Diseño de un Muro Mecánicamente Estabilizados (MSE) en suelos licuables de la provincia de Chiclayo en el departamento de Lambayeque: Análisis de estabilidad estática, pseudoestática y post-sismo

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo el diseño de un muro mecánicamente estabilizado (MSE) adecuado para su implementación en zonas con suelos susceptibles a licuación, específicamente en la provincia de Chiclayo, Lambayeque, Perú, una región con condiciones geotécnicas complejas y alta actividad sísmica. El estudio contempla un análisis de estabilidad en tres escenarios: condiciones estáticas, pseudoestáticas (con efectos sísmicos simplificados) y post-sismo (evaluando el comportamiento residual del muro tras un evento sísmico significativo). Se realiza una caracterización geotécnica de los suelos mediante ensayos de laboratorio y campo para determinar propiedades como densidad, resistencia al corte no drenado, permeabilidad y susceptibilidad a la licuación. Además, se aplica una metodología de evaluación de riesgos de licuación basada en los criterios de Seed e Idriss para identificar zonas críticas en el perfil estratigráfico del terreno. Los resultados mostraron que, en condiciones estáticas, el diseño del MSE ofrece alta estabilidad sin fallas bajo cargas normales tanto cuando no hay columnas de grava como cuando si se mejora con estas teniendo unos factores de seguridad de 2.148 y 2.9393 respectivamente demostrando que están en el límite establecido por la norma E 0.50. En el análisis pseudoestático, el muro mantuvo su integridad estructural con aceleraciones sísmicas altas, demostrando la efectividad de los refuerzos geosintéticos seleccionados, pero solo cuando hay el mejoramiento con las columnas de grava con un FS = 1.287, ya que sin las columnas presenta un FS= 0.464. En las condiciones post-sismo, presentaron factores de seguridad bajos en cuando no se colocan las columnas de grava (FS= 0.48), mientras que cuando hay presencia de columnas de grava son altos (FS= 2.186). Los ensayos de suelos confirmaron la presencia de áreas susceptibles a licuación, pero el diseño de refuerzo del MSE se ajustó adecuadamente, garantizando la estabilidad a largo plazo frente a fenómenos sísmicos y licuación

This research aims to design a mechanically stabilized (MSE) wall suitable for implementation in areas with soils susceptible to liquefaction, specifically in the province of Chiclayo, Lambayeque, Peru, a region with complex geotechnical conditions and high seismic activity. The study includes a stability analysis in three scenarios: static, pseudostatic (with simplified seismic effects), and post-earthquake (evaluating the residual behavior of the wall after a significant seismic event). A geotechnical characterization of the soils is performed through laboratory and field tests to determine properties such as density, undrained shear strength, permeability, and liquefaction susceptibility. In addition, a liquefaction risk assessment methodology based on the Seed and Idriss criteria is applied to identify critical zones in the stratigraphic profile of the terrain. The results showed that, under static conditions, the MSE design offers high stability without failures under normal loads both when there are no gravel columns and when they are improved with them, having safety factors of 2.148 and 2.9393 respectively, demonstrating that they are within the limit established by the E 0.50 standard. In the pseudostatic analysis, the wall maintained its structural integrity with high seismic accelerations, demonstrating the effectiveness of the selected geosynthetic reinforcements, but only when there is the improvement with gravel columns with a FS = 1.287, since without the columns it presents a FS = 0.464. Under post-earthquake conditions, they presented low safety factors when the gravel columns are not placed (FS = 0.48), while when gravel columns are present they are high (FS = 2.186). Soil tests confirmed the presence of areas susceptible to liquefaction, but the MSE reinforcement design was appropriately adjusted, ensuring long-term stability against seismic events and liquefaction