3.0IMPORTANCIA DE LOS ESTUDISO GEOTECNICOS.pdf
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IMPORTANCIA DE LOS ESTUDIOS
GEOTCNICOS
EN PROYECTOS DE EDIFICACIONES
-
INTRODUCCIN
LOS ESTUDIOS GEOTCNICOS SE PAGAN SIEMPRE,
YA SEA ANTES O DESPUS,
SOLO QUE DESPUS SON MUCHO MAS CAROS
Antes de construir o proyectar cualquier obra de ingeniera senecesita conocer las caractersticas (Fsico mecnicas y qumicas)y condiciones del sub suelo del sitio propuesto para determinar lasfactores que pudieran afectarla as como establecer su capacidadpara soportar la estructura propuesta, evitando esfuerzos ydeformaciones indebidas.
Todo ello llevar a adoptar medidas a fin de optimizar el gasto enla construccin y asegurar la inversin as como proteger laintegridad de los ocupantes de la edificacin, en el presente caso.
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MECNICA DE SUELOS Y GEOTECNIAEn los inicios de la ingeniera civil los principales problemas de las obras en relacin al suelo eran
resueltos en forma intuitiva, emprica o por tanteos, lo cual trajo consigo serios riesgos en tanto a
seguridad, como a economa de una obra, luego aparece la Mecnica de Suelos.
Se reconoce al Dr. Ing. Karl Terzaghi como el hombre que dio origen a una nueva rama llamada
Mecnica de Suelos a partir de la publicacin clsica Erdbaumechanik en 1925.
A partir de la dcada del 70 los avances en la tecnologa electrnica y en los procedimientos de
construccin, as como los cada vez ms grandes y arriesgados proyectos civiles, llevan a una
mayor especializacin y diversificacin de estas y otras ramas anexas o vinculadas. Esto llev a la
creacin de una disciplina mayor, la Ingeniera Geotcnica. Dentro de la cual se pueden distinguir
actualmente las siguientes ramas:
Mecnica de Suelos
Mecnica de Rocas
Geologa Aplicada a la Ingeniera
Ingeniera de Fundaciones y
Ingeniera de Pavimentos
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1.0 POR QU Y PARA QUE REALIZAR EL ESTUDIO GEOTCNICO
Obtencin de muestras para determinar las propiedades para la
identificacin, descripcin y clasificacin de los diferentes estratos y
obtener los parmetros necesarios para el diseo, de las
cimentaciones.
Realizar ensayos insitu segn las condiciones del suelo y la obra a
proyectar.
Establecer el perfil del suelo en el sitio, determinando la secuencia de
los estratos en funcin con la profundidad, su espesor y continuidad
lateral de cada estrato y si es factible la profundidad del lecho rocoso.
Evaluar la capacidad de carga de la cimentacin y que alternativas de
cimentacin tendr en funcin de la calidad del suelo en cuanto a tipo
y profundidad.
Determina el asentamiento probable de la estructura.
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CALICATA : C-03 NIVEL FREATICO: 2.80
PROFUNDIDAD : 4.00m. FECHA: Agosto del 2013
PROF.
(m)
2.80
Suelos tipo GP, mezclas de grava con arena
y escaso fino, son suelos de color pardo
oscuro, hmedos, de baja plasticidad y
compacidad media. A partir de los 2.80m de
profundidad se observan filtraciones de agua.
M-05 GP
4.00
SM
2.60
Suelos tipo SM, mezclas de arena, con limo y
algo de grava, son suelos de color marrn
oscuro, hmedos, de baja plasticidad y
compacidad media, presentan valores de
Angulo de Friccin ( ) = 31.19 y Cohesin (
C ) = 0.064Kg./cm2.
M-04
2.10
Suelos tipo GW-GM, mezclas de grava con
arena y limo, son suelos de color marrn
claro, hmedos, de baja plasticidad y
compacidad media a densa.
M-03 GW-GM
Suelos tipo SC, mezclas de arena, con arcilla
y grava, de color pardo oscuro, son suelos
hmedos, de baja plasticidad y compacidad
media.
M-02 SC
M-01 GC
EXCAV.
1.10
EX
CA
VA
CIO
N A
CIE
LO
AB
IER
TO
- C
AL
ICA
TA
Suelos tipo GC, mezclas de grava con arena
y arcilla, que engloban bloques de hasta 5,
son suelos de color marrn amarillento, poco
hmedos, de baja a mediana plasticidad y
compacidad media a densa.
1.60
FIGURA N G-02 REGISTRO DE EXCAVACIONES
TIPOSIMBOLO DESCRIPCION MUESTRA
CLAS.
SUCS
GC
SC
GW-GM
SM
GP
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1.0 POR QU Y PARA QUE REALIZAR EL ESTUDIO GEOTCNICO
Detecta la presencia de fenmenos de geodinmica externa y prever
su accin en el proyecto.
Detectar problemas potenciales como(suelos con alto contenido de
materia orgnica, suelos expansibles y /o compresibles, suelos
colapsables, relleno no conformado, relleno sanitario, licuacin de
suelos etc).
Peligros potenciales debido a los trabajos de excavacin en tierra.
Predecir el empuje lateral de tierra en estructuras como muros de
retencin, tablestacados, y cortes.
Determina si existe agua superficial o nivel fretico en el sitio.
Determinar las caractersticas qumicas de los suelos que pudieran
afectar a la cimentacin.
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Peligros potenciales debido a los trabajos de
excavacin en tierra.
suelos con alto contenido de materia orgnica
Predecir el empuje lateral de tierra.
Determinar si existe agua superficial o nivel
fretico en el sitio.Relleno no conformado
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Relleno no conformado
Suelos expansibles y/o compresibles
-
Fenmenos de Geodinmica externa
Derrumbe
Quebrada pasa por
el de rea en estudio
Escorrentasuperficial
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CONSECUENCIAS DE UN MAL ESTUDIOCimentar sobre rellenos o suelos blandos:
Asentamiento de la superestructura, conlleva a rajaduras,daos en puertas y ventanas, hasta finalmente el colapso dela estructura.
Suelos expansibles:
Levantamiento o asentamiento de estructuras livianas eninclusive de la superestructura.
Presencia de agua:
En terrenos arenosos, el aumento de humedad puedeproducir disminucin de la resistencia al corte.
En terrenos arcillosos el propio valor de la cohesin quedadisminuido por efecto del agua.
Suelos agresivos qumicamente:
Ataque qumico al concreto
Ataque qumico al acero
Estructuras proyectadas sobre relleno
Forma inicial del terreno
Despus del corte has 50 aos
Proyeccin actual
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QUE PUEDE PASAR SI NO SE HACE EL ESTUDIO GEOTCNICO
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Definir el programa de investigacin
Ejecutar el trabajo de campo y toma de muestras
Ensayos de laboratorio de mecnica de suelos yqumicos
Interpretacin de los resultados
Eleccin y diseo del tipo y profundidad decimentacin
Elaboracin del informe
3.0 ETAPAS DEL ESTUDIO GEOTECNICO
-
Deber estar orientado a la obtencin de los parmetros necesarios para la
determinacin de la capacidad de carga del terreno.
3.1.1 Recoleccin de informacin existente.
Identificar el tipo de estructura a construir y su uso general.
Cargas de servicio a transmitir al terreno.
Espaciamiento de columnas.
Estudios previos, geologa, topografa, fotos areas, sismicidad, etc.
3.1.2 Reconocimiento del lugar.
Topografa.- Evaluacin de evidencias de deslizamientos ocurridos, derrumbes,
rellenos, filtraciones de agua, etc.)
Observacin de los perfiles del subsuelo en trincheras naturales o excavaciones
adyacentes, usual en obras lineales como carreteras.
Evaluacin de los procesos geodinmicas externos en el sector.
3.1.3 Hiptesis del terreno
Una vez recolectada toda la informacin preliminar y habindose reconocido el
lugar, se debe plantear una hiptesis razonable sobre el perfil del terreno a
encontrar. Esta hiptesis ser la base para la eleccin del mtodo de exploracin y
de muestreo
3.1 PROGRAMA DE INVESTIGACIN
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Calicatas y/o trincheras a cielo abierto.
Exploracin con barra posteadora.
Ensayos in situ en sondeos (SPT, DPL y otros.)
Perforaciones profundas con recuperacin
muestras.
Estaciones geomecnicas (en macizos rocosos)
Ensayos geofsicos (Refraccin ssmica, Masw,
otros)
3.1.4.- Tcnicas de prospeccin.
-
Constituye una de las tcnicas ms eficaces
para la exploracin directa del subsuelo y
permite la obtencin de muestras con fines
de investigacin.
Pueden ser ejecutadas manualmente o con
maquinaria.
En caso sea necesario, se debern entibar
las paredes.
3.1.4.1 CALICATAS Y/O TRINCHERAS
OJO:
Es importante hacer un
buen registro de calicatas
-
Este equipo consiste en una cuchara de 10 delongitud por 2 de dimetro, unido a una tuberade FG de 1 de dimetro y 40 de longitud, quevan aadindose segn necesidad; en la parte
superior lleva una manivela con la finalidad de
cortar y extraer muestra del suelo. Este mtodo
reemplaza a la calicata en suelos donde el nivel
de agua es alto sin alterar el medio donde se
realiza el ensayo.
La profundidad alcanzada ser la que se permita
o sea indicada en campo y depender de los tipos
de suelo (por lo general se aplica slo para suelos
cohesivos normalmente consolidados).
3.1.4.2 AUSCULTACIONES CON BARRA POSTEADORA (NTP
339.161 / ASTM D1452)
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Auscultaciones con barra posteadora
Es importante
realizar un buen muestreo
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Mtodo de ensayo dinmico comn en el Per ySudamrica.
Consiste en introducir un toma muestras en elinterior de un sondeo realizado previamentedeterminando la resistencia del suelo a lapenetracin, al tiempo que permite obtener unamuestra para su identificacin.
3.1.4.3 ENSAYO DE SPT
Muestreador del SPT
Ensayo estndar de SPT
Muchos pases
han establecido
sus propias
correlaciones
empricas para
sus suelos
-
3.1.4.3- ENSAYO DE PENETRACIN DINMICA LIGERA (DPL)
(NTP 339.159 / DIN 4094)
Consiste en el hincado continuo en tramos de 10 cm de una punta cnica de 60utilizando la energa de un martillo de 10 kg de peso, que cae libremente desde unaaltura de 50 cm.
Este ensayo nos permite obtener un registro continuo de la resistencia del terreno a lapenetracin, existiendo correlaciones para encontrar el valor N de resistencia a lapenetracin estndar en funcin del tipo de suelo, para cada 30 cm de hincado.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
0 10 20 30 40 50
1.00
1.40
2.00
3.00
3.40
4.00
4.50
ML
CH
SC
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ESTACIONES GEOMECNICAS MACIZOS ROCOSOS
Clasificacin de Bieniawski (RMR)
En cimentaciones apoyadas sobre elmacizo rocoso, se debercaracterizar el mismo a travs deestaciones geomecnicas deacuerdo a las tcnicas establecidaspor la mecnica de rocas.
A partir de las mismas se podrevaluar la carga a la rotura
Clasificacin de Hoek Brown
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3.1.6 ENSAYOS DE LABORATORIO
ENSAYOS ESTANDAR Contenido de humedad
Anlisis granulomtrico por tamizado
Lmites de consistencia (LL, LP, LC)
Peso unitario de suelos cohesivos
Gravedad especfica relativa de slidos
Densidad mxima y mnima
Proctor estndar y modificado
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ENSAYOS ESPECIALES
Compresin No Confinada
Corte Directo
Consolidacin Unidimensional
Corte Triaxial
Expansin
Colapso
Se busca determinar propiedades del suelo simulando las condiciones a las cuales
sern sometidas en el momento en el que se realice la obra proyectada; con este fin
se busca reproducir las condiciones in situ en el laboratorio.
PARAMETROS DE LA RESISTENCIA AL CORTE c y f
La resistencia al corte de un suelo determina factores tales como laestabilidad de un talud, la capacidad de carga admisible para unacimentacin y el empuje de un suelo contra un muro de contencin
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Evaluar e interpretar los resultados de los
ensayos de laboratorio
Evaluar e interpretar los resultados de los
ensayos de campo
Evaluar las condiciones geodinmicas del
entorno al sitio del proyecto
3.2. Interpretacin de los resultados
- Cimentaciones superficiales Df/B
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Definir el alcance y limitaciones del estudio
Identificar las condiciones geodinmicas del sector .
Detallar las exploraciones de campo y ensayos de laboratorioefectuados. (presentar hojas, registros, resultados).
Describir las condiciones del subsuelo (planos, ubicacin de lasexploraciones geotcnicas) .
Definicin de la capacidad de carga admisible del terreno y losasentamientos permitidos (diferenciales y/o totales). Memoriasde clculo.
Conclusiones y recomendaciones de la investigacin.
3.4. Elaboracin del informe (memoria descriptiva)