powerpoint presentation · ppt file · web view2010-02-23 · geo-riesgos en aguas profundas...

GEO-RIESGOS EN AGUAS PROFUNDAS

Juan Manuel Mayoral Villa

Riesgos relacionados con la inestabilidad del lecho marino (a pequeña y gran escala).

Riesgos relacionados con perforaciones y producción

Grupos principales:

Geo-riesgos en aguas profundas

Principales efectos de inestabilidad del fondo marino.

Geo-riesgos en aguas profundas

Estabilidad del fondo oceánico

Análisis no-lineal de la respuesta sísmica de taludes sumergidos

Geo-riesgos en aguas profundas

Objetivo:

Se presenta un procedimiento de fácil aplicación práctica, para la evaluación de la respuesta sísmica de taludes submarinos en suelos predominantemente arcillosos, que se basa en un modelo numérico unidimensional que incorpora una ley constitutiva no-lineal. El modelo constitutivo es capaz de predecir la evolución de la presión de poro antes, durante y al final del sismo.

Geo-riesgos en aguas profundas

Casos Históricos

Banda Aceh, Indonesia, antes del tsunami (Digital Globe)

26 dic. 2004, Mw=9.34

Geo-riesgos en aguas profundas

Casos Históricos

Banda Aceh, Indonesia, después del tsunami (Digital Globe)

26 dic. 2004, Mw=9.34

Geo-riesgos en aguas profundas

Casos Históricos

Escenario sismo-tectónico de la costa del Pacífico de México (Farreras et al., 2005).

NayaritJaliscoColimaMichoacánGuerreroOaxacaChiapas

Geo-riesgos en aguas profundas

Descripción del problema

Geo-riesgos en aguas profundas

Talud hipotético de arcilla de pendiente

Geo-riesgos en aguas profundas

Variación de la densidad, , y la resistencia, su, con la profundidad.

Geo-riesgos en aguas profundas

Variación del módulo, Gmáx, y velocidad, Vs, con la profundidad.

Geo-riesgos en aguas profundas

Gmáx

Distribuciones del coeficiente de consolidación, cv, con la profundidad.

Geo-riesgos en aguas profundas

Historias de aceleraciones y espectros de respuesta.

SubducciónSuperficial

Geo-riesgos en aguas profundas

Descripción del modelo numérico

Geo-riesgos en aguas profundas

Modelo idealizado

1 11 1

jel

j

Gk

h

el elel el elc m k

M u C u K u P t

2 11 26

j j m mel

m m

h F Fm

F F

Geo-riesgos en aguas profundas

Condiciones de frontera para resolver el problema de difusión.

vuc ut

1 11 1

velel

el

cA

h

1

12el

el

hD

0

t t t

t t t

A t

D

Geo-riesgos en aguas profundas

Estado de esfuerzos idealizado asumidos en el modelo.

Geo-riesgos en aguas profundas

Gmáx

Propiedades del modelo constitutivo utilizadas en los análisis.

Geo-riesgos en aguas profundas

Análisis paramétrico

Geo-riesgos en aguas profundas

Evento superficial

Evento de subducción

Evento superficial

Geo-riesgos en aguas profundas

Respuesta dinámica del talud en términos de espectros de respuesta.

Geo-riesgos en aguas profundas

Respuesta dinámica del talud en términos de historias de aceleraciones.

Geo-riesgos en aguas profundas

Ciclos de histéresis generados durante el evento dinámico.

Geo-riesgos en aguas profundas

Historia de desplazamientos

Geo-riesgos en aguas profundas

Variación de la presión de poro antes, durante, y después del sismo (Caso 1).

Geo-riesgos en aguas profundas

Geo-riesgos en aguas profundas

Variación de la presión de poro antes, durante, y después del sismo (Caso 2).

Efecto del coeficiente de consolidación

Caso 1 Caso 2

Geo-riesgos en aguas profundas

Evento de subducción

Geo-riesgos en aguas profundas

Respuesta dinámica del talud en términos de historias de aceleraciones.

Geo-riesgos en aguas profundas

Ciclos de histéresis generados durante el evento dinámico.

Geo-riesgos en aguas profundas

Historia de desplazamientos

Geo-riesgos en aguas profundas

Geo-riesgos en aguas profundas

Variación de la presión de poro antes, durante, y después del sismo (Caso 1).

Geo-riesgos en aguas profundas

Variación de la presión de poro antes, durante, y después del sismo (Caso 2).

Efecto del coeficiente de consolidación

Caso 1 Caso 2

Geo-riesgos en aguas profundas

Trayectorias de esfuerzos a 2.5 m de profundidad.

Evento superficial Evento de subducción

Geo-riesgos en aguas profundas

Influencia del ángulo del talud

Variación de la deformación angular en el tiempo.

-1

0

1

2

3

4

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Def

orm

ació

n an

gula

r,

(%)

Tiempo, t (s)

Sismo de Manzanillo

Geo-riesgos en aguas profundas

Influencia del estado de esfuerzos

Influencia del comportamiento a largo plazo en la respuesta del talud a una profundidad de 50 m.

Geo-riesgos en aguas profundas

Influencia del estado de esfuerzos

Influencia del comportamiento a largo plazo en la respuesta del talud a una profundidad de 50 m.

Geo-riesgos en aguas profundas

Influencia del estado de esfuerzos

Influencia del comportamiento a largo plazo en la respuesta del talud a una profundidad de 50 m.

Geo-riesgos en aguas profundas

Conclusiones

Geo-riesgos en aguas profundas

Las evaluaciones del riesgo de falla de taludes submarinos deben considerar explícitamente el comportamiento no-lineal del suelo a través de un esquema que permita tomar en cuenta las características principales del sismo, intensidad, duración y contenido de frecuencias, explícitamente en los análisis.

El modelo constitutivo empleado para caracterizar el geo-material debe de ser capaz de predecir, con un número de parámetros limitado y de fácil obtención práctica, la evolución de la presión de poro antes durante y al final de evento dinámico, y su impacto en la reducción de resistencia no drenada del suelo y los desplazamientos permanentes asociados. Esto debe tenerse en cuenta en el diseño de cimentaciones de obras costeras o fuera de costa, aledañas al sitio en cuestión.

Conclusiones

Geo-riesgos en aguas profundas

La presión de poro acumulada durante un terremoto puede tardar décadas en disiparse, lo que debe tomarse en cuenta en el análisis para evaluar el riesgo de falla del talud durante réplicas u otros sismos posteriores.

El marco metodológico presentado aquí, además de ser de fácil aplicación práctica, constituye una representación integral del comportamiento de suelos durante carga cíclica.

Investigación en desarrollo

Geo-riesgos en aguas profundas

Actualmente se esta modificando la metodología descrita para aplicarla al análisis de interacción sísmica de estructuras piloteadas o ancladas con celdas de succión.

Se sigue trabajando en la implementación del modelo en una plataforma numérica más robusta.

Se están desarrollando alternativas experimentales para obtener los parámetros del modelo .

Geo-riesgos en aguas profundas

Fuerzas actuando sobre una plataforma marina

Geo-riesgos en aguas profundas

Peso propio de la estructura principal y secundaria, incluyendo pilotes, placas y lastres.

Fuerza hidrostática que actúa sobre la estructura incluyendo presión externa y flotación.

Fuerzas debidas al viento. Fuerzas debidas a corrientes y

oleaje. Fuerzas sísmicas. Fuerzas inducidas a la

plataforma por operaciones como perforación, manipulación de materiales, anclajes a barcos.

Fuerzas inducidas por la grúa de la cubierta.

Ejemplo de cimentación con estructuras ancladas.

Colocación de celda de succión (Moore Engineering Services).

Esquema de las fuerzas actuando en la celda (Tomado de Andersen et al., 2008).

Geo-riesgos en aguas profundas

Celda de succión