Calculadora del tipo de perfil de suelo y el espectro de diseño (NSR-10)

El suelo amplifica o atenúa el movimiento sísmico que llega desde la roca. La NSR-10 lo tiene en cuenta con seis tipos de perfil de suelo, de A (roca competente) a F (suelos que exigen un estudio particular), definidos con los parámetros de los 30 m superiores del perfil (A.2.4.2). Cada tipo tiene sus coeficientes de sitio Fa y Fv, que multiplican la aceleración del municipio para obtener el espectro de diseño de la estructura.

La calculadora clasifica el perfil con los datos que declaras, toma Aa y Av del municipio (Apéndice A-4) y arma el espectro elástico de aceleraciones para el grupo de uso de la edificación.

Velocidad media:   v̄s  = Σdi / Σ(di / vsi)     (ec. A.2.4-1)
Golpes medios:     N̄   = Σdi / Σ(di / Ni)      (ec. A.2.4-2, Ni ≤ 100)
No cohesivos:      N̄ch = ds / Σ(di / Ni)      (ec. A.2.4-3)
Cohesivos:         s̄u  = dc / Σ(di / sui)     (ec. A.2.4-4, sui ≤ 250 kPa)
Perfil C:  760 > v̄s ≥ 360 m/s,  o N̄ ≥ 50,  o s̄u ≥ 100 kPa
Perfil D:  360 > v̄s ≥ 180 m/s,  o 50 > N̄ ≥ 15,  o 100 > s̄u ≥ 50 kPa
Perfil E:  v̄s < 180 m/s,  o N̄ < 15,  o s̄u < 50 kPa

El procedimiento de A.2.4.5 tiene tres pasos, en este orden:

• Paso 1: se revisa si el perfil es tipo F. La calculadora detecta, con lo que declaras, más de 3 m de turba o arcilla orgánica (F2), más de 7,5 m de arcilla con IP mayor que 75 (F3) y más de 36 m de arcilla de rigidez media a blanda (F4). Los suelos licuables, sensitivos, dispersivos o débilmente cementados (F1) los define el geotecnista.
• Paso 2: si hay 3 m o más de arcilla blanda —su menor que 50 kPa, humedad mayor que 40 % e IP mayor que 20— el perfil es tipo E.
• Paso 3: si se cuenta con la velocidad de la onda de cortante medida, esa clasificación prevalece. Si no, se usa el N̄ de todo el perfil o, junto, el N̄ch de los estratos no cohesivos y la s̄u de los cohesivos (IP mayor que 20), tomando el más blando de los dos. Entre N̄ y la pareja N̄ch/s̄u la norma deja elegir; la calculadora toma el más blando.

Meseta:            Sa = 2,5 · Aa · Fa · I            para T ≤ TC
Periodos medios:   Sa = 1,2 · Av · Fv · I / T        para TC < T ≤ TL
Periodos largos:   Sa = 1,2 · Av · Fv · TL · I / T²  para T > TL
Periodos:          TC = 0,48 · Av · Fv / (Aa · Fa)     TL = 2,4 · Fv

• Fa (Tabla A.2.4-3) y Fv (Tabla A.2.4-4) se interpolan linealmente entre los valores tabulados de Aa y Av, como permite la norma.
• I es el coeficiente de importancia del grupo de uso (Tabla A.2.5-1): 1,00 para el grupo I, 1,10 para el II, 1,25 para el III y 1,50 para el IV.
• El espectro arranca en la meseta desde T = 0: la rampa inicial sólo aplica en el análisis dinámico para periodos distintos del fundamental (A.2.6.1.3).
• El perfil F no tiene Fa ni Fv tabulados: su espectro sale de un estudio de amplificación de onda del sitio (A.2.10).

El resultado indica qué criterio gobernó y con qué promedio. Si tus estratos no llegan a 30 m, la calculadora dice si los metros que faltan pueden cambiar el perfil: un sitio blando no se vuelve rígido explorando más, pero uno rígido sí puede resultar más blando. Los perfiles A y B son roca y sólo se sustentan con la velocidad de la onda de cortante: el SPT no llega a ellos.