MASW y VS30 en Concepción: Ondas de Corte para Clasificación Sísmica

Un proyecto de edificación en avenida costanera sobre depósitos fluviales del río Bío Bío no puede darse el lujo de asumir un tipo de suelo. Terminamos de revisar un perfil donde la velocidad de onda de corte cayó a 180 m/s a los 22 metros de profundidad. El mandante había presupuestado sobre suelo C y se encontró con un D mal consolidado. En Concepción, con la historia sísmica que tenemos, la clasificación VS30 es el punto de partida para cualquier memoria de cálculo estructural. El ensayo MASW nos da ese dato sin perforar. Un tendido de 48 geófonos, un golpe de maza y el análisis de dispersión de ondas superficiales entregan el perfil de rigidez real del subsuelo. Complementamos esta información con sondajes SPT cuando se requiere corroborar la resistencia a la penetración en los estratos más blandos.

La inversión de ondas Rayleigh revela perfiles de rigidez que el SPT no puede detectar en gravas flotantes del Bío Bío.

Descripción del proceso

La NCh433.Of1996 Mod.2012 exige clasificar el suelo según la velocidad de onda de corte promedio en los primeros 30 metros. En la cuenca de Concepción, los rellenos sedimentarios y las terrazas aluviales generan contrastes brutales de rigidez en pocos metros. El método MASW activo con arreglo lineal de 4.5 Hz permite alcanzar profundidades de investigación de hasta 30 metros sin depender de fuentes pasivas ruidosas. El procesamiento sigue el flujo Park et al. (1999): extracción de la curva de dispersión fundamental, inversión iterativa con algoritmo genético y entrega de un perfil 1D de Vs. La normativa NCh3171 establece que para suelos tipo D y E se debe considerar un factor de amplificación sísmica mayor. En zonas cercanas a la Laguna Tres Pascualas, es común que la inversión del MASW muestre inversiones de velocidad indicativas de lentes de arena suelta saturada. Para esos casos, un ensayo CPT resuelve la estratigrafía fina sin alterar la muestra.

Aspectos locales

El 27 de febrero de 2010, Concepción se movió 3.04 metros hacia el oeste durante el terremoto del Maule. Las zonas sobre suelo tipo E en San Pedro de la Paz y sectores ribereños amplificaron las aceleraciones hasta niveles que colapsaron edificios modernos bien calculados. Asumir un suelo C firme cuando el perfil MASW indica un VS30 menor a 300 m/s es un error de diseño que la norma castiga con fuerzas sísmicas insuficientes en el modelo estructural. La licuefacción es otro fantasma. Un VS30 bajo combinado con nivel freático alto implica un potencial de licuefacción que obliga a profundizar la cimentación. Ignorar la velocidad de corte en los primeros 5 metros es el error más frecuente que vemos en anteproyectos rechazados por las DOM de la región.

Valores típicos

Parámetro	Valor típico
Norma de referencia	NCh3171, NCh 3328/D4428M-17
Geófonos utilizados	4.5 Hz, arreglo lineal de 24 a 48 canales
Profundidad de investigación	Hasta 30 metros (activo)
Parámetro obtenido	VS30 y perfil Vs 1D
Fuente sísmica	Maza de 8 kg con placa metálica
Modo de onda analizado	Rayleigh fundamental
Aplicación directa	Clasificación sísmica NCh433

Servicios adicionales

Clasificación Sísmica de Sitio

Ejecutamos el ensayo MASW en el punto de emplazamiento, procesamos la curva de dispersión y entregamos el perfil de velocidades de onda de corte con el VS30 calculado según el método de tiempo de viaje promedio. El informe incluye la clasificación sísmica de acuerdo a la tabla 4.2 de la NCh433 y la verificación de efecto de sitio según NCh3171.

Perfilaje Continuo de Rigidez

Para proyectos de infraestructura lineal o terrenos extensos, realizamos tendidos MASW consecutivos con traslape del 10% entre arreglos. El resultado es un perfil 2D de ondas de corte que identifica cambios laterales de rigidez, contactos entre unidades geotécnicas y zonas de baja velocidad asociadas a rellenos o paleocanales del río Bío Bío.

FAQ

¿Cuánto cuesta un ensayo MASW en Concepción?

Un perfil MASW hasta 30 metros de profundidad en la zona de Concepción tiene un costo que varía entre $756.000 y $1.618.000, dependiendo de la accesibilidad del terreno, el número de puntos de ensayo y si se requiere procesamiento avanzado con inversión conjunta de modos superiores.

¿Qué norma chilena exige el cálculo del VS30?

La NCh433.Of1996 Mod.2012 en su artículo 4.2.2 establece la clasificación sísmica del terreno de fundación basada en la velocidad de onda de corte promedio en los 30 metros superiores (VS30). La NCh3171 complementa la metodología de medición y los criterios para definir los límites entre tipos de suelo.

¿Se puede hacer MASW dentro de una nave industrial existente?

Sí, el ensayo MASW activo se puede ejecutar en interiores siempre que el piso esté libre de obstáculos y permita un tendido recto de al menos 47 metros. La fuente sísmica se adapta con una maza manual y placa, sin riesgo para las estructuras adyacentes.

¿Qué diferencia hay entre MASW y refracción sísmica para calcular VS30?

La refracción sísmica mide velocidad de ondas P y requiere un modelo de capas con velocidades crecientes en profundidad, lo que falla cuando hay inversiones de velocidad. El MASW analiza ondas superficiales Rayleigh y no tiene esa limitación. Detecta capas blandas bajo estratos rígidos, algo común en los suelos sedimentarios de Concepción.