ESTUDIOS GEOTECNICOS

Autor:Robin Gómez Peña

C.I.: 9.799.075

Análisis del contenido de la guía de estudioMayo 2016

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO“SANTIAGO MARIÑO”Ampliación Maracaibo

Plataforma SAIAMateria: Mecánica de Suelos

IntroducciónDefinición de Estudio Geotécnico

Estudio Geotécnico es un conjunto de actividades que comprenden la investigación del subsuelo, los análisis y recomendaciones para el diseño y construcción de la obra que tenga contacto con el suelo. Una vez con el estudio geotécnico realizado se podrá definir las fundaciones a utilizar de acuerdo al tipo de construcción o proyecto. Fundación es la obra que entra en contacto con el suelo destinado a la carga muerta del edificio y el efecto dinámico de las cargas móviles que actúan sobre ella, viento incluido. La carga hace que el suelo se deforme, se hunda y es exigencia primordial que los asientos de las distintas partes de una fundación sean compatibles con la resistencia general de la construcción.

El comportamiento del suelo es decisivo en el éxito de la fundación , su ejecución supone la de un movimiento de tierra , de aquí es que es corriente que el examen de los trabajos de excavación , medios de encofrado y achique, vaya ligado al estudio de fundaciones. La elección del tipo de fundaciones depende de múltiples factores, tan íntimamente ligados que no permiten excepción, considerarlos independientemente.“El estudio geotécnico es el conjunto de actividades que permiten obtener la información geológica y geotécnica del terreno, necesaria para la redacción de un proyecto de construcción”. “El estudio geotécnico se realiza previamente al proyecto de un edificio y tiene por objeto determinar la naturaleza y propiedades del terreno, necesarios para definir el tipo y condiciones de cimentación” (Rodríguez Ortiz y otros, 1984).(1 )

1 Esta definición, extraída del libro “Curso Aplicado de Cimentaciones”, reeditado por el COAM, se refiere al Estudio Geotécnico para Construcción. Además, existe otro tipo, denominado Estudio de Evaluación Geotécnica, que sirve para determinar las características geotécnicas generales de áreas extensas, y es especialmente recomendable para proyectos de urbanización.

Mecánica de Suelos

INFORME GEOTÉCNICO: Conjunto de reconocimientos del terreno y la interpretación de los datos obtenidos, que permiten caracterizar los diversos suelos presentes en la zona de estudio.

OBJETIVOS: Determinar:- Tipo de cimentación- Nivel apoyo- Presión trabajo- Talud excavación/contención paredes- Posición nivel freático- Modo excavación- Agresividad de suelos y agua- Solución a problemas terreno

Tipos:- Métodos desde la superficie- Métodos en o entre sondeos- Métodos mixtos (superficie-sondeo)

1.- Importancia de la realización de un Estudios Geotécnicos

El proyecto de una cimentación, estructura de contención, excavación, o en general cualquier clase de actuación sobre el subsuelo, exige un conocimiento previo de las características del terreno afectado. Este conocimiento se adquiere mediante una serie de diferentes técnicas que, en su conjunto, se denominan por lo común como “Estudio Geotécnico”. La mayor o menor intensidad de cada una de las actividades que se aplican en la elaboración del estudio dependerá de la extensión del área a reconocer, de la importancia de las construcciones previstas dependiendo la magnitud del proyecto, de los datos o antecedentes disponibles y de la complejidad del subsuelo a estudiar.

El Estudio Geotécnico determinará, mediante la exploración del terreno, las características físicas del mismo para emprender la ejecución de un proyecto, el cual dependerá de su envergadura para la aplicación de técnicas determinadas.

1.1.- Estudio Geotécnico para el diseño de Fundación

Son las características generales de las capas que conforman el suelo en la zona donde se proyecta ejecutar la fundación, con el objetivo de optimizar la seguridad en determinada construcción futura. Involucra la perforación del subsuelo profundamente para una mejor exploración en la búsqueda de una óptima resistencia y estabilidad para el asentamiento.

1.2.- Estudio Geotécnico para Obras Viales Debe determinarse las características y propiedades de los sedimentos y

estratos que conforman el suelo a lo largo del eje de vía existente o proyectada hasta una profundidad donde se consideren totalmente disipados los esfuerzos proveniente de las cargas dinámicas a las que será sometida la vía.

Los estudios de suelos para obras viales deben suministrar datos suficientes del subsuelo que permitan definir las propiedades geotécnicas más importantes de los suelos y materiales por los que atraviesa el proyecto y señalar las unidades geomorfológicas a las que pertenecen. Para ello se tiene que llevar a cabo la investigación sistemática de los terrenos del trazado de la vía; junto con un estudio, más detallado, de los puntos en los que sea previsible la aparición de algún problema particular.

Tipos de Estudios Geotécnicos

• Reconocimiento de Terreno• Perfil Estratigráfico• Ensayos en Sitio (CBR y otros)• Deflexión• Propiedades Índice• Propiedades Mecánicas e Hidráulica• Densificación

• Yacimientos• Para puentes y obras menores• Cortes• Terraplenes

Gabinete

Terreno

Laboratorio

Especiales

2.-Etapas de un Estudio Geotécnico2.1.- Estudio Geotécnico Preliminar

Es el que consiste en el trabajo realizado para aproximarse a las características geotécnicas de un terreno, con el propósito de establecer las condiciones que limitan su aprovechamiento, los potenciales problemas que puedan presentarse, los criterios y parámetros generales para la elaboración de un proyecto.

Se considera las condiciones generales del terreno, de la zona donde se encuentra ubicado el terreno, la factibilidad, su geología, hidrología, niveles freáticos, subsuelo, entre otros factores.

2.1.1.- Reconocimiento GeológicoSe basa en el recorrido por la zona, apreciando la topografía, el cauce de las

aguas que atraviesan o circunden el área, medición de rumbos y pendientes, y todo lo que permita un buen reconocimiento del área.

2.1.2.- Sondeo ExploratorioEs la determinación de las características físicas del terreno mediante la

aplicación de ensayos en laboratorio por la obtención de muestras a través de perforaciones y otros métodos, con lo que posteriormente se presentan resultados en un informe técnico.

2.2.- Estudio Geotécnico DefinitivoEs el trabajo que se realiza para un proyecto específico en el cual el ejecutor o

ingeniero debe consignar todo lo relativo a las condiciones físico mecánicas del subsuelo y las recomendaciones para el diseño y construcción de las obras, conforme a las normas establecidas en sus diferentes aspectos, tales como: nombre, objetivos y descripción del proyecto; origen geológico y morfológico y características del terreno; análisis geotécnicos; recomendaciones para el diseño y construcción y anexos de planos y fotografías de localización del proyecto.

2.2.1.- Ensayos IndicativosSon los que indican contenido de humedad, peso unitario, gravedad

específica, granulometría, compactación y soporte de los suelos. Es la identificación del material.2.2.2.- Ensayos Especiales

Son los que revelan datos de consolidación y permeabilidad, compresión y cortes de los suelos.

Para culminar el estudio Geotécnico Definitivo debe redactarse un informe técnico que contenga la misma metodología explicada en el Estudio Geotécnico Preliminar.

Estudios Geotécnicos por tipo y etapas de estudio Estudio Preliminar Anteproyecto Estudio Definitivo

Traz

ados

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1. Descripción Geológica y Morfológica del área2. Identificación de sectores con características desfavorables y riesgos previsibles3. Apreciaciones sobre capacidad de soporte de terreno natural.Estimación de taludes de corte y terraplén4. Apreciación de problemas posibles en fundaciones de puentes y OAM5. Identificación de zonas susceptibles de ser explotadas como yacimientos6. Programación de Prospecciones a ejecutar en la siguiente etapa

1. Diagnostico del Problema2. Definición preliminar de Alternativas3. Programa de Prospecciones y Estudios a realizar en los siguientes niveles

1. Complemento de 1 y 2 anterior2. Resultados de exploraciones de sub superficie, prospecciones y ensayos, Sectorización del trazado3. Definición de parámetros geotécnicos de diseño4, Calificación de los maternales que se excavarán, para su reuso5. Ubicación de yacimientos de minerales y determinación de la calidad de los mismos6. Programa de Prospecciones y ensayos a ejecutar en la siguiente etapa

1. Presentación de resultados de Prospecciones y ensayos realizados en sitio o laboratorio2. En el caso de repavimentaciones, elaborar una sectorización de la vía por tramos homogéneos3. Definición de parámetros geotécnicos que intervendrán en el diseño, sea de recuperación de una obra básica o de una repavimentación4. Identificación de Yacimiento materiales adecuados para las necesidades del proyecto

1 Resumen de antecedentes obtenidos en las etapas anteriores2. Perfil Estratégico y resultados de ensayos de laboratorio3. Presentación de ensayos en sitio4. Sectorización del trazado en tramos homogéneos5 Definición de parámetros de diseño6. Recomendaciones con respecto del drenaje subterráneo7. Espesores medios de escarpe para fundación de terraplenes8. Informe sobre yacimientos de minerales9. Localización de prospecciones

Cuando se trata de recuperación de fallas de la obra básica, el alcance del estudio queda definido una vez conocidas la características del problema. Por tanto, recién en el Estudio preliminar será posible delinear las características y exigencias que deben imponerse a este nivel de estudio

3.- Espaciamiento y Profundidad de los SondeosEl espaciamiento entre los sondeos en esta clase de investigaciones

dependerá de la complejidad geológica del área, de la naturaleza del proyecto, y de la importancia de la continuidad del suelo y de la roca con respecto al diseño. 

Las perforaciones, deberán ser de suficiente profundidad para identificar todos los estratos que puedan ser afectados significativamente por el uso propuesto para el terreno, y para generar la información requerida para el diseño y construcción del proyecto en cuestión.

Los sondeos deben ser suficientes en número y en profundidad para delimitar el depósito y permitir un cálculo confiable de las cantidades de material que cumpla con las especificaciones de calidad requeridas en el proyecto.

3.1.- El espaciamiento entre sondeoDependen de varios factores, tales como el tipo y destino de la

construcción, la magnitud de las cargas, las propiedades del suelo fundación, entre otros. El espaciamiento son las distancias que se toman para las perforaciones dependiendo del tipo de construcción se vaya a desarrollar.

3.1.- La profundidad de los sondeosLa profundidad de los sondeos van en proporción aproximada de acuerdo a la

altura de la construcción de la superficies, por lo menos debe profundizarse hasta encontrar un estrato resistente, firme y consolidado, asegurándose de que se proteja de suelos débiles que afecten la estabilidad de la construcción.

4.- Tomas de muestrasSon los métodos para tomar las muestras en excavación, extracción y

perforación que se aplican en los sondeos, con el objeto de comprobar la permeabilidad, retracción o expansión, compresibilidad y capacidad portante del terreno.

4.1.- PerturbadasSon las muestras donde el

suelo sufre modificaciones o alteraciones de su estructura o características iniciales durante su recolección. Se requieren para la determinación de índices o variabilidad en lo que respecta a: humedad, distribución, granulometría, plasticidad, grado de compactación, capacidad d soporte, entre otras.

4.2.- Imperturbadas

Son las muestras que se extraen sin alterar ni modificar la estructura del suelo donde se afana. Se requieren para conocer la resistencia a la compresión y al corte, consolidación, compresibilidad entre otras.

Tipos de muestras

5.- Perforación a PercusiónEs un método que data del año 1927, se utiliza para realizar Ensayos e

Penetración Estándar (Standard Penetration Test) bastante utilizado en América, el cual se basa en el conocimiento de la cantidad de golpes que se necesitan para sacar muestras al penetrar 30 cm con un martillo de 140 libras de peso, que se deja caer desde una altura de caída libre desde 76,2 cm o 30 pulgadas, aproximadamente, desplegando una energía de 4200 libras-pulgadas.

La resistencia a la penetración, permite correlacionar el número de golpes con la densidad relativa y consistencia relativa, tanto para suelos no cohesivos, como para suelos cohesivos, respectivamente. Este tipo de muestra que se obtiene con este método es perturbada o semiperturbada, y permite tener conocimiento de la resistencia de los diferentes estratos que conforman el subsuelo a diferentes profundidades, localizar el nivel freático y dibujar el perfil estratigráfico de la zona.

Se basa en el golpeteo con una pesada herramienta de corte (trépano) que se eleva con un cable y que cae por gravedad, fragmentando el suelo. Resulta evidente, por tanto, que los sondeos realizados por esta máquina deben ser verticales.Este sistema empezó a utilizarse en China en el 4000 A.C., consistiendo en un balancín que se contrapesaba con un grupo de hombres que efectuaban el tiro en un extremo de una cuerda mientras que de otra colgaba la sarta de perforación construida con cañas de bambú.Su ámbito de aplicación se centra en terrenos de dureza media a baja o bien en aquellos otros duros que sean frágiles. Sin embargo, se encuentran contraindicados en terrenos detríticos no cohesionados, muy duros, abrasivos y plásticos.

La frecuencia de golpeo se encuentra en el entorno de 40 a 50 impactos/minuto, en función de los parámetros mecánicos del suelo perforado. Con ello se consiguen unos rendimientos medios de 2 a 4 m/día en materiales duros y de 10 a 20 m/día en materiales blandos. La percusión se consigue mediante un movimiento de balancín y manivela proporcionado por la máquina. La altura de caída del trépano dependerá de la dureza del terreno y de la profundidad del fondo de perforación. En máquinas normales, esta altura oscila entre 20 y 60 cm.

Perforación a percusión con cable

Perforación a Percusión

Equipo de perforación manual