BOLETINMIG19

7/23/2019 BOLETINMIG19

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Boletín Técnico M.I.G N°-19 ( Lgga-1996) Propuesta para las cimentaciones en suelos aluvionales

(máximo)

G + S + M (Sólido)

70 %

30 %

MatrizMaterial aluvial

3.9%

(Sólido)

Matriz

Bolones

(mínimo)

1 Matriz

Vv

1 (Sólido) (Sólido)

95 %

5%

Máximo Vv

13.3% 85 %

15 %

Bolones(Sólido)

Matriz

Mínimo Vv

Bolones

Matriz

(Sólido)

BOLETÍNTECNICOM.I.G

GEOTECNIA

PROPUESTA PARA LAS CIMENTACIONES EN SUELOS ALUVIONALESAlberto José Martínez Vargas

Número-19Septiembre-Octubre

EDITORIAL

Motivado por el estudio e investigación de suelos aluvionales en zonas de altoriesgo por huaycos en Chosica, Lima-Perú y al comprobar que en obrasespeciales de ingeniería civil como Presas, Reactor Atómico, Bocatoma, Puentes,etc, se ha cimentado sin merecer las correcciones de las cantos > 3” y lapresencia de boleos que en la mayoría de los casos representa más del 50% delvolumen. Muchos diseños de obras fueron sobredimensionadas otras encierran

incertidumbre en su estabilidad con limitaciones para su clasificación en elS.U.C.S, y su definición en la determinación de sus propiedades estas puedenser encontradas con pruebas in-situ o aparatos gigante en el laboratorio queconducen a un análisis del comportamiento real ,sin embargo no económico, nipractico, existe otra posibilidad de análisis el trabajar con los aparato existentes yseleccionando el rango de diámetros de las gravas que es posible efectuarensayos en el laboratorio y que permita conocer las tendencias con diferentesmatrices. En consecuencia resulta importante en la clasificación de los suelosgranulares su gradación o granulometría, incluyendo todos los tamaños de laspartículas del suelo, y si se omite la mayor parte de un volumen unitario deberíaefectuarse su corrección para una adecuada interpretación y uso de losparámetros requeridos. Los métodos y procedimientos convencionales,normalizados en mecánica de suelos como el S.U.C.S tienen tiempos más o

menos largo en la práctica con suelos menores de 3" y poco o casi nada para losmayores, y donde las referencias técnicas y observaciones del comportamientode estructuras y obras de tierra, sugieren mejorar el análisis de su granulaciónque son escasas y casi nunca reportadas. En obras importantes se vienenocasionando gastos innecesarios al darles mayor capacidad de carga, rigidez pormedio de inyecciones, sobre dimensión estructural o simplemente asignándole unvalor numérico referencial sin ninguna sustentación técnica. Es más nuestrainvestigación esta iniciando con un material granular común y representativo delos máximos tamaños que se encuentran como producto de los Huaycos “Flujode bloques y lodos” o (dreby flugue) que ocupan las partes bajas en las subcuencas de torrenteras y donde existen pueblos y ciudades, sin que las NormasE.050 Mecánica de Suelos y Cimentaciones no considera, y permite estudios yproyectos sin el buen criterio y experiencia de los profesionales responsables y

especialistas geotécnicos.Es nuestro propósito complementar la influencia de la granulometría y susproporciones desde bloques, gravas mayores de 3” que las normas y laclasificación SUCS considera para el diseño de vías de comunicación decarreteras, aeropuertos, pero no en cimentaciones sobre suelos naturales queson predominantes en el Perú. La investigación cubre los suelos granulares hastalas gravas, efectuando las correcciones pertinentes en cimentaciones, para locual no dispone de un modelo como la arena Ottawa, que permite un control decampo y laboratorio.La ausencia de condiciones y sin apoyo para la investigación en FIC-UNI, delJefe de investigación impide divulgar el Boletín Técnico MIG después de 10números difundidos en la pagina Wed del Post grado durante cuatro añosconsecutivos, sobre aportes de licuación y colapso de gravas del Perú, tema poco

investigado en el Mundo (9 casos), en Perú el profesor Martínez ha identificado10 casos uno histórico-geológico en licuación en Arequipa y otro en el cuerpo deuna presa en la Oroya-Junín, los restantes son en gravas colapsables en PiuraMoquegua, Arequipa y Tacna).

DIRECTOR

ALBERTO J MARTÍNEZ VARGAS

PROFESOR EMËRITO .LIMA-PERÚ

M.I –MS. UNAM-México

C..I.P-582

ASESOR, CONSULTOR ENINGENIERIA GEOTECNICA

……..- …….ESPECIALISTA GEOTÉCNICO

ALBERTO J MARTÍNEZ DEL ROSARIO

Ing° Civil C:I:P-53362

Director del Laboratorio

Geotécnico M.I.G

………… - ………..

INFORMATICA APLICADA

ALBERTO J MARTÍNEZ VARGAS JUNIOR

Bachiller F.I.C-U.N.I .-----------------------------------------

LUIS F MARTÍNEZ VARGAS

INGENIERO GEOGRAFO

MEDIO AMBIENTE Y SIG

Universidad Federico Villareal

Ing° GLADYS HURTADO AQUINO

Alumno del Post grado FIC-UNI

-----------------------------------

↸ Calle3, 853. la florida rimac lima-perú.

4816278 proyectos amv @ yahoo. es

martinez [email protected]




Pag-2 SUMARIO

Estudios, investigaciones y experiencia de campo en suelos aluvionales con predominio de boleos (diámetro mayorde 3"), encuentran limitaciones para su clasificación en el S.U.C.S, que al no considerarse se introduce errores ensus propiedades físicas, distorsionando posteriormente el análisis de su comportamiento, la experiencia conmuestras grandes en el laboratorio es reducida y en el campo existen dificultades con las pruebas de S.P.T, C.P.T.y ensayos de placas, en estas condiciones los resultados son cuestionables y los ensayos macro sonantieconómico en nuestro medio, donde la indiferencia y la envidia del bajo nivel técnico y científico.

Frente a esta situación se viene adoptando valores numéricos referenciales diferentes a la realidad, y en el mejorde los casos se realizan ensayos de laboratorio (corte directo, triaxial ) en especimenes de la matriz del suelo sincorregir la presencia de boleos y excepcionalmente bloques.

En este trabajo se presenta clasificaciones de suelos aluvionales incluyendo los boleos, se advierte los erroresintroducidos, y se sugiere alternativas para determinar los parámetros en base a las propiedades físicas delmaterial granular en función del volumen expresado por la relación de vacíos y el peso seco.

Se concluye:a) Que el suelo del aluvión puede clasificarse en el S.U.C.S con sus mismos principios y reglas.

b) Algunas reflexiones sobre la influencia de los suelos aluvionales explicarían los problemas e incertidumbres enlos estudios, construcción, supervisión y vida de servicio con las diferentes tipos de gravas especiales.

GRADACIÓN

Al revisar y analizar los sistemas de clasificación desuelos por su granulometría que consideran ymencionan el tamaño de las denominaciones de laspartículas mayores de 3", como se muestra en elCuadro-1, se observa que el sistema A.G.U. es el máscompleto, presenta por tamaño tres tipos: bloquesmayores de 4.00 m, bolones entre 0.25 y 4 m yguijarros entre 0.064 y 0.25 m, y el ASEE propone elsímbolo para bloques (Bidr) y bolones (Cbl), en cambioel ASTM y AASHTO son iguales y consideran dos tiposque incluye a todos los tamaños mayores que la grava,el DIN y SUCS son más generales.

Considerando que el S.U.C.S limita clasificar el materialgranular mayor de 3", impuesto por su aplicaciónoriginal en pavimentos de aeropuertos y caminos, dadopor Casagrande; ello ha contribuido a que en elmuestreo se separe el material mayor de 3" y solo seconsidera la parte de la matriz para clasificarla,constituida por gravas, arenas, limos y arcillas.

Las características geológicas y geotécnicas másimportantes de los suelos aluvionales fueron estudiadaspor A. Martínez, J. Martínez (1991 y 1992), en estaoportunidad se presenta la clasificación y reclasificaciónincluyendo los boleos en cimentaciones de obrasimportantes del Perú. Es de interés la experienciachilena por encontrarse que el trabajo de Moguera(1987), es el que aporta mayores datos para unainterpretación correcta de las gravas del río Maule y río

Melado, como se muestra en el Cuadro-2, reclasificadapor tener Bo > 50%.La experiencia Chilena indica que estos sedimentos"fluviales" son gruesos constituidos por gravas quecontienen un alto porcentaje de bolones que complicanaún más el muestreo, encontrando que el uso deCucharas de almeja (Chanshell) ha resultado muypositivo, así mismo indican que las calicatas y zanjas sonrecomendables en cimentaciones superficiales yprofundas mientras no se encuentre con la presencia dela nivel freático, o impida la extracción de los boleos

CUADRO – 1: CLASIFICACIÓN POR GRANULOMETRÍA – TAMAÑO MAYORES DE 3”

DENOMINACIÓN AGUDIN4022

ASTMD422,D653

AASHTOT-88

SUCSD-2487

A.S.E.E.SUGERENCIASA.M.V. (1993)

InglésCastella

no

TIPO DETAMAÑOS

Tamaño (mm)

Boulders Bloques ----- > 4000 (Bldr) > (9”)

Cobbles Boleos

Muy grandeGrandeMedianoPequeño

4000 a 20002000 a 10001000 a 500500 a 250

> 300 > 300

GuijarrosGrandes

Pequeños250 a 125125 a 64

> 60

300 a 75 > 75

> 75 (Cbi)76 – 230(3” – 9”)

> 75Bo

Gravel Gravas Muygruesos

< 64 < 60 < 75 < 75 < 75(< 3”)

< 76 (3”) < 75G

A.G.U. American Geophysical UnionA.S.E.E. American Society for Engineering Education System (Burmister, 1948)



Boletín Técnico M.I.G N°-19 ( Lgga-1996) Propuesta para las cimentaciones en suelos aluvionalesCUADRO – 2: EXPERIENCIA CHILENA Pag-3

MUESTRAN°

UBICACIÓNTAM.MÁX.(cm)

%BOLONERÍA

6”

% GRAVA(4” – 6”)

% ARENA> N° 250

% FINO< N° 200

Cu CcCLASIFICACIÓN

S.U.C.S.RECLASIFICACIÓN

A.M.V. Perú

1112-13

Río MauleRío Melado

5856

5950

3129

615

46

57.8342.9

12.38.6

GPGP-GM

Bo + GPBo + (GP-GM)

> 50%

PROPUESTA DE CLASIFICACIÓNPARA SUELOS ALUVIONALES

En el Cuadro-3 se da la clasificación yreclasificación de suelos aluvionales,otros ejemplos, en el libro del autorsobre Mecánica de Suelos, materialque fue analizado y discutido en elPostgrado de Magíster en la UNÍ, Lima-Perú y publicado en Lgga-138,ref-2

Se hace notar que la gran mayoría deestudios de mecánica de suelos deimportante proyectos no consideran, nipresentan correcciones por la omisiónde la boleos, algunos lo aprecian ytodos lo mencionan sólo cuando elporcentaje es menor de 50%, y cuandoes mayor según las mismas normasdebería recibir el nombre del suelopredominante, que consideramos comoB0 sumando el material restante.

MATERIAL NATURAL ALUVIONAL CON MAS DE 50% DE BOLONES

Tomamos como material de referencia el estudiado por Martínez (1991a)en Pedregal, Lima-Perú, que en promedio tiene:

Material de aluvión del Pedregal = 30% de Matriz + 70% Boleos (Fig. 1).

Es obvio, que en la matriz, el volumen de vacíos disponibles, es del suelofino que es una de las tres fases normales, como el gas o aire que llena losvolúmenes de los espacios vacíos, de este modo las propiedades puedenser evaluadas en función de emáx = 13.3%, emín = 3.9% de la matriz y luegocorregir aumentando el volumen de los sólidos de la botonería.

(máximo)

G + S + M (Sólido)

70%

30%

MatrizMaterial aluvial

3.9%

(Sólido)

Matriz

Bolones

(mínimo)

1 Matriz

Vv

1 (Sólido) (Sólido)

95%

5%

Máximo Vv

13.3% 85%

15%

Bolones(Sólido)

Matriz

Mínimo Vv

Bolones

Matriz

(Sólido)

Fig. 1 Diferentes formas de representar al material de aluvión y sus partes

Para el material de aluvión se tiene: 0.05 < e < 0.15

CUADRO - 3

PROPUESTA DE CLASIFICACIÓN EN SUELOS ALUVIONALES

LUGARCLASIFICACIÓN

(S.U.C.S.)φp

(mm)REFERENCIA

HUARANGAL – Chillón, Lima Bo + SP (1991) * 2500 Martínez, A. y Martínez, J. (1991)La Cantuta – Chosica, Lima (Estación deBombeo)

Bo + GP (1992) * 500 Atala, C. (1984) Misión Japonesa – SENAPA

San Martín de Pangoa (Huancayo – Junín) Bo + SW (1992) * 2500Martínez, A. (1986) Irrigación, Agua y Agro A.A.S.A. –I.N.A.F.

Río Maule - Chile Bo + GP (1992) * 580

Río Melado – Chile Bo + (GP-GM) (1992) * 560

Moguera, G. (1987)Congreso Panamericano de Mecánica de SuelosSección IV Cartagena - Colombia

Bo + ML 4000 Martínez, A. ; Santos, E.Quebrada Pedregal – Chosica, Lima

Bo + SM (1990) * CONIC – 1988, Piura – PerúQuebrada de Quirio – Chosica, Lima Bo + SW 1800 Martínez, A. (1990) – PREDES

Moyabamba San Martín (Baños Termales) Bo + SP 1300 Martínez, A. (1991)Quebrada Condor Pica, BocatomaChavimochic

Bo + GP 1500 Martínez, A. (1991b) Agua y Agro, A.A.S.A.

Quebrada Santa María – Yanacoto N°5,Chosica

GP con algunos Bo < 500Martínez, A. ; Ortiz, J. y Fernández, D. (1992) IXCONIC, Ica – Perú

La Pelota – Jaén, Central Hidroeléctrica Bo + (GP-GC) ** 305 Atala, C. (1993)

La Atarjea – Río Rímac (Zona B) Bo + GP (1993) * 330 CISMID (1993) – U.N.I. – SEDAPAL

U.N.I. Lima-Perú. Cimentación del Auditorio Bo + GP 450 Martínez, A. (1993)

φp Diámetro o tamaño promedio en milímetros(*) Reclasificado por el Prof. A. Martínez V. – UNI, Magíster Cátedra de Geotecnia(**) Apreciación




Pag-4 ALGUNAS REFLEXIONES

Es necesario plantear algunas reflexiones sobre elcomportamiento de los suelos aluvionales y suinteracción en las obras de ingeniería.

1. Es fundamental hacer una buena clasificación delSUCS sin omitir el material mayor de 3", de lo

contrario las propiedades físicas y sucomportamiento como un todo es diferente.

2. En cimentaciones de obras especiales en suelosaluvionales del Perú o similares, es necesarioreflexionar sobre la influencia :• El sobre dimensionar la estructura, soslayando y

olvidando riesgos más significativos.• Tratamientos adicionales que siempre son

antieconómicos y quedan dudas en la seguridadde su estabilidad.

3. Las medidas tomadas en estos depósitosaluvionales para la cimentación de obras

importantes no son suficientes por los erroresintroducidos y un equivocado nivel de riesgoconsiderado como:• El reactor atómico de Huarangal-Lima, con

estudios de riesgos sísmicos fue sobredimensionada la cimentación para el sueloaluvional, donde el riesgo por huayco es de 10 a1 respecto al sísmico.

4. Complementar con ensayos y experiencias decampo y laboratorio en gravas para determinar susparámetros como: φ, γ d, τ , etc.

MATRIZ

30% arenosa- imosa 70% de gravas > de 3” Fotos1y2 Suelo Aluvional de Pedregal .Chosica-Lima

BIBLIOGRAFIA

- Alberto J Martínez Vargas, VII Congreso Nacionalde Mecánica de Suelos y Fundaciones, Lima-Perú,1993 y VI Congreso Panamericano de Mecánica deSuelos y Cimentaciones .Monterrey –México 1995.

- Roy E. Hunt , Geotechnical Engineering Techniquesand Practices

- “Ensayo de Presurímetro: Diseño de Cimentacionescon los pilotes y estribos Cargados Lateralmente.http://www.ecslimited.com/projects.cfm

ENSAYO IN-SITU CON PRESURÍMETRO PARADISEÑO DE CIMENTACIONES

El Presurímetro Menard: La ingeniería Geotécnicatodavía se basa en muchos casos, en la observaciónempírica y experiencia. Una de las principales razonespara esta confianza continuada en los resultadosobservados es la incapacidad para obtener propiedades

de resistencias respetables y exactas del suelo y roca aun costo razonable. Incluso cuando el costo no sea unproblema, hay todavía la limitación práctica que involucrala recuperación, extracción y realización de las pruebasen laboratorio.

Los ensayos in-situ elimina muchos de los problemas deperturbación asociado con obtener buena calidad de lasmuestras. La limitación principal de las pruebas in-situ esllegar a seleccionar un dispositivo que desarrolleapropiadamente los parámetros C y Φ.

El dispositivo del presurímetro se desarrolló por L.Menard en 1956 para ser usado como una prueba de

carga in-situ que podría llevarsea cabo dentro de unaperforación, a una profundidadespecífica, para evaluar lascaracterísticas de esfuerzo-deformación de un suelo in situ.El ensayo mide lacaracterísticas de:

carga-deformación completasdel suelo ensayado, mientrasminimizando los efectos deperturbación de la muestra en

los resultados de la prueba. Lospresurímetros ganaron una amplia aceptación en 1970, yes un método bien demostrado para medir la resistenciade los suelos y rocas blandas

Aplicaciones del Presurímetro:

Los resultados de pruebas con presurímetros• Permite el incremento de las capacidades de soporte

mientras se mantiene un factor de seguridadapropiado.

• Evalúa el suelo de sub-rasante de la cimentaciónexistente para permitir el incremento de cargas.

• Determina las características de resistencia de lossuelos que son sumamente difícil de ensayar con latecnología “convencional”.

• Mejora las predicciones de asentamiento por lamedición directa del módulo de reacción de la sub-rasante.

• Limitaciones: Porque el rango de presión deldispositivo está limitado, es posible en rocameteorizada que no pueda alcanzarse la presiónlímite de la roca en la prueba. Afortunadamente,incluso cuando las limitaciones de carga delpresurímetro controlan la aparente resistencia de laroca, los resultados todavía son mucho mejor que la

mayoría los métodos "convencionales" alternativos.

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