Dynamic properties of sand for earthquake response analysis in the Bay of Campeche

• Víctor Manuel Taboada Urtuzuástegui ^[3] ; Francisco Alonso Flores-López ^[4] ; Diego Cruz Roque ^[1] ; Procoro Barrera Nabor ^[1] ; Shuang Cindy Cao ^[2] ; Kuat C. Gan ^[3] ; Vishal Dantal ^[5] ; Zianya Xarény González Ramírez ^[4] ; Esteban Ernesto Espinosa Samudio ^[6] ; Sergio Dionicio Renovato Carrión ^[6] ; Juan Manuel Hernández Durón ^[6]
  1. [1] Instituto Mexicano del Petróleo

     Instituto Mexicano del Petróleo

     México

     
  2. [2] Changzhou University

     Changzhou University

     China

     
  3. [3] Fugro, 6100 Hillcroft Avenue, Houston, Texas 77081, USA
  4. [4] Ingenieros Geotecnistas Mexicanos (IGM), Barbero de Sevilla Mza 7 Lt4, Agrícola Metropolitana, Tláhuac, Ciudad de México, México C.P. 13280
  5. [5] Norwegian Geotechnical Institute (NGI), PO Box 3930 Ullevaal Stadion, N-0806 Oslo, Norway
  6. [6] PEMEX Exploración y Producción, Ciudad del Carmen, Campeche, México

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• Localización: Ingeniería sísmica, ISSN-e 2395-8251, Nº. 109, 2022, págs. 69-91
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Propiedades dinámicas de arena para el análisis de respuesta sísmica en la Bahía de Campeche
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• Resumen
  • español

    La Bahía de Campeche se encuentra en una región de moderada a alta actividad sísmica relacionada con la triple unión activa entre los límites de las placas de América del Norte, el Caribe y la de Cocos. Por lo tanto, las plataformas fijas en alta mar y las estructuras submarinas en la Bahía de Campeche deben diseñarse contra la carga sísmica. Una base de datos de pruebas de clasificación y propiedades índice, mediciones in situ de la velocidad de la onda de corte Vs utilizando la sonda suspendida, pruebas in situ de piezocono penetrómetro (PCPT), pruebas de columna resonante para caracterizar el módulo de rigidez y la relación de amortiguación del material a bajas deformaciones angulares(10-5% a aproximadamente 0.1%) y pruebas cíclicas de corte simple directo (DSS) con deformación controlada para evaluar la disminución del módulo de rigidez y el aumento de la relación de amortiguación del material a deformaciones angulares altas (0.1% a aproximadamente 10%) realizados en la arena de la Bahía de Campeche incluyendo arenas sin contenido de carbonato hasta el 100% del contenido de carbonato recuperados desde el fondo marino y hasta a una profundidad de 120 m por debajo del fondo marino. La base de datos fue diseñada específicamente para desarrollar para las arenas de la Bahía de Campeche correlaciones empíricas para determinar Vs, cuando no se dispone de mediciones in situ de Vs, y modelos numéricos para predecir la variación del módulo de rigidez normalizado (G/Gmax) y la relación de amortiguamiento (D) de materiales en función de la deformación angular (γ) cuando no hay resultados de pruebas dinámicas disponibles para todas las capas de arena. Las ecuaciones desarrolladas para calcular Vs, y las curvas de G/Gmax- γ y D- γ de las arenas de la Bahía de Campeche se recomiendan para evaluaciones preliminares o tal vez incluso finales de respuesta sísmica del sitio.

  • English

    The Bay of Campeche is located in a region of moderate to high seismic activity related to the active triple junction between the North American, Caribbean, and Cocos plate boundaries. Therefore, the fixed offshore platforms and subsea structures in the Bay of Campeche must be designed against earthquake loading. A database was developed of classification and index properties tests, in situ measurements of shear wave velocity(Vs) using downhole P-S suspension seismic velocity logging, in situ piezocone penetration tests, resonant column tests to characterize the shear modulus and material damping ratio at small shear strains (10−5% to about 0.1 %), and strain-controlled cyclic direct simple shear tests to evaluate the decrease of shear modulus and the increase of material damping ratio at large shear strains (0.1 % to about 10 %) performed on sand from the Bay of Campeche, including sands with no carbonate content to 100% carbonate content, retrieved from the seafloor to a penetration depth of120 m below seafloor. The database was tailored specifically to develop empirical correlations for the Bay of Campeche sand to determine Vs when in situ measurements of Vsare not available and to develop numerical modeling to predict the variation of the normalized shear modulus (G/Gmax) and material damping ratio (D) as a function of shear strains (γ) when dynamic test results are unavailable for all the sand layers. The equations developed to calculate Vsand the curves of G/Gmax- γ and D- γ of Bay of Campeche sands are recommended for preliminary or perhaps even final seismic site response evaluations.