¿POR QUÉ SE PRODUCE LA LICUACIÓN EN SUELOS Y QUÉ EFECTO TIENE EN EDIFICACIONES?

Actualmente me encuentro en el desarrollo de una investigación para determinar el potencial de licuación de suelos a partir de la intensidad del sector fuerte del acelerograma sísmico, razón por la cual quise compartir un poco sobre los efectos que tiene el fenómeno de licuación en la estabilidad de las estructuras.

Principalmente se debe entender que la licuación en suelos se refiere a un proceso de contracción del mismo debido al aumento de las presiones de poro a causa de procesos de carga cíclicas (como pueden ser los terremotos), en suelos saturados y, predominantemente, granulares sin o con poca cohesión. 

A partir de este punto podemos definir la licuación de suelos como el comportamiento que experimentan los suelos que, estando sujetos a la acción de una fuerza externa (carga), en ciertas circunstancias pasan de un estado sólido a un estado líquido, o adquieren la consistencia de un líquido pesado.

FUNDAMENTOS GEOTÉCNICOS DEL PROCESO DE LICUACIÓN

Como se mencionó anteriormente, el fenómeno de licuación se asocia a materiales granulares poco cohesivos y saturados, sometidos a procesos cíclicos de carga sin drenaje a corto plazo.

Adicionalmente del tipo de terreno con material granular, para que se produzca este fenómeno, el nivel freático del suelo debe encontrarse cerca de la superficie, la compacidad de los materiales suele ser baja (NSPT<20) y la intensidad del terremoto alta, con magnitud superior a los 5,5 Mw y aceleraciones superiores a los 0,20g.

Por otra parte, a partir de los 15 m de profundidad no se han conocido fenómenos de licuación en suelos.

Así que de forma general se puede resumir que las propiedades que caracterizan a los suelos licuables son las siguientes:

• Alto grado de saturación.
• Diámetro medio D50 entre 0,05 y 1,0mm
• Coeficiente de uniformidad Cu=D60/D10<15.
• Contenido en finos inferior al 10%.
• Bajo grado de compactación, es decir NSPT<10 para profundidades <10m y NSPT<20 para profundidades >10m.
• Sismos con intensidad superior a los 5,5 Mw.

EFECTO DE LA LICUACIÓN DE SUELOS EN ESTRUCTURAS

Ahora entre los principales efectos que tiene este fenómeno en las estructuras podemos destacar lar siguientes:

• Las estructuras cuyos cimientos están directamente en la arena que se licúa experimentan una pérdida de apoyo repentina, que resulta en el asentamiento drástico (asentamiento absoluto) e irregular (asentamiento diferencial) del edificio.
• La licuación causa asentamientos irregulares en el área licuada, y esto puede dañar los edificios y romper los cables de servicio público subterráneos donde los asentamientos diferenciales son grandes.
• Forúnculos de arena pueden entrar en erupción en los edificios a través de bocas de conexión de servicios, con lo que el agua puede ingresar y dañar la estructura o sus sistemas eléctricos.
• Colapso total de las estructuras a causa de los asentamientos en las cimentaciones.
• Daños de las plataformas y caminerías.

 

Colapso de edificios (Niigata, 1964).                     Colapso del puente Showa (Niigata, 1964).

¿CÓMO PODEMOS REDUCIR EL RIESGO?

El riesgo de licuación de suelos puede reducirse mediante una combinación de medidas que actúan tanto sobre el terreno como sobre el diseño estructural. En términos generales, la prevención comienza con un adecuado estudio geotécnico que permita identificar la susceptibilidad del suelo a este fenómeno. Una vez evaluado el riesgo, es posible aplicar técnicas de mejoramiento del terreno, como la compactación, el drenaje o la sustitución de suelos inestables por materiales más competentes, lo que ayuda a disminuir la presión de poros y aumentar la densidad relativa.

Al mismo tiempo, el diseño estructural sismorresistente cumple un papel clave: fundaciones profundas, pilotes o losas de fundación permiten transmitir las cargas a estratos más firmes y reducir los efectos de asentamientos diferenciales. En conjunto, estas estrategias buscan aumentar la estabilidad del terreno y garantizar que las estructuras mantengan su seguridad frente a movimientos sísmicos.​

CONCLUSIÓN

La licuación de suelos representa uno de los riesgos sísmicos más peligrosos para las estructuras. Su comprensión y adecuada mitigación mediante estudios de mecánica de suelos, diseños estructurales adecuados y técnicas de mejoramiento del terreno son esenciales para garantizar edificaciones seguras.

En un mundo donde la resiliencia sísmica es cada vez más importante, los ingenieros civiles y arquitectos deben considerar la licuación como un factor clave en el diseño y construcción de proyectos modernos.