geomecanica 3 suelos

8/19/2019 geomecanica 3 suelos

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Geomecánica

ICOC1124

Temuco, Septiembre 2015


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Introducción

En cualquier obra de ingeniería es necesario caracterizar el terreno en el que éstaserá fundada. Para esto los ensayos se dividen en dos grandes grupos.

•Ensayos In situ

•Ensayos de laboratorio


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Introducción

Unas de las ventajas de los ensayos in situ

es que se puede obtener parámetros del

terreno sin antes alterar las condiciones a

la que se encuentra el suelo.

En algunos suelos, como por ejemplo

arenas no es posible sacar muestras

inalteradas, por lo que se hace mas

importante su evaluación in situ.


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Exploración In situ

Investigación

•Superficiales

•Profundos

Investigación semi directa

Investigación directa

Investigación indirecta

•Permeabilidad


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En Chile existe normativa asociada a las campañas de terreno, donde se

describen los aspectos mínimos que deben tener. Es responsabilidad del

ingeniero incorporar mas si el cree que la situación lo amerita.

NCh 1508-Estudios de Mecánica de Suelos y Fundaciones

NCh 433 DS61 2011- Diseño Sísmico de Edificios


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Investigación superficial

La investigación superficial directa se puede realizar de la siguiente manera:

• Calicatas

•Zanjas

•Galerías


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Investigación superficial

http://www.concursomagallanesbrar.cl/


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Ensayo Cono de Arena

•La finalidad del ensayo es obtener la densidad relativa del suelo en estado

natural

•La normativa asociada al ensayo es NCh 1516

•Este método no es aplicable a suelos orgánicos, saturados o con mucha

plasticidad que se puedan deformar durante la excavación

•Una alternativa a este ensayo es el densímetro nuclear

•Tamaño de partícula máximo 50 mm


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Ensayo Cono de Arena

•Pasos generales del ensayo

1. Realizar una perforación

2. Introducir arena estandarizada y obtener el peso de arena que se ocupa para rellenar la

perforación

3. Obtengo el volumen4. Se pesa el suelo sacado de la perforación y se obtiene su humedad

5. Obtengo el peso especifico unitario


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Densímetro Nuclear


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Placa de Carga

•El ensayo de placa de carga permite determinar parámetros de resistencia y

deformación.

Modulo de deformación Es

Coeficiente de Balasto K

•Se pone una placa sobre el terreno y se aplica una serie de cargas para

finalmente medir los desplazamientos.


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Placa de Carga

V

k = /

I B

s E

k

)1( 2

Es= Módulo de deformación

B= lado o diámetro placa

v= Coeficiente Poisson del suelo

k= Modulo de reacción o coeficiente de balasto

Iρ= 0.79, circular

Iρ=0.82, cuadrada

Ciclos de Carga y Descarga

Diagrama tensión-desplazamiento.


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Placa de Carga


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Placa de Carga


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Placa de Carga


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Registro en terreno Placa de Carga


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Registro en terreno Placa de Carga

Calavera 1991


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Exploración Profunda- Semi directa

Cono Dinámico (DPL)

•Consiste en ver cuanto baja por golpe. Se obtiene un gráfico de descenso en mm

por numero de golpes.

•

Finalmente se encuentra DCP (mm/golpe)•La carga, caída y geometría de punta están estandarizadas

•Fácil de usar y económico

•Solo sirve para verificar

•Se utiliza principalmente en obras viales (capacidad de soporte)

•Si hay un bolón puede mostrar resultados erróneos


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A simple vista del gráfico se puede

determinar

• Espesor de estratos

• Comparar resistencia entre estratos

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5 10 15 20 25 30

P e n e t r a c i ó n [ m m ]

Numero de Golpes

DCP=29,5

DCP=15,5

Numero de Golpes Penetración Acumulada

[mm]

1 14

2 30

3 46

4 60

5 75

6 90

7 104

8 120

9 135

10 152

11 170

12 210

13 241

14 273

15 302

16 331

17 361

18 390

19 412

20 432

21 461

22 493

23 521

24 552

25 580

26 613

27 643


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Cono Dinámico (DPL)


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Viscarrra


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Viscarrra


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Conceptos previos

Resistencia por Fuste y Resistencia por Punta

Fuste

Punta

Resistencia por punta: reacción que opone el

suelo a la penetración .

Resistencia por fuste: medida del rozamiento.


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• Originalmente fue desarrollado por el departamento de Obras Públicas deHolanda, denominándose Método del cono holandés o C.P.T. (Cone

Penetración Test ).

• Es un ensayo geotécnico in situ de penetración estática

• Consiste en la introducción a presión de un cono en el terreno, a una

velocidad constante de 2 cm/s (± 5 mm/s)

•

Algunos conos llevan incorporado un sensor con capacidad para registrar lapresión de poro (CPT-U).

• Se rige por la norma ASTM D5778-95


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En términos generales el equipo que realiza este ensayo consta de lossiguientes elementos:

•Cono o Punta

•Varillas de Hinca

•Sistema de empuje

•Equipo de toma de datos (en superficie)


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ENSAYO PENETRACION CPT - (Cone Penetration Test):

• Limitado a suelos de granulometría fina (limos y arcillas)

• La presencia de bolones, gravas, suelos cementados o roca conduce al rechazo del ensayoy puede ocasionar daños en los equipos

• Ensayo ampliamente utilizado en el mundo, en Chile sólo en forma esporádica

• Los más modernos permiten separar la resistencia de punta y fuste, presión de poros,temperatura, velocidad de onda de corte, etc

• Principal desventaja es que no hay extracción de muestra

• Existen múltiples correlaciones que permiten relacionar los resultados del ensayo CPT con:Densidad relativa, consistencia, ángulo de fricción interna, resistencia al corte no-drenada,resistencia al corte cíclica, etc


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La principales aplicaciones del ensayo son:

• Determinación del perfil estratigráfico del terreno

•Evaluación de los parámetros geotécnicos de las capas atravesadas

• Determinación de la capacidad portante del terreno y asientos frente a

solicitaciones externas


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Durante la penetración del cono se registran simultáneamente 3 parámetros:

1. Resistencia por punta: reacción que opone el suelo a la penetración del

cono.

2. Resistencia por fuste: medida del rozamiento de un manguito ubicado porencima de la punta del cono.

3. Presión intersticial: presión de poros que se genera durante la hinca, la cual

puede ser medida cerca de la punta del cono.

4. Además, se puede detener el avance del cono para registrar la disipación de

presiones de poros.


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ENSAYO PENETRACION CPT - (Cone Penetration Test):



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Camión-CPT:



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Exploración Profunda- Directa

Sondajes geotécnicos

• Longitud máximas habituales 200 m (sondajes pueden llegar hasta 4000m)

• Diámetro de 20mm como mínimo

• Pueden ser horizontales o verticales


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Exploración Profunda- Directa


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Sondajes


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Tipos de sondajes

• Geotécnicos a Rotación: suelos gravosos, suelos finos, roca

•

Auger: suelos finos (arena, limo, arcilla)• Percusión: suelos gravosos, “sin bolones importantes”

• Aire reverso: todo tipo de suelo (prospecciones mineras)

• Martillo de fondo: todo tipo de suelo (pozos de agua)

• Exploración Profunda- Directa


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PROYECTO xxxxxx

DESCRIPCION VISUAL DE CALICATAS

CALICATA : 01 FECHA :

LOCALIZACION : REGISTRADO POR :

COORDENADAS (aprox. ) : N: PROF. FINAL :

E: NIVEL FREATICO :

Elev:

HORIZ. PROF. ESPESOR MUESTRA DESCRIPCION

(m) (m)

1

2

3

Observaciones:

Antecedentes mínimos a incluir por

horizonte:

• Granulometría aproximada,

•Humedad, Plasticidad, Materia orgánica,Basuras

• Compacidad

• Color, olor, origen ( fluvial, aluvial, etc.)

• Nivel freático, filtraciones,• Etc

Sondajes


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Taller

En grupos de tres personas averigüe sobre uno de los siguientes tipos de sondaje

y luego preséntelo en la clase:

Grupo 1-Geotécnicos a RotaciónGrupo 2-Auger

Grupo 3-Percusión

Grupo 4-Aire reverso

Grupo 5-Martillo de fondo


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REGISTRO SONDAJES (LOG)

• Nombre Sondaje, Ubicación, Coordenadas y Cotas,

• Contratista, Perforista, Supervisor, Ejecutor del logeo,

• Fecha de inicio - fecha de término,

• Nivel freático,

• Descripción estratigráfica y columna estratigráfica, de suelos y rocas,

• Grado de meteorización y resistencia de la roca,

• Descripción de fracturas (rugosas, limpias, rellenas, oxidadas, etc.),

• Fracturas por metro y RQD,

• Toma de muestras

Sondajes


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Taller


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Repaso concepto de Permeabilidad


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• La permeabilidad o coeficiente de conductividad hidráulica de un

material es la capacidad de permitir el paso de un liquido o gas a través

de sus vacios.

Repaso concepto de Permeabilidad

• Se puede decir que la permeabilidad no es un propiedad intrínsecadel suelo, ya que dependerá del liquido o gas, de los vacios del

suelo, por ende de su porosidad.

Permeabilidad distintasegún la dirección del

flujo


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Parte intrínseca


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Permeabilidad

Importante en suelos

contaminados!!!


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Permeabilidad


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OJO

Para obtener la permeabilidad es necesario primero saturar el suelo!!


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• Ensayo de tipo no destructivo, que se utiliza para evaluar

el módulo de deformación de un suelo (Es),en forma

indirecta,

• También, en teoría, permite evaluar el coeficiente de

empuje en reposo, en forma directa,• Existen autores que han propuesto formulaciones

matemáticas para obtener el ángulo de fricción interna,

• Las bases teóricas fueron desarrolladas por Lame (1852),

quien formuló las expresiones matemáticas de una cavidad

radial en un medio elástico infinito,

PRESIOMETRO DE MENARD


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Pruebas de Medición de Permeabilidad: Packer test

(Lugeon)

b d di ió d bilid d k


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(Lugeon)

• Longitud de cámara: 5m (típ)

• Presión se aplica en tramos de: 0, 1, 2, 5 y 10 kg/cm2, manteniendo

conste la presión por 10 min.

•

Lugeon Mejorado: 0, 2, 3, 5, 7, 10, 7, 5, 3, 2 kg/cm2

, manteniendoconste la presión por 5 min, en cámaras de 3 m.

• 1 U.L = 10-5 cm/s

• 1 lugeon= absorción de agua en l/min/m cámara, para una presión

de 10 kg/cm2

• Normativa asociada D4630 - 96(2008)

P b d M di ió d P bilid d P k


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(Lugeon)

CLASIFICACION MACIZOS ROCOSOS SEGUN PERMEABILIDAD

Macizo U.L. Presión (kg/cm2)

Muy impermeable 0-1 10

Prácticamente impermeable 1-3 10

Permeable > 3

1.5 – 6

10

5

Muy permeable > 3

> 6

10

5

Fuente: Ingeniería Geológica, González Vallejo

P b d M di ió d P bilid d L f


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Pruebas de Medición de Permeabilidad: Lefranc

• El ensayo es lento y costoso No se suele hacer en ingeniería de

factibilidad

• Puede ser a carga constante o variable

•

Carga variable

Suelos finos de baja permeabilidad• Normativa asociada ASTM D4631-95(2008)

• Utiliza como hipótesis que el flujo es laminar (Ley de Darcy es válida)

L b t i 2


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Laboratorio 2

•Hacer ensayo Lefranc, en la zona que están evaluando.

•Averiguar como se realiza y los implementos que

necesitan

•Realizar un video del ensayo

T b j G P


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Trabajo en Grupo-Paper

•Sísmica de refracción

•Propagación de ondas superficiales

•Cross-hole y Down hole

•Tomografía sísmica

•P-S logging

Nota presentación de 30 min por grupo (9 de octubre)

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