Evaluación de la respuesta sísmica no-lineal de un depósito de suelo pre-consolidado de la ciudad de Cali

Abstract

Los análisis de respuesta de sitio no-lineal proveen una caracterización más apropiada del verdadero comportamiento no-lineal del suelo en la relación esfuerzo-deformación pero su implementación en la práctica ha sido algo limitada por la documentación y experiencias disponibles a nivel local. En vista de lo anterior, el propósito de esta investigación fue comparar y determinar las principales diferencias entre la respuesta dinámica no-lineal unidimensional (1D) de un depósito de suelos finos ya delimitado y las técnicas usualmente empleadas para evaluación sísmica. El sitio de estudio corresponde al abanico aluvial del río Cañaveralejo, al sur de la ciudad de Cali, caracterizado por la presencia predominante de suelos finos preconsolidados y una respuesta de afectación importante ante eventos sísmicos. En este sector se realizó un programa de investigación geotécnica del subsuelo con perforaciones mecánicas y ensayos de laboratorio de mecánica de suelos para determinar y lograr un acercamiento a las características y variabilidad de las propiedades índice, resistencia estática al corte, compresibilidad y comportamiento dinámico de los materiales más superficiales. De esta evaluación y la revisión de la información secundaria disponible se efectuó la zonificación interna del área de estudio, se definieron y calibraron los perfiles geológicogeotécnicos y determinaron y ajustaron las curvas de comportamiento de los materiales mediante varios modelos constitutivos para así proceder con los análisis de respuesta dinámica. Por último se comparan los resultados de la evaluación sísmica por diferentes métodos de análisis, se identifican los efectos de la no-linealidad en el comportamiento dinámico del suelo, se resaltan algunas características y se propone una zonificación de respuesta y espectros de diseño para el área de estudio. / Abstract. Non-linear seismic response analysis provides an accurate characterization of the true nolineal behavior of the soil regarding stress-strain relations but their implementation has been limited to the documentation and available experiences at local level. The purpose of this investigation was to compare and to determine the main differences between the nonlinear one-dimensional dynamic response method and the actual techniques employed for seismic evaluation in a deposit of fine-grained soil. The place of study corresponds to the alluvial fan of the Cañaveralejo river, to the south of Cali, a Colombian city. Soils in this area are characterized to be ver-consolidated and cohesive presenting a high affectation response in the presence of seismic events. It was carried out a program of geotechnical investigation with mechanical perforations and laboratory test of soils mechanics to achieve an approach to the characteristics and variability of the index properties, static shear strength, compressibility and dynamic behavior of the most superficial materials. With these information added to the available data of this zone an internal zonation was performed in order to define and validate the geologic- geotechnical profiles and to create the mechanical behavior curves for the studied materials. Several constitutive models were employed to achieve these results with the aim of having an accurate analysis for the dynamic response. Finally, the results of the seismic evaluation are compared by different methods. The nonlinearity effects are identified in the dynamic behavior of the soil. The effects of the nonlinearity in the dynamic response of this soil are determined proposing a seismic response zonation and elastic design spectra for the mention zone.