Efecto del stacking en mediciones MASW

La determinación del perfil de ondas de corte en los suelos, es una tarea no siempre facil, especialmente en terrenos arenosos y con presencia de napa, por lo que no siempre es suficiente la realización de un ensayo MASW para su determinación.

Sin embargo, es factible mejorar la calidad de las mediciones tipo MASW, mediante algunas técnicas como el Stacking o apilamiento.

El stacking se puede realizar en tiempo o en frecuencia, es decir, se puede apilar el sismograma o bien apilar las curvas de dispersión.

Así, el alumno de Ingeniería Civil de la Universidad del Biobío, José Valdez,  como parte de su trabajo para obtener el título de Inheniero Civil está estudiando el efecto del stacking en suelos arenosos. 

Por eso, hace algunos días se hizo una medición de ondas superficiales, en un terreno ubicado en el sector San Vicente de la comuna de Talcahuano, en que aparte de las mediciones Masw, necesarias para el estudio, se ejecutaron ensayos tipo REMI y ESAC.

Para el stacking de tiempo, se consideraron, en este sitio, seis (6) mediciones tipo MASW, para poder hacer varios apilamientos. el análisis preliminar de las curvas de dispersión entrega los siguientes resultados preliminares:

Curva expermiental obtenida con el apilamiento de dos archivos MASW:

Curva experimental obtenida con el apilamiento de tres archivos MASW:

Curva experimental obtenida con el apilamiento de cuatro archivos MASW:

Curva experimental obtenida con el apilamiento de cinco archivos MASW:

Curva experimental obtenida con el apilamiento de seis archivos MASW:

De la simple observación de los gráficos, se puede ver que la resolución aumenta al ir agregando mas archivos al análisis, esto porque se produce una limpieza en la onda principal, eliminándose el ruido ambiental.

Sin embargo, también, se puede ver que el rango de resolución para el método MASW, está sobre los 8 a 10 Hz, y que al asociar está frecuencia a la velocidad de fase obtenida, entrega una profundidad aproximada de la exploración del orden de 20 m, por lo que nuevamente se hace necesario el incluir mediciones como REMI o ESAC.

Nota: Los datos de terreno fueron tomados con el dispositivo DOREMI de SARA Electronics Instruments (www.sara.pg.it), utilizando 18 geófonos espaciados cada 3 m, con un arreglo de 51 m en total. El análisis, fue realizado con el software de Vitantonio Roma (www.masw.it).

El impacto de las mediciones ESAC en la determinación de Vs30

Con la alumna tesista de la Universidad del Biobio, Cristina San Martín, estamos analizando el impacto del ensayo ESAC en la determinación de la curva de dispersión y luego de la Vs30, para la clasificación sísmica del suelo, de acuerdo al Ds 61.

La idea es evaluar la disposición en planta de geófonos, que entregue una mejor aproximación al enlace entre la respuesta MASW y REMI, esto es, entre los 8 Hz y los 15 Hz.

Se están utilizando distintas formas como "L", "C", "CA", tomando como base el círculo, que es como se derivó el método. En los ensayos, se están utilizando 18 geófonos de sensibilidad vertical y 4.5 Hz.

Hasta el momento, se han realizado, dos ensayos, los que están siendo procesados. Está pendiente la realización de un tercer ensayo, para empezar a ver las conclusiones.

Los datos, están siendo tomados con el equipo DOREMI de Sara electronics y el análisis está siendo realizado con el software Geospy y paralelamente con el software MASW.

Capacitación

El sábado 29 de noviembre, estuve en Santiago de Chile, con INDICA Ingenieros, haciendo la capacitación en el uso del equipo DOREMI de la empresa italiana SARA Electronics Instruments y que permite realizar los ensayos para la determinación de la velocidad de onda de corte y luego, realizar la clasificación del suelo, de qcuerdo a lo indicado en el DS61.

En la ocasión pudimos ver las características y capacidades del equipo DOREMI, su forma de uso y lo principal, realizar algunos ejercicios en terreno para ensayos Remi, Masw y Esac.

Las pruebas se ejecutaron en un terreno ampli, en la comuna de Quinta Normal, lo  que permitió extender los arreglos lineales para Masw y Remi.

Se analizó el esquema de disposición de geófonos, algunos tips, para la realizacíón más rápida de los ensayos y la detección de los errores típicos que suceden en terreno y que pueden malograr una medición.

Posteriormente, analizamos los resultados obtenidos en terreno, con distintos programas (Masw, Geopsy, EasyMasw), de manera que la empresa pueda tomar la decisión de compra del software mas adecuado a sus gustos.

También pudimos ver en funcionamiento el equipo Geobox SR04 de Sara Electronics Instruments, que permite la medición de vibraciones en tres direcciones, lo que posibilita, mediante el método de Nakamura, medir el periodo del suelo, discutir acerca del procesamiento de estas señales, los distintos softwares que existen para este fin y el criterio SESAME, que se utiliza en Europa para esta medición.

Nuevas Mediciones

Los ultimos días han sido bastante movidos. Nos ha tocado hacer mediciones en distintos lugares como Chimbarongo, Lontué, Curicó, Concepción, etc,

En todos los casos se han realizado mediciones de tipo MASW y mediciones de tipo REMI. Está claro que los suelos del valle central son mucho mejores que los suelos de la zona costera de concepción y luego, la velocidad de onda de corte es mayor.

En chimbarongo, encontramos un suelo muy rígido, lo que quedó en evidencia desde la primera medición tipo MASW, ya que el sismograma no presentó ningun tipo de dispersión, tal como se puede ver en la siguiente imagen.

Este resultado de terreno, da luces acerca de la claridad con que se podrá hacer posteriormente la determinación de la Vs30 y el perfil estratigráfico.

Ahora bien, en otros terrenos, como el mostrado en la imagen y que corresponde a un sector dentro de la ciudad de Concepción, la situación no es tan clara ya que el fenómeno de dispersión se presenta en conjunto con el ruido ambiental.

La observación  de este comportamiento en terreno, permite definir la necesidad de realizar nuevas mediciones u otro tipo de ensayos que permitan un análisis menos engorroso.

La sola observación de los sismogramas, muestra cual terreno, tiene mayor velocidad de onda de corte, ya que las pendientes que se pueden trazar en las lecturas, son totalmente distintas

Representación en Chile

El ultimo viaje a Perugia, fue bastante productivo, pues, además de volver con la certificación para realizar el training de los dispositivos DOREMI, para la medición de ondas de corte utilizando las ondas superciales y el dispositivo GEOBOX, para la medición del periodo fundamental, mediante el método de Nakamura, logramos obtener la representación de todos los equipos que diseña y fabrica la empresa Sara Electronics Instruments.

La gama de equipos sismológicos que SARA diseña y distribuye es bastante amplia, los equipos y están diseñados en base a las exigencias de la comunidad europea y con una fuerte interacción con los usuarios finales en Italia.

Los equipos con mayor potencial de uso en nuestro pais son los siguientes:

DOREMI: Se utiliza para la medición de ondas superficiales. Permite la utilización de geófonos de sensibilidad vertical y horizontal. 

En el cable, se distribuyen, de manera equidistantes los sismografos que se conectan a cada geófono. Una vez realizada la medición, se transfieren directamente al computador para luego ser procesados.

El equipo puede ser configurado con la cantidad de geófonos que se requiera, dependiendo del tipo de medición que se desee realizar y la profundidad a la que se quiera alcanzar.

Mas antecedentes en esta pagina

Geobox SR 04: Este equipo, permite obtener los datos de vibración en tres direcciones, es decir, norte, sur y vertical, con lo cual, realizar la relación H/V establecida por Nakamura, para la determinación del periodo fundamental del suelo en el sector de análisis.

Mas antecedentes acerca de este equipo, se puede obtener en este link.

Downhole: En sensor de aforo, es un equipo diseñado para ser utilizado en las prueba Downhole. Su diseño, contempla cuatro sensores que permiten la lectura de las vibraciones de manera precisa dentro del agujero. Además, su estanqueidad le permite operar sin problemas en presencia de napa freática.

Mas información acerca de este equipo en este link.

It's Official. 

I have the recognition of Sara Electronic Instruments, for the training of their devices in Chile.

Medición de Periodo Fundamental del suelo y Criterio SESAME

Como parte de las actividades acádemicas relacionadas a la docencia en la Universidad del Biobio, es que patrocinamos la memoria de título del Alumno Juan Carlos Saldívia Pantanalli, "Determinación del Periodo de Vibración Fundamental del Suelo aplicando el criterio SESAME".

La aplicación de la normativa Europea en la determinación del periodo del suelo, criterio SESAME, desarrollado en el año 2003, permite obtener resultados que puedan ser comparables entre las mediciones realizadas por uno u otro usuario y con distintos equipos, mediante la aplicación de una serie de criterios en la toma de las muestras y luego en el procesamiento de datos.

La investigación se desarrolló durante seis meses, tiempo en el cual el ahora ingeniero Juan Carlos Saldivia, realizó mediciones en distintas partes del sur de Chile y especialmente en la ciudad de Concepción. Los valores obtenidos se enmarcan en los resultados obtenidos en otras mediciones y con otros equipos, lo que valida los resultados obtenidos en esta investigación.

Un punto interesante obtenido en la investigación es que los valores de To, no corresponden a los que el DS61 asigna a los distintos tipos de suelos, lo que abre una nueva línea de investigación en el efecto que esto pudiera tener en el análisis estructural.