Geotecnia Aplicada a Geotecnia Aplicada a CarreterasCarreteras

Instituto Tecnológico de TepicInstituto Tecnológico de Tepic

Integrantes:Integrantes:•Mario Alberto Coronado ParraMario Alberto Coronado Parra

INTRODUCCIONINTRODUCCION

La Ingeniería geotécnica es la rama de La Ingeniería geotécnica es la rama de la Ingeniería civil que se encarga del estudio de la Ingeniería civil que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la ingenieriles de los materiales provenientes de la Tierra. Los ingenieros geotécnicos investigan el Tierra. Los ingenieros geotécnicos investigan el suelo y las rocas por debajo de la superficie para suelo y las rocas por debajo de la superficie para determinar sus propiedades y diseñar determinar sus propiedades y diseñar las cimentaciones para estructuras tales como las cimentaciones para estructuras tales como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, estabilizar taludes, construir túneles y carreteras, estabilizar taludes, construir túneles y carreteras, etc.etc.

Las vías terrestres como otras obras e Las vías terrestres como otras obras e ingeniería, forman parte de la infraestructura ingeniería, forman parte de la infraestructura necesaria para el progreso del país.necesaria para el progreso del país.

El trazo y especificaciones de una carretera El trazo y especificaciones de una carretera están condicionados, además de la están condicionados, además de la topografía y geología, por razones sociales topografía y geología, por razones sociales y económicas, ya que en general las vías y económicas, ya que en general las vías terrestres son importantes para promover el terrestres son importantes para promover el desarrollo de las comunidades.desarrollo de las comunidades.

GENERALIDADESGENERALIDADES

El servicio que prestan las vías terrestres El servicio que prestan las vías terrestres a una región es de tal importancia, que a una región es de tal importancia, que los estudios para su localización, los estudios para su localización, construcción y conservación deben ser construcción y conservación deben ser cuidadosamente programados y cuidadosamente programados y ejecutados, de esto dependerá el ejecutados, de esto dependerá el funcionamiento de la vía. funcionamiento de la vía.

Se debe contar con la mayor cantidad de Se debe contar con la mayor cantidad de información geológica ya que esto permitirá:información geológica ya que esto permitirá:

Bajar costos de construcción y de conservación.Bajar costos de construcción y de conservación. Mejorar la calidad técnica de los trabajos en las Mejorar la calidad técnica de los trabajos en las

fases de planeación (antes del proyecto) y de fases de planeación (antes del proyecto) y de proyecto.proyecto.

Los ingenieros que no cuenten con información Los ingenieros que no cuenten con información geológica, incurren frecuentemente en serios geológica, incurren frecuentemente en serios costosos errores.costosos errores.

CONDICIONES PARA LOCALIZAR CONDICIONES PARA LOCALIZAR UNA VIA TERRESTREUNA VIA TERRESTRE

Condiciones geológicas. Composición del suelo. Estructura del suelo.

Condiciones topográficas. Necesidades económicas y sociales. Características de transito probable.

Partes de una CarreteraPartes de una Carretera Existen diversas clases de caminos que van desde Existen diversas clases de caminos que van desde

terracerías hasta autopistas, los cuales tienen diferentes terracerías hasta autopistas, los cuales tienen diferentes características tanto de materiales para construcción características tanto de materiales para construcción como el procedimiento constructivo empleado. como el procedimiento constructivo empleado. Obviamente, la elección de un tipo de caminos se vera Obviamente, la elección de un tipo de caminos se vera muy influenciado por razones de carácter económico.muy influenciado por razones de carácter económico.

La construcción de una vía terrestre requiere de La construcción de una vía terrestre requiere de diversos materiales para cada capa que la constituye las diversos materiales para cada capa que la constituye las características de los suelos como materiales de características de los suelos como materiales de construcción van de acorde al sistema SUCS (sistema construcción van de acorde al sistema SUCS (sistema unificado de clasificación de suelos). unificado de clasificación de suelos).

Las secciones transversales más Las secciones transversales más comunes de las carreteras se muestran en comunes de las carreteras se muestran en la figura incluyendo una sección la figura incluyendo una sección transversal típica (donde se incluyen todas transversal típica (donde se incluyen todas las capas que la componen).las capas que la componen).

A continuación se hará una descripción de las partes que A continuación se hará una descripción de las partes que constituyen una carretera:constituyen una carretera:

Terraplén:Terraplén: es la estructura constituida por un corte o préstamo es la estructura constituida por un corte o préstamo e incluye las siguientes capas: carpeta, base y subbase, que e incluye las siguientes capas: carpeta, base y subbase, que constituyen el pavimento; subrasante y terracería. En ciertos constituyen el pavimento; subrasante y terracería. En ciertos casos puede faltar una de ellas si el terreno natural es propio casos puede faltar una de ellas si el terreno natural es propio de cumplir las funciones de la misma. de cumplir las funciones de la misma.

Los materiales usados con este objeto pueden obtenerse de Los materiales usados con este objeto pueden obtenerse de suelos donde predominan los fragmentos gruesos o medios suelos donde predominan los fragmentos gruesos o medios con finos también se pueden obtener de rocas como riolitas, con finos también se pueden obtener de rocas como riolitas, andesitas, basaltos y tobas. andesitas, basaltos y tobas.

Pavimento: Pavimento: puede definirse como la capa o conjunto de puede definirse como la capa o conjunto de capas de materiales apropiados. Comprendidas entre el capas de materiales apropiados. Comprendidas entre el nivel superior de las terracerías y la superficie de nivel superior de las terracerías y la superficie de rodamiento, cuyas principales funciones son las de rodamiento, cuyas principales funciones son las de proporcionar una superficie de rodamiento uniforme, de proporcionar una superficie de rodamiento uniforme, de color y textura apropiados, resistente a la acción del color y textura apropiados, resistente a la acción del transito, a la del interperismo y otros agentes transito, a la del interperismo y otros agentes perjudiciales, así como transmitir adecuadamente a las perjudiciales, así como transmitir adecuadamente a las terracerías los esfuerzos producidos por las cargas terracerías los esfuerzos producidos por las cargas impuestas por el transito. impuestas por el transito.

Las capas que forman el pavimento son:Las capas que forman el pavimento son:

Subbase: Subbase: es la capa de material colocado sobre la es la capa de material colocado sobre la subrasante, que tiene como función resistir los esfuerzos subrasante, que tiene como función resistir los esfuerzos que transmite la base y distribuirlos a la subrasante. que transmite la base y distribuirlos a la subrasante.

De preferencia los materiales utilizados en esta capa son De preferencia los materiales utilizados en esta capa son aquellos que no necesitan trituración ni cribado, como aquellos que no necesitan trituración ni cribado, como las mezclas de arena, limo y grava con un porcentaje las mezclas de arena, limo y grava con un porcentaje menos del 5% en partículas mayores de 51 mmmenos del 5% en partículas mayores de 51 mm

Base:Base: Es la capa construida sobre la subbase, cuyo objetivo Es la capa construida sobre la subbase, cuyo objetivo las cargas de los vehículos y distribuirlas a las capas las cargas de los vehículos y distribuirlas a las capas subyacentes de manera que no produzcan deformaciones subyacentes de manera que no produzcan deformaciones perjudiciales.perjudiciales.

Los materiales comúnmente empleados para construir esta Los materiales comúnmente empleados para construir esta capa son en general arenas y gravas bien seleccionadas. capa son en general arenas y gravas bien seleccionadas.

Carpeta: Carpeta: Esta capa es la mas superficial de la vía, Esta capa es la mas superficial de la vía, constituida por fragmentos de roca y productos asfalticos.constituida por fragmentos de roca y productos asfalticos.

Subrasante: Subrasante: Es la capa de material colocada directamente Es la capa de material colocada directamente sobre las terracerías, de menor calidad que la subbase.sobre las terracerías, de menor calidad que la subbase.

Secciones Transversales Secciones Transversales Típicas de las CarreterasTípicas de las Carreteras

Clasificación de SuelosClasificación de Suelos

Carta de PlasticidadCarta de Plasticidad

Mejoramiento de Suelos Mejoramiento de Suelos

Problemas GeotécnicosProblemas Geotécnicos

El terreno sobre el cual se construirá la vía El terreno sobre el cual se construirá la vía terrestre puede estar formado por rocas, suelos terrestre puede estar formado por rocas, suelos o ambos y en todos los casos es posible que se o ambos y en todos los casos es posible que se

presenten problemas.presenten problemas.

Se sostiene que “se considera a la roca en Se sostiene que “se considera a la roca en general, como un buen terreno de cimentación”, general, como un buen terreno de cimentación”, pues comúnmente la vía transmitirá esfuerzos pues comúnmente la vía transmitirá esfuerzos

menores que su resistencia. menores que su resistencia.

Problemas en los SuelosProblemas en los Suelos

Los suelos como material de cimentación Los suelos como material de cimentación pueden presentar los siguientes pueden presentar los siguientes problemas:problemas: Asentamientos.Asentamientos. Tubificación. Tubificación. Licuación.Licuación. Empuje de tierras.Empuje de tierras. Fenómenos de geodinámica. Fenómenos de geodinámica.

Asentamientos:Asentamientos:

Están relacionados con la reducción del Están relacionados con la reducción del volumen del material subyacente, por volumen del material subyacente, por efecto de las cargas colocadas. Los efecto de las cargas colocadas. Los asentamientos de mayor magnitud se asentamientos de mayor magnitud se presentan en suelos de origen orgánico presentan en suelos de origen orgánico depósitos lacustres principalmente depósitos lacustres principalmente arcillosos. arcillosos.

Tubificación:Tubificación:

Es el efecto del flujo del agua al pasar a Es el efecto del flujo del agua al pasar a través de un suelo y producir el arrastre través de un suelo y producir el arrastre de las partículas mas finas del suelo. Se de las partículas mas finas del suelo. Se presenta comúnmente alrededor de las presenta comúnmente alrededor de las alcantarillas, cuando no están bien alcantarillas, cuando no están bien diseñadas; también afectan a los taludes diseñadas; también afectan a los taludes al provocar deslizamientos.al provocar deslizamientos.

Licuación:Licuación:

Es la perdida rápida de resistencia al esfuerzo cortante debido a:Es la perdida rápida de resistencia al esfuerzo cortante debido a: Incremento de los esfuerzos cortantes actuantes con el Incremento de los esfuerzos cortantes actuantes con el

correspondiente desarrollo de la presión del poro.correspondiente desarrollo de la presión del poro. Desarrollo rápido de las presiones elevadas en el agua Desarrollo rápido de las presiones elevadas en el agua

intersticial, producida por un sismo, explosión, etc. Se evita intersticial, producida por un sismo, explosión, etc. Se evita al compactar el suelo hasta una capacidad relativa mayor al al compactar el suelo hasta una capacidad relativa mayor al 50%50%

Los cuatro factores que al conjugarse producen la licuación Los cuatro factores que al conjugarse producen la licuación son: la saturación del suelo, una compacidad relativa menor son: la saturación del suelo, una compacidad relativa menor que el 50%, una solicitación dinámica y que el material este que el 50%, una solicitación dinámica y que el material este formado de arena fina o limo arenoso. formado de arena fina o limo arenoso.

Empuje de tierras: Empuje de tierras:

Es el problema que se presenta al tratar de Es el problema que se presenta al tratar de mantener dos masas de tierra adyacentes mantener dos masas de tierra adyacentes a distinto nivel, la solución consiste en a distinto nivel, la solución consiste en construir muros de retención o darles un construir muros de retención o darles un talud adecuado. talud adecuado.

Fenómenos de geodinámica:Fenómenos de geodinámica:

La expresión geodinámica externa se refiere La expresión geodinámica externa se refiere al movimiento en masa del terreno. Al al movimiento en masa del terreno. Al movimiento de una ladera, a un problema movimiento de una ladera, a un problema relativo a la inestabilidad de taludes, sea relativo a la inestabilidad de taludes, sea este un deslizamiento normal o un este un deslizamiento normal o un fenómeno de reptación. fenómeno de reptación.

Exploración de Vías TerrestresExploración de Vías Terrestres

Por se una obra lineal extensa , que en Por se una obra lineal extensa , que en general ejercerá un presión pequeña en general ejercerá un presión pequeña en un área grande, las vías terrestres un área grande, las vías terrestres requieren en general de exploraciones requieren en general de exploraciones que alcancen profundidades someras, con que alcancen profundidades someras, con un espaciamiento amplio. un espaciamiento amplio.

Métodos de Exploración Métodos de Exploración DirectosDirectos

Levantamiento geológicoLevantamiento geológico El objetivo principal de los levantamientos El objetivo principal de los levantamientos

geológicos es inspeccionar y tener la geológicos es inspeccionar y tener la información que permite definir con precisión las información que permite definir con precisión las condiciones geológicas presentes en la zona de condiciones geológicas presentes en la zona de estudioestudio

A) levantamientos geológicos superficiales.A) levantamientos geológicos superficiales. B) Levantamientos de obra subterránea. B) Levantamientos de obra subterránea.

Pozos a cielo abierto y trincheras:Pozos a cielo abierto y trincheras: Son excavaciones realizadas con el tipo Son excavaciones realizadas con el tipo

manual que se efectúan desde la superficie manual que se efectúan desde la superficie de terreno en sentido vertical, de profundidad de terreno en sentido vertical, de profundidad variable de secciones cuadradas. Se emplean variable de secciones cuadradas. Se emplean en estudios someros.en estudios someros.

Túneles y socavones:Túneles y socavones: Son excavaciones lo suficientemente grande Son excavaciones lo suficientemente grande

para que una persona pueda trabajar dentro para que una persona pueda trabajar dentro de ellas. Se realiza en obras civiles de de ellas. Se realiza en obras civiles de importancia. importancia.

Perforaciones:Perforaciones:

Después de haber realizado los estudios Después de haber realizado los estudios preliminares, es necesario efectuar preliminares, es necesario efectuar

perforaciones que proporcionan perforaciones que proporcionan información acerca de: la composición, información acerca de: la composición, espesor y extensión de cada una de las espesor y extensión de cada una de las formaciones del área, la profundidad del formaciones del área, la profundidad del agua subterránea, permite la realización agua subterránea, permite la realización

de pruebas de permeabilidad o los de pruebas de permeabilidad o los registros geofísicos del pozo; también se registros geofísicos del pozo; también se

obtiene muestras a las que se harán obtiene muestras a las que se harán diversas pruebas de laboratorio. diversas pruebas de laboratorio.

Métodos de Exploración Métodos de Exploración IndirectosIndirectos

Métodos geoeléctricos: Métodos geoeléctricos: Su principio se basa en que las variaciones Su principio se basa en que las variaciones

de la conductividad del subsuelo alteran el de la conductividad del subsuelo alteran el flujo de corriente en el interior de la tierra, lo flujo de corriente en el interior de la tierra, lo que ocasiona una variación de la distribución que ocasiona una variación de la distribución del potencial eléctrico.del potencial eléctrico.

Métodos geosismicos:Métodos geosismicos: Se provocan perturbaciones Se provocan perturbaciones

dinámicas en o cerca de la dinámicas en o cerca de la superficie del terreno, las cuales superficie del terreno, las cuales originan ondas que se registran en originan ondas que se registran en pequeños detectores (geófonos). pequeños detectores (geófonos). La medición de los intervalos de La medición de los intervalos de tiempo que hay desde que se tiempo que hay desde que se genera el impulso hasta su genera el impulso hasta su recepción permite determinar la recepción permite determinar la velocidad de propagación de las velocidad de propagación de las ondas del terreno. ondas del terreno.

Gracias por su atención Gracias por su atención