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Indice
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FUNDACIONES SUPERFICIALESInforme Geotécnico en proyectos de edificios
Tipo de edificio,cargas, etc.
Cimentacióndirecta (zapatas,losas )
Toleranciasdel edificio
Deformabilidad
Influencia del NFsobre la const.
Terreno granular( arenas, gravas )
Optimizaciónde excavaciones
Roca aflorante apequeña prof.
Problemas deinteracción conedif.adyacentes
Cimentaciónprofunda ( pilotes )
Análisis segúntipo de edificio
Deformabilidad
Resistencia
Terreno cohesivo( arcillas )
Tipo de terreno
Antecedentes einformación previa
Reconocimientogeotécnico
Pruebas y ensayos
Baja Alta
Media
Estrictas
Amplias
Alta
BajaMedia
Media
Baja
Alta
Si
No
NegativoPositivo
Etapas de un Proyecto de Fundaciones
Geología Hidrogeología
Correlaciones
Parámetrosgeotécnicos
Informe Geotécnico
Ensayos
Reconocimientos
Antecedentes
Modelos decomportamiento
Problemasconstructivos
Interacción con elentorno
Acumulación deexperiencia
Resultado Mejora delproyecto
Control delcomportamiento
Sistema deestructuramiento
del terreno
Definición dela cimentación
Implantación
Condicionantes
Coeficientes deseguridad
Normativa
Tipología
Tecnología
Proyecto
Ejecución
Estudio Geotécnico
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENOEstudio Geotécnico
Antes de construir cualquier obra de ingeniería, se debe tener presente :
• Las condiciones del subsuelo y sus posibles problemas• Su capacidad portante y deformabilidad• Sus características como material de construcción
Características del proyecto y objetivo del estudio
Características geotécnicas del sitio
Solución de fundación o del tema geotécnico de estudio
Recomendaciones para el procedimiento constructivo
Un estudio geotécnico debe incluir entre otros temas:
Geologíadel lugar
Topografía
Reconocimientogeológico
Naturalezadel suelo
Problemasa resolver
Ensayosgeotécnicos
Método de estudio
Asientos Estabilidad
Cimientos
En desniveles ysubterraneos
Contenciones
Estabilidadde pendiente
Adaptaciónal lugar
Agotamientos
Estabilidad de fondoy paredes de la
excavación
Socalzados
Condicionesde ejecución
Problema Habitualesa resolver
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOEstudio Geotécnico
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENOTrabajos a realizar
La cantidad y calidad de los trabajos de reconocimiento, queda definidos por :
Tiempo disponible
Importancia de la obra
Nivel de estudio( Factibilidad, previo,
anteproyecto,proyecto)
Tipo de terreno
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOUbicación de los sondajes
SONDAJE : Prospección que busca detectar en forma razonablemente confiable, la extensión, espesor y carácter de suelos y rocas existentes destacando irregularidades importantes del subsuelo.
120 - 150 mentre sondajes
Uniformidaddel subsuelo
30 m entre sondajeso 1 c/ 1000 m2
Vías deacceso
15 a 7,5 mentre sondajes
Variabilidaddel subsuelo
Reconocimientopreliminar
Un criterio puede ser:
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENOOtro Criterio de Ubicación de Sondajes
Estructura u obra Espaciamiento ( m )Carretera 300 - 600Presa de tierra - Diques 30 - 60Excavación para empréstito 30 - 120Edificio de varios pisos 15 - 30Edificio industrial de un piso 30 - 90
ESPACIAMIENTO DE SONDEOS
Bulbo de presiones
Consideraciones del diseño :
FS, asientos, infiltración de aguas, etc.
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOProfundidad de los sondajes
La profundidad de los sondajes depende de :
Profundidad del estrato con capacidad de soporte adecuado
Tamaño y características de laestructura propuesta
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENOProfundidad de los sondajes
Algunas recomendaciones son:
Prof. mín.10% del bulbo
Zapata aislada1,5-2,0 B
Zapata corrida2,5 B
Teoríade Boussinesq
Prof. que cumpla∆ σ = 0,10 σo’
Regla deE. de Beer
Teoríade sobrepresiones
Otras recomendaciones
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOEtapas del Estudio Geotécnico
1. Recopilación de antecedentes y reconocimiento geológico
2. Exploración Preliminar
3. Exploración detallada de muestras representativas y no perturbadas
4. Exploración complementaria y/o exploraciones especiales
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENOEtapas del Estudio Geotécnico
1.- RECOPILACION DE ANTECEDENTES Y RECONOCIMIENTO GEOLÓGICO.
• Registros Geológicos y Geofísicos• Comportamiento de estructuras existentes• Topografía y fotografía aérea• Zonificaciones de suelos• Servicios ( MOP, Municipalidades, etc )• Sismicidad• Clima• Napa freática
Como fuentes preliminares de información se tienen :
- Recopilar y evaluar los datos disponibles del subsuelo del sector- Reducir la extensión de la exploración.
Objetivo :
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOEtapas del Estudio Geotécnico
Dentro de esta etapa algunos métodos de exploración son:
2.- EXPLORACIÓN PRELIMINAR
Objetivo :
- Obtener el Perfil del subsuelo y muestras representativas de los estratos principales
- Obtener posición del nivel freático- Determinar efecto de subpresiones - Determinar la línea de roca, etc.
- Sondajes por Presión, Percusión o Rotación- Veleta- Mediciones presiométricas
• Reconocimiento Geofísico y sísmica de pozos• Ensayos de Penetración
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENOEtapas del Estudio Geotécnico
- Obtener perfiles detallados del suelo (muestras inalteradas de 2” a 3” de diámetro) y propiedades principales.
- Obtener muestras aproximadamente continuas de empréstitos de materiales
- Determinar el nivel de presión hidrostática del agua subterránea
Superficiales : Calicatas y ZanjonesProfundas : Muestradores tubulares abiertos, de pistón, testigos
de corona y sondeos de penetración.
Métodos según la profundidad :
3.- EXPLORACIÓN DETALLADA
Objetivo :
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOEtapas del Estudio Geotécnico
4.- EXPLORACIONES ESPECIALES
• La estructura es de gran tamaño• Las condiciones del subsuelo se asocian a modelaciones
muy difíciles.• Se quiere determinar simultáneamente características de
resistencia y deformabilidad en una misma capa y profundidad.• Se trata de suelos o condiciones de fundación “especiales”
Se utilizan cuando :
Obtener muestras generalmente no perturbadas (a veces de 4” o más de diámetro) desde los estratos considerados como críticos
Objetivo :
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Reconocimiento
DirectosResultados inmediatos
( Ensayos In Situ )
METODOS
IndirectosResultados no inmediatos( Ensayos en Laboratorio )
Calicatas, Zanjas y Pozos
Sondajes
Prospección Geofísica
Ensayos de Penetración
Veleta de Corte
Placa de Carga
Ensayo Presiométrico
Ensayo de Permeabilidad
ManualEstáticoDinámico:CPT,SPT
Manuales; por Presión;por Rotación y por Percusión
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodo de Muestreo Indirectos
• Excavación en el terreno, cuyo propósito es obtener la estratigrafía y muestras inalteradas, para someterlas a los ensayos necesarios en laboratorio
• El número mínimo de pozos por obra y su profundidad ya ha sido comentado, pero sus dimensiones mínimas en planta y profundidad están en función del tipo de estructura y del tipo de suelo
• Dentro de ellos se miden a distinta profundidad densidad , humedad, pesos específicos y se retiran muestras representativas
• Para suelos granulares limpios ( sin cohesión ) se “ moldean “ o fabrican muestras a la humedad y densidad del terreno, como alternativa a ensayos “in situ”
CALICATAS, ZANJAS Y POZOS
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodo de Muestreo Indirectos
• Perforaciones de pequeño diámetro ( entre 3 a 6 “ ) y de gran profundidad ( hasta 150 m )
• En caso de obtener muestras inalteradas, éstas se protegen con parafina sólida y se llevan al laboratorio.
SONDAJES
ROTACION: testigos no perturbados ( rocas y suelos duros)
PERCUSION : Muestras alteradas (gravas, suelos cementados)
POR PRESIÓN : inalterados (suelos blandos)
Tipos de
Sondajes
TIPOS DE SONDAJES
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodo de Muestreo Indirectos
Sondaje por Presión
• Se usa para perforaciones en suelos blandos• Profundidad máx. 5 - 6 m• Para la extracción de la muestra, el barreno se
reemplaza por un tubo de muestreo
Barreno manual y muestreador
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodo de Muestreo Indirectos
Sondaje por Percusión
• Eficiente en suelos granulares medios a finos y menos en suelos blandos libres de piedras o rocas.
• El método consiste en introducir mediante un martinete, un conjunto de barras con un muestreador en la punta
• Se obtienen muestras o testigos alterados• La obtención de muestras inalteradas es
con muestreadores cilíndricos del tipo ShelbyMuestreador Cilíndricoφ interno 1 3/8”φ externo 2”Largo variable ( 6 -42” )
Equipo de perforación por Percusión
RECONOCIMIENTO DEL TERRENO
Sondeo y ensayo de Penetración Dinámica
SPT
• Se hinca en el suelo el muestreador, por medio de un martinete de 65kg de masa, que cae desde 0,76 m de altura
• Se registra el número de golpes N para los últimos 30 cm de penetración
• Diámetro de perforación entre 150 y 300 mm• Profundidad máxima de 50 - 60 m• Se obtiene el índice de resistencia a la
penetración N y permite estimar la densidad relativa y otros parámetros de resistencia y deformación.
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SONDAJE S.P.T.
CUCHARA NORMAL
SPT
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Informe estratigráfico obtenido mediante ensayo SPT
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOEnsayo de Penetración Dinámica SPT
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodo de Muestreo Indirectos
• Utilizado en rocas y suelos duros• Obtiene muestras inalteradas, mediante
rotación, empuje vertical y lavado.• El muestreador emplea en la punta, un material
más duro que el que se quiere penetrar, del tipo corona diamantada.
• Necesidad de un líquido lubricante, agua a presión controlada
• La calidad de la roca se puede medir relacionando el n
�� ��
de trozos menores de 10 cm, con el largo total: Indice de Recuperación o RQD
• Existen otras alternativas de perforación por medio de Trepano
Sondaje por Rotación
Perforadora con broca de corona que gira a velocidad de 600 a 1200 rpmEl barril muestreador posee diámetro de 30 a 100 mm
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SONDAJE POR ROTACION
Cabezal
conductos
Tubo exterior
Tubointerior
Brocacortanúcleos
Muestreador
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Indirectos
PROSPECCIÓN GEOFÍSICA
• Procedimientos económicos para determinar límite de los estratos del suelo, niveles de roca y freáticos
• Se basa en la variación de un estrato a otro de:
Resistencia eléctricaElasticidadSusceptibilidad magnética.
hd d d
IE
Electrodode corriente
Electrodode potencial amperímetro
voltímetro
Configuración de Wennerpara Método de Resistividad
Distancia
Tiempox
Onda refractada
Onda directa
Curva de tiempode primer arribo
Método de Refracción Sísmica
- Método de resistividad eléctrica- Método de reflexión sísmica- Método de refracción sísmica
• Se pueden emplear 3 métodos:
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Indirectos
Resistividad Eléctrica
• Se basa en la presencia de aguas subterráneas que contienen sales, las que conducen corrientes apreciables a corta distancia.
• Se hincan 4 eléctrodos separados entre sí y a medida que cada uno cruza una interfase, se registran cambios en la resistividad.
Refracción Sísmica• Se basa en la diferencia de velocidad de las ondas
sísmicas al atravesar diferentes materiales• Afectan a la velocidad : ondas de choque, humedad,
densidad, textura, presencia de vacíos y elasticidad.• Se genera una onda sónica recepcionada por geófonos,
los cuales registran los cambios de la velocidad de onda.
Reflexión Sísmica• Se utiliza en exploraciones profundas ( > 300 m ) y para
exploraciones bajo agua a poca profundidad.• Similar al anterior, se emite una pulsación sónica que se
refleja en el lecho marino y el arribo de ondas se detecta con hidrófonos .
• Se obtienen rápidamente perfiles laterales y verticales
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Métodos DirectosResultados inmediatos
( Ensayos In Situ )
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Directos
MEDICIÓN REQUERIDA PRUEBAS MEDICIÓN REQUERIDADe Penetración: SPT Compacidad relativa y N
Resistencia al corte Veleta de cortePresiómetro Compresibilidad
Capacidad de carga Placa de cargaEsfuerzo in situ Piesómetro Presión de Poros
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Ensayo de PenetraciónEstática
( Deep soundering )
• Popular a nivel mundial (poco en Chile)• Uso en obras de fundaciones profundas y
en suelos blandos• Se utiliza un gato hidráulico con carga, y
una camisa, en donde se introduce la punta
Presión para hundir barra
Presión parahundir punta
Resistenciade punta
Resistenciade roce
z
Presión ( barra ) Kg- f / cm2
Manómetro
Revestimiento
Punta o barraAnclajes
Fuerza variableo continua
ENSAYOS DE PENETRACIÓN
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Directos
• Un conjunto de barras terminadas en un cono normalizado, se hunde mediante la energía de la masa de 63,5 kg que cae desde 75 cm de altura
• Se registra N ( n�� ��
de golpes ) cada 30 cm.• Este sondaje no permite extraer muestras• La correlación entre N y la resistencia del
suelo es buena en arenas y regular para suelos cohesivos
• Se limita su validez hasta profundidades del orden de 10 m
• Este sondaje no registra la profundidad de la napa
Ensayo de PenetraciónDinámica
CPT
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Directos
Ver diagramas de equipo
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Ver Ensayo portatil
N COMPACIDAD φ<4 muy floja <29
4-10 floja 29-30 10-30 media 30-36 30-50 alta 30-41>50 muy alta >41
Ensayo de PenetraciónDinámica
CPT
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Directos
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• Ensayo de Paleta o Veleta de corte• Se utiliza en suelos cohesivos blandos• Mide la resistencia al corte en función de la
cohesión, a través del torque necesario para hacer girar una paleta
τ = τ = τ = τ = c• La paleta se introduce dentro del pozo de
sondaje • Dependiendo de la naturaleza del suelo es
posible aplicarlo hasta 60 o 70m
ENSAYO VANE TEST
T
φ φ φ φ
Radio
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Directos
ENSAYO DE PLACA DE CARGA
• El ensayo consiste en aplicar al suelo distintos estados de carga y registrar la deflexión producida en ellos.
• Se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de subrasantes, bases o pavimentos completos.
• La carga se aplica por medio de un gato hidráulico y la deflexión producida se mide con diales colocados cerca del borde inferior y distribuidos regularmente en su perímetro.
• La deflexión para cada carga se alcanzará cuando no se aprecie un mayor incremento de ella , generalmente cuando la deformación no sea mayor a 0,025 mm por minuto.
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Directos
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Def.Plástica Rebote elásticoCurva con aplicacióncíclica de la presión
Información por obtener de un ensayo de placa : E, Cc , K , Valor de soporte
Curva deformación v/s tiempo
Def
orm
ació
n
Tiempo Deformación
Curva Presión v/s Deformación con descarga
Ciclosde def.
Curva de carga repetida
Deformación Pre
sión
Nor
mal
Pre
sión
Nor
mal
Pre
sión
Nor
mal
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Directos
Con los resultados obtenidos del ensayo Placa de carga , se obtiene el módulo de reacción según :
• El módulo de reacción del suelo depende de la deformación que se tome como referencia
• La medición del módulo de reacción es sensible al diámetro de placa empleada
• El valor del módulo de reacción depende del estado de humedad del suelo.
K = p / δδδδK = Módulo de Reacciónp = presión ( Kpa )δ = δ = δ = δ = reacción o deflexión
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Directos
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Ensayo de carga in situ , en el cual se expande una membrana flexible en el interior de un sondaje previamente excavado, determinando características mecánicas del suelo a un costo reducido y en una situación más cercana al estado natural del suelo.
Gas
Agua
Manómetro
Pared inalterada
Célula de medida
Célula de guarda
ENSAYO PRESIOMÉTRICO
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Directos
Los resultados que se obtienen son :• Presión límite de ruptura ( Pl )• Módulo presiométrico ( Em )• Em / ( pi - po ) - Historia de la rigidez del
suelo V =
inc.
tota
l
Presión
∆ ∆ ∆ ∆ v
p
Curvas presiométrica y de fluencia
• Capacidad de soporte de fundaciones superficiales o profundas
• Asentamientos totales o diferenciales• Esfuerzos horizontales sobre muros
de contención• Esfuerzos y desplazamientos de
pilotes solicitados horizontalmente
Aplicaciones del ensayo :
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOMétodos de Muestreo Directos
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENO
ENSAYO DE PERMEABILIDAD
IN SITU (Ejemplo)• Se mide la cantidad bombeada de agua de un
pozo o el nivel de descenso del agua en el terreno
• Se busca alcanzar un estado estacionario cuando a flujo constante de bombeo, se mantienen constantes los niveles en pozos de observación
• Medición de la velocidad de infiltración:• Se utilizan dos perforaciones o pozos de
prueba, de tal forma de que exista entre ellos un gradiente hidráulico natural.
• En la perforación superior se introduce colorante y se mide el tiempo que demora en llegar a la otra perforación.
dh
h
h1
h2
L
Tubo vidrio
suelo
L
h
NFPozos de prueba
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOProfundidad de los sondajes
PROFUNDIDAD DE LOS SONDAJES EN MUROS DE CONTENCIÓN :
Considerar : - Fallas por resistencia al corte- Asentamientos
PROFUNDIDAD DE LOS SONDAJES EN CORTES PROFUNDOS :
Considerar : - Estabilidad de los taludes enla altura de la excavación
Material estable : D = 1,8 - 3,0 mB <<< H : D = H
D B
H
Estrato normal : D = 0,75 - 1,5 HEstrato ancho : D = 2H
D
H
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RECONOCIMIENTO DEL TERRENOProfundidad de los sondajes
PROFUNDIDAD DE LOS SONDAJES EN EMBALSES Y DIQUES :
Considerar : - Filtraciones de agua
PROFUNDIDAD DE LOS SONDAJES EN TERRAZAS Y TERRAPLENES :
H
L
D
Considerar : - Cruzar zona meteorizada- Definir condiciones de drenaje- Definir riesgo de heladas
H
2L
Cargas livianas : D = 1,0 - 1,5 mCargas pesadas : D = 2,0 - 3,0 m
H = Debe permitir estimar :- Estabilidad- Permeabilidad- Presiones hidrostáticas
D
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOProfundidad de los sondajes
PROFUNDIDAD DE SONDAJES EN TÚNELES :
Considerar : - Estabilidad del suelo- Presión del suelo en las paredes
DCondición normal : D = B
σ’
∆ σz - incremento depresión vertical
Prof. z
Profundidadestimada
Sello de fundación
L < 2B => D = 0,8 pBL > 2B => D = 0,1 p( Zapata corrida )
PROFUNDIDAD DE SONDAJES EN FUNDACIÓN DE ESTRUCTURAS :
B
L = largo fundaciónB = ancho fundaciónp = presión media en el área
0,1 de la presión vertical
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Influencia deltiempo en el
escurrimiento ensuelos saturados
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOCaracterización Geohidráulica
En Ingeniería de Fundaciones , el agua juega un rol muy importante, ya que genera variados problemas , los que se agrupan en :
Fuerzas dePercolaciónen taludes
Depresiónde la Napa
El control del agua en la construcción tiene por finalidad :
• Facilitar faenas constructivas en “ ambiente seco “ para compactar, rellenar, concretar,etc.
• Aumentar la estabilidad de los taludes de las excavaciones (en arenas podría excavarse cerca de la vertical)
• Reducir solicitación al sistema de entibación
• Evitar riesgos de situaciones artesianas en sello de fundación
Estanqueidady protección de
la contaminación
RECONOCIMIENTO DEL TERRENOCaracterización Geohidráulica
Los siguientes métodos de control de napa y / o procesos geotécnicos asociados, son utilizados en excavaciones de fundaciones y obras de movimiento de tierras :
Bombeo deresumideros abiertos
Bombeode
Pozos
Bombeo de pozofiltrante de pequeño
diámetro
Bombeode pozos
horizontales
Electro - osmósis
BitumenLechada con cementoSuspensión de arcilla
Geosintéticos
Consolidaciónquímica
Aire comprimido
Congelamiento
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Detalles Cono C.P.T
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