estudios geotécnicos en obras civiles (elaine valbuena)

Estudios Geotécnicos en las Obras Civiles

Ing. Elaine Valbuena

TALLER INDUCTIVO

Ing. Elaine Valbuena

ESTUDIOS GEOTÉCNICOS EN LAS

OBRAS CIVILES

1. Conceptos Básicos.

Comportamiento de los suelos

Propiedades de los suelos

Síntesis conceptual de términos geotécnicos

2. Ingeniería geotécnica

¿Estudio de Suelos ó Estudio Geotécnico

Como se planifica un Estudio Geotécnico.

I.

3. Métodos y Ensayos.

Métodos de exploración y muestreo

Ensayos básicos y especiales en la

ejecución de una investigación geotécnica

4. El Informe de Investigación Geotécnica

Contenido mínimo de un Informe de

Investigación Geotécnica.

Confusiones cotidianas

II.

5. Aplicaciones

Aplicaciones de una

investigación geotécnica

III.

1. Conceptos Básicos.

Comportamiento de los suelos

Propiedades de los suelos

Síntesis conceptual de términos geotécnicos

2. Ingeniería geotécnica

¿Estudio de Suelos ó Estudio Geotécnico

Como se planifica un Estudio Geotécnico.

I.

EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DEL SUELO

S U E L O

SOPORTE MATERIAL DE

CONSTRUCCION

I N D I C E

• Granulometría

• Límites de consistencia

• Densidad

• Peso específico

• Humedad.

MECANICAS

• Deformación

(Expansión, consolidación, colapso)

• Esfuerzo cortante

HIDRAULICAS • Permeabilidad

• Esfuerzos Efectivos = P-U

PROPIEDADES DEL SUELO

APLICACIÓN PROPIEDADES DEL SUELO APLICACIÓN PROPIEDADES INDICE DEL SUELO

SINTESIS CONCEPTUAL DE TERMINOS GEOTÉCNICOS

Compresibilidad : Proceso

de disminución de volumen al

aplicar cargas a un suelo no

saturado.

Consolidación: Proceso de

disminución de volumen de un

suelo saturado al aplicar carga, lo

cual implica salida o expulsión de

agua de la masa del suelo.

SINTESIS CONCEPTUAL DE TERMINOS GEOTÉCNICOS

Resistencia al esfuerzo Cortante:

Esfuerzo de oposición del suelo para

sufrir desplazamientos relativos de sus

partículas.

Ese esfuerzo lo desarrollan a través de su

estructura produciéndose la fricción

íntergranular y la cohesión de sus partículas.

Expansión: Aumento de volumen de la

masa del suelo a consecuencia de

hidratación de un suelo arcilloso

expansivo, lo cual genera el

levantamiento en edificaciones.

SINTESIS CONCEPTUAL DE TERMINOS GEOTÉCNICOS

Colapso: Fenómeno de asentamiento instantáneo en

suelos areno arcillosos o arcillo limo arenosos ocurrido

por hidratación súbita.

1. Conceptos Básicos.

Comportamiento de los suelos

Propiedades de los suelos

Síntesis conceptual de términos geotécnicos

2. Ingeniería Geotécnica

¿Estudio de Suelos ó Estudio Geotécnico

Como se planifica un Estudio Geotécnico.

I.

VISION TEORICA VISION PRACTICA

VISION TEORICA DEFINICIÓN

CAMPO DE INVESTIGACIÓN

Y DESARROLLO

APLICACIONES

• MECANICA DE SUELOS

(KARL TERZAGHI)

• MECANICA DE ROCAS

• DINAMICA DE SUELOS

• MECANICA DE SUELOS

NO SATURADOS

(SUCCIÓN)

• REOLOGIA

• PROPIEDADES MECANICAS

• LEYES DE COMPORTAMIENTO

CA

MP

O D

E IN

VE

STIG

AC

IÓN

Y D

ES

AR

RO

LLO

a. Elasticidad

b. Plasticidad

c. Viscosidad

Hooke

Coulomb

Newton

(1670)

(1783)

(1685)

• Resistencia al Esfuerzo Cortante

S = C +(P-u) tanØ

• Deformación por consolidación:

= m .d

• Permeabilidad:

Q = k iA

K = Q/iA

(Coulomb-Terzaghi)

- ESTUDIO GEOTECNICO

- CONTROL DE CALIDAD

- MEJORAMIENTO DE SUELOS

(ESTABILIZACIÓN)

- INGENIERIA FORENSE

• DISEÑO CIMENTACIONES

• SISMICIDAD

• ESTABILIDAD TALUDES

• TUNELES

• PRESAS Y DIQUES

• COMPACTACIÓN

• CONDICIÓN DE USO DE MATERIALES

• FACTORES DE PAGO

• MECANICA

• QUIMICA

• FISICO - QUIMICA

AP

LIC

AC

ION

ES

- ESTUDIO

GEOTECNICO

• DISEÑO CIMENTACIONES

• SISMICIDAD

• ESTABILIDAD TALUDES

• TUNELES

• PRESAS Y DIQUES

AP

LIC

AC

ION

ES

- CONTROL DE

CALIDAD

• COMPACTACIÓN

• CONDICIÓN DE USO DE MATERIALES

• FACTORES DE PAGO

AP

LIC

AC

ION

ES

- MEJORAMIENTO

DE SUELOS

(ESTABILIZACIÓN)

• MECANICA

• QUIMICA

• FISICO - QUIMICA

AP

LIC

AC

ION

ES

- INGENIERIA FORENSE

AP

LIC

AC

ION

ES

VISION TEORICA VISION PRACTICA

VISION PRACTICA

¿Por qué los solicitan?

CONFUSIONES COTIDIANAS

¿Quién los Solicita?

VISION PRACTICA

¿Quién los Solicita?

Entidades Financieras

Entidades Públicas

Proyectistas

Emprendedores

VISION PRACTICA

¿Por qué los solicitan?

Cumpli - miento

Conciencia

Profesional

VISION PRACTICA

CONFUSIONES COTIDIANAS

VISION PRACTICA

¿ Que es un Estudio Geotécnico

¿ Que es un Estudio de Suelos

¿ Que es un Estudio de Suelos

¿ Que es un Estudio Geotécnico

¿ Que es un Estudio Geotécnico

Área del Terreno.

Área de Construcción.

Tipo de Estructura.

Cargas de la Estructura.

Carga Especiales.

Uso de Sótano.

Se debe conocer!!!...

Usos Especiales.

3. Métodos y Ensayos.

Métodos de exploración y muestreo

Ensayos básicos y especiales en la

ejecución de una investigación geotécnica

4. El Informe de Investigación Geotécnica

Contenido mínimo de un Informe de

Investigación Geotécnica.

Confusiones cotidianas

II.

Ensayo de Penetración Estándar (Standard Penetración Test-SPT).

Perforaciones Lavadas.

Perforaciones Rotativas.

Ensayo de Penetración Cónica.

Ejecución de Calicatas.

Taladros de Mano y Posteadores.

Presurimetro de Menard.

Ensayos de Extracción de Roca.

Ensayos de Refracción Sísmica.

Ensayo de Resistividad Eléctrica

Resonancia Magnética.

Ensayo de Penetración Estándar (SPT).

ASTM D 1586

Perforaciones Lavadas

Perforaciones Rotativas

Ensayo de Penetración Cónica

Ejecución de Calicatas

Taladros a Mano

Presurimetro de Menard

Ensayos de Extracción de Roca

Ensayos de Resistividad Eléctrica

Métodos Geofísicos Ensayos de Refracción Sísmica

Clasificación Visual

Humedad Natural

Ensayos Granulométricos

Gravedad Especifica

Peso Unitario

Limites de Consistencia

Azul de Methileno

Corte Directo

Compresión Simple

Consolidación

Triaxial

1. Introducción

2. Objetivos de la Investigación Geotécnica

3. Limitantes de la Investigación ( en caso de que existan)

4. Metodología de Investigación (Trabajo de campo y laboratorio)

5. Geología de Zona de Estudio.

6. Resultados de la investigación Geotécnica.

7. Especificaciones Sísmicas.

8. Aguas Subterráneas.

9. Calculo de la capacidad de carga admisible del suelo.

10.Verificación de asentamientos (elásticos y por consolidación).

11.Evaluación del potencial de expansión, licuación, colapso.

12.Conclusiones

13.Recomendaciones.

14.Croquis de ubicación

15.Registro de Ensayos de laboratorio.

16.Registro de Perforaciones de campo.

• Estudio de Suelos vs Estudio Geotécnico

• Estudio de Suelos vs Estudio Materiales

• Proctor vs CBR

•95% de la DMS obtenida del Proctor Modificado

• CBR vs Resistencia del Suelo

• CBR para Base

Sub-base ()

• CBR Saturado

Como compactado () diseño relleno

•Capacidad de Carga admisible del suelo vs Resistencia del suelo

• Módulo de Balasto (Ks)

5. Aplicaciones

Aplicaciones de una

investigación geotécnica

III.

Perfil Longitudinal Estratigrafico P-1, P-2, P-5, P-3 y P-4

Prof.

(m)(N1)60

8.1115

7.2618

18.6312

15.0222

20.25

17.6258

17.5351

27.2725

0.45

0.90

1.80

2.25

2.70

3.55

4.55

1.35

26

%W

24.1021 5.55

31 6.55 27.22

31 7.55 20.77

23 8.55 24.56

22 9.55

17.8010.0017

P-1 P-2 P-5 P-3 P-4

%W (N1)60

14.50

13.50

26.59

24.91

27.24

21.68

24.39

20.74

22.60

30.47

30.14

30.32

30.62

31.06

4

12

27

38

53

46

36

44

19

28

26

21

21

18

%W

8.30

10.00

25.19

25.65

22.66

27.68

26.69

26.57

27.56

26.25

25.18

29.17

29.51

28.90

%W

7.87

7.89

22.48

24.68

23.37

22.05

24.60

29.27

29.57

29.77

26.82

30.99

28.46

31.93

%W

6.48

9.33

17.53

19.32

17.56

18.02

22.43

15.07

16.37

23.92

24.72

26.20

24.91

22.91

27

26

6

20

20

48

37

46

44

24

19

19

16

27

27

21

19

18

18

23

18

43

56

52

42

46

37

38

31

24

22

20

4

23

27

63

50

46

26

27

26

20

(N1)60

RS1*

(N1)60 (N1)60

19.67

RS1*

RS1*

%W: Contenido de agua.

(N1)60: Número de golpes corregidos, obtenido del ensayo SPT.

Relleno de Arena Limosa con

Escombros de Concreto y Piedra Picada

Relleno de Arena Limosa con

Escombros de Concreto y Piedra Picada

Relleno de Arena Limosa con

Escombros de Concreto y Piedra Picada

RS1*

RS1*

RS1*: Arena limpia

Leyenda:

Nota: Posición del nivel freático entre 1.35 a 1.80 metros

RS1*

Condiciones Geomecánicas del Terreno Natural.

Perfil Geotécnico Sondeos P-1 aP-3 (Town House).

. Propiedad Unidad Suelo Compactado

Relleno con Escombros de

Concreto y Piedra Picada Arena Limpia

Profundidad m 0.00 – 0.45 0.45 – 0.90 0.90 – 10.00

Elevación msnm 5.00 – 4.55 4.55 – 4.10 4.10 a -5.00

Numero de golpes promedio

(NSPT)

- 30 20 30

Ángulo de fricción interna (Ø) Grado 35° 32° 35°

Cohesión

(CU) Kg/cm2 0.0 0.0 0.0

Módulo de Elasticidad

(ES) Kg/cm2 500 300 500

Módulo de Corte

(G) Kg/cm2 192 115 192

Coeficiente de Poissón (ν)

- 0.30 0.30 0.30

Peso Volumétrico Humedo

(ˠm) T/m3 1.90 1.80 1.90

Peso Sumergido

(ˠ') T/m3 1.09

- 1.09

Coeficiente de Compresibilidad

Volumétrica (mv) Mpa-1 0.014537 0.025645 0.014537

Capacidad de Carga

Admisible del Suelo por

Criterio de Esfuerzo

Cortante

qadm

(Kg/cm2)

Capacidad de Carga

Admisible del Suelo por

Criterio de

Asentamiento Tolerable

q.asent. tolerable

(kg/cm2)

Resistencia

del

Suelo

(kg/cm2)

1.29

0.80

0.80

1.16

1.20

1.16

0.80

1.56

0.80

Condiciones Geomecánicas del Terreno Natural.

Perfil Geotécnico Sondeos P-1 a P-3 (Town House).

.

*Zonificación Sísmica De acuerdo a la Norma COVENIN 1756-1: 2001, Edificaciones Sismorresistentes Parte 1: Articulado (1ra Revisión), el proyecto se encuentra ubicado en la Zona Sísmica 4 (peligro sísmico intermedio) en razón de que el área se ubica en el Estado Falcón, Municipio Monseñor Iturriza. El coeficiente de aceleración horizontal recomendado según la Norma COVENIN 1756-1: 2001 (Tabla 4.1) es Ao =0.25 g.

*Forma Espectral del Terreno de Fundación Según los resultados obtenidos en la exploración geotécnica, el perfil de suelo podría ser considerado en la Norma COVENIN como suelos firmes/medio densos. Se empleará una forma espectral S3 ya que la obra se encuentra en una zona sísmica 4 y se considera que la profundidad a la cual se consigue material con velocidades de ondas de corte mayor a 500 m/s, es mayor de 50 metros , le corresponderá un factor de corrección del coeficiente de aceleración horizontal = 0,70.

Para la forma espectral S3, de acuerdo a la Norma COVENIN 1756-1: 2001, se consideran los siguientes parámetros para el cálculo del espectro de diseño (Aceleración Espectral vs Periodo): Parámetros para definir espectro de diseño. Forma espectral S3

T* 1.0 seg

Máximo periodo en el intervalo donde los

espectros normalizados tienen un valor

constante

b 2.8 Factor de Magnificación promedio

p 1.0 Exponente que define la rama descendente

del espectro

To 0.25 seg Periodo a partir del cual los espectros

normalizados tienen un valor constante

Estudios Geotécnicos en las Obras Civiles

Ing. Elaine Valbuena

Por su atención….

Muchas Gracias