ppt sessio 1_v2011-01

Postgrau de Patologia i Estudi Estructural de Construccions GEOTÈCNIA

Sessió 1 diap. 1

POSTGRAU DE PATOLOGIA I ESTUDI ESTRUCTURAL DE CONSTRUCCIONS

GEOTÈCNIA

SESSIÓ 1: Processos relacionats amb el comportament del terreny

Aquest document està protegit per una llicència Creative Commons de classe by-nc-nd. Podeu trobar la font i les condicions d’ús al següent link: http://www.estudiosgeotecnicos.info


Sessió 1 diap. 2

Contingut de matèries relatives a geotècnia durant el curs


Sessió 1 diap. 3

Sessió 1: processos relacionats amb el comportament del terreny

Accions: edificació sòl

Falla del terreny

Assentament

Expansivitat

Col·lapse

Incidències sobre l’aqüífer

Sisme

Sessió 2: el reconeixement geotècnic en la rehabilitació

Sessió 3: rehabilitació de fonamentacions i millora del terreny

OBJECTIUS DEL DIA:

- IDENTIFICAR ELS PROCESSOS I AGENTS QUE RELACIONEN EL TERRENY AMB L’EDIFICI I QUE SÓN SUSCEPTIBLES DE

DESENVOLUPAR DANYS / PATOLOGIES

- ENTENDRE LA RELACIÓ ENTRE EL TERRENY I L’EDIFICI, ESPECIALMENT A EFECTES DE LES ACCIONS QUE PODEN

CONDUIR A DANYS / PATOLOGIES


Sessió 1 diap. 4

Influència de l’edificació sobre el sòl


Sessió 1 diap. 5

Accions de l’edificació (o del procés constructiu) sobre el sòl


Sessió 1 diap. 6

Modificacions de l’estat

de càrregues

Excavacions / descàrrega (h / v)Fonamentacions / càrrega (v)Contenció activa / càrrega (h)

Modificació de la dinàmica

hídrica (gradients)

Abatiment del nivell freàtic (cons.)Recàrrega d’aqüífersEfecte pantalla de soterranis

Modificació de la humitat Alteració d’equilibri evapotranspiracióDessecacióAccés d’aigua al sòl

Arrossegament / rentat de fins / sifonament

Alteració de sòls metaestables

Reaccions del sòl vers les accions de l’edificació


Sessió 1 diap. 7



Sessió 1 diap. 8

Modificacions de l’estat de càrregues per descàrrega: moviments



Sessió 1 diap. 9

Modificacions de l’estat de càrregues per càrrega

falla

assentament



Sessió 1 diap. 10

Modificacions de l’estat de càrregues per empentes: moviments diferits



Sessió 1 diap. 11

Modificació de la dinàmica hídrica Empentes lateralsInestabilitat de talussosHumitats

-modificacions de l’estat tensional

- alteracions del gradient

- alteracions del terreny per modificacions del gradient

edifici

terreny



Sessió 1 diap. 12

Modificació de la humitat

Expansivitat / col·lapse

Danys per falla generalitzada del terreny


Sessió 1 diap. 13

Falla generalitzada del terreny: Ll. Mohr – Coul. i P. De Terzaghi


Sessió 1 diap. 14

Condicions d’estabilitat d’un fonament

Estat límit últim del sòl

Estat límit de servei de l’estructura

Cohesió

Angle de fregament intern

Paràmetres resistents del terreny

Criteri o “llei” de Mohr – Coulomb: Tf = C + σ tg ϕ

Principi de Terzaghi: Tots els processos de tipus mecànic (resistència i deformació entre ells) estan governats per les tensions efectives

σ ’ = σ - u Tf = C’ + σ ’ tg ϕ ’

LLEIS FONAMENTALS:

cohesió i angle de fregament intern


Sessió 1 diap. 15

La condició per a l'inici dels lliscament s'estableix segons les següents expressions:

)()tgN( T Ac+≥ φ

cA

+≥ φtgN

A

T

c+≥ )tg( φστ

paràmetres resistents: el criteri de Coulomb


Sessió 1 diap. 16

estudi sobre els murs de conenció

1776:

τ f = c + σ n * tg Φ

paràmetres resistents: les tensions efectivesllei de Terzaghi


Sessió 1 diap. 17

Tots els processos de tipus mecànic dels sòls (resistència i deformació entre ells) estan governats per les tensions efectives

σ ’ = σ - u τ = C’ + σ’ tg ϕ ’

)1(Ss

uNN i −−=

forces considerades per Coulomb

Falla generalitzada del terreny: expressió generalde Brinch - Hansen


Sessió 1 diap. 18

Falla generalitzada del terreny: expressió per sòls coherents saturats en situació “no drenada” (φ = 0)


Sessió 1 diap. 19

pvh = q + 5.14 Su (1 + sc + dc - ic - bc – gc)

El coeficient de seguretat total


Sessió 1 diap. 20

F = 3?

Perquè?

Danys per falla generalitzada del fonament


Sessió 1 diap. 21

Falla generalitzada del terreny


Sessió 1 diap. 22

Falla generalitzada del terreny: danys


Sessió 1 diap. 23

falla generalitzada: intervenció


Sessió 1 diap. 24

-L’enfonsament d’una fonamentació o el trencament d’un talús depèn de:

- Les característiques pròpies del sòl (cohesió, angle de fregament intern)

- La pressió intersticial

- La sobrecàrrega de terres

exercici: comentar quines situacions poden donar lloc a l’enfonsament d’una fonamentació que fins al moment havia estat estable

SI hi podem inervenir fàcilment

NO hi podem inervenir o la intervenció és costosa

Danys per assentament


Sessió 1 diap. 25




Assentaments: evolució amb el temps i deformació del sòl


Sessió 1 diap. 26

Si: assentament immediat

Sc: assentament per consolidació

Ss: assentament per consolidació secundària o fluència

Principis teòric del càlcul d’assentaments


Sessió 1 diap. 27




Mòdul de deformació elàstica (E)

Coeficient de compressió (Cc’)

Paràmetres “deformacionals” del terreny

Model de Winkler: ks = q / s

“Llei” elàstica ajustada: dH = (H·Dp) / Es

(dH = assentament; H: gruix del nivell en qüestió; Es = mòdul elàstic equivalent del terreny; Dp

= sobrepressió induïda per la fonamentació) “Llei” de la consolidació: dh=H×Cr'×log((po'+Dp1)/po')+H×Cc'×log((pc'+Dp2)/pc'))

(dh: assentament de la capa de sòl de gruix H; Cr’: coeficient de recompressió; Cc’: coeficient de compressió; Dp1: valor mínim entre Dp i pc’)

Assentaments en sòls coherents:evolució amb el temps i deformació del sòl


Sessió 1 diap. 28

Danys per assentament / definicions


Sessió 1 diap. 29

Definicions bàsiques del moviment de fonamentacions

s: assentament: sa

δs: assentament diferencial: sb-sa

β: distorsió angular: (sb-sa)/La-b

ω: inclinació: angle girat respecte a la vertical segons la línia mitja que defineix la posició deformada de la fonamentació

Valors límit de deformabilitat (CTE DB SE-C)


Sessió 1 diap. 30

Deformacions en arruf o “quebrant”


Sessió 1 diap. 31

Arcs de descàrrega per assentament d’arruf


Sessió 1 diap. 32

Esquerdes divergents per trencament “a quebrant”


Sessió 1 diap. 33

Esquerdes típiques de cantonada


Sessió 1 diap. 34



Sessió 1 diap. 35

Resposta unitària de l’estructura Esquerda per assentament diferencial d’un mur



Sessió 1 diap. 36

Esquerda per assentament d’un pilar en la junció amb l’envà



Sessió 1 diap. 37

Esquerda per assentament d’un envà afavorida per la presència d’una finestra



Sessió 1 diap. 38

Esquerdes per flexió de murs de càrrega



Sessió 1 diap. 39

Assentament generalitzat d’un replè estructural: afecció a coberta



Sessió 1 diap. 40

Assentament generalitzat d’un replè: deformació coberta



Sessió 1 diap. 41

Assentament generalitzat d’un replè: trencament envans



Sessió 1 diap. 42

Assentament generalitzat d’un replè: distorsió finestrals



Sessió 1 diap. 43

Assentament generalitzat d’un replè: distorsions



Sessió 1 diap. 44

Assentament generalitzat d’un replè: trencament envans - forjat



Sessió 1 diap. 45

Assentament generalitzat d’un replè (detall afecció forjat i pilar)



Sessió 1 diap. 46

Assentament generalitzat d’un replè: sostre, envans, distorsions



Sessió 1 diap. 47

Assentament generalitzat d’un replè, detalls



Sessió 1 diap. 48

comentar: direcció dels moviments?



Sessió 1 diap. 49

Estructura de contenció del replè estructural: comentar direcció dels moviments

Assentaments: proposta d’exercici (grups de 3-4 persones)


Sessió 1 diap. 50

Hem sol·licitat un estudi geotècnic per a un projecte de rehabilitació. En l’apartat de recomanacions, el capítol destinat a assentaments diu textualment:

-L’assentament màxim que s’estima pugui assolir l’edifici sota les condicions que haurà de suportar el terreny sota la fonamentació és de 2.54 cm, un valor que permet assegurar una correcta admissibilitat de l’estructura a les deformacions induïdes per les càrregues que haurà d’assumir la fonamentació.

Discutir la suficiència de l’anàlisi. Comentar la validesa de la informació. Valorar les repercussions d’un assentament com el que s’ha estimat sobre una estructura nova i sobre una estructura que es preveu rehabilitar.

Col·lapse de sòls


Sessió 1 diap. 51

Col·lapse de sòls: naturalesa


Sessió 1 diap. 52

-Sòls col·lapsables o metaestables: pateixen un assentament sense necessitat de càrrega per efecte de l’increment d’humitat.

-Causes:

-Sòls granulars amb compacitat molt baixa

-Sòls granulars feblement cimentats per un component soluble

-Sòls o roques formats per íntegrament components solubles

-Sòls susceptibles a la tubificació

Col·lapse de sòls: efectes


Sessió 1 diap. 53

-Amb molta posterioritat a la construcció de l’edificació pot produir un assentament molt important i sobtat per efecte de col·lapse.

-Problemes importants en casos en que es canvien les condicions d’ús d’edificacions situades sobre aquests materials que durant molt temps no han patit problemes.

-Risc proper: baix. Alguns casos a considerar en:

-Sòls llimosos susceptibles de tubificació a la Conca d’Igualada

-Formacions evaporítiques de la conca central

Col·lapse de sòls: estats de consistència


Sessió 1 diap. 54

fragilitat

elasticitat

plasticitat

resistència nul·la

sobresaturat

subsaturat

Límite líquido(WL)

Límite plástico(WP)

Límite de retracción(WP)

Estado líquido

Estado plástico

Estado semisólido

Estado sólido

Hum

edad

cre

cien

te

Mezcla fluidade agua y suelo

Suelo seco

Valoració de la col·lapsabilitat d’un sòl: criteri de Gibbs


Sessió 1 diap. 55

Col·lapsable si Gseca < 2.6

1+(0,026·wL)

Valoració de la col·lapsabilitat d’un sòl: assaig en edòmetre


Sessió 1 diap. 56

Assaig de col·lapse en edòmetre


Sessió 1 diap. 57

Expansivitat


Sessió 1 diap. 58

Expansivitat


Sessió 1 diap. 59

-Conceptes bàsics:

-Estructura mineralògica de les argiles

-Humitat de saturació / estats de consistència en relació al potencial expansiu.

-Qüestió:

-Hi ha argiles expansives o condicions favorables a l’expansivitat?

Expansivitat: zones de risc


Sessió 1 diap. 60

Expansivitat: factors condicionants


Sessió 1 diap. 61

-Mineralogia del sòl: Esmectites Na > Esmectita Ca > Illita > Caolinita

-Densitat (+Gn +Sw)

-Estat de tensions (+σ - Sw)

-Humitat inicial (+H - Sw)

Expansivitat: factors determinants

-Canvis d’humitat periòdics (clima)

-Canvis d’humitat en relació al procés constructiu, a la rehabilitació o l’ús de l’edificació

-Presència de plantes amb necessitats d’aigua estacionals

Expansivitat: la capa activa


Sessió 1 diap. 62

IL = (w – wp) / Ip

Danys per processos d’expansivitat


Sessió 1 diap. 63

-Equivalents (en “sentit contrari”) als descrits pels fenòmes d’assentament.

-Danys lleus: deformacions lleus de paviments i de marcs de portes o finestres (problemes d’ús)

-Danys mitjans: deformacions importants de paviments, afecció inicial a estructura. Aparició d’esquerdes en tancaments.

-Danys importants: aixecament de fonamentacions superant el límit admissible de servei (tancaments, conduccions afectades...)

-Danys severs: aixecament de fonamentacions superant el límit últim de l’estructura.

Evolució del procés

Valoració preliminar de l’expansivitat d’un sòl


Sessió 1 diap. 64

Potencial de expansión

Límite líquido wl

Límite de retracción wr

Índice de plasticidad Ip

% partículasD < 1 micra

Muy algo > 63 < 10 > 32 > 37

Alto 50 - 63 6 - 12 23 - 45 18 - 37

Medio 39 - 50 8 - 18 12 - 34 12 - 27

Bajo < 39 > 13 < 20 < 17

Valoració de l’expansivitat d’un sòl: assaig en edòmetre


Sessió 1 diap. 65

risc potenciald'inflament

inflament lliure%

tensió màxima d'inflament kPa

baix < 10 < 30

mitjà 10 - 20 30 - 120

alt 20 - 30 120 - 250

molt alt > 30 > 250

Valoració de l’expansivitat d’un sòl: assaig LambeNOMÉSQUALITATIVA


Sessió 1 diap. 66

Evolució típica d’un problema d’expansivitat


Sessió 1 diap. 67

-Estat inicia d’ús de l’habitatge increment de la humitat en la zona interior edificada per descompensació de l’equilíbri hídric del sòl danys menors (portes que no tanquen, paviments lleugerament deformats). El procés s’estabilitza en poc temps (dos anys...)

-Aportació d’aigua per rec continuat i intens o pèrdues lleus de canonades deformacions inicials de l’estructura. Esquerdes properes als tancaments.

-Aportacions d’aigua importants (pèrdues de piscines, trencament de canonades...) aixecament localitzat d’algunes fonamentacions, problemes estructurals greus.

-Zones amb règim climàtic àrid sever en presència d’argiles altament expansives ruïna de les estructures.

Casos propers a tenir en compte


Sessió 1 diap. 68

-Algunes formacions de sòls i sediments terciaris de les conques prelitorals (Vallès – Penedès).

-Casos més significatius en formacions terciàries de la fossa del Camp (p.e. Santa Oliva).

-Materials margosos del Pliocè del pla de Barcelona en cas de descàrrega significativament important per la construcció de soterranis.

Aqüífers i construccions sota rasant


Sessió 1 diap. 69

Efectes recíprocs aqüífer - edifici


Sessió 1 diap. 70

Efectes aqüífer – edifici (directes):

- modificacions estat de càrregues- intrusions

Efectes obra –> aqüífer -> terreny -> edifici / obra

- modificacions estat de tensions- efecte dren- efecte pantalla- rentat de fins- sifonament

Efectes / accions directes de l’aqüífer sobre l’edifici

modificació de l’estat de càrregues


Sessió 1 diap. 71

Ascens de la cota piezomètrica

NovaEmpentahidràulica

Efectes / accions directes de l’aqüífer sobre l’edifici

intrusions


Sessió 1 diap. 72

Efectes de l’obra en execució sobre l’aqüífer i el seu contextmodificació de l’estat de tensions local


Sessió 1 diap. 73

Descens deNivell freàtic

Situació inicial

¿ Q(f) = Q(i) ?

Q(i)

http://lh3.ggpht.com/_qFJEJ54NBZo/StzZj8tbX0I/AAAAAAAANOM/GxpK_g9P5e8/s1600-h/clip_image019%5B1%5D.gif

Efectes de l’obra sobre l’aqüífer

efecte dren de l’edifici -> abatiment del N.F.


Sessió 1 diap. 74

flux

dren

Efectes de l’obra sobre l’aqüífer

efecte pantalla de l’edifici -> ascens / abatiment del N.F.


Sessió 1 diap. 75

barreraflux

flux

Efectes de l’obra en execució sobre l’aqüífer -> el terreny

rentat de fins per bombament


Sessió 1 diap. 76

flux hídric

grans arrossegats

http://lh3.ggpht.com/_qFJEJ54NBZo/StzZj8tbX0I/AAAAAAAANOM/GxpK_g9P5e8/s1600-h/clip_image019%5B1%5D.gif

Sinkholes: cas extrem de dissolució + arrossegament de finsprof = 100 m


Sessió 1 diap. 77

Sinkholes domèstics... Prof = 12 m


Sessió 1 diap. 78

Sinkholes... a Bellaterra (v = 350 m3)


Sessió 1 diap. 79

Efectes de l’obra en execució sobre l’aqüífer -> el terreny

sifonament


Sessió 1 diap. 80

σ’ = σ - u ; (si C = 0) --> τ = σ’ tg ϕ’ ... si u = σ ... σ’ = 0 --> ?

Sifonament... cas pràctic


Sessió 1 diap. 81

Danys per efecte de sisme


Sessió 1 diap. 82

Danys per efecte de sisme


Sessió 1 diap. 83

-incidència directa sobre el terreny: liqüefacció del sòl i falla general de la superestructura

-Incidència directa sobre l’estructura:

-Cisalla

-Ressonància

-Palmeig

Dany per sisme: liqüifacció del sòl (Nagata)


Sessió 1 diap. 84

Danys per sisme: esquerdes en “creu de Sant Andreu” (Cali)


Sessió 1 diap. 85

Dany per sisme: cisalla a nivell dels forjats (Cali)


Sessió 1 diap. 86

Danys per sisme: ressonància


Sessió 1 diap. 87

Danys per sisme: “palmeig” (Ciutat de Mèxic)


Sessió 1 diap. 88


Sessió 1 diap. 89

RESUM DEL DIA

PROCESSOS I AGENTS QUE RELACIONEN EL TERRENY AMB L’EDIFICI I QUE SÓN SUSCEPTIBLES DE DESENVOLUPAR DANYS / PATOLOGIES:

- PÈRDUA DE CONFINAMENT LATERAL- SOBRECÀRREGA- CANVIS EN EL GRADIENT HIDRÀULIC- CANVIS D’HUMITAT

EFECTES DE LES ACCIONS QUE PODEN CONDUIR A DANYS / PATOLOGIES

- FALLA GENERALITZADA- ASSENTAMENT- AFECCIONS PER O SOBRE L’AQÜÍFER- INFLAMENT / COL·LAPSE- SISME

moltes gràcies per la vostra atenció


Sessió 1 diap. 90

ppt sessio 1_v2011-01

Documents