ELABORACIÓN E INTERPRETACIÓN DE ESTUDIOS ......de actividades que en su conjunto se denomina...

TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN DEL SUELO José María Noriega Rivera

GEÓLOGO – Ingeniería Geotécnica

P.I. Guadalquivir, c/ Tecnología, 25 – Gelves 41120 (Sevilla)- Tel: 955 762 824 – Fax: 955 762 942 – www.axangeotecnia.com – [email protected] Sociedad inscrita Registro Mercantil Hoja SE-42455, Tomo 3164. Folio 121, Inscripción 1ª. C.I.F.:B-91094367

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Gestión de Calidad

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AUTOR Y PONENTE: JOSÉ M. NORIEGA RIVERA

TITULACIÓN: GEÓLOGO – Ingeniería Geotécnica

CONSULTOR:

Gestión de Calidad

AXAN, s.l. DOCUMENTACIÓN DISEÑADA PARA:

FECHA: Abril de 2008




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INDICE

CRITERIOS DE LA EXPOSICIÓN Y PRESENTACIÓN. ................................................................. 4 1.- NECESIDADES DE UN ESTUDIO GEOTECNICO ................................................................... 5

1.1.- ESTUDIOS GEOTÉCNICOS TRADICIONALES ................................................................ 5 1.2.- OBLIGATORIEDAD ACTUAL DE LOS ESTUDIOS GEOTÉCNICOS ..................................... 6

2.- CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA ................................................................. 10 2.1.- PROGRAMACIÓN DE CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA (CTE) .................. 10

3.- TÉCNICAS DE PROSPECCIÓN EN CAMPO ........................................................................ 12 3.1.- TECNICAS DE INVESTIGACIÓN SEGÚN CTE............................................................... 12 3.2.- CALICATAS ............................................................................................................. 13 3.3.- SONDEOS MECÁNICOS ............................................................................................ 14 3.4.- ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA CONTÍNUA ................................................... 15 3.5.- INVESTIGACIONES GEOFÍSICAS ............................................................................... 16

4.- ENSAYOS “IN SITU”....................................................................................................... 17 4.1.- ENSAYOS “IN SITU” DENTRO DEL SONDEO .............................................................. 17 4.2.- OTROS ENSAYOS “IN SITU” ..................................................................................... 20

5.- TIPOS DE MUESTRAS DE SUELOS ................................................................................... 23 5.1.- GENERALIDADES SOBRE LA TOMA DE MUESTRAS ..................................................... 23

6.- TIPOS DE “TOMA-MUESTRAS” EN SONDEOS ................................................................... 26 6.1.- EJEMPLOS DE DIFERENTES “TOMA-MUESTRAS” ........................................................ 26

7.- RECONOCIMIENTOS DE SUELOS .................................................................................... 27 7.1.- ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS ........................................................ 27 7.2.- CRITERIOS DEL CTE PARA RECONOCIMIENTOS DE SUELOS ...................................... 31

8.- RECONOCIMIENTOS DE ROCAS Y MACIZOS ROCOSOS .................................................... 37 8.1.- CRITERIOS DEL CTE PARA RECONOCIMIENTOS DE ROCAS ........................................ 37 8.2.- CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO ......................................... 38

9.- LOS ENSAYOS Y ANÁLISIS DE LABORATORIO ................................................................. 40 9.1.- PROGRAMACION DE ENSAYOS DE LABORATORIO (CTE) ............................................ 40 9.2.- DENOMINACIÓN DE SUELOS SEGÚN ANÁLISIS .......................................................... 41 9.3.- AGRESIVIDAD QUÍMICA DE SUELOS ROCAS Y AGUAS ................................................ 41

10.- DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS Y ANÁLISIS DE LABORATORIO ..................................... 42 10.1.- ENSAYOS IDENTIFICATIVOS. ................................................................................. 42 10.2.- ENSAYOS DE RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD. .................................................... 44 10.3.- ENSAYOS DE EXPANSIVIDAD Y COLAPSO. ............................................................... 48 10.4.- ENSAYOS DE COMPACTACIÓN ................................................................................ 50 10.5.- ANÁLISIS QUÍMICOS. ............................................................................................ 52

11.- CLASIFICACIONES DE SUELOS ..................................................................................... 54 11.1.- SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (U.S.C.S.) .............................. 54 11.2.- OTRAS CLASIFICACIONES DE SUELOS (PG-3) .......................................................... 56

12.- CRITERIOS GENERALES PARA PROYECTOS DE VIARIOS DE URBANIZACIONES ....... 57 12.1.- RESUMEN: NORMA 6.1 SECCIONES DE FIRME DE LA INSTRUCCIÓN DE CARRETERA (ORDEN FOM/3460/2003, DE 28 DE NOVIEMBRE). ............................................................ 57 12.2.- CATEGORÍAS DE TRÁFICO PESADO ........................................................................ 57 12.3.- FORMACIÓN DE LA EXPLANADA ............................................................................. 58




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13.- EL INFORME GEOTÉCNICO. Elección del tipo de cimentación. ......................................... 60 13.1.- SECCIONES DE UN INFORME GEOTÉCNICO. ............................................................ 60 13.2.- CARACTERÍSTICAS DE LA PARCELA Y PROYECTO .................................................... 61 13.3.- FACTORES GEOTÉCNICOS CONDICIONANTES. ........................................................ 63 13.4.- RESUMEN DEL ESQUEMA GEOTÉCNICO .................................................................. 68 13.5.- TERRAPLENADOS, EXCAVACIONES Y VACIADOS PARA SOTANOS .............................. 68 13.6.- PROPUESTA DE CIMENTACIÓN. .............................................................................. 69

14.- TIPOS DE CIMENTACIÓN: USOS, VENTAJAS E INCONVENIENTES. .................................. 71 14.1.- CIMENTACIONES SUPERFICIALES: zapatas y pozos. ............................................... 71 14.2.- CIMENTACIONES SUPERFICIALES: LOSAS. .............................................................. 72 14.3.- CIMENTACIONES PROFUNDAS. .............................................................................. 73

15.- CRITERIOS DE CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS DE PARÁMETROS PARA . DIMENSIONADO DE CIMIENTOS. ........................................................................................ 74

15.1.- EXPRESIÓN DE LA PRESIÓN DE HUNDIMIENTO: CIMENTACIONES DIRECTAS ........... 74 15.2.- PRESIÓN DE HUNDIMIENTO PARA SUELOS COHESIVOS .......................................... 75 15.3.- PRESIÓN DE HUNDIMIENTO PARA SUELOS GRANULARES ........................................ 76 15.4.- MÓDULO DE BALASTO K30 ...................................................................................... 77 15.5.- ESTIMACION DE ASIENTOS EN CIMENTACIONES SUPERFICIALES ............................ 78 15.6.- CRITERIOS DE CÁLCULO PARA CIMENTACIONES PROFUNDAS.................................. 80




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CRITERIOS DE LA EXPOSICIÓN Y PRESENTACIÓN.

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Esta Ponencia sobre TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN DEL SUELO: ELABORACIÓN E

INTERPRETACIÓN DE ESTUDIOS GEOTÉCNICOS, consta de dos partes documentales:

1. Documentación escrita en soporte papel.

2. Documentación gráfica de presentación en soporte informático PowerPoint.

Esta parte del curso pretende establecer los pasos y criterios a seguir a la hora de

definir el estudio geotécnico de un proyecto de edificación, así como proporcionar un

somero conocimiento de las posibles técnicas de investigación geotécnicas, facilitar

ciertos conocimientos sobre la interpretación de los mismos y finalmente aportar

criterios geotécnicos que permitan evaluar la idoneidad o no de las posibles soluciones

de cimentación.

Todos estos aspectos se tratarán desde la perspectiva que proporciona la actual

legislación en esta materia, (Real Decreto 1627/1997, de 24 de octubre) por el que se

define El Código Técnico de la Edificación (en adelante CTE), según el Documento

Básico (en adelante DB), en la parte de Seguridad Estructural (en adelante SE), y mas

concretamente en Cimentaciones (en adelante C): CTE.DB-SE.C.

Esta sección del curso se abordará por el orden lógico que puede suponer el

planteamiento del problema: pautas a seguir desde que surge la necesidad de realizar

un estudio geotécnico, hasta la interpretación del mismo una vez que disponemos de

este. En este sentido esta sección del curso se estructura:

1º. Necesidades de un estudio geotécnico.

2º. Campañas de investigación geotécnica.

3º. Técnicas de Prospección en campo.

4º. Tipos de ensayos “in situ”

5º. Tipos de muestras de suelo.

6º. Tipos de ensayos de laboratorio.

7º. Información que debe recoger un informe geotécnico.

8º. Criterios en la elección del tipo de cimentación mas adecuado.




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1.- NECESIDADES DE UN ESTUDIO GEOTECNICO

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1.1.- ESTUDIOS GEOTÉCNICOS TRADICIONALES

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Tradicionalmente la cimentación de los edificios se diseñaba en base a experiencias

locales y muy habitualmente se recurría a lo que era posible ejecutar, sin otros

criterios que las apreciaciones organolépticas que hacía la propia Dirección

Facultativa.

En este sentido encontramos edificios históricos que pueden llevar cientos de años

funcionando a través de cimentaciones que actualmente no consideramos viables.

Como ejemplos clásicos, en actuaciones dentro de cascos históricos se hacen

demoliciones de antiguas viviendas, normalmente cimentadas a través de un somero

empotramiento de los propios muros, a su vez construidos con argamasa. Cuando se

realiza un estudio geotécnico actual las recomendaciones de cimentación que surgen

pueden ser drásticas aun cuando se piensa trabajar con menores solicitaciones y

estructuras mas rígidas. Esta es una clásica situación de discordia entre geotécnicos,

Direcciones facultativas y promotores.

Evidentemente, cada caso es muy particular, pero la principal causa de esta

circunstancia resulta de los factores de seguridad que aplica cada parte interviniente

en el desarrollo del proyecto. En estos casos hay que considerar criterios adicionales

como la sobreconsolidación de los suelos superficiales por el sobrepeso de la

estructura demolida, la dificultad de accesos con maquinarias especializadas en

cimentaciones, los estados de las medianerías respecto a los trabajos de cimentación

etc.

Finalmente hay que considerar otros condicionantes, mas burocráticos que técnicos,

como son las necesidades de contratación del seguro decenal de la vivienda, para el

que las propias aseguradoras (como entidades privadas) establecen sus propios

factores de seguridad de cara reducir riesgos por siniestralidad.

El actual ritmo en la construcción no permite considerar el asentamiento progresivo

conforme a la evolución de la obra.




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1.2.- OBLIGATORIEDAD ACTUAL DE LOS ESTUDIOS GEOTÉCNICOS O

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1.2.1.-LOE: Ley de Ordenación de Edificación 38/1999, de 5 de noviembre. LO

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La aparición de esta ley supuso un gran avance en la calidad y garantía de la

construcción, afectando también a la obligatoriedad de los estudios geotécnicos

de los terrenos a edificar.

Seguidamente se entresacan los artículos que refieren esta obligatoriedad.

ARTÍCULO 1.1.

El objetivo prioritario de la LOE es regular el proceso de la edificación y establecer

responsabilidades y garantías de forma que los edificios deban cumplir

determinados requisitos técnicos estableciendo un seguro de daños.

ARTÍCULO 2.1. (Ámbito de aplicación)

Aplicación al sector de la construcción, de obra nueva y rehabilitación.

El proceso de edificación comprende las acciones de promoción, la actividad de

construcción, el efecto del proceso constructivo, y las garantías de su

permanencia continuada a lo largo de un tiempo determinado.

ARTÍCULO 12.3.b

La ley establece la necesidad de un control técnico de la obra, de manera que el

proyecto viene después a materializarse por el director de la obra que tiene entre

sus obligaciones verificar las características geotécnicas del terreno.

Para la redacción del proyecto es necesario que exista un ESTUDIO GEOTÉCNICO

suficiente como para conocer convenientemente el terreno y adecuarlo al

proyecto a realizar.

ARTÍCULO 14

La misión del control de calidad realizado por empresas externas es informar

acerca de la idoneidad del proyecto, de los procedimientos constructivos y de la

calidad de lo edificado.




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S 1.2.2.- El Estudio Geotécnico desde el CTE.DB-SE.C

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GENERALIDADES (Punto 3.1):

1. El estudio geotécnico es el compendio de información cuantificada en cuanto a

las características del terreno en relación con el tipo de edificio previsto y el

entorno donde se ubica, que es necesaria para proceder al análisis y

dimensionado de los cimientos de éste u otras obras.

2. Las características del terreno de apoyo se determinarán mediante una serie

de actividades que en su conjunto se denomina reconocimiento del terreno y

cuyos resultados quedarán reflejados en el estudio geotécnico.

3. El reconocimiento del terreno, que se fijará en el estudio geotécnico en cuanto

a su intensidad y alcance, dependerá de la información previa del plan de

actuación urbanística, de la extensión del área a reconocer, de la complejidad

del terreno y de la importancia de la edificación prevista. Salvo justificación el

reconocimiento no podrá ser inferior al establecido en este DB.

4. Para la realización del estudio deben recabarse todos los datos en relación con

las peculiaridades y problemas del emplazamiento, inestabilidad,

deslizamientos, uso conflictivo previo tales como hornos, huertas o vertederos,

obstáculos enterrados, configuración constructiva y de cimentación de las

construcciones limítrofes, la información disponible sobre el agua freática y

pluviometría, antecedentes planimétricos del desarrollo urbano y, en su caso,

sismicidad del municipio, de acuerdo con la Norma de Construcción

Sismorresistente NCSE vigente.

5. Dado que las conclusiones del estudio geotécnico pueden afectar al proyecto

en cuanto a la concepción estructural del edificio, tipo y cota de los cimientos,

se debe acometer en la fase inicial de proyecto y en cualquier caso antes de

que la estructura esté totalmente dimensionada.

6. La autoría del estudio geotécnico corresponderá al proyectista, a otro técnico

competente o, en su caso, al Director de Obra y contará con el preceptivo

visado colegial.




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S 1.2.3.- Los Organismos de Control Técnico: O.C.T.: Su papel en el E.G.

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La figura de los O.C.T. surge al amparo de la L.O.E. 38/99 como consecuencia de

la obligatoriedad de establecer un Seguro Decenal para el resarcimiento de daños

causados por vicios o defectos que tengan su origen o afecten a la cimentación y

la estructura.

La materialización de la Póliza de Seguros se basa en un informe de riesgos por el

estudio de la documentación del Proyecto, emitiéndose informes sobre la

estructura y la cimentación.

Estos informes son emitidos por empresas independientes, especializadas y

autorizadas por UNESPA (Unión Española de Entidades de Seguros y Reaseguros).

En una primera revisión, por chequeo distintas partes del Proyecto y Estudio

Geotécnico (memorias generales y de cálculo, planos, secciones, cimentación,

suficiencia de investigaciones, correspondencias ...), se emite un Informe de

Conclusiones Provisionales con observaciones como:

- Correctas

- Recomendaciones

- Aclaraciones

- Reservas Técnicas

Este documento se hace llegar a la Dirección del Proyecto, y las partes implicadas

como los redactores del Estudio Geotécnico. Estas observaciones deben ser

contestadas, aclaradas o consideradas por la parte que corresponda hasta

subsanar y cancelar todas las RT, permitiéndose la elaboración del Informe Final

de Conclusiones D-6. Este documento informa favorablemente a la Aseguradora

en cuanto al Control de Calidad con un Riesgo Asegurable.




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S 1.2.4.- Revisiones del Estudio Geotécnico para su validación

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1.2.4.a.- Acreditaciones de la Empresa – Laboratorio.

Con la finalidad de garantizar un Control de Calidad en cuanto a la realización de

las diferentes investigaciones geotécnicas (toma de muestras y ensayos de

laboratorio), a través de la Orden de 15 de junio de 1989 y su desarrollo en Orden

de 18 de febrero de 2004, la C.O.P.y T. de la Junta de Andalucía se dispone de un

registro de Entidades Acreditadas.

Esta acreditación define un Control de Calidad en cuanto a procedimientos y

ejecución de trabajos, garantizando que los mismos se realizan de acuerdo a

criterios y Normas establecidas y revisadas.

La acreditación que afecta a la parte de geotecnia se recoge bajo los epígrafes

GTL (área de ensayos de laboratorio), GTC (área de toma de muestras),

existiendo dos categorías: ensayos básicos y ensayos especiales opcionales.

La acreditación en cualquiera de esas áreas requiere disponer de la maquinaria y

personal cualificado para dar cumplimiento a la normativa (UNE, ASTM, EHE, XP

...) de ejecución de ensayos y toma de muestras.

1.2.4.b.- Número, distribución y tipo de investigaciones.

Existen diferentes propuestas recogidas en la N.T.E. – C.E.G.; el EuroCódigo 7

“Proyecto Geotécnico”, así como las propuestas de diferentes autores de prestigio,

donde además de la entidad, de los antecedentes, de la experiencia y de las

características del proyecto se incluyen aspectos como las dimensiones y

geometría del área de investigación.

Actualmente se entiende de obligado cumplimiento los requerimientos

establecidos por CTE.DB-SE.C.

En todo caso debe considerarse que las investigaciones geotécnicas tienen un

carácter puntual, y la mayor aproximación a la realidad deriva del mayor número

de investigaciones puntuales.




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2.- CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA

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2.1.- PROGRAMACIÓN DE CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA (CTE)

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La vigente normativa (Real Decreto 1627/1997, de 24 de octubre) define el CTE.DB

como el documento a seguir en el proceso constructivo, incluyendo el informe

geotécnico (SE.C), y por tanto recogiendo la programación de ensayos de

investigación geotécnica.

El CTE establece campañas de investigación tomando como unidad la edificación

proyectada (cargas en función del numero de plantas), la superficie de ocupación y el

tipo de terreno previsible. Además considera la experiencia de la zona y

reconocimientos del entorno con posibles afecciones sobre el propio proyecto o sobre

otras instalaciones cercanas.

Clasificación del tipo de edificación:

Tabla 3.1. (CTE) tipo de construcción TIPO Descripción C-0 Construcción de menos de 4 plantas y superficie construida inferior a 300 m2. C-1 Otras construcciones de menos de 4 plantas. C-2 Construcciones entre 4 y 10 plantas. C-3 Construcciones entre 11 y 20 plantas. C-4 Construcciones de mas de 20 plantas, o conjuntos monumentales o singulares.

Clasificación del tipo de terreno:

Tabla 3.2. (CTE) Grupo de terreno Grupo Descripción

T-1 Terrenos favorables: a) Terrenos de poca variabilidad

litológica y geotécnica b) Práctica habitual de cimentación

directa mediante elementos aislados

T-2

Terrenos intermedios:c) Terrenos con cierta variablilidad

litológica y geotécnica d) No siempre se recurre a la misma

solución de cimentación

e) Se presume la presencia de rellenos antrópicos, sin superar los 3,00 m.

T-3

Terrenos Desfavorables: Los que no pueden clasificarse dentro de los grupos anteriores, y especialmente se considerarán los siguientes terrenos: a) Suelos expansivos. b) Suelos colapsables. c) Suelos blandos o sueltos. d) Terrenos karsticos (yesos o calizas) e) T. variables (composición y estado.) f) Rellenos antrópicos (>3,00 m)

g) Terrenos de deslizamientos h) Rocas volcánicas o con cavidades i) Terrenos con desnivel > 15º j) Suelos residuales k) Terrenos de marismas.

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En función del tipo de terreno y el tipo de edificación se definen las distancias

máximas entre puntos de reconocimiento, profundidades orientativas, nº mínimo de

sondeos y porcentaje máximo de sustitución por penetrómetros:

Tabla 3.3. (CTE) Distancias máximas entre puntos de reconocimientos y profundidades.Tabla 3.4. (CTE) Número mínimo de sondeos mecánicos y % sustitución por penetros. Modificadas por combinación

GRUPO T-1 T-2 TIPO dmáx(m) Nmin S P (m) %max Pt dmáx (m) Nmin S P (m) %max Pt C-0 35 - 6 - 30 1 18 66 C-1 35 1 6 70 30 2 18 50 C-2 30 2 12 70 25 3 25 50 C-3 25 3 14 50 20 3 30 40 C-4 20 3 16 40 17 3 35 30

Leyenda

dmáx (m).- Distancia máxima entre puntos de investigación P (m) .- Profundidad orientativa de reconocimiento Nmin S.- Número mínimo de sondeos %max Pt.- Porcentaje máximo de sustitución por Penetraciones dinámicas continuas

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a) El mínimo de puntos a reconocer será de 3 b) Punto 9 (Aptdo. 3.2.1) En la tabla 3.4 se establece el número mínimo de sondeos

mecánicos y el porcentaje del total de puntos de reconocimiento que pueden sustituirse por pruebas contínuas de penetración cuando el numero de sondeos mecánicos exceda el mínimo especificado en dicha tabla.

c) En superficies mayores de 10.000 m2 se podrá reducir la campaña hasta un 50% de los obtenidos con la regla anterior sobre el exceso de esa superficie.

d) La profundidad planificada debe ser suficiente para alcanzar cotas bajo las cuales no habrá asientos significativos.

e) Esa unidad geotécnica resistente, debe comprobarse al menos en 2,00 m, y 0,3 m adicionales por cada planta de edificación.

f) En caso de cimentaciones profundas se reconocerán al menos 5 diámetros por debajo de la previsible punta de los pilotes.

g) En caso de terrenos del grupo T-3 se intercalarán puntos de reconocimiento en las zonas problemáticas hasta definirlas adecuadamente.




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3.- TÉCNICAS DE PROSPECCIÓN EN CAMPO

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3.1.- TECNICAS DE INVESTIGACIÓN SEGÚN CTE

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Tabla D.7. (CTE) Utilización de los ensayos in situ Tipo Descripción Utilización para Determinar

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Ensayo de penetración estándar (SPT) UNE 103800:1992

Nº de golpes NSPT para hincar 30 cm de un cilindro hueco de dimensiones normalizadas. Golpeo con maza de 63,5 kg cayendo desde 76 cm

Compacidad de suelos granulares. Densidad relativa. Ángulo de rozamiento interno en suelos granulares Resistencia de arcillas preconsolidadas por encima del nivel freático

Ensayo de molinete (Vane Test) ENV-199-3

Rotación de unas aspas dispuestas a 90º e introducidas en el terreno, midiendo el par necesario para hacerlas girar hasta que se produce el corte del suelo

Para determinar la resistencia al corte de arcillas blandas por encima o por debajo del nivel freático

Ensayo presiométrico (P.M.T.) ENV-199-3

Dilatación, por gas a presión, de una célula cilíndrica contra las paredes de un sondeo midiendo la deformación volumétrica correspondiente a cada presión hasta llegar, eventualmente, a la rotura del terreno

Presión límite y deformabilidad de suelos granulares, arcillas duras, etc.

Ensayo Lefranc Medida del caudal de agua bombeada al terreno a través de un tramo de sondeo de 50 cm

Permeabilidad de suelos

Ensayo Lugeon

Medida de los caudales bombeados a un tramo de sondeo, a presiones escalonadas, durante un tiempo de 10 min.

Permeabilidad de rocas moderadamente fisuradas

En s

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pozo

Ensayo de carga con placa(1) ENV-199-3

Medida de los asientos de una placa rígida cuadrada o circular al ir aplicando cargas crecientes, llegando o no a la rotura del terreno

Relación presión asiento en suelos granulares, para la placa utilizada(1)

Coeficiente de balasto de cualquier terreno Capacidad portante sin drenaje de suelos cohesivos

En p

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Ensayo de bombeo

Medida de la transmisividad y coeficiente de almacenamiento del acuífero en la zona de influencia del pozo

Capacidad de agotamiento o rebaje del nivel freático

(1) El ensayo de carga con placa debe interpretarse con las lógicas reservas debidas a la diferencia entre las dimensiones de la placa y la de la cimentación proyectada (véase apartado E.5; Figura E.8).




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La prospección del terreno podrá llevarse a cabo mediante calicatas, sondeos mecánicos,

pruebas continuas de penetración o métodos geofísicos. En el anejo C del CTE.DB-SE.C, se

describen las principales técnicas de prospección así como su aplicabilidad, que se llevarán

a cabo de acuerdo con el Real Decreto 1627/1997, de 24 de octubre, por el que se

establecen disposiciones mínimas de seguridad y salud en las obras de construcción.

3.2.- CALICATAS

CA

LIC

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1. Son excavaciones de formas diversas (pozos,

zanjas, rozas, etc.) que permiten una

observación directa del terreno, toma de

muestras y, eventualmente realización de

ensayos in situ. Este tipo de reconocimiento

podrá emplearse con:

a. Profundidad de reconocimiento < 4m;

b. Terrenos excavables con pala mecánica o

manualmente;

c. Ausencia de nivel freático;

d. Terrenos preferentemente cohesivos;

e. Terrenos granulares donde las perforaciones no serían

representativas.

2. Los reconocimientos con calicatas son adecuados cuando:

a. Se puede alcanzar el estrato firme o resistente;

b. No sea necesario realizar pruebas in situ asociadas a sondeos (p.e. SPT).

3. Se excluirá este método cuando pueda deteriorarse el terreno de apoyo de las

futuras cimentaciones o se creen inestabilidades para estructuras próximas.

4. En las paredes del terreno excavado, podrán realizarse ensayos in situ como el

penetrómetro de bolsillo, con el fin de obtener una indicación orientativa del

comportamiento del terreno.

5. En calicatas de una profundidad mayor a 1,5 m ninguna persona podrá acceder a

su inspección o revisión si no se encuentran debidamente entibadas o

adecuadamente retaluzadas.




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MP

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3.3.- SONDEOS MECÁNICOS SO

ND

EOS

MEC

ÁN

ICO

S

1. Perforación de diámetro y profundidad variable para reconocer la naturaleza y

localización de las diferentes unidades geotécnicas del terreno, extraer muestras

del mismo y, en su caso realizar ensayos a diferentes

profundidades. Deben utilizarse para:

a) Alcanzar a profundidades superiores a 4 m;

b) Reconocer el terreno bajo el nivel freático;

c) Perforar capas rocosas, o muy duras;

d) Extraer muestras inalteradas profundas;

e) Realizar pruebas en su interior (de tipo presiométrico, molinete, spt, etc);

f) Tomar muestras de aguas o realizar ensayos de permeabilidad in situ;

g) Determinar valores índice de la roca en macizos rocosos (RQD);

h) Detectar y controlar las variaciones del nivel freático, con piezométricos.

2. Para la ejecución de sondeos mecánicos existen varios métodos: rotación con

extracción de testigo continuo; percusión; con barrena helicoidal (hueca ó maciza).

3. Los sondeos a rotación con extracción continua de testigo, con baterías

simples, dobles o especiales en cualquier tipo de

terreno. En suelos granulares finos bajo el nivel

freático y gravas gruesas pueden resultar dificultosos

y con recuperaciones deficientes. También deben

interpretarse con cuidado los testigos extraídos de

suelos colapsables o de rocas blandas de tipo areniscoso que pueden fragmentarse

excesivamente por efecto de la rotación.

4. Los sondeos a percusión pueden realizarse cuando el terreno pueda atravesarse

con energía de golpeo, considerándose adecuados en suelos granulares gruesos,

y/o en suelos granulares finos con cucharas de tipo clapeta.

5. Los sondeos con barrena helicoidal hueca o maciza podrán utilizarse cuando

no sea necesario disponer de muestras inalteradas, el terreno sea relatvamente

blando y cohesivo, y no se requieran grandes precisiones en la acotación de

profundidad de las diferentes capas.

AXAN, sl

AXAN, sl




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Gestión de Calidad

AXAN, s.l. TÉ

CN

ICA

S D

E P

RO

SPEC

CIÓ

N E

N C

AM

PO

3.4.- ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA CONTÍNUA EN

SAY

OS

DE

PEN

ETR

AC

IÓN

DIN

ÁM

ICA

CO

NTÍ

NU

A

1. Proporcionan una medida indirecta, continua o discontinua de la resistencia o

deformabilidad del terreno, interpretadas desde correlaciones empíricas.

2. Podrán ser estáticas o dinámicas, exigiéndose correlaciones justificadas.

3. seguidamente se indican las condiciones de uso más apropiadas de cada tipo:

(CTE.DE-SE-C Anexo D) Tabla D.6. Utilización de las pruebas de penetración Tipo de

Penetrómetro Principio de

Funcionamiento Tipo Suelo más idóneo Terreno en que es Impracticable

Estático

Medición de la resistencia a la

penetración de una punta y un vástago mediante presión

CPTE CPTU

UNE 103804 :1993

Arcillas y limos muy blandos. Arenas finas sueltas a densas sin

gravas

Rocas,bolos, gravas, suelos cementados. Arcillas muy duras. Arenas muy densas. Suelospreconsolida-dos y/o cementados

Dinámico

Medición de la resistencia a la

penetración de una puntaza

por golpeo con una energía

normalizada

DPH UNE 103802:1998

Arenas sueltas/medias. Limos arenosos flojos a

medios

Rocas,bolos,costras, suelos cementados. Conglomerados BORRO

DPSH

UNE 103801:1994

Arenas medias/densas. Arcillas preconsolidadas

sobre el N.F. Gravas areno arcillosas

Rocas,bolos, conglomerados

Para el ensayo de penetración dinámica tipo borros, se

aplica la UNE 103801-94 (DPSH), donde la diferencia

radica en la altura de caída, peso de la maza y sección de

la puntaza. En cualquier caso, existen correlaciones

basadas en investigaciones empíricas que acreditan

suficientemente los resultados e interpretación de estos

ensayos.

Este ensayo se ha diseñado inicialmente para el

reconocimiento de materiales incoherentes (granulares),

aunque la experiencia permite su uso e interpretación para casi todos los tipos de

suelos. Para su correcta interpretación se hace imprescindible algún ensayo de

reconocimiento directo que permita su correlación.

En los reconocimientos de los tipos de construcción C-0 y grupo de terreno T-1, las

pruebas de penetración deben complementarse siempre con otras técnicas de

reconocimiento como podrían ser calicatas.




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CN

ICA

S D

E P

RO

SPEC

CIÓ

N E

N C

AM

PO

3.5.- INVESTIGACIONES GEOFÍSICAS IN

VES

TIG

AC

ION

ES G

EOFÍ

SIC

AS

1. Cuando se trate de grandes superficies a construir, y con el fin de obtener

información complementaria, se podrán utilizar las siguientes técnicas:

a) Sísmica de refracción: proporciona información sobre la profundidad a la que

se encuentran el nivel freático y la unidad geotécnica resistente, siempre que

se trate de capas subhorizontales (buzamiento inferior a 15º) y permite estimar

su grado de ripabilidad;

b) Resistividad eléctrica: “sondeo eléctrico vertical” SEV facilita información

sobre la profundidad del nivel freático, espesores de las distintas capas

horizontales y detección de cavidades o desarrollos cársticos);

c) Geo-radar: para obtener información sobre servicios enterrados,

conducciones, depósitos, fluidos, nivel freático, unidades geológicas y cambios

laterales de las litologías.

d) Microgravimétricas: Para detectar deficiencias de masas asimilables a

oquedades, karstificaciones. con equipos que expresan perfiles de anomalías de

Bouguer en ud. 10-7 m/s2.

e) Otras: Magnetometría, VLF, calicateo electromagnético, gravimetría, etc.; que

puedan aportar una información adicional.

2. El, procesado e interpretación de los trabajos geofísicos se realizará integrando los

resultados en el marco geológico, geotécnico y morfológico del área estudiada.

Aun así, se requiere disponer de resultados de ensayos geotécnicos (sondeos y

penetros), que permitan su interpretación.

3. En zonas sísmicas y para edificios de los tipos C-1 y C-2 se recomienda la

utilización de ensayos “down-hole” o “cross-hole” (norma ASTM: D 4428) para

identificar la velocidad de propagación vs de las ondas S y clasificar las distintas

unidades geotécnicas conforme a la NCSE. Para edificios C-2 y C-3 en zonas con

ab>0,08 g será obligatoria la realización de estos ensayos.




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AXAN, s.l.

4.- ENSAYOS “IN SITU”

ENSA

YO

S “I

N S

ITU

”

4.1.- ENSAYOS “IN SITU” DENTRO DEL SONDEO

ENSA

YO

S IN

SIT

U D

ENTR

O D

EL S

ON

DEO

:

4.1.1.- El ensayo S.P.T. (estandar penetracion test)

El e

nsay

o S.

P.T.

Como parte de la acreditación en el área GTC, el ensayo de penetración estándar

SPT se encuentra normalizado según UNE 103800-92 y define el número de

golpes (N) necesario para que una maza de 63,5 (± 0,5) kg de masa golpee en la

cabeza del varillaje desde una altura de 760 (±10) mm. y consiga que el toma-

muestras penetre 300 mm., después del descenso inicial por el propio peso del

equipo y tras la denominada penetración de asiento, de otros 150 mm.

La ejecución del mismo requiere una maniobra previa para la limpieza del fondo

de la perforación, y otra maniobra para instalar el útil necesario.

Cuando este ensayo está previsto sobre una roca mas dura e impenetrable a priori

se utilizará una puntaza ciega cónica. En este caso no se recupera material alguno

pero se obtiene un gráfico de penetrabilidad. Es útil en gravas por ejemplo, donde

la cuchara normal se rompería y no recuperaría nada.

Seguidamente se expresa una interpretación de los parámetros resistentes de un

suelo en base al NSPT, según tabla D.23,

.

Tabla D.23.(CTE) Valores orientativos de NSPT, resistencia a compresión simple y módulo de elasticidad (Modificada)

Tipo de suelo NSPT qu (kN/m2) qu (kp/cm2) E (MN/m2) E (kp/cm2)/F=2 Suelos muy flojos o muy blandos < 10 0- 80 0- 0.82 < 8 40.77

Suelos flojos o blandos 10 - 25 80 - 150 0.82 – 1.53 8 – 40 40.77-203.87

Suelos medios 25 - 50 150 - 300 1.53 – 3.06 40 – 100 203.87-509.68 Suelos compactos o duros 50 – Rechazo 300 - 500 3.06 – 5.10 100 – 500 509.68-2548.42

Rocas blandas Rechazo 500 – 5.000 5.10– 50.97 500 – 8.000 2548.42-40774.67 Rocas duras Rechazo 5.000 – 40.000 50.97 – 407.75 8.000 – 15.000 40774.67-76452.59 Rocas muy duras Rechazo > 40.000 > 407.75 >15.000 >76452.59




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”

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SIT

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ENTR

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EL S

ON

DEO

4.1.2.- El ensayo de molinete (Vane Test) El

ens

ayo

de m

olin

ete

(Van

e Te

st)

Adecuado para la determinación de la resistencia sin drenaje de

arcillas susceptibles, especialmente a grandes profundidades,

donde la toma de muestras es dificultosa.

Consiste en la hinca de un molinete de cuatro aspas hasta la cota

deseada. El método puede ser dinámico o estático (como si se

tratase de un penetrómetro), o bien puede realizarse en el

interior de sondeo y a cota de perforación.

Una vez alcanzada la cota deseada se procede a una torsión del

molinete a través del varillaje rompiendo el terreno a través de

un momento de torsión que medido en superficie, permite

calcular la resistencia al corte del suelo. Existen molinetes manuales para la

realización del ensayos en tramos superficiales o en muestras de suelos.

4.1.3.- Presiometros

Pres

iom

etro

s

El presiómetro unicelular Oyo dispone de una sonda

cilíndrica con membrana expandible que se introduce en el

interior de una perforación, previamente ejecutada con el

diámetro de la sonda unicelular y hasta la cota requerida por

el ensayo. Este es adecuado para realizar ensayos en suelos

muy consolidados e incluso rocas, permitiendo calcular

módulos de deformación in situ

El presiómetro tricelular Menard es el mas utilizado dentro de

Geotecnia. Se trata de un ensayo de carga estática del

terreno, que se realiza introduciendo en un pozo una sonda

cilíndrica dilatable radialmente.

El ensayo permite obtener una curva de variación de las

deformaciones volumétricas del suelo, en función del

esfuerzo aplicado, y definir una relación esfuerzo-deformación, en la hipótesis de

una deformación plana.




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AXAN, s.l. EN

SAY

OS

“IN

SIT

U”

ENSA

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S IN

SIT

U D

ENTR

O D

EL S

ON

DEO

4.1.4.- Ensayos de permeabilidad La permeabilidad “K” es la capacidad que tiene un terreno para permitir el paso del

agua. El método determina el caudal de agua que pasa a por una sección de terreno,

bajo la carga producida por un gradiente hidráulico a una temperatura determinada.

Q = c k H Donde : Q = caudal c = Constante que depende de la forma de la cavidad=5r; r=radio sondeo H = Gradiente hidráulico (altura de la lámina de agua) K = Permeabilidad

Ensa

yos

de p

erm

eabi

lidad

Los ensayos de bombeo de pozos suelen dar excelentes resultados ya que

afectan a grandes masas de terreno y, proporcionan valores muy próximos a la

realidad. Sin embargo, son costosos y largos.

El ensayo Lefranc consiste en la observación del volumen de agua necesario

(caudal Q) para mantener constante el nivel H de agua en un sondeo. Está

concebido para cotas infrayacentes al nivel freático.

El ensayo Lugeon in situ efectuados con obturador (simple o doble),

habitualmente en macizos rocosos.

La propuesta inicial de este ensayo pretendía ofrecer una clasificación de macizos

rocosos, pero de su uso y experiencia se dedujo la posibilidad de calcular la

permeabilidad.

El ensayo normalizado se ejecuta en un sondeo para una longitud de 1 m o más,

y se aplica una presión de 10 kp/cm2 durante 10 min.

La unidad lugeon (uL) se define como la pérdida de 1l. De agua por minuto y por

metro lineal.

4.1.5.- La permeabilidad en el código técnico

La p

erm

eabi

lidad

en Para la determinación del coeficiente de permeabilidad y en base a la dificultad y

costes de estos trabajo, el CTE permite recurrir a correlaciones granulo-plásticas:

Tabla D.28. (CTE) Valores orientativos del coeficiente de Permeabilidad Tipo de suelo kz (m/s)

Grava limpia > 10-2 Arena limpia y mezcla de grava y arena limpia 10-2 – 10-5 Arena fina, limo, mezclas de arenas, limos y arcillas 10-5 – 10-9 Arcilla < 10-9




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ITU

”

4.2.- OTROS ENSAYOS “IN SITU” O

TRO

S EN

SAY

OS

“IN

SIT

U”

4.2.1.- Ensayo de penetración estática CPT y CPTU En

sayo

de

pene

trac

ión

está

tica

CPT

y C

PTU

Los ensayos de penetración estática presentan su mayor desarrollo a partir de la

experiencia de los holandeses que desarrollan estas técnicas para reconocimiento

de suelos blandos y saturados. Por tanto la aplicación de estos ensayos se refiere

a determinaciones de los parámetros de consolidación y resistencia de suelos

blandos (marismas ...)

El ensayo de penetración estática CPT (Cone Penetration Test)

Determinación del esfuerzo necesario para realizar la hinca o penetración de una

punta cónica en el terreno, a través de una presión continua y a una velocidad

constante (2 cm/s)

El ensayo de penetración estática CPTU

El cono del CPTU dispone de un captor para registrar la presión intersticial,

consistente en un filtro poroso rígido y permeable.

La piedra porosa se satura con agua y glicerina en una cámara al vacío. Para la

ejecución del ensayo, la saturación se conserva con un capuchón de caucho.

El ensayo de disipación

La hinca del penetrómetro en un suelo saturado conlleva un cizallamiento y un

incremento positivo o negativo de la presión intersticial. El ensayo de disipación

consiste en la detención de la penetración mientras que se continua midiendo la

disipación de la presión intersticial hasta conseguir un valor de equilibrio que

coincide con el valor de la presión hidrostática a la cota ensayada

4.2.2- Dilatómetros

Dila

tóm

etro

s

El ensayo dilatométrico pretende determinar “in situ” los parámetros de

resistencia de un suelo o una roca.

El método consiste en la hinca o introducción en el taladro de un sondeo, de una

sonda capaz de ejercer presión sobre el terreno en dos o mas direcciones,

controlando la deformación y el momento de la rotura.




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Gestión de Calidad

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S I

TU”

OTR

OS

ENSA

YO

S “I

N S

ITU

”

Dila

tóm

etro

s sonda capaz de ejercer presión sobre el terreno en dos o mas direcciones,

controlando la deformación y el momento de la rotura.

El dilatómetro Marchetti

En esencia el ensayo consiste en

introducir en el terreno la cuchilla

del DMT mediante empuje

hidráulico o dinámico, parando a

intervalos de profundidad variable

(por ejemplo cada 1,50 m.)

En cada parada, el operador actúa inyectando gas a presión y dilatando la

membrana de acero para obtener cuatro lecturas que después son calculadas o

interpretadas informáticamente.

4.2.3- Placa de carga

Plac

a de

car

ga

El ensayo de placa de carga permite

determinar las características de

deformación, y a veces la resistencia de

un terreno.

Consiste en colocar una placa sobre el

terreno, aplicar una serie de cargas, y

medir las deformaciones.

El resultado del ensayo se presenta en un

diagrama tensión deformación.

A partir de un ensayo de carga se

pueden deducir las características elásticas, el coeficiente de Poisson y el módulo

de deformación.

El apartado 10 del E.5 define que el reducido bulbo de tensiones de la placa de

ensayo puede quedar limitado a las zonas más competentes del terreno, y no

reflejar la deformabilidad del conjunto terreno-cimentación.




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SAY

OS

“IN

SIT

U”

OTR

OS

ENSA

YO

S “I

N S

ITU

” 4.2.4- Instrumentación inclinométrica

Incl

inóm

etro

s El inclinómetro es una instrumentación adecuada a estudios de estabilidad de

taludes y laderas. También es un sistema de instrumentación adecuado para

controlar el funcionamiento de una pantalla durante el vaciado del intrados.

Permiten detectar y medir los movimientos laterales en áreas deslizadas, o

deformación de elementos sometidos a solicitaciones laterales (pilotes, pantalla...)

Características del equipo. Montaje, realización de lecturas

Un sistema de inclinometría incluye una

instalación fija dentro de sondeo de la

tubería inclinométrica adecuadamente

protegida mediante una arqueta en la

boca del sondeo, una unidad móvil

formada por un sensor que detecta

inclinaciones y es capaz de convertirlas a

desplazamientos relativos a lo largo del

sondeo con respecto a un punto fijo, un cable de control y una unidad de lectura.

El movimiento lateral del terreno causa que la tubería se desplace de la posición

inicial a una nueva posición. Mediante lecturas sucesivas se puede determinar por

tanto la profundidad a la que se encuentra la zona de mayores empujes laterales

o superficie de rotura del deslizamiento.




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Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

5.- TIPOS DE MUESTRAS DE SUELOS

TIP

OS

DE

MU

ESTR

AS

DE

SUEL

OS

5.1.- GENERALIDADES SOBRE LA TOMA DE MUESTRAS

GEN

ERA

LID

AD

ES S

OB

RE

LA T

OM

A D

E M

UES

TRA

S

Una de las principales causas por la que se realiza un sondeo geotécnico es la

disponibilidad de un testigo o muestra de suelo o roca sobre el que se pueden realizar

ensayos de laboratorio para la caracterización geomecánica de los mismos.

Está claro que la obtención de muestras de suelo solo consiste en la toma de un

pedazo de testigo que tras ser machacado y secado se encuentra disponible para

realizar granulometrías y determinación de los límites de Atterberg. Además se

pueden realizar ensayos para determinación de sulfatos, carbonatos, materia

orgánica, e incluso ensayos para determinar la potencial expansividad en el aparato

Lambe.

No obstante durante la perforación a rotación, si el testigo de suelo es de consistencia

blanda, media e incluso firme, se produce una cierta alteración de la estructura del

mismo con lo que otros parámetros como la resistencia a la rotura, el grado de

desecación, etc, no pueden ofrecer valores reales. Si por el contrario, el material

atravesado es de una consistencia dura o naturaleza rocosa esta alteración por

rotación es mínima.

Para conseguir la menor alteración posible de las condiciones naturales de un suelo o

roca se procede a la toma de muestras inalteradas. Cuando se trata de suelos de

consistencia dura o naturaleza rocosa, frecuentemente se procede al parafinado de la

muestra que fundamentalmente conserva la humedad natural del suelo. Cuando se

trata de suelos de consistencia blanda, media o firme, para conservar sus

características se procede a la toma de muestras inalteradas con dispositivos

especiales. Cuando se trata de materiales no cohesivos (sueltos), la toma de muestras

inalteradas es prácticamente imposible.




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Gestión de Calidad

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TIP

OS

DE

MU

ESTR

AS

DE

SUEL

OS

GEN

ERA

LID

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ES S

OB

RE

LA T

OM

A D

E M

UES

TRA

S 5.1.1.- Tipos de Muestras según CTE

Tipo

s de

Mue

stra

s se

gún

CTE

1. En la toma de muestras se deben cumplir unos requisitos diferentes según el

tipo de ensayo que se vaya a ejecutar sobre la muestra obtenida.

2. Se especifican tres categorías de muestras:

a) Muestras de categoría A: mantienen inalteradas las propiedades:

estructura, densidad, humedad, granulometría, plasticidad y componentes

químicos estables;

b) Muestras de categoría B: mantienen inalteradas las propiedades:

humedad, granulometría, plasticidad y componentes químicos estables;

c) Muestras de categoría C: todas aquellas que no cumplen las

especificaciones de la categoría B.

3. En la tabla 3.5 del CTE se señala la categoría mínima de la muestra requerida

según los tipos de ensayos de laboratorio que se vayan a realizar.

Tabla 3.5 (CTE Modificada). Categoría de las muestras de suelos y rocas para ensayos de laboratorio

Propiedades a determinar Categoría mínima de la muestra

Denominación común

- Peso específico aparente. Porosidad

A Habitualmente denominadas

Muestras Inalteradas (MI y TP)

- Permeabilidad - Resistencia - Deformabilidad - Expansividad - Humedad B - Peso específico de las partículas- Identificación organoléptica

C

Habitualmente denominadas

Muestras Alteradas (MA)

- Granulometría - Límites de Atterberg - Contenido en materia orgánica y en CaCO3

- Contenido en sulfatos solubles




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AXAN, s.l. TI

PO

S D

E M

UES

TRA

S D

E SU

ELO

S

GEN

ERA

LID

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OB

RE

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OM

A D

E M

UES

TRA

S 5.1.2.- Tipos de toma-muestras según CTE

Tipo

s de

tom

a-m

uest

ras

segú

n CT

E 4. la tabla D.8 del CTE especifica los diferentes tipos de tomamuestras, el

método de hinca y la categoría adjudicada.

Tabla D.8. (CTE) Tipo y categoría de los tomamuestras

Tipo

de

Mue

stre

o

Tipo de tomamuestras

Dimensiones Valores mínimos M

étod

o de

hin

ca

Tipo de suelo idóneo

Cat

egor

ía

Tipo de suelo en que no es

practicable

Man

ual e

n ca

tas

Bloque o caja C

ubo

de 2

00

mm

Talla

da

a m

ano Suelos cohesivos de

consistencia media a dura

A Arenas flojas.

Suelos disgregables. Gravas

En saco 1 kg

Pic

o y

pala

Arcillas, arenas, gravas, costras C

Cilindro

φ ≥

150

mm

Per

cusi

ón

a m

ano Suelos cohesivos de

consistencia blanda a media. Arena y gravilla

B Cantos Costras

Mec

ánic

o en

son

deo

Abierto de pared delgada

(Shelby)

φ ≥

70 m

m

Pre

sión

Suelos cohesivos de consistencia blanda a media. Arenas sobre el nivel freático no muy compactas

A

Grava. Arenas bajo el nivel freático. Suelos arcillosos de consistencia dura.

Suelos estratificados gruesos

Abierto seccionado de pared

semidelgada sin o con dispositivo de

retención φ ≥

80 m

m

Pre

sión

P

ercu

sión

Como el anterior con elementos gruesos hasta 10 mm. Arenas con finos compactos bajo el nivel freático. Suelos cohesivos de consistencia media a muy firme

A/B

Grava gruesa. Arenas bajo el nivel freático. Suelos arcillosos de consistencia dura.

Suelos estratificados gruesos

Abierto bipartido de pared gruesa sin o con dispositivo de

retención φ ≥

80 m

m

Per

cusi

ón

Como el anterior con elementos grueso hasta 30 mm Arena limpia bajo el nivel freático. Suelos cohesivos de consistencia dura

A/B

Batería sencilla de perforación φ

≥ 86

m

m

Rot

ació

n Suelos arcillosos de consistencia dura. Rocas no deleznables

C

Grava, bolos, arenas.

Arcillas blandas a medias

Tubo doble/triple φ

≥ 86

m

m

Rot

ació

n Suelos arcillosos de consistencia dura. Rocas blandas o disgregables

B/A Gravas, bolos,

arenas. Arcillas muy blandas a compactas




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AXAN, s.l.

6.- TIPOS DE “TOMA-MUESTRAS” EN SONDEOS

TIP

OS

DE

“TO

MA

-MU

ESTR

AS”

EN

S0

ND

EOS

6.1.- EJEMPLOS DE DIFERENTES “TOMA-MUESTRAS”

EJEM

PLO

S D

E D

IFER

ENTE

S “T

OM

A-M

UES

TRA

S”

6.1.1.- Muestras alteradas Tipo “C”

Mue

stra

s al

tera

das

Tipo

“C”

, Una muestra alterada consiste en tomar un fragmento de testigo de suelo para

someter a determinados ensayos de laboratorio. Dada las alteraciones físicas del

testigo, los parámetros representativos del mismo solo son aquellos en los que no

interviene ni la humedad natural ni la resistencia del suelo (granulometría, Limites

de Atterberg, Lambe, ..).

En cuanto a los parámetros químicos (sulfatos, carbonatos, materia orgánica...)

debemos tener en cuenta el tiempo transcurrido desde la obtención del testigo

hasta la realización del ensayo. Para su viabilidad debemos considerar los

componentes químicos a analizar y su volatibilidad o alterabilidad.

Como excepción, cuando se trata de un testigo rocoso, la muestra alterada puede

ser sometida a rotura por compresión simple ofreciendo un valor qu de bastante

fiabilidad. No obstante es recomendable su inalterabilidad a través de un

parafinado que conserve la humedad natural.

6.1.2.- Muestras inalteradas Tipo “A” y “B”

Mue

stra

s in

alte

rada

s Ti

po “

A”

y “B

”

La inalterabilidad de una muestra de suelo o roca se refiere a la conservación de

las características naturales en el mayor grado posible, desde el momento de su

extracción hasta el momento de su apertura y montaje en la bancada de

laboratorio.

En este sentido, la inalterabilidad de una muestra no solo depende de su

adecuada y cuidadosa extracción sino también de su manipulación, transporte a

laboratorio, conservación hasta el momento de su apertura y por ultimo su

tallado, según el caso, y el montaje en el aparato de ensayo deseado, (prensa,

triaxial, aparato de corte, edómetro ...).

Como anotación de sentido común, debemos pensar que la muestra inalterada no

existe. Aun cuando la pericia del sondista y operario son extremadas, el simple

hecho de extraer una muestra de suelo de su posición natural conlleva una

alteración que a efectos prácticos debemos despreciar pero no olvidar.




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AXAN, s.l.

7.- RECONOCIMIENTOS DE SUELOS

REC

ON

OC

IMIE

NTO

S D

E SU

ELO

S

7.1.- ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS

ESTR

UC

TUR

A Y

PR

OP

IED

AD

ES D

E LO

S SU

ELO

S

Los materiales del subsuelo terrestre se encuentran constituidos por rocas y suelos

cuya génesis o procedencia puede ser de origen sedimentario o producto de la

alteración - meteorización de un sustrato rocoso.

Los suelos y las rocas se encuentran constituidos por agregados de partículas sólidas

de geometría y disposición irregular. Las irregularidades inherentes a cualquier

material natural implica que la representatividad de una muestra depende del

volumen de la muestra ensayada.

La estructura de un suelo se encuentra constituida por tres fases:

• Sólida: Granos minerales .

• Líquida: agua con compuestos químicos en poros y o estructura mineral .

• Gaseosa: aire y otros gases en poros y huecos.

Según el tamaño y forma de los granos, al ponerse en contacto con el agua se

producen fuerzas superficiales que aumentan al disminuir el tamaño de las partículas

provocando la adherencia de las mismas por un fenómeno denominado cohesión.

Ante tal circunstancia, una primera clasificación de suelos se basa en el tamaño de las

partículas constituyentes del mismo, diferenciándose suelos de grano grueso y suelos

de grano fino.

Dependiendo del comportamiento físico-químico de las partículas de los suelos de

grano fino, estos definen una nueva gran diferenciación: suelos cohesivos y suelos.

7.1.1.- El esqueleto sólido

El e

sque

leto

sól

ido

,El esqueleto sólido de un suelo son los granos o partículas minerales de tamaño y

forma variable.

El tamaño de las partículas

La medida de los tamaños de grano se realiza a través de análisis granulométricos

por tamizado o sedimentación, estableciéndose unos criterios de tamaño que se

correlacionan con descripciones de tamaño bolos, gravas, arena, limos y arcilla.




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El e

sque

leto

sól

ido

La forma de las partículas

Según Krumbrein y Sloss (1955) las partículas se clasifican por su forma y por su

redondeamiento. Esto último

se refiere al estado de su

superficie. La clasificación ha

de hacerse visualmente,

observando el material con

una lupa o microscopio, si

fuera necesario. La figura

adjunta es la plantilla en la

que se basa.

Para materiales gruesos

(gravas) existen otras

escalas basadas en la medida directa de un número suficientemente grande de la

relación entre las dimensiones extremas de las partículas. Estas determinaciones

suelen hacerse con frecuencia en los áridos destinados a ser empleados en

pavimentos de carreteras. La norma NLT 354/74 proporciona un *índice de lajas y

agujas de los áridos para carreteras.




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S 7.1.2.- Los huecos: la Porosidad

Los

huec

os: l

a Po

rosi

dad

La porosidad y el índice de poros se determinan a partir del peso específico de las

partículas y peso específico seco. La densidad es la cantidad de masa por unidad

de volumen, y el peso específico es la cantidad de peso por unidad de volumen.

Los suelos y rocas son sistemas trifásicos: sólido + líquido + gas. Normalmente el

líquido es agua y gas vapor de agua.

La porosidad (n) es el volumen ocupado por líquido y/o gas.

El índice de poros (e) es la relación entre el espacio ocupado por poros y el

ocupado por las partículas sólidas.

Dentro de un conjunto o agregado de granos minerales, existe una cantidad de

huecos dependiente del grado de compacidad, del tamaño de las partículas, de la

redondez y esfericidad de los granos ... Este espacio entre granos constituye la

porosidad del sólido, manteniendo una relación directa con su permeabilidad .

El Índice de Poros (e) es la relación del volumen de poros respecto al volumen de

partículas sólidas.

La relación entre el índice de poros (e) y el de porosidad (n) queda representado

gráficamente en el esquema, y se interpreta:

n = e /1+e e = n /1-n

De manera genérica, en el siguiente cuadro se describen los valores típicos de las

diferentes propiedades elementales de suelos y rocas.




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S 7.1.3.- La cohesión

La c

ohes

ión

La mecánica de suelos hace una clara distinción entre suelos cohesivos y no

cohesivos:

Suelos cohesivos o coherentes.- son aquellos cuyas partículas o granos

(generalmente de tamaño fino), mantienen una ligadura tensional entre si, como

consecuencia de sus características físico-químicas. Generalmente se trata de

arcillas con plasticidad, impermeabilidad y tamaño de partícula inferior a 2 micras.

La dimensión de las tensiones que mantienen ligadas o unidas a estas partículas

son muy sensibles a los contenidos en humedad.

Suelos no cohesivos o incoherentes.- son aquellos cuyos granos no se

mantienen unidos salvo en presencia de cierto grado de humedad en que las

fuerzas de tensión superficial del agua que rellena los poros hace de adherente.

Generalmente son de estructura granular visible, no plásticos y permeables.

La cohesión es la componente friccional del esfuerzo total al que se ve sometido

un suelo ante ciertas solicitaciones (confinamiento, presión normal + presión

horizontal). Son fuerzas electroquímicas que favorecen la adhesión intergranular.

La cohesión de un suelo depende del grado de humedad en tanto que el agua

presenta una c= 0.

La cohesión efectiva (c´) es la fuerza soportada por el esqueleto granular del

suelo tras su drenaje, es decir en condiciones a largo plazo.

La cohesión total (c) es la suma de tensiones absorbidas por el agua

intergranular y por los propios granos, es decir sin permitir el drenaje o en

condiciones a corto plazo.

Los esfuerzos horizontales son absorbidos por el rozamiento intergranular que se

define como Angulo de rozamiento interno, dependiente del grado de

consolidación o presión normal y el agua intersticial que favorece, por

lubrificación, el desarrollo del hipotético plano de rotura. Por el contrario, el

aumento de la presión normal aumenta el rozamiento entre granos.




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7.2.- CRITERIOS DEL CTE PARA RECONOCIMIENTOS DE SUELOS C

RIT

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AR

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1. ,Según CTE, de todas las muestras obtenidas en calicatas o sondeos se hará una

descripción detallando aquellos aspectos que no son objeto de ensayo, como el

color, olor, litología de las gravas o trozos de roca, presencia de escombros o

materiales artificiales, etc, así como eventuales defectos en la calidad de la

muestra, para ser incluida en algunas de las categorías A o B.

7.2.1.- Criterios de descripción

Crit

erio

s de

des

crip

ción

La descripción de suelos permite una primera idea del tipo de terreno, que

permitirá decidir los ensayos de laboratorio y una primera aproximación de

resultados.

El principal objetivo de la descripción es clasificarlo al menos dentro de los 2

principales grupos:

- Suelos de grano grueso.

- Suelos de grano fino.

El tipo de suelo viene definido por su granulometría y plasticidad, además de por

su colorimetría y estado de consistencia o densidad.

7.2.1.1- Granulometría y plasticidad.

Gra

nu

lom

etrí

a y

plas

tici

dad

La primera caracterización de suelos de define en base a la granulometría y la

plasticidad del mismo. En este sentido, las diferentes descripciones son:

Suelos de grano grueso:

Se toma una fracción representativa de la muestra y se extiende sobre una

superficie plana. Una vez extendida, se examina con la idea de determinar

graduación, tamaño, forma y en lo posible composición mineralógica.

Bolos, gravas y arenas, se suelen identificar fácilmente por su tamaño.

El material alterado se reconoce por sus decoloraciones y por la relativa

facilidad con la que se pueden disgregar sus granos.

Para la fracción fina, en suelos de grano grueso, es difícil de calcular su




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G

ran

ulo

met

ría

y pl

asti

cida

d

porcentaje en el campo, aunque existen métodos aproximativos como el de

extender la muestra sobre una superficie plana y calcular visualmente el

número de partículas presentes.

La presencia de arena fina se puede precisar frotando una porción de muestra

entre los dedos; las partículas de limos y arcillas son suaves al tacto y

manchan los dedos, mientras que la arena no.

DIFERENCIA ENTRE GRAVAS Y ARENAS Gravas (>2 mm) Arenas (entre 0,06 y 2 mm)

Los granos no se apelmazan aunque estén húmedos, debido a la pequeñez de las tensiones capilares

Los granos se apelmazan si están húmedos debido a la importancia de las tensiones capilares.

DIFERENCIA ENTRE ARENAS Y LIMOS

Arenas (entre 0,06 y 2 mm) Limos (entre 0,002 y 0,06 mm)Partículas visibles. En general, no plásticas. Los terrenos secos tienen una ligera cohesión, pero se reducen a polvo fácilmente entre los dedos. Fácilmente erosionadas por el viento.

Partículas invisibles. En general, algo plásticos. Los terrones secos tienen una cohesión apreciable, pero se pueden reducir a polvo con los dedos. Difícilmente erosionados por el viento.

Cajas de Sondeo con materiales de tipo granular




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G

ran

ulo

met

ría

y pl

asti

cida

d

Suelos de grano fino:

Para la identificación de este tipo de suelos en el campo se utilizan una serie

de ensayos que entre otros son:

- Valoración de la proporción de finos plásticos.

Básicamente consiste en seleccionar una muestra

de suelo añadiéndole el agua necesaria para

ponerla blanda. Seguidamente se sacude

horizontalmente golpeándola entre las palmas de

las manos.

Un suelo de grano fino que no sea plástico o que tenga una baja plasticidad,

se pondrá brillante por subir el agua a su superficie mientras se sacude.

Finalmente al perder la humedad se disgregará del conjunto, quedando

separadas las dos fracciones.

- Estimación de la plasticidad.

Este procedimiento es el que se emplea

en el laboratorio para establecer el límite

plástico del suelo, pero que a groso modo

puede ser útil en el campo para identificar

la fracción arcillosa.

Consiste en extraer un pedazo de la muestra de suelo e intentar hacer un rulo

con él varias veces. El suelo que no sea plástico, o que tenga una baja

plasticidad, no tendrá tenacidad (facilidad de moldeado) o muy baja.

DIFERENCIA ENTRE LIMOS Y ARCILLAS Limos (entre 0,002 y 0,06 mm) Arcillas (<0,002 mm) No suelen tener propiedades coloidales. Tacto áspero. Se secan con relativa rapidez y no se pegan a los dedos. Los terrones secos tienen una cohesión apreciable, pero se pueden reducir a polvo con los dedos

Suelen tener propiedades coloidales. Tacto suave. Se secan lentamente y se pegan a los dedos. Los terrones secos se pueden partir, pero no reducir a polvo con los dedos.




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C

olor

imet

ría

7.2.1.2- Colorimetría.

La colorimetría puede contribuir a los criterios identificativos tanto por su

composición mineralógica como por el estado de alteración en que se

encuentra.

Suelos con tonalidades marrón-pardas son característicos de niveles de

alteración edáfica (tierra vegetal) y suelen presentar restos de raíces.

Colores beige blanquecinos son característicos de horizontes de transición con

frecuentes nódulos carbonatados consecuencia de oscilaciones del nivel

freático que dan lugar a este tipo de precipitaciones (carbonatos).

Los horizontes de transición también pueden definirse por ambientes de

oxidación que dan lugar a tonalidades marrón-rojizas.

Colores amarillentos y marrón anaranjados son característicos de formaciones

pliocenas de naturaleza limosa y limo arenosa que pueden presentar nódulos

y pátinas ocre ferruginosas.

Arcillas con coloraciones gris verdosas a gris azuladas son características de

depósitos miocenos formados en condiciones anaerobias (ausencia de colores

amarillentos y rojizos que marcan los procesos de oxidación aerobios).

Por último, coloraciones gris oscuras a gris negruzcas en arcillas son típicas de

depósitos cuaternarios fangosos con gran cantidad de materia orgánica.

Por tanto el color del suelo ayuda a establecer una primera aproximación de

su naturaleza, edad geológica y tipo de depósito.




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C

onsi

sten

cia

7.2.1.3- Consistencia.

El estado de consistencia de un suelo en un criterio de campo que nos ayuda

a valorar al mismo desde el punto de vista de su resistencia.

La consistencia de un suelo depende de su granulometría así como del grado

de saturación.

En este sentido, suelos con una misma granulometría pueden presentar

distintos estados de consistencia en función de su grado de humedad (por

ejemplo: arcillas saturadas presentan una resistencia muy baja, mientras que

arcillas secas tiene una resistencia muy elevada).

Para obtener una primera aproximación de la resistencia del material “in situ”

y en condiciones naturales, existe un sencillo ensayo de campo que nos ofrece

estos parámetros de resistencia, en base a la facilidad o no de introducir el

puño o de no poder introducir ni siquiera la uña, como extremos dentro de

una escala de resistencia a la penetración.

Para la realización de este tipo de ensayo es necesaria una cierta experiencia

en el conocimiento de suelos.

Así mismo, utilizando valores deducidos de los ensayos de penetración (SPT o

MI) podemos establecer una escala de resistencia que nos da una idea del

estado de consistencia/compacidad en la que se encuentra un suelo.




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Te

xtu

ra y

est

ruct

ura

7.2.1.4- Textura y estructura.

De manera resumida se distinguen los siguientes tipos de suelos según su

origen geológico, cuya interpretación puede realizarse reconociendo la textura

y estructura.

Suelos residuales o eluviales: Restos de rocas descompuestos “in situ”.

Suelos coluviales: Suelos que han sufrido un transporte por gravedad o

lluvia y que suelen entrañar una cierta segregación. Suelen ser

heterogéneos y mezclados.

Suelos aluviales: Suelos que han sufrido un transporte más prolongado,

que ha producido una verdadera clasificación. El término aluvial suele

referirse a suelos depositados por cursos de agua.

Suelos eólicos: Suelos de granulometría uniforme. El más importante es el

de loess, suelo arenoso o limoso cuyos granos se encuentran adheridos

por un cemento calcáreo o arcilloso.




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8.- RECONOCIMIENTOS DE ROCAS Y MACIZOS ROCOSOS

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8.1.- CRITERIOS DEL CTE PARA RECONOCIMIENTOS DE ROCAS

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OC

AS

1. , A los efectos del CTE, un macizo rocoso se caracteriza por la resistencia de la roca

matriz, que debe matizarse con otras propiedades de su discontinuidad, como son:

apertura, rugosidad, tipo de relleno, espaciamiento, índice de fracturación,

persistencia, clase RQD, o presencia de agua. Dichos parámetros podrán utilizarse

para determinar otros índices, tales como el RMR, indicativos del comportamiento

global del macizo rocoso.

8.1.1.- Criterios generales

Crit

erio

s ge

nera

les

La roca es un agregado de minerales ligados estrechamente entre sí y tan poco

alterados como para reconocer la estructura de origen.

La composición mineralógica y la textura son las que permiten una identificación y

calificación definitiva.

No sólo será importante el tipo de roca, sino el estado en que se encuentre.

Los criterios de descripción tienen en cuenta el estado de la roca sana, y sobre

todo el tipo, número y espaciado de las discontinuidades que presenta en macizo

rocoso.

La descripción geotécnica básica constituye una caracterización geomecánica del

terreno basada en la observación directa del mismo, aportando el nombre de la

roca y las características estructurales y mecánicas del medio rocoso como el

espesor de estrato y las características de las discontinuidades.

8.1.2- Descripción petrológica.

Des

crip

ción

pet

roló

gica

Desde el punto de vista geológico, las rocas se pueden agrupar en función de su

génesis los grupos:

Tabla D.4. (CTE) Clasificación de rocas

Rocas sedimentarias: Conglomerados, Areniscas, Limolitas, Argilitas, Margas, Calizas, Calizas margosas, Calcarenitas, Dolomías, Yesos.

Rocas metamórficas: Cuarcitas, Pizarras, Esquistos, Gneises, Corneanas. Rocas plutónicas:. Granitos, Dioritas, Gabros, Pórfidos, Peridotitas

Rocas volcánicas: Basaltos, Fonolitas, Piroclastos, Traquitas, Ofitas, Riolitas, Andesitas, Dacitas.




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8.1.3- Grado de meteorización de la roca. G

rado

de

met

eori

zaci

ón d

e la

roc

a Clasificación de visu de los testigos o fragmentos de roca de la cual puede

deducirse inferirse el grado de meteorización, las discontinuidades que presenta e

incluso el espaciado.

Tabla D.5. (CTE) Grado de meteorización de las rocas (ISRM) Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas Grado Denominación Criterio de reconocimiento

I Roca sana o fresca La roca no presenta signos visibles de meteorización, pueden existir ligeras pérdidas de color o pequeñas manchas de óxidos en los planos de discontinuidad

II Roca ligeramente meteorizada

La roca y los planos de discontinuidad presentan signos de decoloración. La roca puede estar decolorada en la pared de las juntas pero no es notorio que la pared sea más débil que la roca sana

III

Roca moderadamente meteorizada

La roca está decolorada en la pared. La meteorización empieza a penetrar hacia el interior de la roca desde las discontinuidades. El material es notablemente más débil en la pared que en la roca sana. Material débil <50% del total

IV Roca meteorizada o muy meteorizada

Más de la mitad del material está descompuesto a suelo. Aparece roca sana o ligeramente meteorizada de forma discontinua

V Roca completamente meteorizada

Todo el material está descompuesto a un suelo. La estructura original de la roca se mantiene intacta

VI Suelo residual La roca está totalmente descompuesta en un suelo y no puede reconocer-se ni la textura ni la estructura original. El material permanece “in situ” y existe un cambio de volumen importante

8.2.- CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO

CA

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RIZ

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IZO

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8.2.1.- Características estructurales y mecánicas del macizo rocoso

Cara

cter

ísti

cas

estr

uct

ura

les Un macizo rocoso se caracteriza por la resistencia de la roca matriz, que debe

matizarse con otras propiedades de su discontinuidades: apertura, rugosidad, tipo

de relleno, espaciamiento, índice de fracturación, persistencia, clase RQD, o

presencia de agua. Dichos parámetros podrán utilizarse para determinar otros

índices como el RMR, indicativos del comportamiento global del macizo rocoso. En

las tablas D.9 a D.17 se indican criterios para esta caracterización.

En el siguiente apartado se recoge la clasificación de macizos rocosos, recogiendo

todos los criterios descritos en esas tablas (D.9 a D.17)




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8.2.2.- Clasificación del macizo rocoso (RMR - Bieniaswski, 1989)

Clas

ific

ació

n de

l mac

izo

roco

so (

RM

R -

Bie

nias

wsk

i, 19

89)

Desarrollada por Bieniawski en 1973 y actualizada en 1979 y 1989, constituye un

sistema de clasificación de macizos rocosos según índices de calidad. A través de

parámetros obtenidos en estaciones geomecánicas y sus puntos de lectura, según

los criterios anteriores así como por los ensayos de rotura por compresión simple:

Parámetros de clasificación

1

Res

iste

nci

a m

atriz

ro

cos(

MP a

) Ensayo de carga puntual >10 10-4 4-2 2-1 Compresión

simple (MPa) Compresión

simple >250 250-100 100-50 50-25 25-5 5-1 <1

Puntuación 15 12 7 4 2 1 0

2 RQD 90%-100% 75%-90% 50%-75% 25%-50% <25%

Puntuación 20 17 13 6 3

3 Separación entre diaclasas > 2 m 0,6-2 m 0,2-0,6 m 0,06-0,2 m <0,06 m


4

Esta

do d

e la

s di

scon

tinui

dade

s

Longitud de la discontinuidad <1 m 1-3 m 3-10 m 10-20 m >5 mm

Puntuación 6 5 3 1 0 Abertura Nada <0,1 mm 0,1-1,0 mm 1-5 mm >5 mm


Rugosidad Muy rugosa Rugosa Ligeramente rugosa Ondulada Suave


Relleno Ninguno Relleno duro < 5 mm

Relleno duro >5 mm

Relleno blando < 5 mm

Relleno blando >5 mm


Alteración Inalterada Ligeramente alterada

Medianamentalterada Muy alterada Descompuesta


5

Agua

fre

átic

a Caudal por 10 m de túnel Nulo < 10

litros/min 10-25

litros/min 25-125

litros/min >125

litros/min Presión de gua/Tensión principal mayor 0 0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,5 >0,5

Estado general Seco Ligeramente húmedo Húmedo Goteando Agua fluyendo

Puntuación 15 10 7 4 0 Corrección por la orientación de las discontinuidades

Dirección y buzamiento Muy favorables Favorables Medias Desfavora-

bles Muy

desfavorables

Puntuación

Túneles 0 -2 -5 -10 -12 Cimentaciones 0 -2 -7 -15 -25

Taludes 0 -5 -25 -50 -60 Clasificación

Puntuación 100-81 80-61 60-41 40-21 <20 Calidad Muy buena Buena Media Mala Muy mala Clase I II III IV V

Cara

cter

ístic

.ge

otéc

nica

s Tiempo de manteni-miento y longitud

10 años con 15m d vano

6 meses con 8m d vano

1 semana con 5 m de vano

10 horas con 2,5 m de vano

30 minutos con 1 m de vano

Cohesión > 4 kp/cm2 3-4 kp/cm2 2-3 kp/cm2 1-2 kp/cm2 < 1 kp/cm2 Angulo de rozamiento >45º 35º-45º 25º-35º 15º-25º <15º




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9.- LOS ENSAYOS Y ANÁLISIS DE LABORATORIO

LOS

ENSA

YO

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SIS

DE

LAB

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ATO

RIO

9.1.- PROGRAMACION DE ENSAYOS DE LABORATORIO (CTE)

PR

OG

RA

MA

CIO

N D

E EN

SAY

OS

DE

LAB

OR

ATO

RIO

(C

TE)

2. , El número de determinaciones del valor de un parámetro de una unidad

geotécnica investigada será el adecuado para que éste sea fiable. Para una

superficie de estudio de hasta 2000 m2, en cada unidad de importancia geotécnica

se considera orientativo el número de determinaciones que se indica en la tabla

3.7.

3. Deberá procurarse que los valores se obtengan de muestras procedentes de

puntos de investigación diferentes, una vez que se hayan identificado como

pertenecientes a la misma capa. Las determinaciones se podrán obtener mediante

ensayos en laboratorio, o si es factible con ensayos in situ, aplicando las oportunas

correlaciones si fueran necesarias.

4. Para superficies mayores se multiplicarán los números de la tabla 3.7 por

(s/2000)1/2, siendo s la superficie de estudio en m2.

Tabla 3.7. (CTE) Número orientativo de determinaciones in situ o ensayos de laboratorio para superficies de estudio de hasta 2000 m2

Propiedad Terreno T-1 T-2

Identificación Granulometría 3 6 Plasticidad 3 5

Deformabilidad Arcillas y limos 4 6 Arenas 3 5

Resistencia a compresión simple

Suelos muy blandos 4 6 Suelos blandos a duros 4 5 Suelos fisurados 5 7

Resistencia al corte

Arcillas y Limos 3 4 Arenas 3 5

Contenido de sales agresivas 3 4

5. Los ensayos indicados en la tabla 3.7 corresponden a cada unidad geotécnica que

pueda ser afectada por las cimentaciones. El número de determinaciones in situ o

ensayos indicados corresponde a edificios C-1 ó C-2. Para edificios C-3 o C-4 los

valores del cuadro se recomienda incrementarlos en un 50%.

6. Para terrenos tipo T-3 se decidirá el tipo y número de determinaciones, que nunca

serán inferiores a las indicadas para el T-2.

7. En la tabla D.18 se indican ensayos considerados adecuados para la determinación

de las propiedades más usuales de un suelo o de una roca matriz.




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9.2.- DENOMINACIÓN DE SUELOS SEGÚN ANÁLISIS D

ENO

MIN

AC

IÓN

DE

SUEL

OS

SEG

UN

AN

ALI

SIS

8. Los resultados de los ensayos granulométricos de suelos permitirán matizar loscriterios de clasificación denominándolos con una palabra según su componente principal que podrá acompañarse de calificativos y sufijos según los componentes secundarios teniendo en cuenta el baremo de proporción en % de peso de cada fracción de suelo según se indica en las tablas D.20 y D.21.

9. Para la comprobación de los estados límite considerados en los distintos capítulos

de este DB se distinguirá entre aquellos suelos cuya proporción en finos (limo +

arcilla) sea inferior al 35% y los que superen dicha proporción, pudiéndose

denominar unos y otros tal y como se indica en las tablas D.20 y D.21. 9.2.1.- Denominación de suelos granulares

Gra

nula

res

Tabla D.20. (CTE) Denominación matizada de suelos granulares(1) Porcentaje de finos < 35% Denominación % de arcilla y limo

Nombre principal Grava o arena - Nombre secundario Arenosa o con grava - Con indicios de Limos o arcillas 1 - 10 Algo Limosa o arcillosa 10 - 20 Bastante Limosa o arcillosa 25 - 35 (1) Los términos arcilla y arcillosa de la tabla deben emplearse cuando se trata de finos plásticos y los términos limo y limosa, cuando los finos no son plásticos o poco plásticos según el criterio de Casagrande.

9.2.2.- Denominación de suelos finos

Fino

s

Tabla D.21. (CTE) Denominación matizada de suelos finos(1) Porcentaje de finos > 35% Denominación % de arena y grava

Nombre principal Arcilla o limo < 35 Nombre secundario Arenosa/so o con grava 35-65

9.3.- AGRESIVIDAD QUÍMICA DE SUELOS ROCAS Y AGUAS

10. La acidez Baumann-Gully y el contenido en sulfatos, detectados en muestras de suelo y

rocas, así como determinados componentes químicos, presentes en el agua freática,

permiten clasificar la agresividad química del terreno frente al hormigón.

11. La agresividad del agua freática se tomará al menos en el 50% de los sondeos.

12. La Instrucción EHE establece el empleo de cementos que posean resistencia adicional a

los sulfatos, según la norma UNE 80303:96, para una exposición tipo Q, es decir, que

el contenido en sulfatos del terreno sea SO42- en suelos ≥ 3000 mg/kg y/o ≥ 600 mg/l

en el agua freática.

Tabla D.22. (CTE) Clsificación de la agresividad química de suelos, rocas y aguas (EHE) Tipo de Medio

agresivo

Parámetros(1) Tipo de exposición

Qa Ataque Debil Qb Ataque Medio

Qc Ataque Fuerte

Agua

Valor del pH 6,5-5,5 5,5-4,5 < 4,5 CO2 agresivo (mg CO2/l) 15-40 40-100 > 100 Ión amonio (mg NH4

+/l) 15-30 30-60 > 60 Ión magnesio (mg Mg2

+/l) 300-1000 1000-3000 > 3000 Ión sulfato (mg SO4

2-/l) 200-600 600-3000 > 3000 Residuo seco a 110º C (mg/l) 75-150 50-75 < 50

Suelo Grado de acidez Baumann-Gully > 20 -(1) -(1) Ión Sulfato (mg SO4

2-/kg de suelo seco) 2000-3000 3000-12000 > 12000 (1) Estas condiciones no se dan en la práctica




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10.- DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS Y ANÁLISIS DE LABORATORIO

DES

CR

IPC

IÓN

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LOS

ENSA

YO

S D

E LA

BO

RA

TOR

IO

10.1.- ENSAYOS IDENTIFICATIVOS.

ENSA

YO

S ID

ENTI

FIC

ATI

VO

S

Los ensayos identificativos, básicamente son análisis granulómetricos y determinación

de los límites de Atterberg. Con estos parámetros se pueden deducir por correlación

muchos otros parámetros representativos de un suelo.

10.1.1.- Análisis granulométrico.

Aná

lisis

gra

nulo

mét

rico

.

Una de las propiedades mas importantes de un suelo es la distribución de

tamaños de grano.

El análisis granulométrico de suelos por tamizado se basa en la UNE 103101:1995,

por la cual se especifica el método para determinar los diferentes tamaños de las

partículas de un suelo, expresándolas en %, hasta el tamiz de 0,08 mm.

El análisis consta de dos partes: la fracción de suelos que pasa a través del tamiz

de 0,08 mm (finos) y la fracción que queda retenida en el

mismo (gruesos). Dentro de la fracción gruesa se diferencian

los retenidos por el tamiz de abertura 5 mm (gravas) y los que

pasan por este y son retenidos por el 0,08 (arenas).

Entre estos tamices se insertan otros de aberturas intermedias,

que delimitan los tamaños de grano con mayor precisión.

Los análisis granulométricos se expresan en % de peso

retenido en cada tamiz, respecto al peso seco total ensayado.

Los resultados se presentan a través de curvas granulométricas

cuyo eje de abcisas, en escala logarítmica representa los

diferentes tamaños de tamices, y en el eje de ordenadas y

escala decimal, el porcentaje de peso retenido.

Además, desde la curva granulométrica, se pueden establecer

coeficientes característicos, como el coeficiente de uniformidad

y el coeficiente de curvatura:

6010

230

10

60

dddCc

ddCu

⋅==




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10.1.2.- Límites de Atterberg

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S ID

ENTI

FIC

ATI

VO

S

Lím

ites

de

Att

erbe

rg

Las propiedades mecánicas de los suelo, como

pueden ser entre otras, su resistencia al corte,

su capacidad de carga, o su comportamiento

remoldeado en rellenos o excavaciones,

dependen en gran medida de su humedad y

fracción arcillosa.

Los limites de Atterberg pretenden delimitar el

estado de cada suelo en función del grado de

humedad, y de esta manera conocer el comportamiento geomecánico del mismo

ante posibles variaciones de humedad.

La repetitividad de resultados y comparación con situaciones reales permite

asignar características geomecánicas similares para suelos con iguales límites de

Atterberg. De esta manera, los límites de Atterberg son:

Estado de consistenciaSólido Semisólido Plástico Líquido

Límite de

RETRACCIÓN Límite

PLÁSTICO Límite

LÍQUIDO

Los límites de Atterberg, conjuntamente con la granulometría, son las

determinaciones mas habituales en los laboratorios de análisis de suelos. La

experiencia acumulada en muchas miles de determinaciones permite caracterizar

y clasificar al suelo aproximando una fácil correlación con otros parámetros

geotécnicos y geomecánicos.

De hecho, la granulometría y límites de Atterberg permiten definir si un suelo es

de grano fino o grueso, y los finos son o no plásticos, y por tanto es un suelo

cohesivo o no cohesivo, con todas las implicaciones geomecánicas que ello

implica.




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E LO

S EN

SAY

OS

DE

LAB

OR

ATO

RIO

10.2.- ENSAYOS DE RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD. EN

SAY

OS

DE

RES

ISTE

NC

IA Y

DEF

OR

MA

BIL

IDA

D.

10.2.1.- Deformación Unidimensional en Edómetro. D

efor

mac

ión

Uni

dim

ensi

onal

en

Edóm

etro

Es uno de los ensayos mas antiguos de la mecánica de suelos, y a través del

mismo se pretende conocer el acortamiento o asentamiento de una porción de

suelo inalterado ante una presión vertical, por expulsión del aire y agua contenido

en los poros del suelo.

La muestra se encuentra confinada en un anillo indeformable y cubierta por

piedras porosas que permiten el drenaje durante la consolidación. Permite

conocer la reducción del volumen de huecos o poros ante cada escalón de carga.

El ensayo se realiza por escalones de carga consecutivos, cada 24 horas.

Los resultados se expresan a través de una curva edométrica en cuyo eje de

ordenadas y con escala decimal se representa el número de poros “e”, y en

abcisas los diferentes escalones de carga, en escala

logarítmica.

Con los valores obtenidos del edómetro se calculan

coeficientes como CC (Coeficiente de

compresibilidad), CS (Indice de entumecimiento o

hinchazón), y E (módulo edométrico o de

deformación. La

bancada edométrica

es un equipo con un

sistema de palancas

y pesas que traducen determinadas cargas a la

probeta de suelo ensayada.

Anillos conteniendo muestra

Bancada edométrica




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LAB

OR

ATO

RIO

ENSA

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ESIS

TEN

CIA

Y D

EFO

RM

AB

ILID

AD

. 10.2.2.- Deformación en Triaxial.

Def

orm

ació

n en

Tri

axia

l El fundamento del aparato triaxial se basa en

la deformación de una probeta cilíndrica de

suelo sometida a tensión normal y con

deformación transversal controlada, que

representa al confinamiento de la muestra en

su estado natural.

La tensión normal se transmite como si fuese

una prensa, mientras que las tensiones

laterales se transmiten a través de un fluido.

La muestra se encuentra envuelta en una

fina funda de goma que impide el acceso del

fluido a los poros de la muestra, mientras que en sus extremos existen piedras

porosas para controlar el drenaje.

De este ensayo se obtienen valores de

cohesión, ángulo de rozamiento interno y

resistencia muy próximos a realidad.

El ensayo contempla la ejecución del mismo

sobre tres probetas idénticas, para las que

se mantiene fija la tensión del fluido (σ3) y

se va aumentando la tensión normal (ζ )

hasta producir la rotura del suelo.

Representando σ1 - σ3 en el espacio de Mohr para las tres probetas, la tangente

común a estos círculos define la Recta de Coulomb y se pueden determinar la

cohesión (c) y ángulo de rozamiento interno (φ).




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ESIS

TEN

CIA

Y D

EFO

RM

AB

ILID

AD

. 10.2.3.- Corte Directo.

Cort

e D

irec

to

El ensayo de corte directo trata de representar la resistencia de una muestra de

suelo a un esfuerzo cortante (σ) y bajo diferentes tensiones normales (ζ). Como

es de suponer, cuanto mayor sea la tensión normal aplicada, mayor unión existirá

entre los granos del suelo, y mayor será la resistencia al esfuerzo cortante (σ).

El ensayo se realiza para tres muestras

bajo tensiones normales crecientes,

definiendo una recta que al cortar el eje

de ordenadas define la cohesión (c), y

forma un ángulo con abcisas que

representa al ángulo de rozamiento

interno (φ).

El ensayo se puede realizar de tres

maneras:

Ensayo tipo CD.- Consolidado y drenado. Permite una previa consolidación y

drenado, reproduciendo las condiciones de estabilidad a largo plazo.

Ensayo tipo CU.- realiza una consolidación previa, pero no permite el drenaje,

obteniéndose parámetros a largo plazo pero en presencia de agua.

Ensayo tipo UU.- Sin consolidar y sin drenar. Es un ensayo rápido y representa

las condiciones a corto plazo.

La principal crítica a este ensayo se refiere a que la muestra se obliga a romper

por un plano predeterminado.




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TEN

CIA

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EFO

RM

AB

ILID

AD

. 10.2.4.- Rotura a Compresión Simple.

Rot

ura

a Co

mpr

esió

n Si

mpl

e El ensayo de rotura a Compresión Simple trata de reproducir en laboratorio, la

resistencia de un suelo a una tensión o solicitación de componente vertical.

La facilidad de ejecución de este ensayo de

rotura uniaxial le hace interesante y

suficientemente resolutivo.

Dado que el ensayo de rotura a compresión

simple se realiza en tiempo limitado, no se

permite el drenaje de la muestra. Por tanto, la

resistencia al corte sin drenaje es

independiente del aumento de la presión

normal, con lo que φ =0.

En este caso de φ = 0 (suelo eminentemente

arcilloso), y para un ensayo a compresión

simple donde σ3=0, el círculo de Mohr

correspondiente es tangente al eje de

ordenadas, y la Recta de Coulomb es

prácticamente paralela al eje de abcisas, por ser φ casi 0, con lo cual c es igual al

radio del círculo, o sea :

21σ=c

Expresado en el espacio de Mohr, la

resistencia al corte sin drenaje

(SU)es equivalente a la mitad de la

resistencia a la compresión simple.

El ensayo se encuentra regulado por

la UNE 103400/1993.

qu:resistencia a la compresión simple

Resistencia al corte sin drenaje en una arcilla saturada

Prensa y monitor de control




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IO

10.3.- ENSAYOS DE EXPANSIVIDAD Y COLAPSO. EN

SAY

OS

DE

EXP

AN

SIV

IDA

D Y

CO

LAP

SO

Una de las propiedades físico–químicas mas llamativas de los suelos cohesivos, es su

capacidad de cambiar de volumen en función de cambios de humedad.

Estos cambios de volumen se refieren a absorción o expulsión de agua por parte de la

propia estructura mineral de la arcilla.

10.3.1.- El aparato Lambe

El a

para

to L

ambe

El aparato Lambe (diseñado en

1960) consiste en un anillo

dinamométrico con un

comparador que mide el

desplazamiento vertical

(hinchazón o presión de

hinchamiento) de una muestra de

suelo confinada en un anillo

metálico y sometida a inundación o saturación.

El ensayo se realiza a partir de una muestra alterada que debe ser compactada en

una célula anular (de 70 mm de diámetro y 16 mm de altura) con una energía

determinada (maza de 2,5 kg cayendo desde una altura de 305 mm). El número

de capas y golpes varia según la humedad de partida con que se realice el

ensayo.

Humedad de partida Nº de capas Nº de golpes por capa

Tipo

de

ensa

yo Límite plástico 1 5

Húmedo (100% H.Relativa) 3 4 Seco (50% H.relativa) 3 7

Dado que el ensayo puede partir de uno u otro grado de humedad, que no tiene

que ver con el estado natural del suelo, es fácilmente deducible que los resultados

deben ser correctamente interpretados y valorarlos con las reservas que supone

partir de condiciones de humedad y consistencia diferentes a las naturales, con

añadidura del propio remoldeo.




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IO

ENSA

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S D

E EX

PA

NSI

VID

AD

Y C

OLA

PSO

10.3.2.- Inundación Bajo Carga en Edómetro

Inun

daci

ón B

ajo

Carg

a en

Edó

met

ro

El ensayo de inundación bajo carga engloba a

los ensayos normalizados UNE 103601/96

“Hinchamiento Libre en Edómetro” y

103602/96 “Presión de Hinchamiento en

edómetro”.

Este ensayo pretende paliar las deficiencias del

Lambe partiendo de una muestra inalterada de

suelo (estado de consistencia y humedad

natural) confinada en un anillo con piedras

porosas que permiten el drenaje, y

determinando su hinchazón o colapso ante una

inundación (saturación).

El ensayo se realiza para condiciones sin carda, o con la palanca del edómetro se

somete a varias cargas hasta contrarrestar la presión de hinchamiento.

Los valores obtenidos son muy próximos a la realidad.

Bancada edométrica




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IO

10.4.- ENSAYOS DE COMPACTACIÓN

ENSA

YO

S D

E C

OM

PA

CTA

CIÓ

N

El principal interés y utilidad de estos ensayos de laboratorio se define en el

conocimiento del comportamiento de un suelo tras su remoldeo, así como la variación

de ese comportamiento en función de las condiciones del remoldeo.

Básicamente, el mencionado remoldeo se refiere a la compactación del mismo,

averiguando con qué grado de humedad y con que energía de compactación se

obtienen las mejores densidades que en definitiva representan a las mejores

condiciones de resistencia, estabilidad ...

10.4.1.- Ensayos Proctor Normal y Modificado

Ensa

yos

Proc

tor

Nor

mal

y M

odif

icad

o

El ensayo Proctor trata de reproducir en laboratorio una

muestra del futuro terraplén.

Para ello se fabrica una muestra en un molde estandar,

compactado con una energía estandar y un grado de

humedad determinado. El proceso se repite para varias

humedades y en cada caso se mide la densidad obtenida.

En definitiva, para varias humedades y con la misma

energía de compactación, se obtienen diferentes

densidades.

Con al menos tres puntos (probetas), se elabora

un gráfico humedad-densidad, del que se

desprenden los valores de densidad máxima y

humedad optima para la puesta en obra del suelo

analizado.

La diferencia

entre el ensayo Normal y el modificado se basa

en la energía de compactación y dimensiones

del molde utilizado.

1,5

1,631,64

1,51

1,48

1,50

1,52

1,54

1,56

1,58

1,60

1,62

1,64

1,66

0 5 10 15 20 25 30

DEN

SID

AD

SEC

A

% HUMEDAD




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OM

PA

CTA

CIÓ

N

10.4.2.- Ensayo C.B.R. En

sayo

C.B

.R.

El C.B.R. (California Bearing Ratio) es un

índice que no depende del suelo en si

mismo, sino del estado de densidad y

humedad.

La ejecución del ensayo contempla al menos

tres moldes de suelo, compactados con

energías diferentes y estandarizadas (nº de

capas, nº de golpes por capa, y humedad).

Estos moldes se inundan durante cuatro

días con una sobrecarga, midiéndose el

hinchamiento cada 24 h.

Una vez finalizadas las operaciones de

inundación, el indice CBR se define como la

resistencia que presenta el molde a ser

penetrado con un cilindro de dimensiones

estandarizadas.

Los resultados se expresan en un gráfico

que relaciona el índice CBR con la densidad

de compactación.

1,65

1,56

1,43

1,400

1,450

1,500

1,550

1,600

1,650

1,700

0 1 2 3 4 5 6 7

DEN

SID

AD

SEC

A

INDICE C.B.R.




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10.5.- ANÁLISIS QUÍMICOS. A

NÁ

LISI

S Q

UÍM

ICO

S

10.5.1.- Sulfatos solubles Su

lfat

os s

olub

les

Este análisis pretende determinar la posible agresividad por contenido de sulfatos

solubles (SO42- en mg/kgsuelo) de un suelo a los cementos y armaduras de

posibles cimentaciones en contacto con el mismo.

La determinación puede ser de carácter cualitativo, (UNE 103102/1995) o de

carácter cuantitativo, (UNE 103101/1996).

La EHE define los tipos de cementos y armaduras mas adecuados a los diferentes

tipos de agresividad. Para ello se recurre a la determinación de clases generales y

específicas de exposición, que definen ambientes a los que aplicar las diferentes

instrucciones.

La determinación de estas sales se realiza a través de los ensayos descritos en las

mencionadas normas. Los métodos se basan en pasar el sulfato del suelo a una

disolución con agua y depuse hacerlo precipitar con cloruro bárico:

42

42 SOBaBaSO ⇒+ +−

2424 ClMSOClBaSOM +⇒+




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TOR

IO

AN

ÁLI

SIS

QU

ÍMIC

OS

10.5.2.- Materia orgánica M

ater

ia o

rgán

ica

El ensayo pretende determinar la cantidad de materia

orgánica oxidable a través de una valoración con

permanganato potásico.

Esta determinación permite caracterizar la naturaleza y

comportamiento geomecánico de un suelo ante diferentes

circunstancias:

• Colapsabilidad del suelo por oxidación de la parte correspondiente al volumen ocupado por la materia orgánica.

• Clasificación del suelo como un OL o un OH (limos orgánicos) • Clasificación de un suelo como material de aporte en terraplenados.

10.5.3.- Carbonatos

Carb

onat

os

Con este ensayo se determina el contenido en carbonatos de un suelo. Esta

propiedad confiere ciertos comportamientos geomecánicos al mismo, actuando

como un cemento entre partículas. Además el contenido en carbonatos permite

clasificar una arcilla como más o menos margosa, hasta determinar una caliza.

Mezcla Porcentaje Denominación Equipo

Caliz

a y

arci

lla 0 a 5 % de Co3 Ca

5 a 15 % de Co3 Ca 15 a 35 % de Co3 Ca 35 a 65 % de Co3 Ca 65 a 85 % de Co3 Ca 85 a 95 % de Co3 Ca 95 a 100 % de Co3 Ca

Arcilla pura Arcilla Margosa Marga Arcillosa Marga Marga calcárea Caliza margosa Caliza

Caliz

a y

aren

a 0 a 50 % de arena 50 a 85 % de arena 85 a 100 % de arena

Caliza arenosa Arena Calcárea Arena

Ca

liza

y do

lom

ía

Calcita Dolomía 95a 100 %95 a 90 % 90 a 50 % 50 a 10 % < del 10 %

0 a 5 % 5 a 10 % 10 a 50 % 50 a 90 % < del 90 %

Caliza Caliza Magnésica Caliza Dolomítica Dolomía Calcárea Dolomía

El ensayo se realiza con el método y aparato Calcímetro de Bernard, basado en la

cantidad de anhídrido carbónico gaseoso que se desprende por la acción del ácido

clorhídrico según la reacción: CO3 M + 2 Cl H = Cl2 M + C O2 + H2 O

Tubos de ensayo para ácido clorhídrico

Rodel de corcho para apoyo de Erlenmeyer

Matraz Erlenmeyer

Bureta graduada

Tubo-Depósito Nivel




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11.- CLASIFICACIONES DE SUELOS

CLA

SIFI

CA

CIO

NES

DE

SUEL

OS

Las clasificaciones de suelos pretenden agrupar suelos de similares características físicas

para su fácil reconocimiento e identificación respecto a las actuaciones constructivas que

se realizan con los mismos o que de alguna manera interaccionan con las mismas.

Las clasificaciones de suelos deben buscar criterios universales que definan propiedades

inherentes al suelo, independientemente del estado natural en que el mismo se encuentre.

Por ejemplo, no tendría sentido utilizar parámetros como la resistencia que no son útiles

en tanto que un mismo suelo puede presentarse en varios estados de consistencia y

ofrecer comportamientos muy variados.

La granulometría ofrece un medio sencillo para clasificar suelos, dividiendo sus fracciones

granulométricas en una determinada gama de tamaños.

La otra propiedad inherente a los suelos finos es la variación de la plasticidad ante

distintos grados de humedad, definiendo su plasticidad.

11.1.- SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (U.S.C.S.)

SIST

EMA

UN

IFIC

AD

O D

E C

LASI

FIC

AC

IÓN

DE

SUEL

OS

(U.S

.C.S

.)

El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos propuesto por A. Casagrande es el

sistema más efectivo de clasificación de suelos.

El sistema clasifica a los suelos finos principalmente con base en sus características de

plasticidad, correlacionable con muchas de las propiedades mecánicas básicas.

Los "finos" comprenden los suelos orgánicos, limos y arcillas. Los "gruesos"

comprenden los grupos denominados arena y grava.

La base del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos es el ábaco de Plasticidad,

como resultado de una investigación realizada por A. Casagrande en el laboratorio,

donde a través de un sistema coordenado define un ábaco con 2 lineas (A y B) que

separan grupos de propiedades afines.

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

ÍND

ICE

DE

PLA

STIC

IDA

D

LÍMITE LÍQUIDO

ÁBACO DE CASAGRANDE

MLCL

CL

CH

MH u OH




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CLA

SIFI

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NES

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SUEL

OS

SIST

EMA

UN

IFIC

AD

O D

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SUEL

OS

(U.S

.C.S

.)

U.S.C.S U N E

(mm)

A S T M

GR

AV

AS

+ d

el 5

0 %

de

grue

sos

so

n gr

avas

GRAVAS LIMPIAS < 5 % Finos

C.u. > 4 C.c.=1 a 3 GW

Gravas y mezclas grava-arena bien graduadas, con pocos finos y sin finos.

TAMIZ C.u. < 4

C.c.≠1 a 3 GP

Gravas y mezclas grava-arena mal graduadas, con pocos finos o sin finos.

SUELOS DE GRANO GRUESO

+ del 50 % del

total son gruesos

25 1”

20 3/4 GRAVAS CON FINOS > 12%

Finos

I.P. <4 o debajo de

línea A GM

Gravas limosas. Mezclas de gravas, arenas y limos.

10 3/8 I.P. >7

o encima de línea A

GC Gravas arcillosas. Mezcla de gravas, arenas y arcillas.

5 4

AR

ENA

S +

del

50

% d

e gr

ueso

s

son

aren

as

ARENAS LIMPIAS < 5 % Finos

C.u.>4 C.c.=1 a 3 SW

Arenas y arenas con gravas bien graduadas, con pocos finos o sin finos.

2 10 C.u.<4 C.c.=1 a 3 SP

Arenas y arenas con gravas mal graduadas, con pocos finos o sin finos.

Los casos intermedios se designan con

doble nomenclatura 0,4 40

ARENAS CON FINOS

> 12 % Finos

I.P. <4 o debajo de

línea A SM

Arenas limosas. Mezclas de arena y limos.

I.P. >7 o encima de

línea A SC

Arenas arcillosas. Mezclas de arena y arcilla.

SUELOS DE GRANO FINO

+ del 50 % del total son finos

0,08 200

LIM

OS

Y A

RC

ILLA

S LIMOS Y ARCILLAS L.L. < 50

I.P. <4 o debajo de

línea A ML

Limos inorgánicos, arenas muy finas, polvo de roca, arenas limosas o arcillosas

I.P. >7 o encima de

línea A CL

Arcillas inorgánicas de baja-media plasticidad. Arcilla con grava, arena o limo

OL

Limos orgánicos y arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad.

LIMOS Y ARCILLAS L.L. >50

I.P. <4 o debajo de

línea A MH

Limos inorgánicos y arenas finas, limos con mica, diatomeas, limos plásticos.

I.P. >7 o encima de

línea A CH Arcillas inorgánicas de

elevada plasticidad.

OH Arcillas inorgánicas de

alta-media plasticidad

SUELO DE ESTRUCTURA ORGANICA PT Turbas, fangos y otros suelos de alto contenido orgánico

P.

Gestión

AXAC

LASI

FIC

AC

ION

ES D

E SU

ELO

S

11.2O

TRA

S C

LASI

FIC

AC

ION

ES D

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ELO

S (P

G-3

)

S

e

e

s

,

.I. Guadalquivir, c/ T

de Calid

N, s

2.- OTRAS

Si bien el C

evidente q

estudio del

sentido ent

Tecnología, 25 – GelvSociedad inscrita Re

dad

.l.

S CLASIFIC

Código Téc

que existe

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57

Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

12.- CRITERIOS GENERALES PARA PROYECTOS DE VIARIOS DE . URBANIZACIONES

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12.1.- Resumen: Norma 6.1 Secciones de firme de la Instrucción de Carretera

(Orden FOM/3460/2003, de 28 de noviembre).

NO

RM

A 6

.1 S

ECC

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ERA

(FO

M/3

46

0/0

3).

La aplicación de la Norma 6.1 y .2 IC “Secciones de firme” (Orden FOM/3460/2003

de 28 de noviembre; BOE de 12 de diciembre de 2003)establece ciertas

modificaciones basadas en la experiencia acumulada, definiendo categorías de

tráfico y proponiendo secciones y materiales mas usuales en nuestro territorio.

Esta norma será de aplicación a los proyectos de firmes de carreteras de nueva

construcción y de acondicionamiento de las existentes.

12.2.- CATEGORÍAS DE TRÁFICO PESADO

La estructura del firme, deberá adecuarse, entre otros factores, a la acción prevista

del tráfico pesado, durante la vida útil del firme. Por ello, la sección estructural del

firme dependerá en primer lugar de la intensidad media diaria de vehículos pesados

(IMDp) que se prevea en el carril de proyecto en el año de puesta en servicio. Dicha

intensidad se utilizará para establecer la categoría de tráfico pesado.

Se definen ocho categorías de tráfico pesado, según la IMDp que se prevea.

CATEGORÍAS DE TRÁFICO PESADO

CATEGORÍA DE TRÁFICO PESADO T 0.0 T 0 T 1 T 2 T 3.1 T 3.2 T 4.1 T 4.2

IMDp (vehículos pesados/día) ≥4000 <4000

≥2000<2000≥ 800

< 800≥ 200

< 200 ≥ 100

< 100 ≥ 50

< 50 ≥ 25 < 25




58

Gestión de Calidad

AXAN, s.l. C

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ERA

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M/3

46

0/0

3).

12.3.- FORMACIÓN DE LA EXPLANADA

A los efectos de definir la estructura del firme en cada caso, se establecen tres

categorías de explanada que se determinan según NLT-357 «Ensayo de carga con

placa», o equivalente al C.B.R:

CATEGORÍA DE EXPLANADA < E 1 E 1 E 2 E 3 EV2 (MPa) < 60 ≥ 60 ≥ 120 ≥ 300

C.B.R. < 5 ≥ 5 ≥ 10 ≥ 20

La formación de las explanadas, entre otras deberán tener en cuenta los siguientes

criterios:

a) Los espesores que se indican son los mínimos para cualquier sección.

b) Los materiales han de cumplir las prescripciones del PG-3 y normas 6.1 y .2 IC

c) La figura de espesores se estructura según el tipo de suelo.

IN Inadecuados y marginales

0 Tolerables

1 Adecuados

2 Seleccionados

3 Seleccionados con CBR =20 en las condiciones de puesta en obra

R Roca

d) Para poder asignar al suelo de la explanación o de la obra de tierra

subyacente una clasificación deberán tener un espesor mínimo de 1 m. En

caso contrario, se asignará la clasificación inmediatamente inferior.

e) Salvo justificación en contra, a efectos de la definición de las secciones de

firme se unificarán las explanadas por su categoría, en tramos de menos de

500 m.

Materiales para la formación de explanadas:

SIMBOLO DEFINICIÓN DEL MATERIAL - SUELO

ARTÍCULO DEL PG-3 PRESCRIPCIONES COMPLEMENTARIAS

IN Inadecuado o Marginal 330 - Se empleará únicamente estabilizado con cal o cemento (S-EST1 o S-EST2)

0 Tolerable 330

- CBR ≥ 3 en las condiciones de obra. - Contenido en Materia orgánica < 1%. - Contenido en Sulfato soluble (SO3) < 1% - Hinchamiento libre < 1%

1 Adecuado 330 - CBR ≥ 5 2 Seleccionado 330 - CBR ≥ 10 3 Seleccionado 330 - CBR ≥ 20

S-EST1 S-EST2 S-EST3

Estabilizado in situ con cemento o cal 512 - Espesor mínimo: 25 cm

- Espesor máximo: 30 cm




59

Gestión de Calidad

AXAN, s.l. C

RIT

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RO

YEC

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RR

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A (

FOM

/34

60

/03

).

12.4.- CATÁLOGO DE SECCIONES DE FIRME

Esta norma se basa, fundamentalmente en los tipos de sección estructural, entre

las intensidades de tráfico pesado, en los niveles de deterioro admisibles al final

de la vida útil y a comprobaciones analíticas.

Cada sección se designa por un número de tres o cuatro cifras:

• La primera (si son tres cifras) o las dos primeras (si son cuatro cifras)

indican la categoría de tráfico pesado, desde T00 a T42.

• La penúltima expresa la categoría de explanada, desde E1 a E3.

• La última hace referencia al tipo de firme, con el siguiente criterio:

- 1: Mezclas bituminosas sobre capa granular.

- 2: Mezclas bituminosas sobre suelo-cemento.

- 3: Mezclas bituminosas sobre grava-cemento construida sobre

suelo-cemento.

- 4: Pavimento de hormigón.




60

Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

13.- EL INFORME GEOTÉCNICO. Elección del tipo de cimentación.

EL I

NFO

RM

E G

EOTÉ

CN

ICO

. Ele

cció

n d

el t

ipo

de c

imen

taci

ón

13.1.- SECCIONES DE UN INFORME GEOTÉCNICO.

SEC

CIO

NES

DE

UN

IN

FOR

ME

GEO

TÉC

NIC

O

El informe geotécnico es el documento por el cual se recopilan e interpretan los

parámetros geotécnicos obtenidos a través de las diferentes investigaciones de

campo y laboratorio.

El informe geotécnico, además, debe definir los diferentes condicionantes que pueden

influir en la elección del tipo de cimentación pronunciándose en este sentido, de

manera justificada, y realizando las recomendaciones geotécnicas que correspondan al

tipo de suelo y tipo de cimentación.

Si bien el informe geotécnico, básicamente se refiere al contenido del párrafo anterior,

es habitual y recomendable que el mismo conste de varias partes o secciones:

13.1.1.- Identificación del estudio

Iden

tifi

caci

ón

,En esta sección se define el estudio, el contratante, las características generales

del proyecto y del área de actuación, así como la localización y cualquier otro dato

identificativo del mismo.

13.1.2.- Normas y procedimientos empleados

Nor

mas

Una sección del informe debe dedicarse a la definición de normas y

procedimientos empleados en los trabajos realizados. También se pueden incluir

en este apartado referencias bibliográficas.

13.1.3.- Caracterización geológica y geotécnica

Geo

logí

a y

geot

écni

a

Además de un encuadre geológico general, resulta ilustrativo identificar la

formación geológica reconocida y definir diferentes niveles, tramos u horizontes,

expresando espesores y características geomecánicas de cada uno de ellos.

En este apartado resulta muy interesante definir la posible existencia de

zonificaciones del área investigada.




61

Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

13.2.- CARACTERÍSTICAS DE LA PARCELA Y PROYECTO

13.2.1.- Características físico geomorfológicas del área de investigación

PA

RC

ELA

O S

OLA

R

Localización Descripción de la parcela, e incluso accesos.

Geometría y topografía

Características geométricas, adaptaciones a medianeras, etc. y estado

topográfico: inclinada, deprimida, etc.

Zonas de vaguadas que puedan horadar o generar cambios de humedad.

La topografía del área de actuación puede ser decisiva si se combina con

otros condicionantes, para elegir la solución de cimentación más adecuada.

Dimensiones

Superficie de la parcela o solar a investigar, incluso dimensiones máximas

de longitud y anchura.

Este criterio es un condicionante básico para el diseño de las campañas de

investigación conforme al CTE.

13.2.2.- Características generales del Proyecto

PR

OY

ECTO

Tipología Residencial unifamiliar adosado o aislado. Entre medianeras; Plurifamiliar;

Industrial; urbanización etc.

Plantas S/R

A efectos de estimaciones para posteriores cálculos estimativos de

solicitaciones al terreno, estimaciones de asientos e incluso posibles

necesidades de determinados valores de carga admisible.

Plantas B/R

Número de plantas de sótano, semisótanos en su caso, alturas de vaciados

previstos etc. que permitan considerar posibles interferencias con niveles

freáticos, clasificación de los futuros planos geológico-geotécnicos de

desplante de edificación, consideraciones sobre compensaciones de cargas,

etc.

Cotas de implantación

A efectos de definir esos futuros planos de desplante de edificación es muy

interesante disponer de información aproximada de la “cota 0” de proyecto,

para estimar desde donde se realizarán los vaciados respecto a la cota de

boca de los sondeos y ensayos de reconocimiento.




62

Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

13.2.3.- Observaciones y características generales del entorno

OB

SER

VA

CIO

NES

DE

CA

RÁ

CTE

R G

ENER

AL

Antecedentes

Conocer los antecedentes del área de actuación puede suponer una

importante información de cara a lo que podemos encontrar: zonas de

antiguas vaguadas, vertederos, solar recién demolido, zona tradicionalmente

destinada a actividades agrícolas ….

Medianeras

Los proyectos que cuentan con medianerías deben considerar el estado de

las mismas y las posibles afecciones que puede suponer la implantación del

nuevo proyecto sobre estas.

Edificaciones del entorno

Las edificaciones del entorno, independientemente de las normativas

urbanísticas, proporcionan ideas sobre lo que se puede hacer, y lo que

presumiblemente será mas o menos costoso hacer.

Acciones climáticas

Según EHE Artículo 37.3.3, cuando un hormigón esté sometido a una clase

de exposición F, se deberá introducir un contenido mínimo de aire ocluido

del 4,5 %, determinado de acuerdo con UNE 83315/1996.

Dependiendo del lugar donde se vaya a implantar la edificación habrá que

considerar estas acciones.




63

Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

13.3.- FACTORES GEOTÉCNICOS CONDICIONANTES. 13.3.1.- Inestabilidades de laderas

INES

TAB

ILID

AD

ES D

E LA

DER

A

Pendientes No será lo mismo actuar en un solar o parcela plana y dentro de un entorno

plano, que en zonas con pendientes acusadas, taludes de consideración etc,

Criterios

Para pendientes acusadas se debe atender a criterios como desalineaciones

(de vallas, de arboledas...) grietas, lóbulos, escarpes o cualquier otro que

evidencie riesgos en el sentido de potenciales inestabilidades.

Antecedentes Los antecedentes de inestabilidades de laderas pueden ser un claro criterio

para adoptar medidas precautorias en ese sentido.

13.3.1.a.- CONSIDERACIONES SOBRE ESTABILIDAD DE TALUDES EN TERRENO NATURAL:

ESTA

BIL

IDD

DE

TALU

DES

EN

TER

REN

O N

ATU

RA

L Cuando el área investigada se localiza en una ladera con una pendiente natural media

superior al 15% se deben observar criterios por riesgos de inestabilidad. Hay que

prestar atención a patologías o antecedentes de esta índole en el entorno.

Como recomendación genérica, los taludes en suelos no deben considerar pendientes

superiores a 1V:2H. Sin embargo, y en condiciones a corto plazo, estos taludes podrán

mantener cierta verticalidad durante la fase de ejecución.

13.3.1.b.- CONSIDERACIONES SOBRE ESTABILIDAD DE TALUDES DE RELLENOS:

ESTA

BIL

IDA

D D

E TA

LUD

ES D

E R

ELLE

NO

S

Como condición general, la ejecución de plataformas en laderas debe procurarse en la

medida de lo posible, que sean ejecutadas por excavación, evitando terraplenados,

con lo que se consigue eliminar sobrepesos en la ladera garantizando su estabilidad.

Además se llevarán a cabo otras actuaciones dirigidas a la estabilidad del conjunto.

De manera extraordinaria podemos referirnos a plataformas que surgen por

excavación y terraplenado de reducida entidad, donde las cargas a transmitir por el

proyecto no supongan sobrecargas capaces de desestabilizar la ladera. Se considerará:

1º.-Adecuada ejecución del terraplén

2º.-Aseguramiento de taludes de terraplén

3º.-Elección de un tipo de cimentación que no sobrecargue la ladera.

La tercera condición, de cimentación, se resuelve considerando elementos que

atravesando los rellenos o terraplenes alcancen al terreno natural, lo que por otro lado

supone un “cosido” de la ladera que incluso puede jugar a favor de su estabilidad.




64

Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

13.3.2.- Suelos Blandos: Rellenos, S. Compresibles y S. Colapsables.

SUEL

OS

BLA

ND

OS

Rellenos Las capas susceptibles de presentar fenómenos de colapsabilidad o alta

compresibilidad ante hipotéticas sobre-presiones superficiales son las mas

superficiales y de consistencia blanda, cabiendo destacar fundamentalmente

la heterogeneidad de esas capas, con irregularidades que pueden presentar

fenómenos de diferente compresibilidad entre puntos distintos, con los

consecuentes asentamientos diferenciales como principal problemática de

patologías.

Suelos compresibles

Suelos colapsables

13.3.3.- Expansividad

EXP

AN

SIV

IDA

D

Resultados de análisis

Independientemente de los resultados arrojados por los diferentes ensayos

de laboratorio y reconocimientos organolépticos, la lectura de esos

resultados debe ser interpretada:

Interpretación

La expansividad es una propiedad inherente a suelos cohesivos (arcillosos),

presentando mayor o menor efectividad en función del grado de plasticidad

y el estado natural de consistencia y humedad. Además, su efectividad

depende de la posibilidad real de que se produzcan cambios de humedad,

como responsables de los posibles cambios de volumen.

Por otro lado, los análisis de laboratorio, (especialmente el Lambe), deben

ser correctamente interpretados al considerar que reproduce unas

condiciones extremas que difícilmente se producirán en la naturaleza, siendo

mas representativos los ensayos sobre muestra inalterada, realizados en el

edómetro.

En este sentido en necesario conocer la naturaleza, plasticidad, consistencia

y grado de humedad de las capas mas superficiales (dentro de la “capa

activa”). Este conocimiento permitirá una correcta interpretación de los

análisis y la efectividad de ese potencial expansivo.

De cara a las actuaciones del proyecto, cuando este cuenta con sótano se

puede considerar haber atravesado esas capas mas superficiales y de mayor

riesgo, reduciendo sensiblemente la efectividad de ese potencial expansivo.




65

Gestión de Calidad

AXAN, s.l. EX

PA

NSI

VID

AD

Interpretación

En el caso de actuaciones entre medianerías y zonas pavimentadas, los

riesgos de accesos de aguas al terreno están muy minorizados, por lo que la

efectividad de ese potencial expansivo también queda limitado.

Cuando no concurren ninguna de esas circunstancias benévolas, será

necesario recurrir a elementos de cimentación que se empotren a

profundidades capaces de atravesar la capa activa y transmitiendo tensiones

puntuales que, sin agotar la tensión admisible, sean capaces de

contrarrestar posibles presiones de hinchamiento.

13.3.4.- Excavabilidad

EXC

AV

AB

ILID

AD

Rocas

La presencia o ausencia de formaciones rocosas puede ser un criterio de

validación del proyecto por su mayor capacidad portante o por su dificultad

de excavación.

Excavabilidad

De cara a las excavaciones de la propia cimentación e incluso de posibles

sótanos, se debe hacer una evaluación aproximada de las posibilidades

mecánicas. Los suelos, habitualmente son excavables con medios mecánicos

habituales del tipo retroexcavadora, mientras que en el caso de tratarse de

rocas la evaluación debe realizarse desde la recuperación del sondeo

(valores RQD), o afloramientos del entorno. Para una mayor precisión de

este aspecto se debería recurrir a ensayos geofísicos de tipo sísmica de

refracción capacitada para definir el grado de ripabilidad o incluso voladuras.

13.3.5.- Capas freáticas

CA

PA

S FR

EÁTI

CA

S Generalidades

Las campañas ofrecidas por el informe geotécnico se basan en los ensayos

realizados, determinando la posición del nivel de agua en el interior de los

sondeos medidas desde la boca de ensayo o cota topográfica original

Campañas

Habitualmente se hacen varias campañas piezométricas, comenzando por la

primera en fecha de finalización del sondeo, y al menos otra antes de la

entrega del informe. La primera campaña suele estar distorsionada por los

fluidos de refrigeración del sondeo, o por su vaciado para otras medidas.




66

Gestión de Calidad

AXAN, s.l. C

AP

AS

FREÁ

TIC

AS

Interpretación

Con las campañas que permite el plazo de entrega del informe, y a fecha de

las campañas realizadas, se puede establecer que el nivel de agua en el

interior de sondeos se localiza en un determinado entorno de profundidad,

respecto a su boca o rasante natural.

Esta información puede ser contrastada con la experiencia de la zona.

13.3.6.- Coeficiente de permeabilidad

CO

EFIC

IEN

TE D

E P

ERM

EAB

ILID

AD

Generalidades

Para la determinación del coeficiente de permeabilidad de un suelo existen

ensayos y análisis específicos, habitualmente no realizados por su elevado

coste. No obstante , y con carácter orientativo es posible recurrir a

correlaciones granulo-plásticas, como las recogidas por CTE-DB.SE-C, donde

en el anejo D, página 122 se recoge la tabla D.28 “Valores orientativos del

coeficiente de permeabilidad”, que transcribimos seguidamente

Rangos de permeabilidad

e interpretación

TIPO DE SUELO KZ (m/s)

Grava limpia >10-2

Arena limpia y mezcla de grava y arena limpia 10-2 – 10-5

Arena fina, limo, mezclas de arenas, limos y arcillas 10-5 – 10-9

Arcilla <10-9

13.3.7.- Agresividad de suelos y aguas freáticas

AG

RES

IVID

AD

Generalidades

Con los ensayos realizados sobre muestras de suelos y/o aguas freáticas en

su caso, que puedan estar en contacto con la cimentación, se define la

agresividad y tipo de ambiente para recurrir al tipo de hormigón según

Anejo V de EHE.

Interpretación

De los resultados obtenidos en los diferentes análisis se obtiene un tipo de

ambiente (Agresividad nula, débil, media o fuerte), que conforme a criterios

de EHE (referidos por CTE), para la fabricación de los elementos de

cimentación requerirá determinados tipos de hormigón en cuanto resistencia

y/o aditivos.




67

Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

13.3.8.- Aceleración sísmica de cálculo

AC

ELER

AC

IÓN

SÍS

MIC

A D

E C

ÁLC

ULO

Generalidades

La Norma de Construcción Sismorresistente NCSE-02, viene regulada por el

R.D. 997/2002, de 27 de septiembre.

El valor de la “aceleración sísmica de cálculo” permite determinar el

dimensionado de la estructura así como la obligatoriedad del uso de

arriostramientos. En acorde con la normativa a este respecto, se ofrecen los

valores de cálculo relativos al proyecto y su esquema geotécnico.

Para ello se recurre a adoptar los valores de ab y k correspondientes al

Término Municipal, y se establece el valor c a través del esquema

geotécnico, hasta concluir con el valor de ac.




68

Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

13.4.- RESUMEN DEL ESQUEMA GEOTÉCNICO

RES

UM

EN D

EL E

SQU

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GEO

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NIC

O D

E N

IVEL

ES

Niv

el

Pro

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ad

med

ia d

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bo

ca e

nsa

yo

Descripción resumen de los niveles

Valores medios ensayados y/o deducidos

Expa

nsi

vida

d

Res

iste

ncia

Otros parámetros

de 0,00 Rellenos

No

críti

co

Blan

do-H

eter

ogén

eo USCS SC NSPT 4

1

Arena limo arcillosa marrón parda.

- Estructura desordenada - Restos de raíces y materia orgánica - Indicios de restos de origen antrópico

Wl 23,4 NB 3

Wp 12,2 qu kp/cm2 0,30-0,40

%W 9,3 γ t/m3 1,70-1,80

Tamiz 4 64,6 c

kp/cm2 0,00

a 0,80 Tamiz 200 38,4 Φ

(º) 17º-19º

de 0,80 Horizontes de transición

Mar

gina

l

Med

ia-F

irme

USCS CL NSPT 13

2

Arcilla limo arenosa y arena limo arcillosa marrón anaranjada a rojiza.

- Nódulos carbonatados - Tonalidades rojizas por fenómenos de oxidación

Representa un tramo de transición entre los rellenos superficiales y el terreno natural

Wl 28,9 NB 10

Wp 16,6 qu kp/cm2 1,00-1,50

%W 12,5 γ t/m3 1,90-2,00

Tamiz 4 38,3 c

kp/cm2 0,10-0,15

a 1,60 Tamiz 200 62,6 Φ

(º) 22º-24º -

de 1,60 Plioceno carbonatado

Mar

gina

l-Crit

ico

Firm

e-D

ura

USCS CL NSPT 34

3

Arcilla limosa marrón amarillenta.

- Algún nódulos carbonatado Alternancia de alguna lente algo mas limosa e incluso algo arenosa

Wl 35,6 NB 26

Wp 22,3 qu kp/cm2 2,20-3,20

%W 25,8 γ t/m3 2,00-2,20

Tamiz 4 18,7 c

kp/cm2 0,20-0,30

a 6,00 Tamiz 200 84,7 Φ

(º) 24º-26º

13.5.- TERRAPLENADOS, EXCAVACIONES Y VACIADOS PARA SOTANOS

TER

RA

PLE

NA

DO

S E

XC

AV

AC

ION

ES Y

V

AC

IAD

OS

PA

RA

SÓ

TAN

OS

En este apartado se considerarán:

- Alturas de vaciado.

- Excavabilidad de los terrenos afectados por el vaciado.

- Presunción de posibles interferencias con niveles freáticos.

- Parámetros para el dimensionado de los muros o pantallas en su caso.

- Recomendaciones de cara a posibles terraplenados.

- Recomendaciones específicas de ejecución (bataches, pozos drenantes...)

e incuso consideraciones sobre efectos de supresiones hidrostáticas en la

hipotética circunstancia de cimentar bajo nivel freático.




69

Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

13.6.- PROPUESTA DE CIMENTACIÓN.

CO

ND

ICIO

NA

NTE

S P

AR

A L

A P

RO

PU

ESTA

DE

CIM

ENTA

CIÓ

N

Generalidades

La solución de cimentación a un proyecto determinado no solo depende de

las características geotécnicas y geomecánicas del subsuelo; en esa

elección interviene decisivamente la interacción que sobre el terreno ejerce

el propio proyecto.

Condicionantes geotécnicos

CONDICIONANTE Breve descripción del condicionante geotécnico

Zonificación Se hará referencia, si existe, a posibles heterogeneidades, zonas de rellenos y zonas naturales, etc. o al menos referir al punto del informe donde estas circunstancias se describen y detallan.

Pendientes Se definirán las pendientes máximas y mínimas, así como el punto del informe donde se describen y detallan. Se hará mención si esta circunstancia influirá en las recomendaciones de cimentación.

Rellenos Se describirán los espesores máximos y mínimos, que serán muy útiles para establecer la posibilidad de ser atravesados o sustituidos para el recurso de cimentaciones.

Expansividad Se definirá el potencial expansivo y su efectividad, haciendo referencia a los apartados del informe donde esos criterios quedan claramente justificados.

Terrenos rocosos Se hará mención de su presencia, en su caso, y las cotas de aparición de cara a posibles dificultades de excavabilidad.

Nivel freático

Se definirá la posición definida por los ensayos realizados y en la fecha indicada, contrastándola si es posible con la experiencia de la zona. Cualquier otra interpretación se remitirá al apartado correspondiente del informe donde se describen con precisión estos detalles.

Agresividad

Se concluirá con el tipo de ambiente obtenido, la clase de agresividad correspondiente y su procedencia de suelos o aguas, en tanto que aguas agresivas muy profundas y sin contacto con el cimiento no supondrán condicionante en ese sentido.

A. Sísmica Se expresará el valor de la aceleración sísmica de cálculo obtenido del esquema geotécnico y la zona sísmica referida.

Condicionantes del proyecto

En este apartado se hará una breve descripción del proyecto en cuanto a

las previsibles solicitaciones y/o planos de desplante de edificación,

especialmente con vistas a los condicionantes geotécnicos que ha

desarrollado el propio informe de investigación.

Por ejemplo se puede matizar que la ejecución del sótano supondrá

atravesar los rellenos no aptos para cimentar, o que se alcanzan planos de

profundidad con insignificantes problemáticas de expansividad, incluso que

se pueden considerar compensaciones de cargas, o por el contrario los

inconvenientes que supondrá de cara a interferencias con niveles freáticos.




70

Gestión de Calidad

AXAN, s.l. C

ON

DIC

ION

AN

TES

PA

RA

LA

PR

OP

UES

TA D

E C

IMEN

TAC

IÓN

Tipología

Con los criterios expresados, considerando tanto los condicionantes

geotécnicos del terreno como las características del proyecto y la

interacción que el mismo ejerce en ese esquema geotécnico, se concluye

con la solución o soluciones de cimentación mas acordes desde el punto de

vista funcional, de su ejecución e incluso de su valoración económica.

En tanto que la decisión final corresponde a la Dirección Facultativa, y que

los costos de uno u otro tipo oscilarán en función del diseño siempre que

sea posible se estudian varias soluciones alternativas de cimentación.

Para cada una de esas soluciones se adoptarán los factores de seguridad

normativos y se deben justificar los cálculos seguidos para concluir con los

parámetros necesarios para el dimensionado del cimiento:

- Empotramiento

- Necesidades de mejoras

- Carga admisible

- Coeficiente de Balasto

- Asiento




71

Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

14.- TIPOS DE CIMENTACIÓN: USOS, VENTAJAS E INCONVENIENTES.

TIP

OS

DE

CIM

ENTA

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USO

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FIC

IALE

S: Z

apat

as y

poz

os

14.1.- CIMENTACIONES SUPERFICIALES: zapatas y pozos.

Principales ventajas y usos.

Las cimentaciones por pozos o zapatas se caracterizan por transmitir las cargas al

terreno de manera puntual, por lo que independientemente del diseño, el número de

zapatas y pilares, así como sus dimensiones, se encuentran condicionadas por la

carga admisible que ofrece el terreno.

El uso de este tipo de cimientos se refiere a terrenos geotécnicamente favorables y a

edificios con bajas solicitaciones en terrenos algo menos favorables.

Habitualmente se recurre a esta tipología en:

• Terrenos rocosos de elevada capacidad portante.

• Gravas y materiales granulares densos, donde no sea necesario un gran

empotramiento.

• Suelos cohesivos de suficiente consistencia, en los que no sólo cuenta la

resistencia en punta, sino el empotramiento como factor decisivo para definir

la carga admisible.

• En arcillas expansivas suele ser recomendable recurrir a soluciones de

cimentación por pozos profundos (hasta el entorno de los 3,00 m de

profundidad) con la intención de atravesar la “capa activa”.

En este sentido, la carga admisible del terreno debe ser suficiente como para

que la carga transmitida sea al menos igual a la presión de hinchamiento.

Diseño de amplias luces (carga puntual y menor distorsión angular).

• La cimentación por pozos o zapatas también es funcional en situaciones de

solares heterogéneos o zonados, donde el plano de cimentación se localiza a

profundidades variables.

Principales inconvenientes.

En suelos incoherentes y sueltos, que requerirán de empotramientos superiores a los

0,80-1,00 m. la ejecución resulta muy dificultosa.

El peso del propio pozo, (equilibrio entre la profundidad de cimentación y la necesidad

de carga admisible).




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PO

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TAC

IÓN

: U

SOS,

VEN

TAJA

S E

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VEN

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TES

CIM

ENTA

CIO

NES

SU

PER

FIC

IALE

S: L

osas

14.2.- CIMENTACIONES SUPERFICIALES: LOSAS.

Principales ventajas y usos.

• Distribuye las cargas homogéneamente, con lo que su funcionamiento no

requiere de grandes valores de carga admisible.

• Terrenos con irregularidades puntuales.

• Proyectos de gran entidad.

• Facilidad de ejecución.

• Estanqueidad y capacidad de soportar sub-presiones hidrostáticas en el caso de

sótanos con interferencia sobre el N.F.

• Proyectos implantados superficialmente sobre terrenos incoherentes.

Principales inconvenientes.

La solución de cimentación por losa no resulta adecuada en situaciones como:

• Zonificación del solar con apoyos diferenciales y asentamientos muy diferentes.

Este tipo de circunstancias pueden conducir al vuelco o rotura de la misma.

• En el caso de arcillas expansivas, no suele ser recomendable la losa. Baja

transmisión de cargas, inferior a las presiones de hinchamiento.

• No obstante, hay que considerar las características del proyecto pudiéndose

recurrir a una sustitución bajo la losa con material granular y bolos, capaz de

absorber pequeños movimientos. En estos casos resulta aconsejable recurrir a

un diseño de luces reducidas.

• En casos de suelos muy blandos y con asientos previsibles considerables, es

habitual recurrir a losas de gran rigidez y nervadas en su borde, de tal manera

que impida fluencias laterales.




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VEN

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TES

CIM

ENTA

CIO

NES

PR

OFU

ND

AS

14.3.- CIMENTACIONES PROFUNDAS.

La solución de cimentación por pilotes se adecua a terrenos con rellenos, suelos

blandos fangosos o importantes requerimientos de carga admisible, que no se

encuentran en las capas superficiales.

Algunos casos de uso más frecuente.

• Zonas de relleno de gran espesor, con insuficiente capacidad portante o

irregularidades y heterogeneidades. En estos casos, se debe alcanzar suelos

que ofrezcan resistencia por punta y/o fuste. El diseño y cálculo de estos

elementos debe considerar el efecto rozamiento negativo.

• Zonas de suelos fangosos blandos que inducen a grandes asentamientos a

largo plazo. En este caso, los requerimientos de limitaciones de asientos se

consiguen con pilotes que alcancen un estrado duro o denso, o funcionar de

manera “flotante” por rozamiento (fuste).

• En suelos expansivos, los pilotes deben ser diseñados para resistir los esfuerzos

de tracción. En este sentido deben estar suficientemente armados.

Tipo de pilote más adecuado.

Dentro de los tipos de pilote, hay que considerar que la hinca de rollizos no es un pilote en sí, sino que debe considerarse como un sistema de mejora del terreno.

La elección del tipo de pilote de hinca o de extracción, depende de varios factores:

- El pilote de hinca es adecuado en terrenos fangosos y donde no existan edificaciones próximas en las que puedan producirse perturbaciones.

- También resulta adecuado el pilote de desplazamiento en terrenos de resistencia variable, hincando cada pilote hasta la profundidad del rechazo.

- El pilote de hinca no suele ser operativo cuando tenga que atravesar capas rígidas o rellenos con elementos duros que puedan ocasionar falsos rechazos.

- El pilote de extracción resulta adecuado en casi todas las circunstancias.

De manera más específica y ante situaciones de dificultosa accesibilidad con maquinaria pesada de pilotaje, se puede recurrir a la ejecución de micropilotes




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15.- CRITERIOS DE CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS DE PARÁMETROS PARA . DIMENSIONADO DE CIMIENTOS. 15.1.- EXPRESIÓN DE LA PRESIÓN DE HUNDIMIENTO: CIMENTACIONES DIRECTAS

PRESIÓN DE HUNDIMIENTO EN SUELOS COHESIVOS (CTE-DB.SE-C)

DET

ERM

INA

CIÓ

N D

E LA

PR

ESIÓ

N D

E H

UN

DIM

IEN

TO

EXPR

ESIÓ

N A

NAL

ÍTIC

A

Expresión de la presión de hundimiento:

γγγγγγ tisdNBtisdNqtisdNcq KqqqqqKCCCCCKh *21

0 ++=

La presión de hundimiento de una cimentación directa vendrá definida por la ecuación expresada, en presiones totales o efectivas, brutas o netas.

hq Presión vertical de hundimiento o resistencia del terreno Rk.

kq0 Presión vertical alrededor del cimiento al nivel de su base.

kc Valor característico de la cohesión del terreno

*B Ancho equivalente del cimiento

Kγ Peso específico del terreno por debajo de la base del cimiento.

γNNN qC ,, Factor de capacidad de carga: factor de cohesión, de sobrecarga y de peso específico. Adimensional según (φk).

γddd qC ,, Coeficiente corrector de la resistencia al corte del terreno.

γsss qC ,, Coeficiente corrector de la forma en planta del cimiento.

γiii qC ,, Coeficiente corrector por inclinación de las acciones.

γttt qC ,, Coeficiente corrector por proximidad del cimiento a un talud.

Los parámetros característicos de la resistencia al corte del terreno (ck, φk), al menos, entre 1 y 1,5 veces el ancho real de la cimentación (B), desde la base de ésta.

CO

EFIC

IEN

TES

d Coef. corrector factor Nc. Coef. corrector factor Nq. Coef. corrector factor Nγ.

*arctan)1(21 2

BDsen

NN

d Kc

qq ⋅−+= ϕ

1:0 == qK dpara ϕ

*2BD ≤ y 2,0≅≅ Kc

q tgNN

ϕ

1=γd

CO

EFIC

IEN

TE s

Coef. corrector factor Nc. Coef. corrector factor Nq. Coef. corrector factor Nγ.

Zapata circular Zapata rectangular Zapata circular Zapata rectangular Zapata circular Zapata rectangular

20,1=cs **2,01

LBsc += 20,1=cs

**5,11

LBtgs Kc ϕ⋅+= 6,0=cs

**3,01

LBsc −=

CO

EFIC

IEN

TE

i


11

−

−⋅=

q

qqc N

Nii Para 0=Kφ

⇒⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+=

Kc cLB

Hi**

115,0 ( ) ( )LBq tgtgi δδ −⋅⋅−= 17,01 3

( ) ( )LB tgtgi δδγ −⋅−= 11 3

Donde LB δδδ ,, son los ángulos de desviación respecto a la vertical.

CO

EFIC

IEN

TE

t


Ktgc et φβ ⋅−= 2 β21 sentq −= βγ 21 sent −=

Donde β es el ángulo de inclinación en radianes




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15.2.- PRESIÓN DE HUNDIMIENTO PARA SUELOS COHESIVOS

PRESIÓN DE HUNDIMIENTO PARA SUELOS COHESIVOS (CTE-DB.SE-C)

PR

ESiÓ

N H

UN

DIM

IEN

TO –

S. C

OH

ESIV

OS

EXPR

ESIÓ

N A

NAL

ÍTIC

A

A efectos prácticos, se podrán tomar los valores de la presión de hundimiento (qh) que figuran en la tabla, para zapata rectangular de ancho equivalente entre 1 y 3 m.

DETERMINACIÓN DE LA CARGA ADMISIBLE

SUELO COHESIVO EN CONDICIONES DE CARGA SIN DRENAJE Y DESDE EL LADO DE LA SEGURIDAD ASIMILANDO LAS CONDICIONES MENOS FAVORABLES.

Para cimiento cuadrado y condición mas desfavorable de carga sin drenaje

SUELO COHESIVO (φ = 0), SUELO INCOHERENTE (c = 0) ( ) ( )DNccqh ×+××= γ2,1 ( ) ( )γγγ NBNDq qh ××+××= 3,0

CARGA ADMISIBLE PARA SUELOS COHESIVOS: Fq

q hADM = F = 3

A efectos de cálculo, desde el lado de la seguridad y asimilando a un suelo cohesivo en condiciones de carga sin drenaje:

( ) ( ) 22,1 mtDF

NccqADM ×+××

= γ

{( ) ( )

} 2

10

2,1

cmkpD

FNcc

qADM

×+××

=γ

) ( ) [ ] kPaxDF

NccqADM 8066.92,1⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ×+

××= γ

c = Cohesión sin drenaje = 1/2 qu (resistencia a compresión simple) (kp/cm2) qu = Mínimo de los valores disponibles a cota de cimentación, (correlacionando valores de c.s., NSPT y NB).

γ = Densidad aparente del terreno (g/cm3) Nc = Coeficiente de capacidad portante D = Profundidad de Empotramiento de la Cimentación (m) F = Factor de seguridad




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15.3.- PRESIÓN DE HUNDIMIENTO PARA SUELOS GRANULARES

PRESIÓN ADMISIBLE PARA SUELOS GRANULARES (CTE-DB.SE-C)

PR

ES. A

DM

ISIB

LE-

S. G

RA

NU

LAR

ES

EXPR

ESIÓ

N A

NAL

ÍTIC

A

A efectos del CTE-DB.SEC, cuando se admita la producción de asientos de hasta 25 mm, la presión vertical admisible de servicio podrá evaluarse mediante las siguientes expresiones basadas en el golpeo NSPT obtenido en el ensayo SPT.

Para mB 2,1* <

2/25*3

112 mkNSBDNq t

SPTADM ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +⋅⋅= )/0102,0/( 22 cmkpmkNkPa =≡

Para mB 2,1* ≥

22

/*

3,0*25*3

18 mkNB

BSBDNq t

SPTADM ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ +⋅⋅=

tS El asiento total admisible, en mm.

SPTN Valor medio en la zona comprendida entre 0,5B* por encima de la base y 2B* por debajo.

D Empotramiento del cimiento B Lado del cimiento

3,1*3

1 ≤⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +

BD

Valor a introducir en las ecuaciones será menor o igual a 1,3.

A efectos prácticos se podrán tomar los valores de qadm que figuran en la tabla, calculadas para valores de NSPT = 10. Para valores de NSPT > 10, la presión admisible varía proporcionalmente.

Para este mismo tipo de suelo y según criterios de la expresión general de la presión de

hundimiento, se podrá recurrir a esta otra formulación:

CARGA ADMISIBLE PARA SUELOS INCOHERENTES: Fq

q hADM = F = 3

SEGÚN EXPRESIÓN GENERAL DE LA PRESIÓN DE HUNDIMIENTO : SUELO INCOHERENTE (c = 0) ( ) ( )γγγ NBNDq qh ××+××= 3,0

( ) ( )F

NBNDq q

ADMγγγ ××+××

=3,0

{[ ( ) ( ) ]

} 2

10

3,0

cmkpFNBND

q

q

ADM ⋅

××+××

=

γγγ

[ ( ) ( ) ] [ ] kPaxxBxNxDxNq qADM 8066.93,0 γγγ +=

φ = Ángulo de Rozamiento Interno Nq = Coeficiente de Capacidad de Cargaγ = Densidad aparente del terreno (t/m3) D = Profundidad de Empotramiento de la Cimentación (m) F = Factor de seguridad

Nγ = Coeficiente de Capacidad de Carga B = Ancho del cimiento (m)




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15.4.- MÓDULO DE BALASTO K30

MÓDULO DE BALASTO Ó MÓDULO DE REACCIÓN O MÓDULO DE WINKLER KS Relación entre la tensión aplicada sobre una superficie y la deformación producida

dK S

S ΔΔ

=

donde: ΔS = Incremento de la presión de contacto Δd = Incremento de asiento o deformación

ó δq

K S =

donde: q = carga transmitida δ = asiento obtenido con la carga transmitida

- Los datos se obtienen del ensayo de placa de carga de 0,30 x 0,30 m2, midiéndose la presión a la que se alcanza un asiento de 2.54 cm. - En ausencia de ensayos de placa de carga, para su cálculo en una cimentación real, se puede recurrir a:

KS = 40 (FS) · qadm (KN/m3 = 0.0001 kg/cm3) Donde: q adm = carga admisible del terreno en kPa = kN/m2 = 0.01 kg/cm2 FS= Factor de seguridad. Usualmente 3. - La expresión se basa en que la presión última es la que produce un asentamiento admisible de ΔH= 2.54 cm, Ante la dificultad de realizar estos ensayos a diferentes profundidades, habitualmente se acude a correlaciones con qU o ensayos de penetración dinámica NSPT y NB (Terzaghi, Jiménez Salas, ...).

Tabla D.29. (CTE) Valores orientativos del coeficiente de balasto, K30

Tipo de suelo K30 (MN/m3) K30 (kp/cm3) Arcilla blanda 15 – 30 1,53-3,06 Arcilla media 30 – 60 3,06-6,12 Arcilla dura 60 – 200 6,12-20,41 Limo 15 – 45 1,53-4,59 Arena floja 10 – 30 1,02-3,06 Arena media 30 – 90 3,06-9,18 Arena compacta 90 – 200 9,18-20,41 Grava arenosa floja 70 – 120 7,14-12,24 Grava arenosa compacta 120 – 300 12,24-30,61 Margas arcillosas 200 – 400 20,41-40,81 Rocas algo alteradas 300 – 5.000 30,61-510,20 Rocas sanas >5.000 >510,20

Para pasar de K30 al KREAL de la cimentación, CTE-DB.SE-C estima:

Cimiento en planta Cuadrada Cimiento en planta Rectangular

En suelos cohesivos En suelos granulares

Bkk spsB

3,030=

2

30 23,0

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⋅+

=B

Bkk spsB ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⋅+=

LBkk sBsBL 2

1

B y L = dimensiones en planta del cimiento




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15.5.- ESTIMACION DE ASIENTOS EN CIMENTACIONES SUPERFICIALES

ESTIMACIÓN DE ASIENTOS: • Asiento inmediato o instantáneo. • Asiento de consolidación. • Asiento de fluencia lenta (consolidación secundaria).

Los tres tipos de asientos son típicos de arcillas y limos plásticos saturados, mientras que en el caso de suelos no saturados o cuando se trata de arenas o suelos granulares, en los que las sobrepresiones intersticiales se disipan casi instantáneamente, los asientos son muy rápidos y de tipo predominantemente elástico.

METODO EDOMÉTRICO Teoría de la Consolidación Unidimensional

• Terzaghi (1925), • Skempton-Bjerrum (1957), • Biot (1941).

MÉTODO ELÁSTICO Asimila el suelo a un medio elástico anisótropo.

Steinbrenner: modelo multicapa sobre capa rígida

El procedimiento se basa en calcular el acortamiento de un estrato “ i ”, supuestamente homogéneo. La suma de acortamientos de cada estrato permite evaluar el asiento total sufrido.

SzSoSi −= Donde: S0 = Asiento inicial SZ = Asiento al final de la capa

El asiento de cada capa se calcula según:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ++

=A

Ac

eHSi Ai

ci0

010

0

log1 σ

σσ

σ0A = Tensión efectiva inicial ΔσA = Incremento de tensión efectiva debida a la sobrecarga

CÁLCULO DE ASIENTOS PARA CIMENTACIONES SUPERFICIALES (STEINBRENNER).

La fórmula de Steinbrenner corresponde al asiento bajo la esquina de un área rectangular cargada:

)(2 21 φφ BA

EpbS Z

−=

21 μ−=A ; Bzm =

; )11(1

1 −+

×+−+

=ttn

ntnt ll nnπφ

221 μμ −−=B ; BLn =

; mtnarctgm.2

×=πφ

ndeformacióMóduloE = ; PissonCoef .=μ ; ( )21

221 mnt ++=

cimientodelAnchob = ; ncimentacióaaNetaTensiónp cot=

DETERMINACIÓN Y/O ESTIMACIÓN DEL MÓDULO EDOMÉTRICO Para las capas arcillosas mediante la expresión: E = 5 N = 5 N 20 (kp/cm2)

Para las capas granulares puede aumentarse a: E = 8 N = 8 N 20 (kp/cm2)

Del ensayo edométrico o de Inundación Bajo Carga, según: e

TEEDOM ΔΔ

= ; EDOMEE ×= 74,0

Tabla D.23.(CTE) Valores orientativos de NSPT, resistencia a compresión simple y módulo de elasticidad

(Modificada)

Tipo de suelo NSPT qu (kN/m2) qu (kp/cm2) E (MN/m2) E (kp/cm2)/F=2 Suelos muy flojos o muy blandos < 10 0- 80 0- 0.82 < 8 40.77

Suelos flojos o blandos 10 - 25 80 - 150 0.82 – 1.53 8 – 40 40.77-203.87

Suelos medios 25 - 50 150 - 300 1.53 – 3.06 40 – 100 203.87-509.68 Suelos compactos o duros 50 – Rechazo 300 - 500 3.06 – 5.10 100 – 500 509.68-2548.42

Rocas blandas Rechazo 500 – 5.000 5.10– 50.97 500 – 8.000 2548.42-40774.67 Rocas duras Rechazo 5.000 – 40.000 50.97 – 407.75 8.000 – 15.000 40774.67-76452.59 Rocas muy duras Rechazo > 40.000 > 407.75 >15.000 >76452.59




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AXAN, s.l.

El asiento medio con distribución parabólica bajo cimiento es:

( )ESQUINACENTROESQUINAMEDIO SS,SS −+= 660

ASIENTOS ADMISIBLES (cm) NBE – AE - 88 Características edificación Suelo arenoso Suelo cohesivo Obras de carácter monumental 1,2 2,5 Estructura de hormigón armado de gran rigidez 3,5 5,0 Edificio de hormigón armado de pequeña rigidez

5,0

7,5 Estructura metálica hiperestática

Edificio con muro de fábrica Estructura metálica isostática Comprobando que no se

produce desorganización de estructura ni cerramientos

5,0

7,5

Estructura de madera

Estructura provisional

Los asientos diferenciales y distorsiones angulares no deben superar el 5001 .

Entendiendo que de la recuperación de suelos granulares puede existir un importante lavado de

finos, desde el lado de la seguridad se puede asumir un porcentaje de finos superior al 35 %, y

entonces seguir los criterios de CTE para recurrir a un cálculo como si de suelos cohesivos se

tratase.




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AXAN, s.l.

15.6.- CRITERIOS DE CÁLCULO PARA CIMENTACIONES PROFUNDAS

CRITERIOS DE CÁCULO DEL CTE-DB.SE-C (F.2) Con métodos basados en la teoría de la Plasticidad, para la determinación de resistencias por punta y fuste se considerará si se trata de suelos granulares o finos/cohesivos.

DETERMINACIÓN ANALÍTICA DE RESISTENCIA DE HUNDIMIENTO EN SUELOS GRANULARES

Resistencia por punta

qp

MPaNfq qvppp 20´ ≤⋅⋅= σ

3=pf Para pilotes hincados

5,2=pf Para pilotes hormigonados in situ

vp´σ Presión vertical efectiva antes de instalar el pilote

φπ

φφ tg

q esensenN ⋅⋅

−+

=11 Factor de capacidad de carga, donde:

.internorozamientoAngulo=φ

Dada la dificultad de obtener valores de Ф en laboratorio, se recurrirá a correlaciones con ensayos in situ de penetración (NSPT) contrastadas en las tablas:

Resistencia por fuste

qs= fτ kPatgfk fvf 120´ ≤⋅⋅⋅= φστ

v´σ Presión vertical efectiva al nivel considerado

fk Coeficiente de empuje horizontal

PILOTE HINCADO PILOTE IN SITU

1=fk 75,0=fk

f Factor de reducción de rozamiento por fuste

9,0=f 0,1=f

φ Angulo de rozamiento interno del suelo granular

DETERMINACIÓN ANALITICA DE RESISTENCIA DE HUNDIMIENTO EN SUELOS COHESIVOS La carga de hundimiento, evaluada por fórmulas estáticas debe calcularse en dos situaciones:

Condiciones de hundimiento sin drenaje o a corto plazo

Condiciones de hundimiento con drenaje o a largo plazo

Sin

dre

naj

e o

a co

rto

plaz

o Resistencia por punta

qp upp cNq ⋅=

8,0=fτ Coeficiente reductor

0,9=pN Depende del empotramiento.


qs= fτ

)(100100 kPaency

cc

ufu

uf ττ

+⋅

=

uc

Resistencia al corte sin drenaje. Considerando presión de confinamiento en la punta (2 diámetros por encima y 2 por debajo) en triaxial o compresión simple.

Con

dre

naj

e o

a la

rgo

plaz

o Resistencia por punta

qp MPaNfq qvppp 20´ ≤⋅⋅= σ

φ Angulo de rozamiento de ensayos de laboratorio.

0=c Se desprecia la cohesión.


qs= fτ

kPatgfk fvf 120´ ≤⋅⋅⋅= φστ

MPaf 1,0≤τ

La resistencia unitaria por fuste, salvo justificación no superará 0,1 MPa




81

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AXAN, s.l.

DETERMINACIÓN DE RESISTENCIA DE HUNDIMIENTO POR MÉTODO DEL “SPT” (CTE-DB.SE-C)

El método de valuación de seguridad frente al hundimiento basado en el SPT es valido para pilotes perforados e hincados en suelos granulares si gravas gruesas (<30% de tamaño > 2 cm) que puedan desvirtuar el resultado del ensayo.

En suelos cohesivos con resistencia a compresión simple (qu>0,1MPa) se podrán utilizar , a efectos orientativos, correlaciones entre SPT y CPT.

Si se dispone de ensayos de penetración dinámica contínua, se pueden traducir los resultados correspondientes a índices SPT, y utilizar después el siguiente método (CTE-DB.SE-C. F.2.2.2)


qp

)(MPaNfq Np ⋅=50≤SPTN

Nf PILOTE HINCADO PILOTE IN SITU

4,0=Nf 2,0=Nf

SPTNN ≡50≤SPTN

Valor medio de NSPT . Se obtendrá la media en la zona activa inferior y la media en la zona pasiva superior. El valor de N será la media de esas dos.


qs= fτ

)(5,2 kPaNSPTf ⋅=τ50≤SPTN

Nf Valor de NSPT en el nivel considerado.

SPTNN ≡50≤SPTN

En el caso de pilotes metálicos, la resistencia por fuste se reducirá al 80% de la considerada para pilotes in situ.

A efectos de estos cálculos el valor a considerar será inferior a 50

RESISTENCIA DE HUNDIMIENTO PARA PILOTES EN ROCA (CTE-DB.SE-C)

La resistencia por punta en roca qp.d para pilotes excavados se podrá calcular de acuerdo con los criterios de cimentaciones superficiales en roca, introduciendo el coeficiente df (empotramiento en roca)


qp.d

fuspdp dqKq ⋅⋅=.

uq Resistencia a Compresión Simple de la Roca

spK s

aBs

Ksp

300110

3

+⋅

+=

s Espaciamiento discontinuidades 300>s

B

Ancho de cimiento (m) . 205,0 << Bs

a Apertura discontinuidades

02,00 << sa

Junta limpia mma 5<

Junta rellena mma 25<

fd 34,01 ≤+=dLd r

f

rL

Profundidad de empotramiento en roca

d

Diámetro real o equivalente del pilote.


qs.d= df .τ

)(2,0 5,0. MPaqudf ⋅=τ

La resistencia por fuste para pilotes perforados se evalúa para la zona de roca empotrada.

Se debe verificar que la roca es estable en agua.




82

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AXAN, s.l. C

ON

SID

ERA

CIÓ

N D

EL

EFEC

TO G

RU

PO

En los grupos de pilotes, y debido a la interferencia de las cargas, el asiento de cada pilote puede ser mayor. Para tenerlo en cuenta, se podrán adoptar las siguientes simplificaciones:

Para pilotes columna, trabajando por punta en roca, separados más de tres diámetros, el efecto grupo se considera despreciable.

Para otras situaciones se supone que toda la carga del grupo está uniformemente repartida en un plano situado a profundidad "z" bajo superficie de terreno:

2λ⋅= αz "α" y "l2" son los indicados arriba, con dimensiones transversales B1 x L1 dadas por: ( ) 21 1 λ⋅−+= αgrupoBB

( ) 21 1 λ⋅−+= αgrupoLL

El cálculo del asiento debido a esta carga vertical repartida en profundidad se estimará de acuerdo con los procedimientos generales de cálculo de asientos de cimentaciones superficiales.

ESTIMACION DE ASIENTOS EN PILOTES (CTE-DB.SE-C)

ASI

ENTO

DE

PIL

OTE

IN

DIV

IDU

AL

AIS

LAD

O

Se puede adoptar la simplificación de que el asiento de un pilote vertical aislado sometido a una carga vertical, de servicio, en su cabeza igual a la máxima recomendable por razones de hundimiento, es aproximadamente, el uno por ciento de su diámetro, más el acortamiento elástico del pilote.

El asiento del pilote individual aislado, considerando el acorta-miento elástico del pilote se podrá expresar mediante la siguiente fór-mula aproximada:

PEAR

Dsck

i ⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅++

⋅= 21

40λλ α

is Asiento del pilote individual aislado

D Diámetro de pilote (diámetro equivalente para no circulares)

P Carga sobre la cabeza de pilote

ckR Carga de hundimiento

1λ Longitud de pilote fuera del terreno

2λ Longitud de pilote dentro del terreno

A Área de la sección transversal del pilote

E Módulo de elasticidad del pilote

α

Parámetro según el tipo

de transmisión de cargas

1=α Trabajo por punta

5,0=α Trabajo por fuste

( )pkfkck

RRR

+⋅⋅= 5,01α pkR Carga hund. punta

fkR Carga hund. fuste

RESISTENCIA DEL TERRENO A ACCIONES HORIZONTALES (CTE-DB.SE-C)

hkR Carga de rotura horizontal del terreno. Se determina con la figura adjunta.

H Punto donde se aplica la carga, de momento flector nulo en función de los cálculos estructurales

Caso particular de terreno puramente granular 0=c

Caso particular de terreno puramente cohesivo 0=φ




83

Gestión de Calidad

AXAN, s.l.

VALORES RECOMENDADOS PARA EL TOPE ESTRUCTURAL DE LOS PILOTES (tabla 5.1 CTE-DB.SE-C)

TIPO DE PILOTE HINCADO VALORES DE ( )( )Mpaσ

HIN

CA

DO

S Hormigón pretensado o

postensado ( )pck ff ⋅−⋅ 9,030,0

ckf Resistencia característica del hormigón

Hormigón armado ckf⋅30,0 pf Tensión introducida por el pretensado

Metálicos ykf⋅30,0 ykf Límite elástico del acero

Madera 5

TIPO DE PILOTE PERFORADO TIPO DE APOYO SUELO FIRME ( )( )Mpaσ

PER

FOR

AD

OS TIPO DE HORMIGÓN

HA-25 SIN Control integridad

HA-25 CON Control integridad





Entubados 5.00 6.20 6.00 7.50 7.00 8.70 Con Lodos 4.00 5.00 4.80 6.00 5.60 7.00 En Seco 4.00 5.00 4.80 6.00 5.60 7.00 Barrenado sin control de parámetros 3.50 4.40 4.20 5.25 4.90 6.10 Barrenado con control de parámetros 4.00 5.00 4.80 6.00 5.60 7.00

TIPO DE PILOTE PERFORADO TIPO DE APOYO ROCA ( )( )Mpaσ

PER

FOR

AD

OS TIPO DE HORMIGÓN







Entubados 6 7.50 7.20 9.00 8.40 10.80 Con Lodos 5 6.20 6.00 7.50 7.00 8.70 En Seco 5 6.20 6.00 7.50 7.00 8.70 Barrenado sin control de parámetros - - - - - - Barrenado con control de parámetros - - - - - -

Con los parámetros geotécnicos obtenidos y siguiendo los criterios de cálculo establecidos por

CTE-DB.SE-C, se define un resumen con las longitudes de pilote para diferentes diámetros, y

para diferentes topes estructurales según el hormigón utilizado (según agresividad del terreno

y(o aguas freáticas) para su ejecución.

CONDICIONES ADICIONALES POR FENÓMENOS DE ROZAMIENTO NEGATIVO

Estimación del ROZAMIENTO NEGATIVO en pilotes

Según el CTE-DB.SE-C, la situación de rozamiento negativo se produce cuando el asiento de la

superficie del terreno es mayor que el asiento de la cabeza del pilote. En esta situación, el pilote

soporta, además de la carga que le transmite la estructura, parte del peso del terreno. Como

consecuencia, el rozamiento negativo hace que la carga total de compresión que el pilote ha de

soportar aumente. El problema puede ser resuelto por la diferencia entre el cálculo del

asentamiento del terreno y asentamiento del pilote.

Con estas bases de cálculo y otras consideraciones de NTE, se determina el valor del rozamiento

negativo unitario, en t/m, como sobrecargas de cada pilar y según diámetro del pilote .

ELABORACIÓN E INTERPRETACIÓN DE ESTUDIOS ......de actividades que en su conjunto se denomina...

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