UNIDAD 6: INVESTIGACIONES IN SITU

Ingeniería Geológica III Ciclo Ingeniería Civil y Ambiental

2012-III

Ing. Salvador Sobrecases Martí

UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO

ESTUDIOS PREVIOS Y PLANIFICACIÓN

ESTUDIOS PREVIOS Y PLANIFICACIÓN

El estudio de cualquier cimentación exige un conocimiento previo de las características del terreno de apoyo.

Ese conocimiento se adquiere por medio de una serie de actividades que suelen denominarse «reconocimientos geológico-geotécnicos».

Los reconocimientos geotécnicos se realizan normalmente en distintas fases, a medida que avanza el proceso de proyecto. Estudio informativo y/o previo. Anteproyecto. Proyecto de construcción.

ESTUDIOS PREVIOS Y PLANIFICACIÓN

INFORMACIÓN GEOLÓGICA PREVIA INFORMACIÓN GEOTÉCNICA PREVIA INSPECCIÓN VISUAL DEL EMPLAZAMIENTO

ESTUDIOS PREVIOS Y PLANIFICACIÓN

Un programa de investigación de campo y laboratorio se define mediante: Condiciones de frontera. Número n de puntos a investigar. Profundidad p a alcanzar en cada punto. Distribución de los puntos en la superficie del terreno. Número y tipo de muestras a extraer. Ensayos a realizar in situ y en el laboratorio.

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ESTUDIOS PREVIOS Y PLANIFICACIÓN

CONDICIONES DE FRONTERA Comprobación de las características del terreno, supuestamente iguales a los de los terrenos colindantes ya edificados. NÚMERO DE PUNTOS DE INVESTIGACIÓN

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PROFUNDIDAD A ALCANZAR

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PROFUNDIDAD A ALCANZAR

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PROFUNDIDAD A ALCANZAR

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PROFUNDIDAD A ALCANZAR

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PROFUNDIDAD A ALCANZAR

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PROFUNDIDAD A ALCANZAR

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DISTRIBUCIÓN DE LOS PUNTOS DE INVESTIGACIÓN Distribuir adecuadamente, teniendo en cuenta las características y dimensiones del terreno así como la ubicación de las estructuras previstas cuando éstas estén definidas. NÚMERO Y TIPO DE MUESTRAS A EXTRAER En cada sondaje una muestra tipo Mab por estrato, o al menos una cada 2 metros de profundidad hasta el plano de apoyo de la cimentación. A partir del plano de apoyo de la cimentación tomar una muestra tipo Mib o Mit cada metro, hasta alcanzar la profundidad total del sondeo, tomándose la primera muestra en el propio plano de cimentación.

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ESTUDIOS PREVIOS Y PLANIFICACIÓN

EJERCICIO Sea un edificio aporticado de concreto armado, cuya distancia entre apoyos es menor de 10 metros. Está compuesto por 4 pisos y 2 sótanos, y cimentado mediante una losa cuadrada de 40 metros de lado. La superficie del solar es de 1600 m2.

Determinar la categoría del edificio y determinar el nº de reconocimientos y la profundidad.

ESTUDIOS PREVIOS Y PLANIFICACIÓN

EJERCICIO

ESTUDIOS PREVIOS Y PLANIFICACIÓN

CALICATAS

Son excavaciones de poca profundidad ejecutadas por medios mecánicos convencionales.

Permiten la inspección directa del subsuelo y la toma de muestras para su ensayo en laboratorio.

Posibilitan la realización de ensayos in situ del terreno.

CALICATAS

Muestras alteradas Se extraen mediante palas u otros métodos manuales y se

introducen en sacos estancos de plástico.

La cantidad de muestra a tomar depende de la cantidad y tipo de ensayos a que se pretenda someter.

Para suelos arcillosos y ensayos de identificación (límites, granulometría) con 2-3 kg suficientes.

Para ensayos CBR la cantidad mínima será de 20 kg de arcillas y se duplica y triplica en arenas y gravas, llegando hasta 100 kg en bolos.

CALICATAS

Muestras inalteradas Pueden ser muestras talladas en bloque

Tomadas mediante hinca de tomamuestras.

Las muestras en bloque se tallan manualmente en las paredes o

en el fondo de la excavación, se sellan y protegen con vendas y parafina para evitar que cambien sus características.

Las dimensiones de estas muestras dependen de los ensayos a que vayan a ser sometidas.

CALICATAS

CALICATAS

VENTAJAS: Permiten acceder directamente al terreno (observando las variaciones

litológicas, estructura, discontinuidades, etc.) Toma de muestras de gran tamaño para realizar ensayos y análisis (CBR,

Próctor, etc.) Método muy empleado por su bajo coste y rapidez de realización. Método muy habitual en la investigación “in situ” de obras lineales, rellenos,

etc.

LIMITACIONES: La profundidad no suele exceder de 4 m La presencia de agua limita su estabilidad El terreno debe poderse excavar con medios mecánicos Para su ejecución es imprescindible cumplir las normas de seguridad frente a

derrumbes de las paredes, así como cerciorarse de la ausencia de instalaciones, conducciones, cables, etc.

CALICATAS

REGISTRO: Identificación del punto excavado, obra o proyecto al que pertenece, así como la

fecha de realización. Tipo y modelo de maquinaria empleada Coordenadas exactas de localización del punto excavado. Dimensiones de la excavación. Perfil estratigráfico con una descripción litológica de visu. Presencia de filtraciones o de la capa freática. Situación de las muestras tomadas. Estabilidad de las paredes de la prospección Excavabilidad de las distintas capas que vayan surgiendo Incidencias durante el proceso de la excavación: aparición de conducciones,

cables o cavidades.

CALICATAS

CALICATAS

SONDEOS MECÁNICOS

Son perforaciones del subsuelo. Objetivo: Reconocimiento de la naturaleza y localización de las diferentes

unidades estratigráficas y geotécnicas del terreno.

Profundidad del nivel freático. Se caracterizan por: Variabilidad de diámetros y profundidad que pueden alcanzar. Ligereza. Versatilidad. Fácil desplazamiento de la maquinaria de perforación.

SONDEOS MECÁNICOS

SONDEOS MECÁNICOS

SONDEOS MECÁNICOS

MÉTODOS DE PERFORACIÓN: Rotación con extracción de testigos

Barrena Helicoidal

Sondeos a percusión (destroza)

SONDEOS MECÁNICOS

PERFORACIÓN A ROTACIÓN CON EXTRACCIÓN DE TESTIGO El proceso consiste en cortar el terreno mediante un útil hueco, que se denomina

corona, y sobre el que se ejerce un esfuerzo de empuje y rotación, accionado por la maquina a través de un varillaje.

A medida que avanza, se va formando un cilindro de terreno que se va alojando en el interior de un tubería roscada a la corona.

La perforación es lenta y costosa, se consideran buenos rendimientos entre 12 y 16 m de perforación por jornada.

El sistema de perforación consta de los siguientes elementos: Varillaje Cabeza Tubo portatestigo Corona de corte

SONDEOS MECÁNICOS

PERFORACIÓN A ROTACIÓN CON EXTRACCIÓN DE TESTIGO Varillaje Transmite el movimiento de rotación y empuje ejercido por la máquina de perforación.

SONDEOS MECÁNICOS

PERFORACIÓN A ROTACIÓN CON EXTRACCIÓN DE TESTIGO Tubo portatestigo Pieza donde se aloja el material perforado que se extrae a la superficie. Profundidades superiores a 100 m, se emplea el sistema wire line. El varillaje posee el mismo diámetro que el tubo tubo testigo . De este modo, una vez lleno el tubo testigo, desde superficie, lanzaremos una especie de arpón (overshot) por el interior del varillaje que capturará el tubo interior de nuestra batería. Haciendolo ascender mediante un cabrestante (wireline).

SONDEOS MECÁNICOS

PERFORACIÓN A ROTACIÓN CON EXTRACCIÓN DE TESTIGO Corona de corte Elemento perforador que dispone de unos útiles de corte que pueden ser de widia (carburo de wolframio), o diamante . Las coronas de widia se emplean en suelos y rocas blandas Las coronas de diamante se emplean en rocas duras o muy duras (granitos, cuarcitas, etc.) Cuando las paredes del sondeo no se mantienen verticales se precisará revestimiento.

SONDEOS MECÁNICOS

PERFORACIÓN A ROTACIÓN CON EXTRACCIÓN DE TESTIGO Corona de corte

SONDEOS MECÁNICOS

PERFORACIÓN A ROTACIÓN CON EXTRACCIÓN DE TESTIGO Cajas portatestigos Donde se alojan las muestras extraídas en el proceso de sondeo.

SONDEOS MECÁNICOS

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PERFORACIÓN A ROTACIÓN CON EXTRACCIÓN DE TESTIGO Tomamuestras Pared delagada: A presión. Suelos blandos. Pared gruesa: A golpes. Suelos duros.

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PERFORACIÓN A ROTACIÓN CON EXTRACCIÓN DE TESTIGO VENTAJAS: Son un método directo de reconocimiento Permiten obtener muestra alterada en toda la columna o perfil litológico Permiten alcanzar profundidades superiores a las alcanzables con otras

técnicas como catas Permiten reconocer el terreno bajo el nivel freático Permiten atravesar capas de terreno de alta resistencia Permiten tomar muestras inalteradas Realizar ensayos “in situ” (SPT, presiómetros, permeabilidad, VaneTest, etc.) Permiten instalar piezómetros DESVENTAJAS: Reconocimiento puntual caro.

SONDEOS MECÁNICOS

PERFORACIÓN CON BARRENA HELICOIDAL Se emplea en suelos blandos y cohesivos. Se utilizan en sondeos de reconocimiento geológico-geotécnico y para la perforación de pilotes. Sus ventajas principales son rápida instalación de los equipos y su bajo coste. No permite precisiones inferiores a + 0,50 m en la localización de los diferentes niveles atravesados. Tanto la cabeza de corte helicoidal como la barrena continua maciza, proporcionan únicamente muestras alteradas. Las huecas permiten introducir una tomamuestras inalteradas en su interior.

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PERFORACIÓN CON BARRENA HELICOIDAL Dos grupos:

Cabeza de corte helicoidal (pilotes). Barrena continua: todo el tren de varillaje es helicoidal. Puede ser hueca o

maciza.

SONDEOS MECÁNICOS

PERFORACIÓN A DESTROZA Se emplea, fundamentalmente, para perforar bolos o bloques

sueltos, donde la perforación a rotación no funciona.

Métodos de perforación a destroza: Rotopercusión Perforación con trépano Trituración con tricono

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