Estudio Geotécnico-Sergio Serrano

8/16/2019 Estudio Geotécnico-Sergio Serrano

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CAADE 2014Escuela Politécnica Superior Universidad de Córdoba

Construcciones de Estructuras Industriales

ESTUDIO

GEOTÉCNICO

Sergio Serrano Monte.

P22semos @uco.es

Escuela Politécnica Superior – Universidad de CórdobaCórdoba, 02 de Noviembre de 2014




1) Comprobaciones a realizar sobre el comportamiento de la cimentación.

Las comprobaciones a realizar, en relación a la capacidad portante y a la

aptitud de servicio, son los denominados Estados Límite Últimos (E.L.U) y los

Estados Límite de Servicio (E.L.S). En pocas palabras, se podría decir que

E.L.U ace re!erencia a la resistencia del material y la E.L.S ace re!erencia a

las tensiones que se presentan en el material.

"omo e#emplo de E.L.U en la cimentación$

% Pérdida de resistencia de la cimentación por fallo estructural .

% Hundimiento, deslizamiento o vuelco de la cimentación.

% Pérdida de estabilidad.

Un caso de Estado Límite Último, mencionado anteriormente puede ser

el vuelco de una zapata que soporta un pilar$

Figura 1

Es decir, en este caso, la zapata est& sometida a cortante, a'il

(compresión) y a un !lector ocasionado por es!uerzos, eneralmente por elviento, que es el que intentar& volcar la zapata. La comprobación al vuelco

reduce el problema a que el momento estabilizador de la zapata sea superior al

!lector que somete la zapata al vuelco, en el caso de que dico !lector supere el

momento estabilizador, provocar& el !allo.

"omo e#emplo de E.L.S en la cimentación$





% Asientos totales o diferenciales.

%ibraciones.

Un caso de Estado Límite de Servicio, que se e'pondr& posteriormenteen el apartado , son los movimientos de la cimentación.

2) Situaciones de dimensionado.

*tendiendo al +%SE%", se proporcionan una serie de coe!icientes de

seuridad parciales respecto a unas determinadas condiciones de uso, ya sean$

persistentes, transitorias y e'cepcionales.

+entro de las persistentes o transitorias el +%SE%" nos proporciona

unos casos concretos, como pueden ser el caso de$ undimiento, deslizamiento,

estabilidad lobal, si!onamiento etc. -ara cada caso concreto e'isten coe!icientes

de seuridad respecto a materiales y acciones.

*sí mismo, para casos e'traordinarios tambin se presentan los mismos

casos concretos pero con unos coe!icientes de seuridad di!erentes, es lóico ya

que a!ectaran en su ponderación la probabilidad estadística de que ocurra un

proceso u otro.

"omo e#emplo de una acción persistente se podría poner el viento, y

como e#emplo de una acción e'traordinaria se podría poner el sismo. Esta es la

tabla en la que se concretan todos los coe!icientes de seuridad para cada caso.





Tabla 1

3) Verificaciones a realizar para Estados Límites ltimos.

!" erificación de la estabilidad.





2" erificación de la resistencia del terreno

#" erificación de la capacidad estructural de la cimentación

$" alores de c%lculo del efecto de las acciones

&" alores de c%lculo de la resistencia del terreno

!) Valor de c"lculo del efecto de las acciones.

-ara este c&lculo ay que tener en cuenta las acciones que transmite el

edi!icio sobre la cimentación como las acciones que transmite la cimentación

sobre el edi!icio. En este c&lculo, al traba#ar con coe!icientes de seuridad que

dependen del !actor estadístico, se suelen tener en cuenta varias ipótesis con las

que poder traba#ar, así ocurre cuando se an de determinar los Estados Límite

Últimos (E.L.U) y los Estados Límite de Servicio (E.L.S), es decir, se producen

unas ponderaciones entre el peso propio del !or#ado, solera/ con dicos

coe!icientes.

-ara este c&lculo ocurre lo mismo puesto que en γ F intervienen

coe!icientes que dependen del tipo de situación y de cómo a!ectan sobre la

cimentación o estructura (!avorables o des!avorables).La ecuación empleada para cada situación de dimensionado ser&$

Ecuación 1

#) Comprobaciones de Estados Límites de Ser$icio.

Los Estados Límites de Servicio, son los que al ser superados, a!ectan al

con!ort de los usuarios, acen re!erencia a$

!" 'as deformaciones, (a sean flec)as, asientos o desplomes.

2" ibraciones transmitidas.

#" *eterioros +ue se puedan producir en la cimentación o estructura.

-ara su comprobación se requieren una serie de veri!icaciones$





%erificación en relación con un determinado criterio.

erificación relacionada con los movimientos de la cimentación.

erificación relacionada con las vibraciones previstas de cortaduración.

erificación relacionada con las vibraciones estacionarias.

0eneralmente para evitar !lecas de vias, en cuanto a las estructuras,

una de las posibles soluciones puede ser introducir en las mismas, una

contra!leca, para que posteriormente al cararlas no se produzca y a su vez, se

le introduce una liera resistencia a !le'ión. En cuanto a cimentaciones, el

asiento di!erencial es uno de los casos m&s comunes de E.L.S.

*quí se observa un claro e#emplo en el que el pórtico est& curvo antes de

cararlo.

Figura 2

%) &efinir 'r"ficamente los mo$imientos de la cimentación.





(i'ura 3

1ovimientos que pueden producirse en una zapata, en el caso de que

todas las zapatas se encuentren en posición una vez ocurrido el asentamiento, se

observa que el asentamiento m&'imo es S2, a la di!erencia entre un asientodeterminado y otro, se le denomina asiento di!erencial .

El cociente entre el asiento di!erencial dividido por la distancia que

separa a ambos asientos, se denomina distorsión anular β .

-or otro lado, tambin est& la inclinación ῳ, que se puede de!inir como el

&nulo irado respecto de la vertical se2n la línea media que de!ine la posición

de!ormada de la cimentación.

3ueda tambin de!inido como !leca que su!re la zapata, al cociente

entre la variación de su asiento entre la lonitud total que abarca la cimentación,

es decir, ∆/L.

) &efinición de Estudio *eot+cnico.

4e!erido al &mbito de la edi!icación, es el documento que establece las

características eotcnicas del terreno, que son necesarias para dise5ar y

dimensiona las cimentaciones y obras del edi!icio a proyectar.

+ico estudio eotcnico tiene que estar recoido, antes de la oobra, en

un documento, cumpliendo así mismo las normas que dicta el +%SE%". 6iene

una importancia decisiva respecto a la seuridad de la obra principalmente en los

casos en los que se realizan desmontes, vaciados, apantallamientos o





cimentaciones pro!undas, acciones en las que siempre e'iste rieso tanto para

los traba#adores como para los edi!icios y estructuras cercanos.

8) Fases de caracterización del Estudio Geotécnico.

Las !ases que determinan el marco de la caracterización del estudio

eotcnico son$

% -nformación previa.

econocimiento del terreno.

/oma de muestras ( ensa(os 0in situ1.

nsa(os en el laboratorio.

edacción del informe final.

9) Información previa.

La in!ormación previa, a su vez, se subdivide en tres aspectos

importantes$

% -nformación del terreno a reconocer $

Uno de los aspectos m&s importantes, es decir, la localización del terreno

en el que se va a construir, así como sus curvas de nivel, perímetro etc.

El tipo de suelo a tratar, ya sea de tipo arcilloso, arenoso, limoso/

puesto que va a o!recer una serie de características distintas a la ora de realizar

la cimentación.

6ambin ay que tener en cuenta, la e'istencia o no de acueductos o

capas !re&ticas ya que in!luyen muco en la propia resistencia del terreno. -or

2ltimo otro aspecto importante es la comprobación de si en el luar donde se

ar& la cimentación e'isten restos de obras anteriores puesto que pueden

producir asientos di!erenciales ocasionando undimiento.

-nformación del edificio a cimentar3

La dimensión del edi!icio interviene de una !orma bastante importante en

la cimentación. Si se conocen los planos del edi!icio se podr& saber la cara que





transmitir&n los pilares a la cimentación, de esta !orma se proceder& al apoyado,

articulado o empotramiento de dicos pilares en la cimentación, y no sólo eso,

sino la !orma de distribución de tensiones sobre el terreno ( como es el caso de

las zapatas, losas/)

% -nformación general de la zona3

Se basa en conocer un poco m&s los alrededores de la zona en la que se

proceder& a la cimentación con un perímetro de seuridad para evitar posibles

riesos.





%7n!ormación de los terrenos colindantes$ 8ecesario, la obtención de in!ormación (anteriormente ya mencionado)

de los niveles !re&ticos, estratira!ía del terreno etc.

En cuanto a la estratira!ía su estudio se basar& en el tipo de roca que se

trate en el terreno como puede ser rocas sedimentarias, metamór!icas y

volc&nicas (estas 2ltimas no se dar&n casi nunca), así como la localización de las

placas tectónicas y sus de!ormaciones que se pueden ocasionar. En Espa5a

destaca la localización de una !alla activa en 0ranada, esta !alla esta ocasionada

por el coque de la placa a!ricana con la europea, debido a esto se eneran una

serie de tensiones que cada 9': tiempo liberan su enería provocando sismos de

cierto nivel.

Este eco repercute a la ora de la cimentación y c&lculos pues para ello

el "6E contempla en sus combinaciones de caras la e'istencia de los mismo

que provocar&n cambios en los resultados de c&lculos.

-nformación de las edificaciones pró4imas3

"abe destacar las obras realizadas en edi!icaciones cercanas en cuanto a

lo que se a pro!undizado en el terreno, desnivel entre edi!icaciones, carastransmitidas por las otras etc.

1,) -econocimiento del terreno. ipos de Construcción.

*tendiendo a las características del suelo y a las !unciones que

desempe5e la estructura del edi!icio el "6E ace una clasi!icación de los tipos

de construcciones$

Tabla 2





11) Clasificación de los terrenos.

El "6E especi!ica tres tipos de terrenos$

%/errenos favorables 5/!"3

Son aquellos suelos de una omoeneidad considerable, y en los que la

pr&ctica abitual en la zona es de cimentación directa mediante elementos

aislados.

%/errenos intermedio 5/2"3

Los que presentan variabilidad, o que en la zona no siempre se recurre a

la misma solución de cimentación, o en los que se puede suponer que tienen

rellenos antrópicos de cierta relevancia, aunque probablemente no superen los

;,< m.

/6errenos des!avorables (6;)$

8o entran dentro de los otros dos rupos y por tanto son los siuientes

suelos.

12) Características de profundidad.

El "6E o!rece una tabla en la que se recoen las pro!undidades m&'imas

a las que ay que penetrar el terreno, en relación con la distancia m&'ima del

punto de reconocimiento. +ica tabla est& orientada al tipo de construcción, y a

la !avorabilidad del propio terreno$

Tabla 3

Se observa claramente, en est& tabla, que cuanto mayor es el n2mero de

plantas que posea el edi!icio mayor a de ser la penetración ya que los pilares

soportar&n mayores es!uerzos. *sí como, cuanto mayor sea la super!icie del





terreno, mayor podr& ser la distancia entre los puntos de reconocimiento. La

distancia entre los puntos de reconocimiento tambin depende de la calidad del

terreno y de sus irreularidades.

4especto al n2mero de sondeos, variar& debido a la calidad del propio

terreno y al tipo de cimentación que se desee realizar, ya sea con zapatas, losas,

pilotes etc. * tener en cuenta respecto a la pro!undidad (entre otros aspectos)$

%La pro!undidad de la unidad eotcnica resistente deber& estar

comprendida entre =,<%<,; (m) adicionales por cada planta del edi!icio.

%Si se usan pilotes de columna, la pro!undidad ser& de > di&metros por

deba#o de la cota prevista para la punta del pilote.

%En terrenos 6; se intercalar&n puntos de reconocimiento debido a su

irreularidad asta de!inirlos per!ectamente.

13) &istribución en planta de los reconocimientos.

Los puntos de reconocimiento pueden estar distribuidos sobre el terreno

de varias !ormas$

% ectangulares o cuadrados

Figura 3

Alargados

Figura 4





n forma de '

Figura 5

*e forma irregular

Figura 6

Los puntos de reconocimiento tienen que estar uni!ormemente distribuidos

en la super!icie del terreno, para comprobar así la omoeneidad del mismo. "uanto

mayor es la super!icie, mayor ser& el n2mero de puntos sobre dico terreno. "abe

destacar, que la zonas se5aladas en nerita sobre la distribución en planta implican

zona problem&tica, es decir, e'iste una irreularidad en el terreno y para su estudio

es necesaria una mayor concentración de puntos de reconocimiento.

14) Técnicas de reconocimiento.

Las tcnicas de reconocimiento nos permiten obtener muestras del suelo

para posteriormente analizarlas en el laboratorio y obtener una in!ormación del

terreno. E'isten varios tipos de tcnicas de reconocimiento, entre ellas$

% 'as calicatas

Sondeos

nsa(os e6ecutados 0in situ1

Penetrómetros





Prospecciones geof7sicas

15) eterminaciones !ue permiten so"re el terreno los sondeos.

Los sondeos permiten determinar, entre otras$

%+eterminar valores de índice de la roca en macizos rocosos.

%6omar muestras de acuí!eros pro!undos o ensayos de permeabilidad.

%-er!orar capas rocosas o de alta resistencia

%Establecer el per!il estratir&!ico del terreno.

En este apartado se a5ade una o#a de sondeo realizado en un estudio

topor&!ico, del cual se pueden obtener la siuiente in!ormación (!iura ?)$

En la parte superior muestra in!ormación acerca de varias cosas como es

el caso del n2mero de muestras, metros per!orados, di&metro de per!oración etc.

"abe destacar que para este sondeo la per!oración por olpe a sido de ;<(cm) y

la pro!undidad total de per!oración a sido de @?,A(m).

El aspecto m&s importante es la determinación del tipo de terreno del

cual el sondeo a aportado la in!ormación, se ve claramente, en esta o#a, que a

medida que la per!oración en mayor el 9componente: del terreno es distinto. -or

e#emplo, a una pro!undidad entre =,>BC.A se encuentra una arcilla de pizarra y

esquisto y entre .BA, arcillas con ravas. En este caso el sondeo muestra ?

9clases: de terreno para un mismo terreno a una pro!undidad apro'imada de

@<(m), este tipo de estudios son importantísimos a la ora de la cimentación

puesto que racias a ellos se podr&n evitar numerosos tipos de !allos, ya sea por

asentamiento, vuelco/ ocasionados por el propio terreno.





Figura 7

1%) Clasificación de las muestras de los distintos terrenos.

El "6E determina tres tipos de muestras$

%8ategor7a A$ 1antienen inalterada la estructura, densidad, umedad etc.

%8ategor7a 9$ *l iual que el anterior, pero sí se produce una alteración

de la estructura y densidad.





%8ategor7a 8 $ 1uestras que no cumplen las características de la cateoría

.

El +%SE%" o!rece una tabla que muestra la cateoría mínima de la

muestra, la tabla que muestra el documento es la siuiente$

Tabla 4

* todo esto, cabe se5alar que e'isten dos tipos de muestras, por un lado est&nlas muestras alteradas, que su!ren remoldeo durante su e'tracción y por otro, las

muestras inalteradas, cuya estructura y propiedades se conservan.

1) ipos de ensa0os sobre los suelos.

+ependiendo de la !inalidad de cada ensayo, se tienen los siuientes ensayos$

% -dentificación

stado

esistencia

*eformabilidad ( e4pansividad

8ompactación

:tros





1) ipos de ensa0os sobre las rocas.

En !unción a su !inalidad, se tienen los siuientes ensayos$

% stado

esistencia

*urabilidad

1) ipos de ensa0os realizados in situ4.

"omplementarios a los de laboratorio, los m&s enerales son$

% nsa(o de penetración est%tica

nsa(o de penetración din%mica

nsa(o SP/

2,) 5untos 6ue deben aparecer en el informe final de un Estudio *eot+cnico.

"omo mínimo, los puntos que se an de desarrollar son los siuientes$

% Antecedentes o introducción

*efinición de la cimentación prevista

ncuadre geológicogeotécnico

/raba6os de campo realizados

/raba6os de laboratorio realizados

*istribución de las diferentes unidades geotécnicas.

Perfiles longitudinales ( transversales +ue me6or representen las

distintas unidades geotécnicas.

Situación del nivel fre%tico.

*eterminación de los par%metros de c%lculo.

ecomendaciones sobre la cimentación.

ecomendaciones generales.





21) Valores 0 especificaciones necesarias para un Estudio *eot+cnico.

-8ota de cimentación.

- Presión vertical admisible.

- esistencia por la punta ( por el fuste.

- Par%metros geotécnicos para la determinación de empu6es.

- 'e(es de tensión desplazamiento.

-8oeficiente de balasto.

- Asientos totales ( diferenciales esperables ( admisibles.

-8alificación del terreno desde el punto de vista de su ripabilidad.

-/aludes estables a corto ( largo plazo.

-Situación del nivel fre%tico ( variaciones previsibles. -nfluencia en el

dimensionado.

-8uantificación de la agresividad del terreno ( de las aguas +ue lo

contenga.

-8aracterización del terreno ( coeficientes a emplear para el

dimensionado ba6o el efecto de la acción s7smica.


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