CAUSAS Y CONSECUENCIAS TERREMOTO DE NIIGATA

El terremoto de Niigata, debido a los graves daos causados por el choque en esta ciudad, a pesar de que est situado a unos 50 km al sur del epicentro;que era uno de los dos grandes terremotos destructivos de 1964. Aunque el nmero de vctimas era afortunadamente pequea (36 muertos o desaparecidos, 385 heridos), los daos materiales fue genial: 3.534 casas destruidas, 11.000 casas daadas. El terremoto se produjo a una profundidad de 57 kilmetros bajo el mar de Japn, cerca de la isla de Awa-shima, en lo ms profundo de las antiguas formaciones de la zona tectnica llamados "arco interno de Honshu."Un tsunami generado por el terremoto asol la costa oeste de Honshu, y ms en particular la ciudad de Niigata, donde la ola alcanz una altura de 1,8 metros;el tsunami fue de ms de 4 metros de altura en Iwafune en la costa cerca del epicentro, y 3 metros en las costas de la isla de Sado.

Imagen de la poblacin despus del tsunami

CAUSAS DE LA LICUEFACCIN DEL SUELO:El terreno donde se sitan los edificios, son depsitos sedimentarios de densidad baja, y el nivel del agua dentro del suelo (nivel fretico), se encuentra muy cercana a la superficie. El hecho de que tenga baja densidad es un importante factor en suelos poco cohesivos, ya que la presin de poros da como resultado arenas muy sueltas, y esto favorece a que se alcance un punto donde la arena no tenga resistencia al corte.En estas condiciones, la tierra se remueve y genera que el agua acta como un agente que se infiltra en el suelo generando la prdida de la resistencia de ste. El agua no es un agente nocivo en s, las malas condiciones y mala previsin del efecto de este agente, puede generar desastres como el provocado en Niigata. ABANDANTE AGUA:El fenmeno de licuefaccin ocurre principalmente en zonas cercanas a ros, bahas, mares, etc., ya que en estas zonas, el nivel fretico es ms superficial.La ciudad est prcticamente rodeada de agua, por los ros SHINANO y Agano, dos de los ros ms largos y caudalosos de Japn.

Imagen 01. Se aprecia la presencia abundante del mar, tambin de los Rios Shinano y Agano que atraviesan por la cuidad de Niigata.

Debido a que los suelos tienen mucha cantidad de agua intersticial (agua entre las partculas de suelo), las presiones intersticiales son tan elevadas, que al ser sometidas a un sismo, anulan las tensiones efectivas lo que genera que las tensiones tangenciales se anulen y de esta forma el suelo se comporta como un pseudo-lquido. TERRENO DE DEPSITOS SEDIMENTARIOS DE DENSIDAD BAJA:

La ciudad est asentada sobre estratos arenosos donde el tamao mximos nominal que se presenta en el terreno es de 2 mm. (Tamiz N 10), cuyo contenido de fino (limos, bajo el tamiz N 200) es relativamente bajo, por debajo del 20%, por lo que el suelo presenta una baja cohesin. Las posibles granulometras que se presentan en el suelo licuable de Niigata se ven representadas en el grfico 1 en el rea descrita por las lneas punteadas. Como el estrato de arena que se observa en esta ciudad es una arena con un muy bajo nivel de compactacin la densidad relativa que poseen es bastante baja cercanas al 50%, esto debido a que estas capas de suelo fueron de rpida sedimentacin, provocando que el ndice de vacos sea muy alto y por consiguiente formar una arena suelta.

Tabla 01. Modelacin de suelo en funcin de la profundidad.

Tabla 02. Efecto del tamao de las partculas de un suelo granular saturado sobre la susceptibilidad al efecto de licuefaccin bajo cargas cclicas y vibraciones inducidas por sismos.

La densidad relativa del suelo: los suelos poco densos y de baja resistencia, son los ms susceptibles y esto fue confirmado con las pruebas realizadas con el SPT Y DPL. Cuando el numero de golpes requeridos para la penetraciones inferior a 30 golpes, en este caso ocurri la licuefaccin, segn la aceleracin ssmica.

SPT: El ensayo de penetracin estndar, es un tipo de prueba de penetracin dinmica, empleada para ensayar terrenos en los que se quiere realizar un reconocimiento geotcnico.

Constituye el ensayo o prueba ms utilizada en la realizacin de sondeos, y se realiza en el fondo de la perforacin.

DPL: Ensayo de Penetracin dinmica ligera. Este ensayo nos permite obtener un registro continuo de resistencia del terreno a la penetracin, existiendo correlaciones para encontrar el valor N de resistencia a la penetracin estndar en funcin del tipo de suelo, para cada 30 cm de hincado.

Imagen 02. Esquema de un paquete de granos de arena saturada. La deformacin por corte est indicada por las flechas horizontales. Esta ocasiona el colapso de la partcula sealada por la flecha inclinada.

En este fenmeno, los suelos no consolidados, no cohesivos o fcilmente disgregables y saturados en agua, se separon, debido a las vibraciones del terremoto perdiendo su resistencia de manera temporal. El sedimento cae hacia abajo y el agua de saturacin tiende a salir como una fuente, comportndose como material licuado, cuyo resultado es la produccin de un desplazamiento o falla del terreno.Otra caracterstica de estas arenas es que tienen una baja permeabilidad, es decir, al agua no le es fcil escurrir por los estratos de arena, haciendo que la presin de poros no sea disipada de forma adecuada.

CONSECUENCIAS A consecuencia del terremoto producido en Niigata, Japn, el ao 1964 se pudo observar: Como el agua comienza a brotar del suelo, o literalmente, comoel suelo parece cambiar de estado slido a lquidoen un lugar donde minutos antes la gente caminaba normalmente:

Imagen 01. El suelo parece cambiar de estado slido a lquido en la cuidad de Niigata. Cuando se produce la licuefaccin, los edificios y casas se encuentran flotando en un lodo inestable saturado en agua, y por lo tanto pierden la estabilidad.

Imagen 02. Lodo inestable saturado en agua La prdida de resistencia del suelo hace que las estructuras sean incapaces de mantenerse estables, siendo arrastradas sobre la masa de suelo lquido. los materiales o construcciones se hunden como tragados por la tierra.

Imagen 03. Los materiales o construcciones se hunden como tragados por la tierra.

Dao a estructuras en varias maneras. Los edificios cuyos cimientos estn directamente en la arena que se lica experimentan una prdida de apoyo repentina, que resulta en el asentamiento drstico (asentamiento absoluto) e irregular (asentamiento diferencial) del edificio. Asentamientos irregulares en el rea licuada, y esto puede daar los edificios y romper los cables de servicio pblico subterrneos donde los asentamientos diferenciales son grandes. Las tuberas de distribucin de agua y gas y otros ductos pueden flotar y desplazarse hacia la superficie. Fornculos de arena pueden entrar en erupcin en los edificios a travs de bocas de conexin de servicios, con lo que el agua puede ingresar y daar la estructura o sus sistemas elctricos. Colapsos de plataformas. Las reas de recuperacin ambiental de suelo (rellenos sanitarios) son propensas a la licuefaccin porque muchas son recuperadas con relleno hidrulico, y a menudo se asientan sobre suelos blandos que pueden amplificar la sacudida de los terremotos.

Imagen 04. Asentamientos irregulares en el rea licuada

Consecuencias producidas por la licuefaccin Segn Youd (1973), se proponen tres tipos de falla: Desplazamiento lateral Uno de los tipos de falla ms comunes en terrenos a causa de la licuefaccin de suelos. Este tipo de falla involucra el movimiento lateral de las capas superficiales del terreno por la licuefaccin y a causa de la prdida de resistencia. Existen condiciones normales y anormales de desplazamiento las cuales van de un rango de pocos metros a decenas de metros respectivamente. Estos tipos de fallas se acompaan de grietas en el terreno y asentamientos diferenciales. Las tcnicas para estabilizar esta falla poseen un costo muy alto incluyendo remocin, compactacin, inyeccin, drenaje, entre algunos.Falla de flujo Son las fallas del terreno ms catastrficas causadas por el fenmeno de licuacin. Los flujos pueden movilizarse a grandes distancias (decenas de metros) a altas velocidades (decenas de Km/h). Los flujos pueden involucrar suelo completamente licuado o bloques de suelo firme viajando sobre una capa de suelo licuado. La mayor parte de las fallas de flujo se desarrollan en bajo agua en reas costeras. Otro de los efectos de falla por flujo por licuacin inducida por sismo, han sido los evidenciados en depsitos y presa de relaves antiguas, construidas por el mtodo de aguas arriba, algunas de ellas con consecuencias catastrficas para los recursos humanos y econmicos y para el medio ambiente. Este tipo de fallas han sido muy comunes en dcadas pasadas obligando a mejorar las tcnicas de construccin de presas de relaves en reas de alta actividad ssmica.Prdida de la Capacidad Portante Cuando el suelo que soporta una edificacin licua y pierde su resistencia, pudiendo ocurrir grandes deformaciones en el suelo, que ocasionan que la edificacin se asiente, se incline o sumerja en este suelo que se comporta como lquido. Aunque esta es una falla espectacular, es la menos comn producida por licuacin. Quizs la falla por prdida de capacidad portante ms publicitada ha sido la de los edificios Kawagishi-cho durante el terremoto de Niigata, Japn en 1964. Los edificios rotaron hasta 60 y se hundieron en la arena licuada. El subsuelo en dicha zona consiste de 15 m de arena suelta. El nivel fretico se encontraba a 1 metro por debajo de la superficie. Aparentemente la licuacin inicialmente se desarroll en las partes media e inferior del depsito de arena suelta, despus se propag hacia la superficie debilitando el suelo de las fundaciones. El dao estructural de las edificaciones no fue grave.En el terremoto de Niigata en 1964, la principal falla que se produjo fue de prdida de la capacidad portante, ya que los edificios Kawagishi-cho asentaron, se inclinaron e incluso uno de ellos cae a causa de la prdida de resistencia del suelo, el cual present en aquel instante un comportamiento lquido. Los edificios de hormign armado no presentaron daos estructurales, estos daos fueron principalmente en las fundaciones, las que se encontraban a poca profundidad, lo que facilit el colapso a causa de la licuacin del terreno. Lo ocurrido fue principalmente debido a lo superficial del nivel fretico y al tipo de suelo en el cual se encontraban fundados los edificios.

Imagen 04. Niigata en 1964, la principal falla que se produjo fue de prdida de la capacidad portante