Cálculo de coeficiente sísmico para una presa de relaves a partir del análisis de respuesta de sitio

• Autor: Luzquiños Sánchez, Luis Carlos
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2023
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/26876
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/26876
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Presas de relaves; Resistencia al corte del suelo; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.01.01

Este trabajo es impulsado por un acta de supervisión operativa realizada por OSINERGMIN (Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería). El acta deja por escrito que la empresa minera debe realizar un análisis de respuesta de sitio en la presa de relaves N°4A debido a la presencia de un depósito de suelo de gran profundidad que subyace su cimentación. El autor, contemplando este análisis previo y un escenario de operación de la presa de relaves, obtiene el coeficiente sísmico pseudoestático por el criterio de Bray et al. (2017) y realiza un análisis comparativo con el coeficiente sísmico obtenido por el criterio de Hynes - Griffin y Franklin (1984). Este trabajo revisa y recopila información de la presa de relaves existente, respecto a su topografía, geología, investigaciones geotécnicas, exploraciones geofísicas y estudio de peligro sísmico. La presa de relaves se encuentra en la etapa de operación y es clasificada como una presa de riesgo alto, esto en base a la evacuación de riesgo realizada por la minera y de acuerdo con la guía CDA (2014). Los criterios sísmicos de la guía sugieren un periodo de retorno correspondiente a Tr = 2475 años para estas condiciones descritas. Para el análisis de respuesta de sitio no lineal fue necesario realizar el ajuste espectral de registros sísmicos tiempo - historia de Perú y Chile (07 sismos). Los registros sísmicos fueron ajustados al espectro objetivo para un periodo de retorno de Tr = 2475 años desprendido del espectro de peligro uniforme presentado en el estudio de peligro sísmico (ZER, 2017). Una vez realizado el ajuste espectral, se procedió con el modelamiento de la columna de suelo para el análisis de respuesta de sitio en el software DeepSoil v7.0. Debido a que el depósito de suelo que subyace la presa corresponde a un suelo granular en toda su extensión, se utilizó las curvas de degradación planteadas por Menq (2003). Los resultados del software (espectro de respuesta promedio en superficie) indican que existen amplificaciones sísmicas en el rango de periodos de 0,3 a 3,0 seg. Esto es coherente con los resultados de Seed and Idriss (1983) para este tipo de depósitos de suelos con profundidades mayores a los 60 m. Además, se observa que este espectro de respuesta promedio se encuentra por debajo del espectro de diseño de la norma técnica NTP E030-Diseño sismo resistente (2019), lo que hace concluir que este último es conservador. El autor con la información previa del análisis de respuesta de sitio no lineal obtuvo el coeficiente sísmico por el criterio de Bray et al. (2017), y realizó un análisis comparativo con el coeficiente sísmico obtenido por el criterio de Hynes - Griffin y Franklin (1984). Mediante estos criterios se determinaron los coeficientes sísmicos pseudoestáticos de Ks = 0,172 y 0,287, respectivamente. Los factores de seguridad obtenidos en los análisis pseudoestáticos por equilibrio límite mediante el software SlideV6.0 arrojan factores de seguridad de F.S. = 1,23 y 0,983 respectivamente, lo que hace concluir que el criterio de Hynes - Griffin y Franklin (1984) conlleva a un factor de seguridad que está por debajo del factor de seguridad mínimo recomendable, resultando en un diseño muy conservador. Finalmente, se realizó un análisis comparativo de los criterios evaluando las suposiciones adoptadas para el comportamiento sísmico de un talud, llegando a la conclusión de que realizar análisis pseudoestáticos a presas de relaves con el criterio de Hynes - Griffin y Franklin (1984) conlleva a coeficientes sísmicos altos y a escenarios muy conservadores para el diseño sísmico. Por otro lado, el criterio de Bray et al. (2017) conlleva a coeficientes sísmicos más bajos, es más racional y por lo tanto es el más adecuado para la elección de un coeficiente sísmico para los análisis pseudoestáticos de presas de relaves.