algunos comentarios sobre geotecnia

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Algunos Comentarios Sobre Geotecnia Junio de 2014 Roberto M. Flores Ing. Civil [email protected] Universidad Nacional de La Plata Facultad de Arquitectura y Urbanismo Los suelos están conformados por partículas sólidas. Sus propiedades ingenieriles dependen de las propiedades de las mismas pero fundamentalmente (en los denominados suelos granulares) de su arreglo en la estructura del suelo. En el gráfico adjunto se muestran arreglos para partículas esféricas de diámetro uniforme. a) cúbico simple, b) tetraedral cúbico, c) tetragonal esfenoidal, d) piramidal, e) tetraedral Fuente: “Fundamentals of soil behavior”. James K. Mitchell PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARES Las propiedades ingenieriles de mayor importancia de los suelos, y en este caso de los granulares, (resistencia, deformabilidad, permeabilidad), dependen del arreglo entre las partículas. Dos parámetros (la porosidad n = V Vacíos / V Total y la relación de vacíos e = V Vacíos / V sólidos ) son válidos para caracterizar a la estructura. Se puede ver por ejemplo que para esferas de igual diámetro la relación de vacíos (e) varía entre 0,34 y 0,91 dependiendo del “empaquetamiento” de la estructura. Debe notarse que para este caso de esferas de igual diámetro la máxima porosidad (n máx ) que puede tenerse es de casi el 48 %. PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARES Espaciamiento entre capas Porosidad (R = Radio) [%] a Cúbico Simple 6 2 R 8 R 3 47,64 0,91 b Tetraedral Cúbico 8 2 R 4 (3) 1/2 R 3 39,54 0,65 c Tetragonal esferoidal 10 R (3) 1/2 6 R 3 30,19 0,43 d Piramidal 12 R (2) 1/2 4 (2) 1/2 R 3 25,95 0,34 e Tetraedral 12 2 R (2/3) 1/2 4 (2) 1/2 R 3 25,95 0,34 TIPO DE EMPAQUETAMIENTO Número de Coordinación Volumen de la Unidad Relación de Vacíos PROPIEDADES DE EMPAQUETAMIENTO IDEAL DE ESFERAS DE TAMAÑO UNIFORME Fuente: “Fundamentals of soil behavior”. James K. Mitchell El mayor o menor acomodamiento de las partículas en la estructura de un suelo se puede cuantificar a partir de lo que se denomina la Compacidad Relativa (C r [%]) (también conocida como densidad relativa D r [%]) que se define como: C r [%] = 100 * (e máx – e) / (e máx –e mín ), o lo que es lo mismo C r [%] = 100 * (( d d mín ) / ( d máx d mín )) * ( d máx / d ) siendo d [t/m 3 ó KN/m 3 ] = peso unitario seco = Ws / Vt, con Ws = peso de los sólidos y Vt = volumen total que ocupan en el estado natural y d máx y d mín los pesos unitarios secos correspondientes a la situación del suelo más denso y más suelto posibles respectivamente. PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARES Fuente: “Principios de Ingeniería de Cimentaciones”. Braja M. Das La forma de las partículas también influye en su acomodamiento. Se define el coeficiente de redondez de las partículas como: R = radio mínimo de los bordes de la partícula / radio inscrito de toda la partícula En los esquemas adjuntos se muestran valores del coeficiente de redondez. Se aprecia que valores próximos a la unidad representan partículas más redondeadas. PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARES Influencia de la Forma de las Partículas Fuente: “Principios de Ingeniería de Cimentaciones”. Braja M. Das Las curvas granulométricas son una forma de describir a los suelos y es de particular importancia en los de tipo granular. Así una curva como la A corresponde a un suelo arenoso mal graduado, ya que la curva tiene una gran pendiente lo que significa poca variedad de tamaños. Se trata de arenas de tamaño medio ya que la mayor parte de la curva (aproximadamente el 65 % corresponde a arenas medias). PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARES Formas de Curvas Granulométricas Típicas Fuente: “Fundamentos de Mecánica de Suelos”. Roy Whitlow La curva B corresponde a un material bien graduado que continene un intervalo amplio de tamaños, desde arena fina hasta grava gruesa. Puede describirse como una grava arenosa bien graduada porque más de la mitad del material (un 60 %) es una grava. 13/06/2014 http://procesosconstructivos123.wordpress.com/ 1

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Algunos Comentarios Sobre Geotecnia

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  • AlgunosComentariosSobreGeotecnia

    Junio de 2014Roberto M. FloresIng. Civil

    [email protected]

    Universidad Nacional de La Plata

    Facultad de Arquitectura y Urbanismo

    Los suelos estn conformados por partculas slidas. Sus propiedadesingenieriles dependen de las propiedades de las mismas pero fundamentalmente (en los denominados suelos granulares) de su arregloen la estructura del suelo.

    En el grfico adjunto se muestran arreglos para partculas esfricas de dimetro uniforme. a) cbico simple, b) tetraedralcbico, c) tetragonalesfenoidal, d) piramidal, e) tetraedral

    Fuente: Fundamentals of soil behavior. James K. Mitchell

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARES

    Las propiedades ingenieriles de mayor importancia de los suelos, y en este caso de los granulares, (resistencia, deformabilidad, permeabilidad), dependen del arreglo entre las partculas. Dos parmetros (la porosidad n= VVacos/ VTotal y la relacin de vacos e = VVacos/ Vslidos) son vlidos para caracterizar a la estructura. Se puede ver por ejemplo que para esferas de igual dimetro la relacin de vacos (e) vara entre 0,34 y 0,91dependiendo del empaquetamiento de la estructura.Debe notarse que para este caso de esferas de igual dimetro la mxima porosidad (nmx) que puede tenerse es de casi el 48 %.

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARES

    Espaciamiento entre capas

    Porosidad

    (R = Radio) [%]a Cbico Simple 6 2 R 8 R3 47,64 0,91

    b Tetraedral Cbico 8 2 R 4 (3)1/2 R3 39,54 0,65

    c Tetragonal esferoidal 10 R (3)1/2 6 R3 30,19 0,43

    d Piramidal 12 R (2)1/2 4 (2)1/2 R3 25,95 0,34

    e Tetraedral 12 2 R (2/3)1/2 4 (2)1/2 R3 25,95 0,34

    TIPO DE EMPAQUETAMIENTONmero de

    CoordinacinVolumen de la Unidad

    Relacin de Vacos

    PROPIEDADES DE EMPAQUETAMIENTO IDEAL DE ESFERAS DE TAMAO UNIFORME

    Fuente: Fundamentals of soil behavior. James K. Mitchell

    El mayor o menor acomodamiento de las partculas en la estructura de un suelo se puede cuantificar a partir de lo que se denomina la Compacidad Relativa (Cr [%])(tambin conocida como densidad relativa Dr [%]) que se define como:

    Cr [%] = 100 * (emx e) / (emx e mn), o lo que es lo mismo

    Cr [%] = 100 * ((Jd Jd mn) / (Jd mx Jd mn)) * (Jd mx/Jd)siendo Jd [t/m3 KN/m3] = peso unitario seco = Ws / Vt, con Ws = peso de los slidos y Vt = volumen total que ocupan en el estado natural y Jd mx y Jd mn lospesos unitarios secos correspondientes a la situacin del suelo ms denso y ms suelto posibles respectivamente.

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARES

    Fuente: Principios de Ingeniera de Cimentaciones. Braja M. Das

    La forma de las partculas tambin influye en su acomodamiento. Se define el coeficiente de redondez de las partculas como:

    R = radio mnimo de los bordes de la partcula / radio inscrito de toda la partcula

    En los esquemas adjuntos se muestran valores del coeficiente de redondez.

    Se aprecia que valores prximos a la unidad representan partculas ms redondeadas.

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARESInfluencia de la Forma de las Partculas

    Fuente: Principios de Ingeniera de Cimentaciones. Braja M. Das

    Las curvas granulomtricas son una forma de describir a los suelos y es de particular importancia en los de tipo granular. As una curva como la Acorresponde a un suelo arenoso mal graduado, ya que la curva tiene una gran pendiente lo que significa poca variedad de tamaos. Se trata de arenas de tamao medio ya que la mayor parte de la curva (aproximadamente el 65 % corresponde a arenas medias).

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARESFormas de Curvas Granulomtricas Tpicas

    Fuente: Fundamentos de Mecnica de Suelos. Roy Whitlow

    La curva B correspondea un material bien graduado que continene un intervalo amplio de tamaos, desde arena fina hasta grava gruesa. Puede describirse como una grava arenosa bien graduada porque ms de la mitad del material (un 60 %) es una grava.

    13/06/2014

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  • Las propiedades geotcnicas de los suelos granulares (entendiendo como tales aquellos que tienen principalmente partculas por sobre la abertura del Tamiz N 200 74 P) dependen mayormente de la distribucingranulomtrica. La presencia de distintos tamaos, distribuidos gradualmente puede proporcionar una estructura ms cerrada con mayor contacto entre partculas.

    La densidad relativa est vinculada al mejor acomodamiento de las partculas y cuanto mayor sea mejor comportamiento tendr el material.

    En menor medida influye la forma de las partculas (el valor de R est vinculado a la relacin de vacos que puede alcanzarse). Partculas ms redondeadas dan un mejor empaquetamiento a la estructura aunque en el otro sentido partculas ms angulosas pueden aumentar la trabazn entre las mismas y conferir por ejemplo ms resistencia al conjunto.

    De igual forma, con menor impacto sobre el comportamiento de los suelos granulares (o tambin llamados friccionales), se tiene a las caractersticasmineralgicas de las partculas (tambin llamadas clastos o agregados). Por ejemplo mayor presencia de mica en una arena puede disminuir su compacidad y por ende su capacidad geotcnica.

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRANULARES

    A medida que disminuyen los tamaos de las partculas aumenta la superficie por unidad de volumen. El esquema de la figura inferior ejemplifica este concepto. Si se observa un cubo con un volumen V1 y un rea dada por la suma del rea de las 6 caras A1, al seccionarlo el volumen sigue siendo igual a V1 mientras que el rea va aumentando siendo A = n 6 A1, siendo n el nmero de cubos elementales que quedan en cada direccin. As a la derecha el rea A2 = 24 A1.

    A medida que se va reduciendo el tamao del cubo elemental la superficie especfica o superficie por unidad de volumen o peso aumenta considerablemente.

    Los suelos finos, en los cuales los tamaos de las partculas son pequeos, el rea de las mismas aumenta y por lo tanto las propiedades fsicas asociadas a las caras de las mismas. Es decir, dejan de tener significacin las propiedades de masa frente a las propiedades de superficie.

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS FINOS

    Las superficies de las partculas tienen cargas elctricas. Las cargas en las caras de los minerales arcillosos son generalmente negativas y positivas en las aristas o bordes. La carga total por unidad de masa varacon la carga por unidad de superficie (dependiendo del mineral) y con la relacin de rea a masa (o superficie por unidad de volumen). El campo electrosttico es ms intenso cerca de la superficie de la arcilla y decrece rpidamente con la distancia.La molcula de agua, aunque neutra, es polar con una carga positiva en un lado y una negativa en el otro. Este dipolo es atrado por la superficie de los slidos y se orienta. La fuerza de atraccin la mantiene adherida a la arcilla de manera que el movimiento del agua se reduce.

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS FINOS

    Fuente: Introduccin a la Mecnica de Suelos y Cimentaciones. G. B. Sowers y G. F. Sowers

    Los minerales arcillosostienen formas de aguja o lajasy, debido a su forma y pequeo tamao, una superficieespecfica muy grande. Como se puede ver en el grfico tienen una gran capacidad de absorber agua y adherirla a su estructura incrementando su volumen. En suelos finos son de gran importancia las fuerzas de superficie.

    En la figura se aprecian, en imgenes de microscopio electrnico, las formas de las partculas de distintos minerales de arcilla (Caolinita, Illita y Clorita). Se puede observar la importante superficie especfica y cantidad de vacos.

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS FINOS

    Fuente: Geotechnical Engineering, Principles and Practices. D. P. Coduto

    En la figura se muestra la Estructura y el Tamao de los PrincipalesMinerales de Arcilla.Note la gran superficieespecfica que como en el caso de la Montmorillonitapuede llegar hasta 800 m2/g.

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS FINOS

    Fuente: Fundamentos de Mecnica de Suelos. Roy Whitlow

    Las fuerzas que unen a los tomos en molculas y a las molculas formando la estructura de la materia, son predominantemente de naturaleza elctrica. La distribucin asimtrica de las cargas en las molculas produce las fuerzas de Van der Waals.La fuerza de atraccin entre el catin y el anin es proporcional a la magnitud de la carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. La energa potencial resultante es negativa debido a que la seperacin de los iones requiere cierto trabajo (curva 1 de la figura adjunta). Adems de esta atraccin tambin se produce una fuerza de repulsin. Las trayectorias exteriores de los electrones se repelen. Esta repulsin impide que las trayectorias de los electrones penetren unas en otras. La fuerza de repulsin es inversamente proporcional a una potencia ms elevada de la distancia entre iones. La energa potencial respectiva es positiva como la curva 2 de la figura.La energa potencial total de ambos iones es la suma de la de atraccin y la de repulsin y est representada por la curva 3. La atraccin mxima se presenta a la distancia r0 en vista de que la energa potencial alcanza un mnimo en este punto.

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS FINOS

    Fuente: Manual de la Mecnica de Suelos. Arpad Kezdi

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  • Las fuerzas que actan entre las distintas partculas de arcilla cambian en forma no lineal con la distancia entre las partculas. Este hecho tiene como consecuencia que los desplazamientos entre las partculas sean irreversibles.Despus de la descarga quedan deformaciones remanentes.Las fuerzas de interaccin entre partculas pueden representarse por el modelo de la fig 133 a. La barra de imn y el hierro dulce corresponden cada uno a una partcula de arcilla. Los resortes representan la fuerza de repulsin electrosttica y la fuerza que generan estn representadas por la recta superior de la fig 134. La fuerzade atraccin entre el imn y el hierro dulce ser inversamente proporcional a la primera potencia de la distancia. La curva inferior de la fig 134 representa la fuerza de atraccin. La curva central representa la suma de los dos efectos. Ante una tensin externa V, como la representada en la fig 133 a) se produce un equilibrio entre el esfuerzo que genera la tensin V, la fuerza de atraccin y la de repulsin como el mostrado en el punto A. Si, como se muestra en la fig 133 b), se aplica una tensin 'V se producir una alteracin del equilibrio. Si esta alteracin es tal que se supera el punto Cel imn y el hierro se juntarn y llegar a una nueva posicin de equilibrio. Si despus se elimina el incremento de tensin 'V, como se muestra en 133 c), el imn no volver a la posicin inicial. El movimiento es irreversible.

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS FINOS

    Fuente: Manual de la Mecnica de Suelos. Arpad Kezdi

    PROPIEDADES DE LOS SUELOS FINOS

    Son ms importantes las propiedades de superficie de las partculas.

    Los suelos tienen memoria de la historia de cargas que sufrieron.

    Los suelos que no han sufrido cargas mayores que las que tienen en la actualidad se llaman normalmenteconsolidados, tal el caso del manto superior de Berisso, Ensenada, Dock Sur, etc.

    Los suelos que han sufrido cargas mayores a las actuales se llaman preconsolidados, tal el caso de los suelos en la Ciudad de La Plata que han sufrido un importante proceso de desecacin. Sus partculas estn ms juntas y se le confiere al material una mayor resistencia cohesiva.

    La presin originada por el peso del suelo, eventualmente sumado a una carga de una estructura se transmite al suelo que se encuentra ms abajo como un valor:

    Vv [KPa]= J [KN/m3] * z [m]Los suelos cuando reciben una presin se deformanAl igual que otros materiales los suelos sufren el efectoPoisson que consiste en que, cuando se acortan por una carga tambin se ensanchan.

    PRESIONES EN UN SUELOOrigen : Apuntes de Geotecnia, Ing. A.

    Leoni, FI UNLP -2011. Indito.

    VvLa relacin entre deformaciones especficas sigue la siguiente ley:

    Q = Hh / Hd siendo Q = Relacin de Poissonuna propiedad de cada suelo.

    Si el material se encuentra impedido de deformarse (como ocurre en un depsito de suelos) se genera una presin horizontal que vale:

    Vh [KPa]= Vv [KPa] * K0K0 = coeficiente de tierras en reposo

    'h

    d + 'd

    LA INTERACCIN ENTRE LA ESTRUCTURA Y EL SUELO EST VINCULADA A LASPROPIEDADESDEL SUELO, DE LA ESTRUCTURA Y AL PROCEDIMIENTOCONSTRUCTIVO

    Al suelo podemos pensarlo como un material elstico (un resorte)

    Fuente: Principios de Ingeniera de

    Cimentaciones. Braja M. Das

    Vh = Vv * K0

    Si pudiramos construir una pantalla de hormign sin modificar el equilibrio en el suelo cada resorte tomara la fuerza originada en las presiones Vh en cada profundidad.

    Si permitimos el desplazamiento de nuestro muro hacia la excavacin los resortes que simulan al suelo en contacto con el muro veran disminuido su esfuerzo, pero esa disminucin tendra un lmite, la presin mnima es la que se llama presin activa o empuje activo.

    Fuente: Principios de Ingeniera de Cimentaciones. Braja M.

    D

    LA INTERACCIN ENTRE LA ESTRUCTURA Y EL SUELO EST VINCULADA A LASPROPIEDADESDEL SUELO, DE LA ESTRUCTURA Y AL PROCEDIMIENTOCONSTRUCTIVO

    Vh < Vv * K0

    LA INTERACCIN ENTRE LA ESTRUCTURA Y EL SUELO EST VINCULADA A LASPROPIEDADESDEL SUELO, DE LA ESTRUCTURA Y AL PROCEDIMIENTOCONSTRUCTIVO

    Al llegar a la presin activa Vh(activa) el suelo falla, una cua se desliza.

    Fuente: Principios de Ingeniera de

    Cimentaciones. Braja M. Das

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  • LA INTERACCIN ENTRE LA ESTRUCTURA Y EL SUELO EST VINCULADA A LAS PROPIEDADES DEL SUELO, DE LA ESTRUCTURA Y AL PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO

    En forma simplificada (y no siempre correcta) suele considerarse la mnima presin denominada presin activa, que marca el lmite cuando el suelo empieza a fallar. Obviamente al anlisis realizado en estas condiciones (de rotura) se le aplica un coeficiente de seguridad para asegurar condiciones estables.

    PRESIN ACTIVA TEORA DE RANKINEFuente: Principios de Ingeniera de Cimentaciones. Braja M. Das

    Ka = tan2(45 - I/2)

    Donde:

    c = cohesin

    I = ngulo de friccin interna,

    son dos parmetros que definen la resistencia del suelo.

    Como referencia si:

    I = 30 Ka = 0,3

    Se debe notar que debido al trmino afectado por la cohesin hasta una profundidad zc las presiones necesarias para sostener al suelo son negativas, es decir no existen. Es ms hasta una profundidad

    z0 = 2 * zc podra no ser necesario poner ningn sostenimiento ya que a esa profundidad el empuje (fuerza resultante de las presiones) sera cero.

    Es decir, se podra cortar verticalmente hasta z0 sin poner sostenimiento.

    PRESIN ACTIVA TEORA DE RANKINEFuente: Principios de Ingeniera de Cimentaciones. Braja M. Das

    Ka = tan2(45 - I/2) Vh = Vv Ka 2 c Ka

    Vh = Jz Ka 2 c KaLa tensin horizontal se anula, Vh = 0

    0 = Jzc Ka 2 c Ka

    despejando

    zc = 2 c / Ka JUna cuenta rpida para los materiales toscosos de nuestra zona donde:

    c 10 t/m2; J 1.6 t/m3 ; I 20 zc 18 mz0= 2 zc 36 m

    Se pueden excavar ms de 30 m y recin tendramos rotura.

    Pero antes se producen grandes deformaciones y este equilibrio se alcanza aceptando que el suelo toma tracciones a partir de su cohesin.

    PRESIN ACTIVA TEORA DE RANKINEFuente: Principios de Ingeniera de Cimentaciones. Braja M. Das

    Una cuenta rpida para los materiales toscosos de nuestras zona donde:

    c 10 t/m2; J 1.6 t/m3 ; I 20 zc 18 mz0= 2 zc 36 m

    Se pueden excavar ms de 30 m y recin tendramos rotura.

    Pero antes se producen grandes deformaciones y este equilibrio se alcanza aceptando que el suelo toma tracciones a partir de su cohesin.

    Si se permiten las deformaciones incontroladas los suelos sometido a traccin se fisuran, aparecen grietas que cambian el equilibrio que se analiz anteriormente.

    Los sistemas de apuntalamiento entonces previenen dichas deformaciones, ayudan al suelo a sostenerse a s mismo.

    PRESIN ACTIVA TEORA DE RANKINEFuente: Principios de Ingeniera de Cimentaciones. Braja M. Das

    Ka = tan2(45 - I/2)

    c = cohesin

    I = ngulo de friccin interna,

    son dos parmetros que definen la resistencia del suelo.

    Como referencia si:

    I = 30 Ka = 0,3y adems aparece un trmino en c que reduceconsiderablementelas acciones.

    En la interaccin con las estructuras el suelo nos ayuda. Se ve en este caso que su resistencia medida a travs de c y de I reduce los empujes. Podemos decir que nuestros diseos deben colaborar con el suelo a sostenerse a s mismo.

    PRESIN SOBRE APUNTALAMIENTOSSi se limitan las deformacioneslos diagramas de tensiones son distintos y varan con el suelo y con cunta deformacin se permite a travs de la rigidez del apuntalamientoy el proceso constructivo.

    Fuente: Mecnica de Suelos en la Ingeniera Prctica. K. Terzaghi, R.B. Peck

    Definir cunta presin tendrn los apuntalamientos requiere de un anlisis especfico en el que se considere tambin al proceso constructivo.

    Se han desarrollado diagramas de empuje convencionales, como los incluidos en el Cdigo de Edificacin de CABA que sirven de referencia y permiten dar solucin a los casos tpicos.

    Prestar especial atencin en el Diagrama (2).

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  • MODELOS ELSTICOS EN GEOTECNIA

    Distribucin de Tensiones Influencia sobre Construcciones VecinasUn concepto de la teora de elasticidad, vlido para el comportamiento de los suelos:Cuando se aplica una carga se producen pequeos desplazamientos como los esquematizados en la figura obtenidos de experiencias de laboratorio. Estos desplazamientos modifican el estado tensional existente. No pueden trasmitirse cargas sin desplazamientos.

    Fuente: Mecnica del Suelo. C. Iglesias

    MODELOS ELSTICOS EN GEOTECNIA

    Distribucin de Tensiones Bulbos de tensiones

    Una forma til de representar el incremento de tensiones generado por una carga es mediante el denominado Bulbo de Tensiones. Se trata de unir puntos de igual incremento de tensiones.As en la figura se representan incrementos de tensiones verticales Vz para una cimentacin circular a la izquierda y corrida a la derecha. Se aprecia que si se excava al filo de una fundacin se estar modificando el espacio donde descargan los esfuerzos generados por la misma.

    Fuente: Fundamentos de Mecnica de Suelos. R. Whitlow

    Las Excavaciones con Linderos Construidos

    Fuente: Seminario de excavacin, submuracin, entibaciones y apuntalamientos. aie 2010

    Cuando se tiene una excavacin bajo los cimientos de los linderos aparece como prioridad la SUBMURACIN de los mismos para transmitir la carga vertical en profundidad. Sin embargo esa es slo una parte del problema.

    Existen ACCIONESHORIZONTALES originadas en:

    - Las presiones en el suelo debidas a su propio peso

    Vh = K0 * Jz- Las presiones debidas a las sobrecargas generadas por los cimientos.

    La estructura de submuracin debe ser capaz de tomar y transmitir tanto ESFUERZOS VERTICALES DE LAS CARGAS DE LA ESTRUCTURA COMO LOS HORIZONTALES DEL SUELO.

    Las Excavaciones con Linderos Construidos

    Fuente: Seminario de excavacin, submuracin, entibaciones y apuntalamientos. aie 2010

    La sola observacin del esquema adjunto muestra lo precario de la estabilidad de la mampostera, no por resistencia sino por equilibrio.

    Pequeosasentamientosdiferenciales de la fundacin pueden originar el colapso.

    Cuando se hace una excavacin se modifica el estado de tensiones en el suelo que queda.

    El Sostenimiento para tomar empujes horizontales

    Las figuras muestran apuntalamientos ejecutados con madera en excavaciones de pequea luz.

    La ventaja de este tipo de apuntalamiento es su flexibilidad. El uso de cuas de madera permite colocar el apuntalamiento en carga con bajos desplazamientos del suelo.

    Los puntales metlicos tambin tienen posibilidades de disminuir los desplazamientos del suelo. Por ejemplo a las estructuras tubulares como las mostradas se les puede dar algn nivel de precarga.

    Los apuntalamientos internos limitan las posibilidades de trabajo en el recinto.

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  • El SostenimientoEl esquema y las fotografas muestran situaciones ms rgidas, con hormign proyectado y puntales metlicos que no pueden ser puestos en carga sin deformacin del suelo.

    Tienen como ventaja la instalacintemprana, antes de la excavacin, de perfiles ubicados en pozos ms profundos que el fondo de la excavacin donde se empotran. Estn posicionados antes que se deforme el suelo.

    La Submuracin y el Sostenimiento

    poner puntales

    Las fotografas muestran un apuntalamiento realizado en un acceso a la lnea H de subterrneos en la CABA con excavacin bajo el nivel de fundacin de un edificio en altura.

    La Submuracin

    Si bien las acciones sobre las estructuras obedecen a efectos combinados que a veces son difciles de distinguir, el caso de la submuracin resulta claro, submurar para transmitir las cargas que vienen por la estructura.

    La Submuracin

    Las fotos no pertenecen a una submuracin tpica en edificios pero son representativas del proceso de ejecucin. A pesar de los esfuerzos

    que se hagan el contacto en las juntas es difcil de asegurar.

    La Submuracin y el Sostenimiento

    Fuente: Seminario de excavacin, submuracin, entibaciones y apuntalamientos. aie 2010

    La excesiva luz en el terreno o la necesidad de un trabajo ms limpio dentro del recinto puede requerir se recurra al uso de anclajes.

    En CABA se est poniendo en prctica la ley 4580, que los contempla.

    Los esquemas muestran la secuencia usual de trabajo para este caso.

    Un caso de AplicacinLas siguientes transparencias corresponden al edificio del Consejo Profesional de Ciencias Econmicas en Diag. 74 entre 9 y 10 en la Ciudad de La Plata. En el sitio se tuvo la particularidad de encontrar en los primeros 4 m rellenos de suelos muy blandos. Se construyeron 4 subsuelos.

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  • Un caso de Aplicacin

    Un sondeo previo mostr bajo ese relleno muy pobre un perfil tpico para la zona. Limos y limos arcillosos compactos de tipo ML y MH. Este perfil fue verificado por sondeos ejecutados durante la etapa del proyecto final.

    Un caso de Aplicacin

    El diseo del sostenimiento y submuracin consider un esquema convencional en cuatro niveles con excavacin de troneras, colocacin de anclajes inyectados y ejecucin de tabiques con hormign proyectado.

    Un caso de Aplicacin Un caso de Aplicacin

    E1 E2 E3 E4

    En cada etapa de excavacinseadoptaronlosdiagramastipo (2) y (3) del Cdigo deEdificacinde CABA para el dimensionado de los tabiques.

    Un caso de Aplicacin

    Adems se verificaron las tensionesgeneradas en el macizo de suelos y las deformaciones(DESPLAZA-MIENTOS)esperables en el tabique.

    Asimismo el modelo permite verificar los esfuerzos en los anclajes y en el tabique.

    Un caso de Aplicacin

    En los esquemas superiores se muestran los desplazamientosdespus de terminar la excavacin, en este caso con valores mximos de clculo de 7 mm.

    En la parte inferior se muestra el clculo de factor de seguridad global ante una rotura. En este caso FS = 2.4

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  • Un caso de Aplicacin

    La secuencia constructiva incluye excavacin en troneras, perforacin de anclajes, inyeccin de los mismos, ejecucin del panel de hormign proyectado y eventual puesta en carga de los anclajes.

    Un caso de AplicacinLos anclajes ejecutados son del tipo de inyecciones sucesivas a travs de vlvulas tipo tubo manchete. Pueden disearse como anclajes activos que permiten ser tesados despus de la colocacin.

    Un caso de Aplicacin

    En la fotografa de la izquierda se ve un desprendimiento de suelos atrs de la armadura colocada. En este caso se adelant la ejecucin del hormign proyectado a la realizacin del anclaje.

    La Submuracin y el Sostenimiento

    El hormign proyectado, tambin llamado gunitado o shotcrete permite la colocacin rpida de una capa de hormign con endurecimientoacelerado.

    Un caso de Aplicacin

    En este caso el hormign proyectado se ha fratasado para una mejor terminacin.

    Un caso de Aplicacin

    Completados los trabajos en las troneras iniciales se completan las intermedias.

    13/06/2014

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  • Un caso de Aplicacin

    En el extremo NO del predio debi intervenir a filo de una base de un edificio lindero.

    Un caso de AplicacinEn niveles inferiores, con la mejora en la calidad mecnica del suelo, se decidi acelerar el proceso, en el caso de la fotografa haciendo dos tramos en forma consecutiva y con el gunitado en forma previa a la instalacin de los anclajes.

    Un caso de Aplicacin

    La Submuracin

    Si se plantea un modelo simplificado, considerando que el suelo puede idealizarse como resortes, la carga de la pared medianera es inicialmente tomada por resortes en forma pareja. La figura esquematiza un plano que contiene a la medianera.

    La transferencia de cargas de una estructura (el suelo) a otra (la submuracin) no puede hacerse sin deformaciones.

    En este modelo, cuando se ejecuta una tronera es como si se redujera la rigidez de algunos resortes por sacar confinamiento a parte del suelo. En este caso, la pared que es muy rgida sufre un pequeo descenso, (exagerado en el esquema punteada se muestra la posicin original de la base de la pared).

    Si ahora se construye el tabique en la zona de la tronera puede imaginarse como la restitucin de un resorte ms rgido, PERO NO ESTAR BAJO CARGA, a menos que se proceda a cargarlo por ejemplo mediante un gato hidrulico.

    La Submuracin

    Cuando se excavan las dos troneras contiguas los resortes que pierden rigidez por prdida de confinamiento son los resortes externos y la pared vuelve a sufrir un asentamiento.

    La transferencia de cargas de una estructura (el suelo) a otra (la submuracin) no puede hacerse sin deformaciones.

    La ejecucin de los tabiques en las troneras laterales mejorar la seguridad pero, en este modelo elstico no tomarn cargas.

    Resulta claro que es inevitable generar algunas fisuras o movimientos de pisos en construcciones linderas, aunque resultan daos menores a los que ocurriran sin control.

    Si pueden y deben evitarse daos mayores y colapso.

    La Submuracin y el Sostenimiento

    Fuente: Seminario de excavacin, submuracin, entibaciones y apuntalamientos. aie 2010

    Uso de Tablestacas ancladas.

    Limitado a la posibilidad de hincado de las mismas.

    13/06/2014

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  • La Submuracin y el SostenimientoOtras formas de ejecucin de estructuras de contencin es mediante la utilizacin de muros colados que pueden ser anclados conforme se ejecuta la excavacin. Tambin sufren un proceso de relajacin del terreno.

    La Submuracin y el Sostenimiento

    Sostenimiento mediante pilotes que pueden ser tangentes o separados.

    La Submuracin y el Sostenimiento

    Una forma de poner estructuras en tensin, en este caso puntales metlicos. Se aplica carga con un cilindro hidrulico y se sueldan costillas que pasan a tomar la carga antes de descargar el gato.

    MUCHASGRACIAS POR LA ATENCIN

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