Reconocimiento Geotécnico

Determinación de la Profundidad de Apoyo de la Cimentación

En la determinación de la profundidad de apoyo de la cimentación intervienen varios factores:

• La relación entre las cargas y la presión de hundimiento.
• Profundidad suficiente, que es lo que se conoce con el nombre de «capa activa«.
• Cercanía de estructuras colindantes, límites de propiedad, futuras construcciones, etc. a los que se pueda influir durante o tras la construcción.
• Presencia de un nivel freático que genere necesidad de drenaje, impermeabilización, etc.
• Otros defectos subterráneos, como cavidades, minas o instalaciones urbanas.
• Presencia de restos arqueológicos.

Alcance del Reconocimiento del Terreno

El alcance del reconocimiento del terreno depende de:

• La información previa del plan de actuación urbanística.
• La extensión del área a reconocer.
• La complejidad del terreno.
• La importancia de la edificación prevista. Se debe acometer en la fase inicial de proyecto y en cualquier caso antes de que la estructura esté totalmente dimensionada.

Reglas Generales

• De todas las muestras se hará una descripción detallada.
• El número de determinaciones del valor de un parámetro de una unidad geotécnica investigada será el adecuado para que éste sea fiable.
• Deberá procurarse obtener los valores de muestras procedentes de puntos de investigación diferentes.
• Las determinaciones se podrán obtener mediante ensayos en laboratorio o «in situ».
• Los resultados de los ensayos granulométricos de suelos permiten matizar los criterios de clasificación.
• Para la comprobación de los estados límite se distinguirá entre:
  • Aquellos suelos cuya proporción en finos (limo + arcilla) sea inferior al 35%, o «suelos granulares».
  • Los que superen dicha proporción, «suelos finos».
• Para caracterizar la agresividad del agua freática se tomará como mínimo una muestra en el 50% de los sondeos.
• La resistencia al corte de un suelo es la resistencia interna por unidad de área que la masa del sólido puede ofrecer para evitar la rotura y deslizamiento a través de un plano dentro del mismo.

Ensayos de Suelos

Ensayo Edométrico

El Ensayo Edométrico:

• Permite el estudio de la compresibilidad unidimensional.
• El edómetro diseñado por Casagrande consiste en:
  • Un anillo cortador dentro del cual el suelo se encuentra comprimido.
  • Dos placas porosas que lo confinan y permiten la salida del agua en suelos saturados (No influye la compresibilidad del fluido).
  • Este conjunto se encuentra comunicado por las piedras porosas con un recinto exterior, para simular su situación bajo el nivel freático.
  • Un yugo que por medio de palancas aplica cargas.
  • Un micrómetro que mide el desplazamiento relativo entre las placas con precisión de milésima de milímetro.

Proceso

• Se carga por escalones, con una razón del orden de 1:2:
  • 5 – 10 – 20 – 50 – 100 – 200 – 400 – 800 – 1.000 – 1.500 (kPa)
• El aumento de compresión produce una disminución del volumen de poros, expulsando el agua.
• Al principio el descenso es rápido, después empieza a ser lento.
• El proceso de deformación-tiempo se llama CONSOLIDACIÓN.
• Entre cada escalón se espera, al menos, 24 horas.
• Se descarga también por escalones, de forma que el suelo va aumentando algo de volumen aunque con cierta lentitud.

Mediciones y Representación

• En el ensayo edométrico se miden:
  • Presiones aplicadas.
  • Descenso de la placa superior o «asiento» en el tiempo.
• Se representa mediante:
  • Las «curvas de consolidación» correspondientes a cada escalón:
    • Abscisas: Tiempo (sg) en escala logarítmica.
    • Ordenadas: Deformaciones (0,001 mm).
  • La «curva edométrica», que mide la compresibilidad del suelo:
    • Abscisas: Presiones (kPa o kp/cm2), en escala logarítmica.
    • Ordenadas: Índice de poros al final de cada periodo de consolidación («equivalente» a la altura de la probeta).
    • Con escala semilogarítmica las líneas de las trayectorias de carga y descarga tienden a ser rectas.

Ensayo de Corte Directo

Ensayo de Corte Directo:

• Aparato de corte directo (UNE 103401:1998):
  • Consta de una armadura inferior (fija) y otra superior (móvil).
  • Se coloca la muestra de suelo entre piedras porosas.
  • La muestra es cuadrada 60*60*25 mm o cilíndrica f50*25 mm.
  • Se aplica una carga vertical y se miden las deformaciones.
  • Se introduce un esfuerzo horizontal y se van dibujando las deformaciones (abcisas) y las tensiones horizontales (ordenadas).
• RESULTADO DEL ENSAYO:
  • Se ensayan 3 probetas con distintas fuerzas normales (s1, s2…).
  • Se obtienen las cargas horizontales de rotura (t1, t2,…).
  • Si se representan en un diagrama (s-t), el criterio de rotura de Mohr-Coulomb debe tener forma de recta, que se obtendría por aproximación.

Ensayos de Compresión Simple

Ensayos de Compresión Simple:

El ensayo de compresión simple es equivalente a un ensayo triaxial sin presiones horizontales:

• Se realiza en condiciones «rápidas».
• Las probetas deben tener diámetro igual o mayor de 35 mm.
• Con una relación altura/diámetro igual o mayor de 2.
• El valor obtenido (qu) es el doble de la cohesión «sin drenaje» (cu), también conocida como resistencia al corte sin drenaje.
• En función de él pueden clasificarse los suelos cohesivos: muy blanda, blanda, media, firme, muy firme y dura.

Ensayo de Placa de Carga

Ensayo de Placa de Carga:

• Permite determinar las características de deformación y resistencia superficial de un terreno.
• Consiste en colocar una placa sobre el terreno, aplicar unas cargas y medir las deformaciones.
• El resultado es un diagrama tensión-deformación.
• Es un ensayo a «tamaño natural»:
  • Se aplican al terreno incrementos de carga mediante un gato hidráulico que apoya sobre una reacción.
  • El asiento se mide por tres comparadores situados sobre la placa con referencia en puntos exteriores.
  • Se usan placas de 30 cm de lado y en casos especiales de 60 cm.
  • Se ejecuta el ensayo a una distancia de la placa al borde de la excavación de 0,60 m, para que no influya el terreno.
  • El ensayo se lleva hasta el triple de la presión supuesta.
  • Hay rotura si el asiento llega al 20% del diámetro del área cargada.
• Si el nivel freático estuviese alto pueden producirse errores importantes si no se baja el nivel del agua.
• Empleo del S.P.T.:
  • Es muy sencillo de realizar y existe abundante documentación para correlacionar N con otros parámetros del terreno.
  • Para su interpretación hay que conocer la naturaleza del suelo.
  • Preferente en suelos granulares, en los que además no se pueden tomar muestras inalteradas.
  • En general poco adecuado para determinar la resistencia de suelos coherentes (susceptibilidad, tixotropía, etc.), pero es indicativo.
• Se suelen aplicar correcciones a N por:
  • Presencia de nivel freático: No se disipan las presiones intersticiales.
  • Tipo de suelo, si son arcillosos se puede corregir.
  • Profundidad, por la energía absorbida por el varillaje y la presión de confinamiento.
• Proporciona una medida indirecta de la resistencia de los suelos:
  • La compacidad de suelos granulares: Densidad relativa y ángulo de rozamiento interno.
  • La resistencia de arcillas preconsolidadas por encima del nivel freático.

Estados Límite Últimos

• HUNDIMIENTO: El cociente entre la presión de hundimiento y la presión actuante sobre el terreno no debe ser inferior al coeficiente de seguridad prescrito.
• VUELCO: Se produce en cimentaciones poco cargadas con pequeño ancho equivalente cuando el movimiento predominante sea el giro.
• DESLIZAMIENTO: El cociente entre la resistencia al corte en el contacto terreno zapata y la carga horizontal actuante no debe ser inferior al coeficiente de seguridad prescrito.
• ESTABILIDAD GLOBAL: Cuando se forma una superficie de rotura continua que engloba una parte o toda la cimentación.

Tipos de Asientos

a) Asiento instantáneo (Si): se produce de manera inmediata o simultánea con la aplicación de la carga. Si el suelo es de baja permeabilidad y se encuentra saturado, en los momentos iniciales apenas se produce drenaje alguno, de manera que este asiento inicial corresponde a una distorsión del suelo, sin cambio de volumen.

b) Asiento de consolidación primaria (Sc): se desarrolla a medida que se disipan los excesos de presión intersticial generados por la carga y se eleva la presión efectiva media en el terreno, lo que permite la reducción progresiva del volumen de huecos del suelo. Este asiento es especialmente importante en suelos arcillosos saturados, ya que puede dilatarse considerablemente en el tiempo.

c) Asiento de compresión secundaria (Ss): se produce en algunos suelos que presentan una cierta fluencia (deformación a presión efectiva constante). Aunque puede comenzar desde los primeros momentos tras la aplicación de la carga, habitualmente sólo puede distinguirse con claridad una vez finalizado el proceso de consolidación primaria.

El asiento total resultante será por tanto la suma de las tres componentes anteriores: St = Si + Sc + Ss

Sondeos Mecánicos

Sondeos Mecánicos:

• Los sondeos son perforaciones de diámetros y profundidad variables cuyo objetivo es reconocer la naturaleza y localización de las diferentes unidades geotécnicas del terreno, así como extraer muestras del mismo y, en su caso realizar ensayos a diferentes profundidades.
• Permiten:
  • Llegar a profundidades superiores a calicatas.
  • Reconocer el terreno bajo el nivel freático.
  • Atravesar capas de alta resistencia.
  • Extraer muestras inalteradas profundas.
  • Realizar pruebas de deformabilidad o resistencia (presiómetro, molinete, SPT, etc.).
  • Tomar muestras de acuíferos profundos o realizar ensayos de permeabilidad in situ.
  • Determinar valores índice de la roca en macizos rocosos.
  • Detectar y controlar las variaciones del nivel freático.
• Método de perforación:
  • Habitualmente se realizan a rotación con baterías simples o dobles y corona.
  • Para avanzar en gravas puede ser preciso el empleo de trépanos (no se extrae muestra).
• Los sondeos a rotación pueden utilizarse en cualquier tipo de terreno, especialmente en rocas o ante alternancia de capas cementadas duras con otras menos cementadas.
  • Pueden existir problemas en el reconocimiento de suelos granulares finos bajo el nivel freático y en el de bolos o gravas gruesas.
  • El agua de perforación puede alterar los suelos colapsables.
  • Las rocas blandas pueden fragmentarse por efecto de la rotación.
• Su registro debe reflejar:
  • Situación geográfica, fecha y hora.
  • Cota del terreno y de la capa freática.
  • Herramienta utilizada a cada profundidad.
  • Cotas entre estratos y clasificación.
  • Muestras obtenidas y su cota.
  • Ensayos realizados in situ.

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