La sismología en el Perú entre los siglos 19, 20 y 21

La gran contribución a la sismología en el siglo XX proviene de Enrique Silgado (1915-1999), considerado como uno de los pioneros en el conocimiento de la historia sismológica de Perú y Sudamérica.

Silgado fue físico y matemático de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, continúo sus estudios en el Instituto de Tecnología de California donde obtuvo el grado de Master en Ciencias Geológicas, especialización sismología en 1944. En 1958 se graduó como Dr. en Ciencias en la UNMSM. Fue asesor del Instituto Nacional de Geología, Minería y Metalurgia y profesor de la UNMSM hasta 1971. Fue miembro del Consejo Directivo del Instituto Geofísico del Perú y primer presidente del Centro Regional de Sismología para América del Sur (CERESIS). En los años 60 con apoyo de CERESIS viajó a España para recopilar la información que diera vida a su más importante contribución a la sismología del Perú y América del Sur.
Su obra más valiosa es "Historia de los sismos más notables ocurridos en el Perú (1513-1974)", considerada como la base para el desarrollo de un estudio sismológico, o bien como un material útil y necesario para estudiantes e investigadores. Así mismo, destacan una serie de volúmenes sobre los sismos históricos ocurridos en América del Sur, publicados con el apoyo del Centro Regional de Sismología para América del Sur.

REGISTRO DE LOS SISMOS A LO LARGO DEL SIGLO XIX, XX y XXI

A continuación presentamos un registro de los sismos desde el siglo XIX hasta el XX, con la respectiva descripción realizada por los estudiosos de sismología del siglo XX.

20 de Agosto de 1857
Silgado indica un fuerte sismo en Piura que destruyó muchos edificios. Se abrió la tierra, de la cual emanaron aguas negras. Daños menores en el puerto de Paita. La máxima intensidad de este sismo fue de VIII MM.

13 de Agosto de 1868
Terremoto acompañado de tsunami en Arica. Silgado refiere el relato de Toribio Polo: "Agrietamientos del suelo se observaron en varios lugares, especialmente en Arica, de los que brotó agua cenagosa". Bachmann (1935) reporta que en Sama y Locumba se perdió gran parte de las cosechas y la tierra se abrió a trechos en hondas grietas que vomitaban agua cenagosa. La máxima intensidad de este sismo fue de XI MM.

24 de Julio de 1912
Terremoto en Piura y Huancabamba. En el cauce seco del río Piura se formaron grietas con surgencia de agua, otros daños afectaron el terraplén del ferrocarril. En el puerto de Paita se produjeron agrietamientos del suelo . La máxima intensidad de este sismo fue de VIII MM.

24 de Diciembre de 1937
Terremoto en las vertientes orientales de la Cordillera Central. Afectó los pueblos de Huancabamba y Oxapampa. Silgado indica que en el Fundo Victoria se abrió una grieta de la que emanó abundante cantidad de agua que arrasó corpulentos árboles, aumentando el caudal del río Chorobamba. La máxima intensidad de este sismo fue de IX MM y la magnitud fue de Ms = 6.3.

24 de Mayo de 1940
Terremoto en la ciudad de Lima y poblaciones cercanas. Se reportó que en el Callao quedaron efectos del sismo, sobretodo en terrenos formados por relleno hidráulico. En estas zonas el terreno se agrietó y brotó a la superficie masas de lodo semilíquido. Las grietas del terreno atravezaron algunas construcciones. La máxima intensidad de este sismo fue de IX MM y su magnitud fue de Ms = 8.0.

6 de Agosto de 1945
Fuerte temblor en la ciudad de Moyobamba y alrededores. De acuerdo a Silgado (1946), se formaron algunas grietas en la quebrada de Shango. Posteriormente, el temblor del día 8 produjo nuevas grietas vecinas a las primeras, una de ellas semicircular de 15 m. de diámetro y 4 cm. de separación, de las cuales emanaron aguas cargadas de limo durante dos días. Las grietas se presentaron también en los bordes de los barrancos en Tahuisco, cerca del río Mayo y en la quebrada Azungue. A unos cinco km. de los baños sulfurosos y a diez km. de la ciudad se había producido la aparición de nuevos manantiales. La máxima intensidad de este sismo fue de VII MM.

28 de Mayo de 1948
Fuerte sismo destructor en Cañete. En las inmediaciones del lugar denominado Calavera se produjeron varios deslizamientos en terrenos pantanosos. En las faldas del Cerro Candela se formaron grietas, observándose en el lugar pequeños derrumbes debido a la saturación del terreno (Silgado, 1978). La máxima intensidad de este sismo fue de VII MM y su magnitud fue de Ms = 7.0.

21 de Mayo de 1950
Terremoto en la ciudad del Cuzco. Silgado, Fernández-Concha y Ericksen notaron en el lado sur del Valle, al sureste del pueblo de San Sebastián, una zona de extensa fisuración. También observaron dos pequeñas fracturas en una zona pantanosa situada a 300 m. al sur de San Sebastián, de las cuales surgió agua y arena durante el terremoto. Los hoyos producidos por la eyección tenían cerca de 2 m. de diámetro y la arena alrededor de la fractura un espesor de 1 a 2 cm. Durante el movimiento sísmico estas fracturas y otras producidas a lo largo del cerro, vertieron chorros de agua que alcanzaron 1 a 2 m. de altura. El nivel de la capa freática se levantó en el lado sur del Valle. Áreas que habían estado casi secas antes del terremoto, aparecieron cubiertas con 10 a 40 cm. de agua, semana y media después del sismo. El agua en un pozo de la Hacienda San Antonio subió a 1.80 m. por encima de su nivel normal, después del terremoto. La máxima intensidad de este sismo fue de VII MM y su magnitud fue de Ms = 6.0.

9 de Diciembre de 1950
Fuerte temblor en Ica. En el Fundo La Vela se produjeron algunas pequeñas grietas en el terreno de sembrío, de los cuales se dice, salió agua hasta unas horas después del sismo (Silgado, 1951). La máxima intensidad del sismo fue de VII MM y su magnitud de Ms = 7.0.

12 de Diciembre de 1953
Un fuerte y prolongado movimiento sísmico afectó la parte noroeste del Perú y parte del territorio ecuatoriano. Silgado (1957) indicó que se produjeron grietas largas en los terrenos húmedos. Se apreciaron eyecciones de lodo en la quebrada de Bocapán, en los esteros de Puerto Pizarro y en otros lugares. En Bocapán, que había estado seco antes del movimiento, corrió momentáneamente agua a causa de los surtidores. En Puerto Pizarro se originaron chorros de agua de 60 cm. de altura y grietas. La máxima intensidad de este sismo fue de VIII MM y su magnitud fue de Ms = 7.8.

15 de Enero de 1958
Terremoto en Arequipa. Silgado (1978) indicó agrietamiento del terreno cerca de la zona de Camaná, con eyección de aguas negras. La máxima intensidad del sismo fue de VIII MM y su magnitud fue de Ms = 7.0.

17 de Octubre de 1966
La ciudad de Lima fue estremecida por un sismo. En la Hacienda San Nicolás, a 156 km. al norte de Lima, aparecieron numerosas grietas y de varias de ellas surgió agua de color amarillo. La máxima intensidad de este sismo fue de VIII MM y su magnitud fue de mb = 6.3.

19 de Junio de 1968
Terremoto en Moyobamba. Kuroiwa y Deza (1968) describieron agrietamientos del suelo, surgimiento de arena y agua por las grietas y grandes deslizamientos de tierra en la región epicentral. Los fenómenos de agrietamientos y surgimiento de agua fueron los más numerosos, especialmente a lo largo de las márgenes del río Mayo. Martínez Vargas (1969) presentó vistas del afloramiento de arenas en forma de conitos de 10 a 20 cm. de diámetro producidos por el fenómeno de licuación en la terraza de Moyobamba. La máxima intensidad de este sismo fue de VIII MM y su magnitud fue de Ms = 6.9.

31 de Mayo de 1970
Terremoto que afectó todo el departamento de Ancash y sur de La Libertad. Ericksen (1970) y Plafker (1971) indicaron que en Casma, Puerto Casma y en zonas cercanas al litoral en Chimbote, se produjo desplazamiento lateral del terreno causado por licuación de depósitos deltaicos y de playa, ocasionando grietas en el terreno que derrumbaron las estructuras que las cruzaron. Las áreas más extensas de volcanes de arenas se formaron a lo largo del río Casma, entre Casma y Puerto Casma. Los volcanes tenían un cráter central de unos cuantos centímetros a 1 m. de diámetro, cercados por un montículo de arena y limo de hasta 15 m. de diámetro. Se produjeron eyecciones de agua de un metro de altura. La zona central de Chimbote fue evidentemente un área de licuación de suelos, así como de compactación diferencial de la cimentación. El puente de Casma fue dañado por licuación de la cimentación de los estribos. En Chimbote y Casma y a lo largo de la Carretera Panamericana se notaron subsidencias superficiales producto de la licuación. La sección residencial de Puerto Casma mostró evidencias de asentamientos y eyección de agua. Cluff (1971) reportó fallas del terreno en Chimbote debido a depósitos de playa saturados y sueltos. En Casma se produjo compactación diferencial y desplazamiento lateral del terreno debido a licuación. Se produjeron inundaciones del terreno por agua freática, debido a la compactación diferencial. En muchas áreas se produjeron volcanes de arenas y eyección de agua por existir nivel freático alto. Berg y Husid (1973) indicaron evidencia de licuación de suelos en la cimentación del Colegio Mundo Mejor, en Chimbote. Carrillo (1970) indicó descensos en los terraplenes de acceso de casi todos los puentes de la Carretera Panamericana y asentamientos en las plataformas del Terminal Marítimo de Chimbote. También se presentó evidencias del fenómeno de licuación en los depósitos de arenas saturadas en la calle Elías Aguirre en Chimbote y en el km. 380 de la Carretera Panamericana, cerca de Samanco. Corporación Hidrotécnica y C. Lotti (1979) reportaron licuación generalizada en Puerto Casma, produciendo agrietamientos de suelo y eyecciones de agua con arena. En Chimbote se produjeron numerosos casos de licuación y Puerto Casma se inundó totalmente. Morimoto et al (1971) describieron el fenómeno de licuación de suelos en la ciudad de Chimbote. En la zona pantanosa se produjo licuación generalizada, con grietas debido a compactación diferencial; y en la zona aluvial licuación subsuperficial con grietas y volcanes de arena. La máxima intensidad del sismo fue de IX MM y su magnitud fue de Ms = 7.8.

9 de Diciembre de 1970
Terremoto en el noroeste del Perú. En el área de Querecotillo en terraza fluvial y aluvial se formó un sistema de grietas en echelón, de longitud de 500 m. con aberturas de 0.30 m. y saltos de 0.25 m. Se notó efusión de arena formando sumideros de 0.60-1.00 m. de diámetro. Cerca al caserío La Huaca se agrietó el suelo, brotando arena y lodo. En Tumbes cerca al Puerto Cura, en las terrazas fluviales, se observó efusión de aguas negras acompañadas de arena que salieron a la superficie a través de grietas (Taype, 1971). La máxima intensidad de este sismo fue de IX MM y su magnitud fue de Ms = 7.1.

20 de Marzo de 1972
Sismo en el nororiente. Según Perales y Agramonte (1972), en el área urbana de Juanjuí se produjo el fenómeno de licuación de suelos con sumideros alineados de hasta 1 m. de diámetro.
En la Carretera Marginal se produjeron asentamientos. Las aguas subterráneas variaron su nivel estático en más de un metro. Se inspeccionaron dos pozos de agua que al momento de la visita se encontraban secos y taponeados con arena. La máxima intensidad de este sismo fue de VIII MM y su magnitud fue de Ms = 6.9.

3 de Octubre de 1974
Terremoto en Lima. Según Huaco et al (1975) y Giesecke et al (1980), ocurrieron fenómenos locales de licuación en el valle de Cañete, donde el nivel freático es muy superficial. El fenómeno local más importante se encontraba en la Cooperativa La Quebrada, cubriendo un área de 30,000 m2. Maggiolo (1975) indicó licuación generalizada en Tambo de Mora, asociada a una subsidencia o hundimiento, con densificación posterior a lo largo de 4 km. paralelos a la línea de playa. En la zona norte se desarrollaron eyecciones de agua con arena a través de volcanes de arena. Espinosa (1977) indicó posibles asentamientos diferenciales en El Callao debido a licuación de suelos y Moran (1975) presentó vistas de posible licuación en Ancón. La máxima intensidad del sismo fue de VIII MM y su magnitud fue de Ms = 7.5.

15 de Agosto de 2007
El último gran sismo con origen en el proceso de convergencia de placas, ocurrió el día 15 de Agosto de 2007 con una magnitud de 7.0ML (escala de Richter) y 7.9Mw (escala Momento), denominado como “el sismo de Pisco” debido a que su epicentro fue ubicado a 60 km al Oeste de esta ciudad. El sismo produjo daños importantes en un gran número de viviendas de la ciudad de Pisco (aproximadamente el 80%) y menor en localidades aledañas, llegándose a evaluar una intensidad del orden de VII en la escala de Mercalli Modificada (MM). Este sismo presenta su epicentro y replicas entre las áreas de ruptura de los sismos ocurridos en Lima en 1974 (7.5Mw) e Ica en 1996 (7.7Mw). Asimismo, este sismo produjo un tsunami que se originó frente a las localidades ubicadas al sur de la península de Paracas.

Libro: Introducción a la Resistencia de Materiales (pdf)

Conceptos

Los cuerpos absolutamente rígidos, indeformables, con los que se ha tratado en la cátedra de ESTABILIDAD I, no existen en la realidad. Las deformaciones de los cuerpos, debida a la acción de cargas, en realidad son pequeñas y en general pueden ser detectadas solamente con instrumentos especiales. Las deformaciones pequeñas no influyen sensiblemente sobre las leyes del equilibrio y del movimiento del sólido, por lo que la Mecánica Teórica prescinde de ellas. Sin embargo, sin el estudio de estas deformaciones seria imposible resolver un problema de gran importancia practica como es el de determinar las condiciones para las cuales puede tener lugar la falla de una pieza, o aquellas en las que la misma puede servir sin tal peligro.

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INTRODUCCIÓN A LA RESISTENCIA DE MATERIALES

Hormigón flexible de reparación autógena para una infraestructura más segura y duradera.

Un material de concreto desarrollado en la Universidad de Michigan se puede auto-curar cuando se producen grietas. No es necesaria la intervención humana—sólo agua y dióxido de carbono.

Unos pocos días con lluvia serían suficientes para reparar el daño en un puente fabricado con la nueva sustancia, dicen los ingenieros. La auto reparación es posible porque el material está diseñado para doblarse y romperse en líneas angostas, comparables con un cabello, en lugar de romperse y dividirse causando espacios grandes, que es la manera en que se comporta en concreto tradicional.

"Es como si usted tiene un pequeño corte en su mano, el cuerpo es capaz de curarse a sí mismo. Pero si usted tiene una gran herida, su cuerpo necesita ayuda y es posible que necesite puntos de sutura. Hemos creado un material que cruce grietas tan pequeñas, que es capaz de repararse a sí mismo. Incuso si se sobrecarga, las grietas se mantienen pequeñas”, dijo Víctor Li,, Profesor de Ingeniería Civil y de Ciencias de los Materiales en Ingeniería.

Un estudio sobre el material se publica en la próxima edición de Internet de la revista Investigación de Cemento y Hormigón .

En el laboratorio de Li, hay muestras del material auto reparado, que ha recuperado casi toda o toda su fuerza original después de haberse extendido en un 3 por ciento de su tamaño original. Es como extender en 3 pies adicionales un material de 100 pies, una fuerza que es suficiente para deformar el metal gravemente.

"Para nuestra feliz sorpresa hemos encontrado, que cuando se lo carga nuevamente después de haberse autoreparado, se comporta como nuevo, con prácticamente la misma rigidez y la fuerza", dijo Li.

El material puede extenderse más de un 3 por ciento y siguen siendo seguro, aunque no necesariamente repararse. Los ingenieros descubrieron que las grietas deben mantenerse por debajo de 150 micrómetros, y preferiblemente por debajo de 50, para una reparación completa. Para lograr esto, Li y su equipo mejoró el diseño del compuesto flexible de cemento, o ECC, que se ha desarrollado durante los últimos 15 años. ECC se utiliza en proyectos en Michigan, Japón, Corea, Italia y Australia.

Más flexible que el concreto tradicional, el ECC actúa más como metal que el vidrio. El hormigón tradicional se considera cerámica. Quebradizo y rígido, puede sufrir daños catastróficos en un terremoto o por uso excesivo de rutina, dijo Li. Pero el ECC se dobla sin romperse. Está protegido con ciertas fibras recubiertas que lo mantienen unido. ECC se mantiene intacto con seguridad cuando se estira hasta un 5 por ciento más de su tamaño inicial. Ni siquiera un gran terremoto ejerce esa presión sobre dicha estructura.

La anchura media del hormigón de auto reparación es inferior a 60 micrómetros. Eso es aproximadamente la mitad del groso de un cabello humano. Su receta asegura de que abundante cemento en el hormigón expuesto en las superficies de la grietas puede reaccionar con el agua y el dióxido de carbono del aire y formar una c fina cicatriz blanca de carbonato de calcio. Carbonato de calcio es un compuesto sólido que se encuentra de forma natural en conchas marinas. En el laboratorio, el material requiere entre uno y cinco ciclos de humedecimiento y secado para sanar.

Para probar el curado de hormigón, los investigadores utilizaron mediciones de frecuencia de resonancia para determinar la rigidez y la fuerza antes y después de la inducción de las grietas. Estas pruebas enviaron ondas sonoras a través del material para detectar cambios en su estructura.

En la actualidad, los constructores refuerzan las estructuras de hormigón con barras de acero para mantener grietas tan pequeñas como sea posible. Pero no son lo suficientemente pequeñas como para repararse, para que el agua y las sales de deshielo puedan penetrar al acero, provocando la corrosión que debilita aún más la estructura. El hormigón de Li no necesita el refuerzo de acero para mantener el ancho de las grietas apretadas, por lo que elimina la corrosión.

El profesor dice que esta sustancia puede hacer las infraestructura mucho más seguras y duraderas. Invirtiendo el proceso de desgaste típico y deterioro a un proceso de auto-reparación, y el hormigón podría reducir el costo y el impacto en el medio ambiente de la elaboración de nuevas estructuras de hormigón. Asimismo, hacer las reparaciones duran más.

En ero pasado, La Sociedad Americana de Ingenieros Civiles dio a las carreteras del país, puentes, sistemas de agua y otras infraestructuras una nota "D" (deficiente en el sistema de evaluación estadounidense) por su estado. El paquete de estímulo federal aprobado en febrero, incluye más de $ 100 mil millones para proyectos de obras públicas.

"Nuestra esperanza es que cuando se realice la reconstrucción de nuestras carreteras y puentes, lo hagamos bien, para que no tener que pasar por un proceso de reparación costoso y tener que reconstruirlo nuevamente en otro cinco a 10 años", dijo Li. "Además, con la reconstrucción con hormigón flexible permitiría una relación más armoniosa entre el ambiente natural y las construcciones por la reducción de la energía y la huella de carbono de estas infraestructuras."

El estudio se llama “Autogenous healing of engineered cementitous composites under wet-dry cycles.". Esta investigación es un proyecto financiado por la National Science Foundation y una Beca Nacional China. Li dará una conferencia sobre el concreto de reparación autógena en la Conferencia Internacional sobre Materiales Sde reparación autógena en Chicago en junio de 2009.

Tomado de: umich.edu

Hogares sin frío.

La Universidad Nacional de Ingeniería (UNI) pro­pone usar energía solar en casas altoan­d­i­nas. Con la téc­nica del con­fort tér­mico, inves­ti­gadores de la UNI han hal­lado la man­era de vencer al temido y mor­tal fri­aje que suele abatir a los pobladores de las zonas de la puna. En casas de adobe insta­lan pan­e­les solares e inver­naderos para que con­cen­tren el calor nat­ural en su inte­rior. Han logrado subir tem­per­at­uras de 1 y 2 gra­dos a 10 y 15.

Cada año dece­nas de peru­anos que viven en las zonas altoan­d­i­nas de nue­stro país fal­l­e­cen a causa del intenso frío que se reg­is­tra en dichos ter­ri­to­rios. ¿Cómo solu­cionar este prob­lema?, es la pre­gunta que muchos ciu­dadanos nos hace­mos al cono­cer aque­lla realidad.

Hoy esta inter­ro­gante ya puede ser respon­dida gra­cias a exper­tos del Cen­tro de Energías Ren­ov­ables (CER), de la Uni­ver­si­dad Nacional de Inge­niería (UNI), quienes han logrado el dominio de la nove­dosa téc­nica del “con­fort tér­mico” que, a través de recur­sos nat­u­rales, logra generar calor en aque­l­los hog­a­res donde el inclemente frío ataca a los habitantes.

Sis­temas de aislamiento

¿Cómo? Según señala Aure­lio Padilla, rec­tor de la UNI, la téc­nica –que se ha ade­cuado a la nat­u­raleza and­ina para tener una her­ramienta con­tra el frío– con­siste en con­struir o mod­i­ficar casas de las zonas altoan­d­i­nas instau­rando sis­temas de ais­lamiento tér­mico en el techo, piso y aledaños, para que estos, a su vez, trans­for­men y con­cen­tren la radiación solar en cale­fac­ción para las vivien­das ubi­cadas entre los 3,000 y 5,000 msnm.

“Para desar­rol­lar la téc­nica de con­fort tér­mico, primero, nue­stros ocho espe­cial­is­tas hacen un diag­nós­tico de las casas en el pro­grama de sim­u­lación Energy Plus, el cual les indica dónde tienen que con­struir los dis­pos­i­tivos de calen­tamiento, es decir, cuán­tos inver­naderos, claraboyas translú­ci­das y otras téc­ni­cas de ais­lamiento tér­mico se van a agre­gar a las vivien­das”, dice Padilla Ríos.

Junto a él, Rafael Espinoza, jefe del CER, pre­cisa que las casas de las comu­nidades altoan­d­i­nas por lo gen­eral están con­stru­idas con techos de calam­ina y suelo a base de tierra, y no ayu­dan a la reten­ción de calor, es así que estos lugares son los primeros que se trabajan.

“En los techos se hace una con­fig­u­ración tipo sánd­wich basada en plás­tico e ichu, y encima se coloca teja cerámica del lugar. En el suelo se colo­can una “cama” de piedras y lis­tones de madera para que soporten un entablado que ven­dría a ser el piso de madera”, indica Espinoza, tras pre­cisar que el espa­cio que se gen­era entre las tablas de madera y la “cama” de piedras es uno de los ais­lamien­tos nece­sar­ios para el calentamiento.

Con madera y plásticos

Asimismo, se con­struyen inver­naderos adosa­dos a la casa, los cuales tienen una estruc­tura de madera y están cubier­tos de plás­ti­cos (poli­etileno) antiul­tra­vi­o­leta, que per­mite con­cen­trar calor en el espa­cio que abarcan.

“Tam­bién se colo­can ter­mas solares, las cuales per­miten obtener agua caliente; y pan­e­les foto­voltaicos, elab­o­ra­dos con sili­cio, en el techo, que con­vierten la energía solar en eléc­trica. Con todo esto se aumen­tará la tem­per­atura de 1 y 2 gra­dos hasta 10 y 15”, acota.

Fuente: LaRepublica

Capital Gate, El edificio más inclinado del mundo.

La torre de Pisa será siempre la más inclinada del mundo por accidente, porque pronto la torre Capital Gate será más inclinada. los diseñadores echaron mano de una malla de acero reforzado extremadamente densa, y de 490 cimientos hundidos casi 30 metros en el suelo. No se descarta que, con el tiempo y unos problemas de subsuelo similares a los de Pisa, la torre se incline más todavía.

Cualquier edificio que desee ostentar el título de “el más” no podía estar en otro lado que no fuera Abu Dhabi. Capital Gate, el edificio diseñado por la firma internacional RMJM, tiene una altura de 160m y su gracia es que está inclinado 18º, 4 14 grados más que la torre inclinada de Pisa, inclinación que lo hace ser la torre más inclinada del mundo.

Para lograr esto, el centro edificio se apoya sobre una densa base de hormigón reforzado, y se levanta en dirección opuesta al lado hacia el que se inclina. La estructura exterior de acero, que se apoya en 490 pilares de cerca de 30 metros de profundidad, le da la rigidez necesaria.

Pero este edificio es mucho más que un sueño: esta en construcción y acaba de alcanzar la mitad de su altura, por lo que pronto podremos ver el resultado final.

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Exploración y Muestreo de Suelos.

Esto es una necesidad que se tiene que contar tanto en la etapa de proyecto, como durante la ejecución de la obra que se trate, con datos firmes, seguros y abundantes respecto al suelo con el que se esta tratando. El conjunto de estos datos debe llevar al proyectista a adquirir una concepción razonablemente exacta de las propiedades físicas del suelo que hayan de ser consideradas en sus análisis. En realidad es en el laboratorio donde el proyectista ha de obtener los datos definitivos para su trabajo; primero, al realizar las pruebas de clasificación ubicara en forma correcta la naturaleza del problema que se le presenta y de esta ubicación podrá decidir, como segunda fase de un trabajo, las pruebas mas adecuadas que requiere su problema particular, para definir las características de deformación y resistencia a los esfuerzos en el suelo con que haya de laborar. El conocimiento anticipado de tales problemas permite, a su vez, programar en forma completa las pruebas necesarias para la obtención del cuadro completo de datos de proyecto, investigando todas aquellas propiedades físicas del suelo de las que se pueda sospechar que lleguen a plantear en la obra una condición crítica.

Tipos de sondeos. Los tipos de sondeos que se usan para fines de muestreo y conocimiento del subsuelo, en general, son los siguientes:

• Métodos de exploración de carácter preliminar

1. Pozos a cielo abierto, con muestreo alterado o inalterado
2. Perforaciones con porteadora, barrenos helicoidales o métodos similares
3. Métodos de lavado
4. Método de penetración estándar
5. Método de penetración cónica
6. Perforaciones en boleos y gravas

• Métodos de sondeo definitivo

1. Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado
2. Métodos con tubo de pared delgada
3. Métodos rotatorios para roca.

• Métodos geofísicos

1. Sísmico.
2. De resistencia eléctrica. 3.Magnético y gravimétrico.

Sondeos Exploratorios.

-Pozos a cielo abierto, con muestreo alterado o inalterado.

Cuando este método sea practicable debe considerársele como el más satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo, ya que consiste en excavar un pozo de dimensiones suficientes para que un técnico pueda directamente bajar y examinar los diferentes estratos de suelo en su estado natural, así como darse cuenta de las condiciones precisas referentes al agua contenida en el suelo. Desgraciadamente este tipo de excavación no puede llevarse a grandes profundidades a causa, sobre todo, de la dificultad de controlar el flujo de agua bajo el nivel freático; naturalmente que el tipo de suelo de los diferentes estratos atravesados también influye grandemente en los alcances del método en sí.

Deben cuidarse especialmente los criterios para distinguir la naturaleza del suelo "in situ" y la misma, modificada por la excavación realizada. En efecto, una arcilla dura puede, con el tiempo, aparecer como suave y esponjosa a causa del flujo de agua hacia la trinchera de excavación; análogamente, una arena compacta puede presentarse como semifluida y suelta por el mismo motivo. Se recomienda que siempre que se haga un pozo a cielo abierto se lleve un registro completo de las condiciones del subsuelo durante la excavación, hecho por un técnico conocedor.

En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas o inalteradas de los diferentes estratos que se hayan encontrado.

-Perforaciones con porteadora, barrenos helicoidales o métodos similares.

En estos sondeos exploratorios la muestra de suelo obtenida es completamente alterada, pero suele ser representativa del suelo en lo referente a contenido de agua, por lo menos en suelo muy plástico. Los barrenos helicoidales pueden ser de diferentes tipos no sólo dependiendo del suelo por atacar, sino de acuerdo con la preferencia particular de cada perforista. Un factor importante es el paso de la hélice que debe ser muy cerrado para suelos arenosos y mucho más abierto para el muestreo en suelos plásticos. Posiblemente más usadas que los barrenos son las posteadoras a las que se hace penetrar en el terreno ejerciendo un giro sobre el mineral adaptado al extremo superior de la tubería de perforación. Las herramientas se conectan al extremo de una tubería de perforación, formada por secciones de igual longitud, que se van añadiendo según aumenta la profundidad del sondeo.

En arenas colocadas bajo el nivel de aguas freáticas estas herramientas no suelen poder extraer muestras y en esos casos es preferible recurrir al uso de cucharas especiales, de las que también hay gran variedad de tipos. Las muestras de cuchara son generalmente más alteradas todavía que las obtenidas con barrenos helicoidales y posteadoras; la razón es el efecto del agua que entra en la cuchara junto con el suelo, formando en el interior una seudosuspensión parcial del mismo. Es claro que en todos estos casos las muestras son cuando mucho apropiadas solamente para pruebas de clasificación y, en general, para aquellas pruebas que no requieran muestra inalterada. El contenido de agua de las muestras de barreno suele ser mayor del real, por lo que el método no excluye la obtención de muestras más apropiadas, por lo menos cada vez que se alcanza un nuevo estrato. Frecuentemente es necesario ademar o revestir el pozo de sondeo, lo cual se realiza con tubería de hierro, hincada a golpes, de diámetro suficiente para permitir el paso de las herramientas muestreadoras. En la parte inferior una zapata afilada facilita la penetración. A veces, la tubería tiene secciones de diámetros decrecientes, de modo que las secciones de menor diámetro vayan entrando en las de mayor. Los diferentes segmentos se retiran al fin del trabajo usando gatos apropiados. Para el manejo de los segmentos de tubería de perforación y de ademe, en su caso, se usa un trípode provisto de una polea, a una altura que permita las manipulaciones necesarias. Los segmentos manejados se sujetan a través de la polea con cable de manila o cable metálico inclusive: los operadores pueden intervenir manualmente en las operaciones, guiando y sujetando los segmentos de tubería de perforación por medio de llaves de diseño especial propias para esas maniobras y para hacer expedita la operación del atornillado de los segmentos.

-Métodos de lavado.

Este método constituye un procedimiento económico y rápido para conocer aproximadamente la estratigrafía del subsuelo. El método se usa también en ocasiones como auxiliar de avance rápido en otros métodos de exploración. Las muestras obtenidas en lavado son tan alteradas que prácticamente no deben ser consideradas como suficientemente representativas para realizar ninguna prueba de laboratorio.

El equipo necesario para realizar la perforación incluye un trípode con polea y martinete suspendido, de 80 a 150 Kg de peso, cuya función es hincar en el suelo a golpes el ademe necesario para la operación. Este ademe debe ser de mayor diámetro que la tubería que vaya a usarse para la inyección del agua. En el extremo inferior de la tubería de inyección debe ir un trépano de acero, perforado, para permitir el paso del agua a presión. El agua se impulsa dentro de la tubería por medio de una bomba.

La operación consiste en inyectar agua en la perforación, una vez hincado el ademe, la cual forma una suspensión con el suelo en el fondo del pozo y sale al exterior a través del espacio comprendido entre el ademe y la tubería de inyección; una vez fuera es recogida en un recipiente en el cual se puede analizar el sedimento. El procedimiento debe ir complementado en todos los casos por un muestreo con una cuchara del trépano; mientras las características del suelo no cambien será suficiente obtener una muestra cada 1,50 m aproximadamente, pero al notar un cambio en el agua eyectada debe procederse de inmediato a un nuevo muestreo. Al detener las operaciones para un muestreo debe permitirse que el agua alcance en el pozo un nivel de equilibrio, que corresponde al nivel freático (que debe registrarse). Cualquier alteración de dicho nivel que sea observada en los diferentes muestreos debe reportarse especialmente.

-Método de penetración estándar.

Este procedimiento es, entre todos los exploratorios preliminares, quizá el que rinde mejores resultados en la práctica y proporciona más útil información en torno al subsuelo y no sólo en lo referente a descripción. En suelos puramente friccionantes la prueba permite conocer la compacidad de los mantos que es la característica fundamental respecto a su comportamiento mecánico. En suelos plásticos la prueba permite adquirir una idea, si bien tosca, de la resistencia a la compresión simple. Además el método lleva implícito un muestreo, que proporciona muestras alteradas representativas del suelo en estudio.

El equipo necesario para aplicar el procedimiento consta de un muestreador especial de dimensiones establecidas (Fig. 5.7). Es normal que el penetrómetro sea de media caña, para facilitar la extracción de la muestra.

La utilidad e importancia mayor de la prueba de penetración estándar radica en las correlaciones realizadas en el campo y en el laboratorio en diversos suelos, sobre todo arenas, que permiten relacionar aproximadamente la compacidad, el ángulo de fricción interna en arenas y el valor de la resistencia a la compresión simple en arcillas, con el número de golpes necesarios en ese suelo para que el penetrómetro estándar logre entrar los 30 cm especificados.

-Método de penetración cónica.

Estos métodos consisten en hacer penetrar una punta cónica en el suelo y medir la resistencia que el suelo ofrece. Existen diversos tipos de conos.

Dependiendo del procedimiento para hincar los conos en el terreno, estos métodos se dividen en estáticos y dinámicos. En los primeros la herramienta se hinca a presión, medida en la superficie con un gato apropiado; en los segundos el hincado se logra a golpes dados con un peso que cae.

En la prueba dinámica puede usarse un penetrómetro atornillando al extremo de la tubería de perforación, que se golpea en su parte superior de un modo análogo al descrito para la prueba de penetración estándar. Es normal usar para esta labor un peso de 63,5 Kg, con 76 cm de altura de caída, o sea la misma energía para la penetración usada en la prueba estándar. También ahora se cuenta los golpes para 30 cm de penetración de la herramienta.

A modo de resumen podría decirse que las pruebas de penetración cónica, estática o dinámica, son útiles en zonas cuya estratigrafía sea ya ampliamente conocida a priori y cuando se desee simplemente obtener información de sus características en un lugar específico; pero son pruebas de muy problemática interpretación en lugares no explorados a fondo previamente. La prueba de penetración estándar debe estimarse preferible en todos los casos en que su realización sea posible.

Fig. 5.8 Penetrómetros cónicos A) Tipo Danés

b) Tipo Holandés c) Tipo para ensaye dinámico

d) Tipo de inyección

-Perforaciones en boleos y gravas.

Con frecuencia es necesario atravesar durante las perforaciones estratos de boleos o gravas que presentan grandes dificultades para ser perforados con las herramientas hasta aquí descritas. En estos casos se hace necesario el empleo de herramientas de mayor peso, del tipo de barretones con taladros de acero duro, que se suspenden y dejan caer sobre el estrato en cuestión, manejándolos con cables. En ocasiones se ha recurrido, inclusive, al uso localizado de explosivos para romper la resistencia de un obstáculo que aparezca en el son:

Métodos De Sondeo Definitivo.

-Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado.

Este método de exploración ha sido ya descrito por lo que no se considera necesario describirlo nuevamente. Sin embargo, es conveniente insistir en el hecho de cuando es factible, debe considerarse el mejor de todos los métodos de exploración a disposición del ingeniero para obtener muestras inalteradas y datos adicionales que permitan un mejor proyecto y construcción de una obra.

-Muestreo con tubos de pared delgada.

Desde luego de ningún modo y bajo ninguna circunstancia puede obtenerse una muestra de suelo que pueda ser rigurosamente considerada como inalterada. En efecto, siempre será necesario extraer al suelo de un lugar con alguna herramienta que inevitablemente alterará las condiciones de esfuerzo de su vecindad; además, una vez la muestra dentro del muestreador no se ha encontrado hasta hoy y es dudoso que jamás llegue a encontrarse, un método que proporcione a la muestra, sobre todo en su cara superior e inferior los mismos esfuerzos que tenia "in situ".

Este tipo de muestreadores no es recomendable para suelos muy blandos, con alto contenido de agua y arenas, ya que en ocasiones no logran extraer la muestra, saliendo a la superficie sin ella.

Fig. 5.9 Muestreadores de tubo de pared delgada

a) Tipo Shelby

b) De pistón

c) Dispositivo de hincado por presión de un diferencial

-Métodos rotatorios para roca.

Cuando un sondeo alcanza una capa de roca más o menos firme o cuando en el curso de la perforación las herramientas hasta aquí descritas tropiezan con un bloque grande de naturaleza rocosa, no es posible lograr penetración con los métodos estudiados y ha de recurrirse a un procedimiento diferente.

Cuando un gran bloque o un estrato rocoso aparezcan en la perforación se hace indispensable recurrir al empleo de máquinas perforadoras a rotación, con broca de diamantes o del tipo cáliz.

En las primeras, en el extremo de la tubería de perforación va colocado un muestreador especial, llamado de "corazón", en cuyo extremo inferior se acopla una broca de acero duro con incrustaciones de diamante industrial, que facilita la perforación.

En las segundas, los muestreadores son de acero duro y la penetración se facilita por medio de municiones de acero que se echan a través de la tubería hueca hasta la perforación y que actúan como abrasivo. En roca muy fracturada puede existir el peligro que las municiones se pierdan. Perforadoras tipo cáliz se han construido con diámetros muy grandes, hasta para hacer perforaciones de 3m; en estos casos la máquina penetra en el suelo con la misma broca.

De acuerdo a lo anterior se concluye que el éxito de una maniobra de perforación rotatoria depende fundamentalmente de esos tres factores:

Velocidad de rotación., Presión de agua y Presión sobre la broca.

Fig. 5.10 Equipo para muestreo en roca

a) Maquina perforadora

b) Muestreador para broca de diamante

c) Muestreador tipo cáliz

d) Algunos tipos de brocas

Métodos geofísicos.

Se trata ahora métodos geofísicos de exploración de suelos, desarrollados principalmente con el propósito de determinar las variaciones en las características físicas de los diferentes estratos del subsuelo o los contornos de la roca basal que subyace a depósitos sedimentarios. Los métodos se han aplicado sobre todo a cuestiones de geología y minería y en mucha menor escala a Mecánica de Suelos, Para realizar investigaciones preliminares de lugares para localizar presas de tierra o para determinar, como se indicó, perfiles de roca basal. Los métodos son rápidos y expeditos y permiten tratar grandes áreas, pero nunca proporcionan suficiente información para fundar criterios definitivos de proyecto, en lo que a la Mecánica de Suelos se refiere. En el caso de estudios para fines de cimentación no se puede considerar que los métodos geofísicos sean adecuados, pues no rinden una información de detalle comparable con la que puede adquirirse de un buen programa de exploración convencional.

A continuación se describen brevemente los principales métodos que se han desarrollado hasta hoy; de ellos los dos primeros han resultado, los más importantes.

-Sísmico.

• Este procedimiento se funda en la diferente velocidad de propagación de las ondas vibratorias de tipo sísmico a través de diferentes medios materiales. Las mediciones realizadas sobre diversos medios permiten establecer que esa velocidad de propagación varía entre 150 y 2.500 m/seg en suelos, correspondiendo los valores mayores a mantos de grava muy compactos y las menores a arenas sueltas; los suelos arcillosos tienen valores medios, mayores para las arcillas duras y menores para las suaves. En roca sana los valores fluctúan entre 2.000 y 8.000 m/seg como término de comparación se menciona el hecho de que en el agua la velocidad de propagación de este tipo de ondas es del orden de 1.400 m/seg esencialmente el método consiste en provocar una explosión en un punto determinado del área a explorar usando una pequeña carga de explosivo, usualmente nitro amonio. Por la zona a explorar se sitúan registradores de ondas (geófonos), separados entre sí de 15 a 30 m. La función de los geófonos es captar la vibración, que se transmite amplificada a un oscilógrafo central que marca varias líneas, una para cada geófono.

Fig. 5.11 Esquema del dispositivo para

Exploración geofísica por el método sísmico.

-De resistencia eléctrica.

Este método se basa en el hecho de que los suelos, dependiendo de su naturaleza, presentan una mayor o menor resistividad eléctrica cuando una corriente es inducida a través. Su principal aplicación está en el campo de la minería, pero en mecánica de suelos se ha aplicado para determinar la presencia de estratos de roca en el subsuelo.

La resistividad eléctrica de una zona de suelo puede medirse colocando cuatro electrodos igualmente espaciados en la superficie y alineados; los dos exteriores, conectados en serie a una batería son los electrodos de corriente (medida por un miliamperímetro), en tanto que los interiores se denominan de potencial de la corriente circulante.

El método sirve, en primer lugar, para medir las resistividades a diferentes profundidades, en un mismo lugar y, en segundo, para medir la resistividad a una profundidad, a lo largo de un perfil. Lo primero se logra aumentando la distancia entre electrodos, con lo que se logra que la corriente penetre a mayor profundidad. Lo segundo se logra conservando la distancia constante y desplazando todo el equipo sobre la línea a explorar.

Las mayores resistividades corresponden a rocas duras, siguiendo rocas suaves, gravas compactas, etc, y teniendo los menos valores los suelos suaves saturados.

-Magnético y gravimétrico.

El trabajo de campo correspondiente a estos métodos de exploración es similar, distinguiéndose en el aparato usado. En el método magnético se usa un magnetómetro, que mide la componente vertical del campo magnético terrestre en la zona considerada, en varías estaciones próximas entre sí. En los métodos gravimétricos se mide la aceleración del campo gravitacional en diversos puntos de la zona a explorar. Valores de dicha aceleración ligeramente más altos que el normal de la zona indicarán la presencia de masas duras de rocas; lo contrario será índice de la presencia de masas ligeras o cavernas y oquedades.

En general estos métodos casi no han sido usados con fines ingenieriles, dentro del campo de la Mecánica de suelos, debido a lo errático de su información y a la difícil interpretación de sus resultados.

Numero, Tipo Y Profundidad De Los Sondeos.

El número, tipo y profundidad de los sondeos que deban ejecutarse en un programa de exploración de suelos depende fundamentalmente del tipo de subsuelo y de la importancia de la obra. En ocasiones, se cuenta con estudios anteriores cercanos al lugar, que permite tener una idea siquiera aproximada de las condiciones del subsuelo y este conocimiento permite fijar el programa de exploración con mayor seguridad y eficacia. Otras veces, ese conocimiento apriorístico indispensable sobre las condiciones predominantes en el subsuelo ha de ser adquirido con los sondeos de tipo preliminar. El número de estos sondeos exploratorios será el suficiente para dar precisamente ese conocimiento. En obras chicas posiblemente tales sondeos tendrán carácter definitivo, por lo que es conveniente realizarlos por los procedimientos más informativos, tales como la prueba de penetración estándar, por ejemplo.Un punto que requiere especial cuidado es la determinación de la profundidad a que debe llevarse la exploración del suelo. Este aspecto fundamental, cuyas repercusiones pueden dejarse sentir en todas las fases del éxito o fracaso de una obra ingenieril, tanto técnicas como económicas, está también principalmente definido por las funciones e importancia de la obra y la naturaleza del subsuelo. En general, los puntos básicos que la mecánica de suelos debe cuidar en un caso dado se refieren a la posibilidad y cálculo de asentamientos y a determinaciones de resistencia de los suelos.

Para fines de cimentación, ha sido frecuente la recomendación práctica de explorar una profundidad comprendida entre 1,5B y 3B, siendo B el ancho de la estructura por cimentar.

Generalmente es suficiente detener la exploración al llegar a la roca basal, si ésta aparece en la profundidad estudiada; sin embargo, en casos especiales se hará necesario continuar el sondeo dentro de la roca por métodos rotatorios; por ejemplo, en cimentaciones de presas sería necesario verificar que la roca no presente condiciones peligrosas desde el punto de vista de infiltraciones de agua.

Ancho del Edificio.	Número de Pisos.
	1	2	4	8
30 m	3.4 m	4.4 m	10.0 m	16.2 m	24.0 m
60m	3.7 m	6.7 m	12.5 m	20.7 m	33.0 m
120 m	3.7 m	7.0 m	13.7 m	24.7 m	41.5 m

Fuente: Mecánica de suelos de Juares Badillo y Rico Rodriguez

Integrar el Perú mediante un sistema ferroviario.

Es más seguro y permitiría reducir las costosas pérdidas, que ascenderían a cinco mil millones de dólares anuales, por el traslado de productos en la costa, sierra y selva, dijo el Consejo Departamental de Lima del Colegio de Ingenieros del Perú.

El Perú pierde más de cinco mil millones de dólares anuales por la falta de vías férreas que puedan conectar a los pueblos de la costa, sierra y selva y transportar los productos de un lado a otro de manera económica, masiva y sin mayor contaminación ambiental.

Esta afirmación la hizo el decano del Consejo Departamental de Lima del Colegio de Ingenieros del Perú, Juan Fernán Muñoz Rodríguez, quien sostiene que se deben trazar líneas férreas longitudinales y transversales a la manera de una malla para unir al Perú, pues en la actualidad solo existen 2,020 kilómetros de vías férreas.

“Este sistema reduce los costos de operaciones, además es más seguro y tiene una capacidad de carga inmensamente superior a la de los camiones”, refiere.

Dijo que una de las tareas de los gobiernos es interconectar la Selva, en especial Iquitos, con el resto del país a través de una línea férrea. “Esta línea se podría extender desde la capital loretana, pasaría por Pucallpa y terminaría en Lima, llevando o trayendo productos de exportación”, afirmó.

A estas líneas transversales se unirían las longitudinales que conectaría toda la franja costera desde Tumbes a Tacna. Otro eje partiría desde Amazonas o Cajamarca, pasaría por todos los departamentos de la Sierra y culminaría su recorrido en Puno. “Existen varios proyectos de vías de trenes como el de Pisco-Ayacucho, pero hace falta mayor iniciativa estatal y privada para realizar estos proyectos.”

PAÍS COMPETITIVO. Muñoz Rodríguez explicó que este sistema de ferrocarriles haría al país más competitivo en los mercados internacionales, al tener vías de comunicación que transportan productos de manera económica, rápida y segura. Señaló, además, que el país necesitaba de un sistema multimodal para integrar a los puertos marítimos y fluviales con las carreteras, aeropuertos y ferrocarriles.

TREN ELÉCTRICO. El ingeniero José Carlos Matías afirmó que el pésimo estado del transporte urbano en Lima y Callao le ocasiona a la economía del país una pérdida anual de más de 600 millones de dólares, sin considerar los daños ambientales.

En este cálculo se consideró el exceso de inversiones en adquisición de vehículos, el exceso de gastos en repuestos y combustibles, las horas-hombre y horas-máquina perdidas, y las pérdidas ocasionadas al funcionamiento de las empresas industriales, comerciales y de servicios.

Consideró que los proyectos más importantes para solucionar el problema del tránsito en Lima es el Corredor Metropolitano de Alta Capacidad que cruzará Lima de sur a norte, la ampliación de la línea del Tren Eléctrico, la reestructuración del servicio en nueve corredores viales prioritarios, y el desarrollo de terminales en las zonas norte y centro.

Iniciativas:

• Existen proyectos en el congreso que apoyan la construcción de una ferrovía que uniría Madre de Dios y Puno a la red existente entre Arequipa-Puno. Así el sur tendría otra vía adicional de unión con el Brasil.
• También el Gobierno promociona la inversión en la construcción de una vía que en el futuro uniría Piura, Cajamarca, Amazonas, San Martín, Pasco, Huánuco y Ucayali con Brasil.

Datos:

• El Perú tiene dos líneas de ferrocarril atendidas. Una se encuentra en el centro del país y une Lima-Huancayo-Huancavelica. La otra une en el sur Arequipa con Juliaca, pasando por Cusco.
• El Ferrocarril Central Andino que tiene la ruta turística Lima-Huancayo-Lima, es el más alto de América y el segundo más alto del mundo y tiene 535 kilómetros de extensión total.
• El Gobierno Regional de Loreto impulsa la construcción del tren Iquitos-Yurimaguas. Según sus estudios, un kilómetro de vía férrea tiene un costo 1.5 millones de dólares mientras que un tramo de carretera de esta longitud costaría dos millones de dólares.

Funte: Peru21