RESPUESTA SÍSMICA DE SUELOS TIPO F SEGÚN NCH 433 OF. 1996 MODIFICADA EN 2012 TRATADOS CON TÉCNICA SOIL MIXING

El tema desarrollado en este estudio trata el análisis de la respuesta sísmica de suelos que según la norma NCh 433 clasifican como Tipo F, mediante la utilización del método de los elementos finitos y luego de la aplicación de la técnica de mejoramiento Soil Mixing, para contrastar resultados y cuantificar los efectos del tratamiento aplicado.Los suelos que clasifican como Tipo F, no permiten ser categorizados sísmicamente con la velocidad de ondas de corte promedio de los 30 metros superiores del terreno, Vs30, por lo cual requieren estudios especiales de amplificación para su caracterización. En particular, este tipo de terrenos puede corresponder a suelos potencialmente licuables, susceptibles de densificación por vibración, colapsables, orgánicos o suelos finos saturados, que, en su mayoría, se definen como terrenos blandos, cuyas características, según los códigos de diseño, son indeseables, asociando importantes restricciones a las estructuras que sobre estos se fundan. Dicho esto, es pertinente la utilización de nuevos métodos que permitan otorgar a estos suelos las propiedades propicias para su uso como terrenos de fundación.Una técnica de mejoramiento aplicable en terrenos blandos es el método Soil Mixing, ya sea en su variante húmeda o seca, tanto para ejecutar tratamientos superficiales como profundo. El método registra una experiencia probada en el mundo y consiste básicamente en la inyección de material cementante (cal o cemento) para formar columnas mediante la mezcla mecánica con el terreno natural.Para simular la aplicación del método se realiza una modelación con el software de Elementos Finitos, Plaxis 2D, tanto del suelo en su estado natural, como del terreno tratado, luego de someterlos a una excitación sísmica de alta intensidad. Lo anterior con el fin de comparar las respuestas dinámicas obtenidas y analizar variables asociadas al fenómeno de licuefacción. En relación con esto último, los resultados son favorables, dado que los “excesos de presiones de agua de poros” obtenidos en los estratos susceptibles de licuarse disminuyen al aplicar el tratamiento. Por otro lado, al analizar la respuesta sísmica del terreno a partir de los espectros de respuesta, esta no necesariamente mejora, debido a que se observan importantes amplificaciones para los periodos bajos del espectro, pero si se produce una reducción de las aceleraciones espectrales para periodos superiores a 0,5 segundos. A pesar de lo anterior, el espectro de respuesta obtenido es, en su mayor parte, menor que el espectro especificado en la norma para suelo Tipo D, determinándose que, si se solucionan los problemas de licuefacción, capacidad de soporte y todas aquellas características que definen al suelo como Tipo F, es posible asumir que el terreno clasifica en una categoría superior.Finalmente, a partir de los resultados obtenidos y considerando los trabajos de otros autores, no es posible asumir que la aplicación de la técnica en suelos blandos es favorable en términos de la respuesta dinámica, dado que en la mayoría de los casos se obtienen amplificaciones importantes en las aceleraciones espectrales de la superficie. Estas amplificaciones, si bien no es posible identificar su causa directa, están influenciadas por varios factores: frecuencia predominante de la señal sísmica, amplitud de la señal sísmica, periodo predominante del suelo natural y mejorado, aumento de la rigidez del terreno mejorado y efectos de resonancia, por cercanía entre frecuencia predominante de la señal sísmica y frecuencia fundamental del suelo.
 The subject developed in this study deals with the analysis of soil seismic response that according to the NCh 433 standard classified as Type F, using the finite element method and after the application of the Soil Mixing improvement technique, to contrast results and quantify the effects of applied treatment.Soils classified as Type F, do not allow seismic categorization with the average shear velocity of the upper 30 meters of the terrain, Vs30, and therefore require special amplification studies for their characterization. In particular this type of land may correspond to potentially liquefiable soils susceptible to vibration densification, collapsible, organic or saturated fine soils, most of which are defined as soft soils, whose characteristics, according to design standards, are undesirable, associating important restrictions to the structures that are based on these. That said, it is pertinent to use new methods that allow to grant these soils propitious properties for their use as foundation grounds.A technique of improvement applicable in soft terrains is the Soil Mixing method, either in its wet or dry variant, for both superficial and deep treatments. The method records a proven experience in the world and basically consists of the injection of cement material (lime or cement) to form columns by mechanical mixing with the natural terrain.In order to simulate the application of the method, a modeling with the software of Finite Elements, Plaxis 2D, is carried out, both of the soil in its natural state, and of the treated soil, after subjecting them to a high intensity seismic excitation. The above in order to compare the dynamic responses obtained and analyze variables associated with the liquefaction phenomenon. In relation to the latter, the results are favorable, as the "excesses of pore water pressures" obtained in the strata susceptible to liquefying decrease when applying the treatment. On the other hand, when analyzing the seismic response of the terrain analyzed from the response spectra does not necessarily improve, because important amplifications are observed for low periods of the spectrum, but if there is a reduction of the spectral accelerations for higher periods to 0.5 seconds. In spite of the above, the response spectrum obtained is, for the most part, less than the spectrum specified in the standard, determining that, if the problems of liquefaction, support capacity and all those characteristics that define the soil as Type F, it is possible to assume that the terrain classifies into a higher category.Finally, based on the results obtained and considering the work of other authors, it is not possible to assume that the application of the technique in soft soils is favorable in terms of the dynamic response, since in most cases important amplifications are obtained in the spectral accelerations of the surface. These amplifications, although it is not possible to identify their direct cause, are influenced by several factors: predominant frequency of seismic signal, amplitude of seismic signal, predominant period of natural and improved soil, increase in improved terrain stiffness and resonance, by proximity between the predominant frequency of the seismic signal and fundamental frequency of the soil.