Las correlaciones de libro subestiman el Vs30 en Chile por unos 200 m/s

Clasificación sísmica de suelos · SPT · Vs30 · NCh 433 · investigación propia

Cuando no hay MASW, el Vs30 de un sitio se estima desde el SPT con correlaciones japonesas de los años 70 y 80. Las contrastamos contra cientos de estudios de mecánica de suelos chilenos con Vs medido. Se equivocan siempre hacia el mismo lado: dan suelos más blandos de lo que son. Y la mitad del error no está en la fórmula, sino en qué se hace con el rechazo del SPT.

Esto es investigación en curso. El conjunto de datos sale de informes reales, anonimizados y agregados: ningún número de aquí identifica un proyecto, un mandante ni una consultora.

El conjunto de prueba

Armamos un conjunto congelado, con partición fija entre entrenamiento y prueba, a partir de estudios de mecánica de suelos de Chile central y del resto del país. Lo llamamos BM/ChileCentral/0/2026, siguiendo el formato de los benchmarks de datos geotécnicos del comité TC309 de la ISSMGE.

Contenido	Cantidad
Proyectos	949
Capas descritas	7.305
Ensayos SPT con N	1.528
Capacidades admisibles informadas	869
Vs30 medidos	104
Comunas	150

Tres tareas: estimar el Vs30 desde el perfil, imputar el N del SPT donde falta y predecir la capacidad admisible que informa la práctica. Los errores se reportan dejando un proyecto fuera a la vez, porque las muestras son chicas y una sola partición es ruidosa.

Vs30: siempre del lado blando

Modelo	RMSE (m/s)	Sesgo (m/s)	Acierto de clase
Ohta y Goto 1978, rechazo como N = 50	260	−201	21 %
Imai y Tonouchi 1982	259	−201	21 %
Ohta y Goto, rechazo como N = 100	231	−154	33 %
Media de los datos chilenos	202	−32	54 %
Regresión con suelo y perfil, sitios con N	170	+13	72 %

Las dos correlaciones universales subestiman el Vs30 chileno en unos 200 m/s. Un sitio de grava densa o de roca somera, que mide más de 500 m/s, sale clasificado como un suelo varias clases más blando.

La razón es física y conocida: en grava densa el SPT rechaza, y la correlación nunca vio esos suelos. Lo que no esperábamos es el peso de la convención. Solo con contar el rechazo como N = 100 en vez de N = 50, el sesgo baja de −201 a −154 m/s. La mitad del error de libro es cómo se trata el rechazo.

Cualquier modelo ajustado a datos chilenos baja el sesgo a unos 30 m/s. Con menos de cien sitios, sin embargo, el perfil de suelos no le gana a la media regional. La información del perfil solo aparece en los sitios que además tienen N por capa: ahí el acierto de clase sube al 72 %.

El mismo patrón en suelos volcánicos y gravas

En un análisis aparte de suelos volcánicos y gravas de Santiago, el cociente entre el Vs medido y el que da Ohta y Goto fue de 1,65 en suelos volcánicos y de 1,22 en gravas. La dirección es la misma: la correlación da suelos más blandos.

Capacidad admisible: la práctica no es Terzaghi dividido por tres

Modelo	Error típico (factor)	Sesgo
Valor presuntivo del IBC 2021	2,7	2,2 veces por debajo
Terzaghi con φ y γ del propio informe, FS = 3	2,8	2,3 veces por encima
Mediana por familia de suelo	1,9	sin sesgo

Los presuntivos universales quedan muy por debajo de lo que informa la práctica chilena: 1,5 kgf/cm² del IBC frente a 3 a 4 kgf/cm² habituales en la grava de Santiago. Y la fórmula clásica con los parámetros del mismo informe queda muy por encima. El valor que se informa lo gobierna el asentamiento y la costumbre local, no la falla por corte.

Saber la familia de suelo basta para bajar el error a un factor 1,9. La comuna no agrega nada una vez conocida la familia. Ese factor es el piso con los datos que hoy traen los informes, que casi nunca dicen el ancho de la fundación ni el asentamiento admitido.

Imputar el SPT: manda el proyecto, no la comuna

Para estimar un N que falta, lo que más ayuda es conocer los otros N del mismo sondaje. Con ellos el error en logaritmo baja de 0,85 a 0,59, y el intervalo de 90 % se angosta de un factor 15 a un factor 6. Un modelo bayesiano jerárquico completo da los mismos puntos y calibra mejor: su intervalo de 90 % cubre exactamente el 90 % de los casos.

Qué se concluye, y qué no

Sí: una correlación N–Vs de libro, sin corrección, empuja la clasificación sísmica hacia suelos más blandos en Chile. Es conservador para el espectro, pero puede no serlo para otros usos, como la rigidez de una fundación.
Sí: declarar cómo se trató el rechazo del SPT es tan importante como la correlación elegida.
No todavía: una correlación chilena por comuna. Con estos datos la comuna no se distingue del ruido entre proyectos.
Límite: dos tercios de los datos son de la cuenca de Santiago, no hay sitios clase E con Vs30 medido y los suelos volcánicos casi no están.

Qué sigue

Verificar a mano una muestra de la extracción automática, sumar la unidad geológica real de cada sitio y completar los sitios que tienen MASW pero no SPT. Con eso el conjunto se puede proponer como benchmark abierto, con licencia para los datos derivados y los informes de origen fuera de la publicación.

Fuentes

Ohta, Y. y Goto, N. (1978). Empirical shear wave velocity equations in terms of characteristic soil indexes. Earthquake Engineering & Structural Dynamics 6(2).
Imai, T. y Tonouchi, K. (1982). Correlation of N value with S-wave velocity and shear modulus. Proc. 2nd European Symposium on Penetration Testing.
International Code Council (2021). International Building Code, tabla 1806.2.
Instituto Nacional de Normalización. NCh 433, clasificación sísmica de suelos.
ISSMGE TC309 y revista Geodata and AI: serie de benchmarks de datos geotécnicos.

Este resultado es una línea de investigación y todavía no cambia ningún motor. Cómo se verifica cada motor está en cómo se verifican los motores. La agenda completa de investigación, en Preguntas abiertas.

Escrito por el equipo de TerzaghAI · Servicios de Ingeniería Kuadrante Ltda.
Este artículo es material técnico de referencia, no un informe de ingeniería. Cualquier aplicación a un proyecto real debe ser verificada y firmada por un profesional habilitado. ¿Ves un error? kuadrante@kuadrante.cl