De acuerdo con el Título A de la NSR10, A.2.4 – EFECTOS LOCALES, se prescriben los factores de amplificación del espectro por efectos del sitio, para períodos cortos e intermedios (Fa y Fv), los cuales dependen del perfil del suelo. La norma define cinco tipos de suelos, clasificados de acuerdo con los parámetros característicos de los 30 m superiores del perfil, según la tabla A.2.4-1.
Los parámetros definidos por la norma son:
- Velocidad media de la onda cortante.
- Número medio de golpes del ensayo de penetración estándar.
- Resistencia media al corte.
- Índice de plasticidad.
- Contenido de agua.
La norma es clara en A.2.4.3 PARÁMETROS EMPLEADOS EN LA DEFINICIÓN DEL TIPO DE PERFIL DEL SUELO, “…los parámetros que se utilizan para definir el tipo de perfil de suelo con base en los 30 m superiores del mismo y considerando ensayos realizados en muestras tomadas al menos cada 1.50 m de espesor del suelo. Estos parámetros son (a) la velocidad media de la onda de cortante, vs, en m/s, (b) el número medio de golpes del ensayo de penetración estándar, N, en golpes/píe a lo largo de todo el perfil, o, (c) cuando se trate de considerar por separado los estratos no cohesivos y los cohesivos del perfil, para los estratos de suelos no cohesivos se determinará el número medio de golpes del ensayo de penetración estándar, Nch, en golpes/píe, y para los cohesivos la resistencia media al corte obtenida del ensayo para determinar su resistencia no drenada, su, en kPa. Además se emplean el Índice de Plasticidad (IP), y el contenido de agua en porcentaje, w.” (negrilla y subrayado fuera del texto).
Los parámetros número medio de golpes del ensayo de penetración estándar, resistencia media al corte, índice de plasticidad y contenido de agua, son obtenidos por medio de campañas geotécnicas, realizando perforaciones y tomando muestras directas del subsuelo.
El parámetro de velocidad medio de la onda de cortante, se obtiene por medio de ensayos geofísicos indirectos, que de acuerdo con los parámetros de adquisición puede tener profundidades de estudio mayores a 50 m.
Hay que tener en cuenta que para estructuras de pocos pisos, raramente se realizan perforaciones hasta los 30 m; la NSR10 en el título H, el capítulo H.3 CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL SUBSUELO, establece el número mínimo de sondeos y la profundidad mínima de acuerdo con la categoría de la estructura, la cual va desde 6 m hasta 30 m.
Es contradictorio que en el Título A establezca para definir el perfil del suelo, mediante parámetros en los 30 m superiores del subsuelo, mientras que en el título H se establezcan profundidades mínimas menores a 30 m. Por supuesto hay un ahorro en dinero y esfuerzo con perforaciones pequeñas para cumplir con los requerimientos mínimos del título H; la clasificación del perfil del suelo mediante esta práctica, presenta inconvenientes, en la seguridad y en lo económico, ya que se subestima el valor medio de los parámetros usados para tal fin, resultando en costos constructivos mayores de la estructura, ya que ésta puede estar sobredimensionada; por el lado de la seguridad, está la incertidumbre de una clasificación sobre estimada.
Comparando los costos de una estructura diseñada para un perfil de suelo determinado y para el perfil del suelo superior, puede tener un sobrecosto entre el 6% y el 12% (Influencia del tipo de perfil del suelo en los costos para una estructura aporticada en la ciudad de Cartagena de acuerdo a la NSR10, Antonio Jose Rangel Mora Mauricio Javier Villafañe Mattos, Universidad de Cartagena, consultada de:
Algunos métodos geofísicos como el Análisis Multicanal de Ondas Superficiales (MASW) y Relación Espectral Horizontal/Vertical (SRHV), permiten en forma indirecta establecer el perfil del suelo de acuerdo con la tabla A.2.4-1 de la NSR10, con una profundidad de estudio de por lo menos 30 m, complementando la campaña geotécnica establecida en el el título H.
Entre la ventajas de los métodos geofísicos, tenemos:
- Estimación del período fundamental del suelo
- Determinación de la velocidad de onda de corte en un perfil 1D (profundidad – Vs)
- Cálculo de la velocidad media de la onda de corte en los primeros 30 m (Vs30m), según la ecuación A.2.4-1 de la NSR10
- Definición del tipo de perfil del suelo según NSR10, tabla A.2.4-1
- Correlación de Vs con el número de golpes asociado al SPT
- Ensayo no invasivo, rápido y económico
- Resultados rápidos, ahorrando tiempo y dinero