que pueden
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arruinar la fuerza de cultivo como en este caso.
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Y finalmente, en el famoso terremoto de San Francisco en 1906, aparte del hundimiento
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de las estructuras, por fallo del terreno se observó el colapso de las conducciones
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de líneas vitales, de agua, gas y electricidad, lo que impidió la extinción de los incendios.
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Por tanto, a partir de las observaciones de todos estos casos, surge como hipótesis del
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proyecto que la difusión será de suelos granulares, saturados y de baja densidad.
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Bien, ¿qué es un suelo granular? Pues es aquel que está formado por granos que rozan
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y que son huecos entre sí. Un parámetro para definir un suelo granular es el índice
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de huecos, que es una proporción relativa entre el volumen de huecos y el volumen de
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Si en un experimento mental relacionamos que el volumen de batería sólida vale 1, lo que quedará será el volumen de huecos, siendo el volumen total 1 más E.
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Un suelo saturado es aquel en el que los huecos están completamente llenos de agua, y la densidad relativa se define como una medida del índice de huecos de la arena en un momento determinado respecto a los valores máximo 1 y 1 de E.
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mínimo de E. La escala varía entre el cero y el cien por cien de manera que cualquier
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valor intermedio del índice de huecos se interpone linealmente respecto a los valores
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máximos y mínimos de E. Un ejemplo más sencillo para entender esto es pensar en un
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vagón de metros como el número fijo. En una lacunda en la que los viajeros lleguen
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se van a apretar todos entre sí, dejando el índice de huecos mínimo. Por tanto, si
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hay un frenazo no se van a caer porque están todos apretados, por lo que la resistencia
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va a ser máxima. En cambio, si pensáis en otra norma, en que los viajeros solo se rocen
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entre sí, porque es una característica del suelo granular, tiene que haber rozamiento,
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van a estar dejando el índice de huecos máximo, por lo que la resistencia va a ser mínima
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y se van a caer si hay un cerazo. Todo suelo granular presenta la posibilidad de un índice
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de huecos máximo y un mínimo. El mínimo se obtiene cuando, a base de compactar o quitar,
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se consigue que los huecos se reduzcan a un mínimo y el máximo se obtiene cuando se
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deja caer libremente la arena. Llega un punto, un ángulo límite, en el que los talos empiezan
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a rodar, como se puede observar en un reloj de arena, por lo que se puede incluir una
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relación entre este ángulo límite y la resistencia. El modelo de Coulomb asimila
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un talo natural limitado por la pendiente a un medio continuo donde no se contempla
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la estructura granular, donde el empaquetamiento y el rozamiento entre los granos definen el
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ángulo de rozamiento. Además, se dividen las puertas de la área de contacto, quedando
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la ley expresada en términos de tensiones. Pero si en cambio el suelo estuviese saturado,
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a la tensión normal habría que restarle en el punto del agua, ya que esta no resiste
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formaciones tangenciales. Las principales ondas sísmicas son las ondas B, las S y la
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Rayleigh y las ondas B son ondas de compresión y tracción, mientras que las ondas S, Rayleigh
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y Locke son ondas de corte. Si por ejemplo tuviésemos un suelo seco con baja densidad
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al que sometemos a una onda de corte, los granos tendrían a colocarse en el grupo de
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las anteriores, es decir, si el suelo estuviese saturado, cuando el grano va a colocarse en
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su nueva posición es parcialmente sostenido por la presión del agua, por lo que las cargas
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externas transmiten el fluido, perdiéndose el contacto entre los granos, por lo que el
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suelo perdería toda la resistencia y se podría producir una desinfección. En cambio, si
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tenemos una arena densa a la que sometemos a una onda P de compresión y tracción, la
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presión del agua tiende a desempaquetar el grano, por lo que volvería a producirse que
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se pierde el contacto entre los granos y se puede producir la deformación.
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En las siguientes imágenes se intenta reproducir lo que ocurre cuando se producen los sufrimientos
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de volcanes de lodo, donde el agua en un estrato aneloso contenido por los estratos impermeables
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se abre paso a través de fisuras provocando la adicción de barro y lodo y el derrumbamiento
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de los cauces. Por ejemplo, en esta imagen la erosión del cauce hace que penetre en
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la capa de arena, por lo que inmediatamente se provoca una filificación y la creación
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de una capa feática a la que se puede acceder mediante pozos. En esta otra imagen se ha
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producido una crecida del río, lo que provoca una subida del nivel del agua en pozos, y
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que debido al aumento de la presión del agua en el estrato arenoso, hace que el estrato
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impermeable se disuelve. La llegada de una onda sísmica hace que la presión del agua
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aumenta y se añada a la anterior, por lo que las fisuras progresan hasta la superficie
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y se provoca la eyección de agua y olor, acompañada del derrumbe de los cauces. Y
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aquí sería justamente en esta zona donde se produciría la lipofacción. A partir de
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la observación de todos estos casos, se han desarrollado distintos básicos estadísticos
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que pueden prever la sustentabilidad de la lipofacción. De los que he elegido para
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En el eje de abscisas hay una escala de diseño relativa que va desde el 0 al 100, a la que
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son propuestas las características de la área ensayada.
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Y en el eje de ordenadas se muestra la profundidad del terreno.
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Además se observa que en este gráfico concreto la generación crítica del suelo es del 25%
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de eje, lo que corresponde más o menos a un 7%, a un 7 en la escala de hipster, lo
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que viene siendo un terreno de magnitud fuerte y además la capa triángica se encuentra
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en medio y medio de profundidad.
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Entonces, se han coloreado las tres zonas con los colores del semáforo en función de la susceptibilidad de lipofacción.
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Por ejemplo, si tuviésemos un punto de estudio que se encontrase a 10 metros de profundidad y que mismo sea relativo al 20%, es un gran candidato de sufrir la lipofacción.
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Para la parte experimental se compró a Linares I y se realizaron distintos ensayos en dos escuelas de la Politécnica.
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Primeramente se hicieron ensayos en el Laboratorio de Mecánica de Suelos de Minas
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y el primer de ellos fue el ensayo de la hecha de satanométrico,
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obteniéndose esta curva granulométrica que al tener mucha pendiente
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demuestra que los granos tienen un tamaño muy uniforme.
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Además se obtuvo el parámetro de D10 que corresponde al 10% de paso
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que más tarde se utilizó en el ensayo de sustitución por capitalidad.
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También se hizo el ensayo de corte directo para identificar los parámetros de la ley de Coulomb.
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Se obtuvo una ola recta cuya ordenada de origen es prácticamente nula
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por lo que se ha conseguido desarrollar la ley de Coulomb experimentalmente.
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Además, a base de repetir el ensayo varias veces, se consiguió la relación entre la tensión tangencial y la grafada.
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La segunda tanda de ensayo se realizó en la Escuela de Industriales
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donde tienen un simulador sísmico en las puertas metros, primero se hizo el ensayo
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para ver el deslizamiento de la ladera, que falló porque el actuador del simulador sísmico
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era inapropiado, no daba las frecuencias tan altas que se necesitaban para el modelo.
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Y luego se hizo el ensayo de cofacción por impacto, pero luego os enseñaré un vídeo,
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donde se vio que una vez que la arena quedaba completamente saturada y se le inducía un
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golpe, señalando una onda P, el suelo era incapaz de resistir ningún huracán por lo
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que la estructura se hundía. Y luego en casa hice distintos experimentos como la determinación
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del índice de huecos, en donde con un volumen conocido y una balanza y sabiendo el valor
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de la densidad de la arena seca, cuyos valores de referencia se pudo medir el índice de
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huecos de la arena. Además se hizo el ensayo de sustitución por capilaridad para ver qué
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sucede por encima de la capa freática. Cuando el agua está por debajo de la capa freática
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tiende a aumentar la presión separando los granos, pero cuando se encuentra por encima
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tiende a tirar de los granos hacia sí. Esto se puede ver, por ejemplo, en una playa. Cuando
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se refiere al oleaje, el agua tira de los granos por lo que es posible caminar sin
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unirse. Se obtuvo que el agua subía 5 centímetros y luego este valor se comparó con la fórmula
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que recomienda la bibliografía y se vio que los valores cumplían. Y bueno, ahora tengo
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unos vídeos que dos son de desinstalamiento y otros de recuperación por impacto. En los
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el desmoronamiento se provocó una corriente de agua ascendiente por lo que se pierde el contacto entre los lados y la estructura se mide, como vais a ver ahora.
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Vale, y aquí se hizo lo mismo, pero dentro del agua fusionóse una grasa que ahora está.
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¡Gracias!
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por lo que era su proceso, y ahora lo decimos.
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También se puede observar que el ensayo y soplamiento y el de la ecografía por el patio
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el pacto están hechos con distintas cajas porque cuando yo intenté hacer el ecofacción
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por el pacto, acabé rompiendo el cristal. Como por ustedes, del proyecto se obtiene
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que el comportamiento del terreno depende de la cronometría, como el signo de loco
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es máximo y el humo. En un terreno saturado se pueden producir distintos fenómenos como
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puede ser la ecofacción y el soporamiento, los cuales se han conseguido desarrollar experimentalmente
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y por último la lipofacción depende de la ansiedad relativa de la intensidad de actuación del terremoto
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y la profundidad del nivel freático y del punto de estudio.
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Esta es parte de la bibliografía más utilizada.
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Por último agradecer a la instructora Terapeu y Cristina por su disponibilidad en este momento y por sus consejos
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a los profesores y personal del laboratorio de la UPM y a mi familia.
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Muchas gracias.
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Gracias.
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- Fecha:
- 1 de febrero de 2020 - 21:36
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES MARGARITA SALAS
- Duración:
- 12′ 57″
- Relación de aspecto:
- 4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
- Resolución:
- 640x480 píxeles
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