Presentacion MS I NCH 1508 1

7/30/2019 Presentacion MS I NCH 1508 1

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ELABORACIN DE ESTUDIOS DE MECNICA DE SUELOS:

PROYECTOS DE EDIFICACIN

Gabriel VILLAVICENCIO ARANCIBIADr. Ingeniera Civil: Especialidad en Geotecnia

Departamento de Mecnica de Suelos

Laboratorios LEPUCV S.A

Octubre 2012


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NORMATIVAS

Norma Nch 1508 Of. 2008. Geotecnia : Estudios de Mecnica de Suelos

Norma Nch 433 Of. 96_Mod 2009. Diseo Ssmico de Edificios

Decreto D.S N 61. Aprueba reglamento que fija el diseo ssmico de edificios y deroga

Decreto N 117, de 2010. (Martes 13 de diciembre de 2011 Diario Oficial de la Republica de

Chile.)


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Norma Nch 1508 Of. 2008.Geotecnia: Estudios de Mecnica de Suelos


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ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIN

TIPOS DE ESTUDIOS

Estudio de mecnica de suelos

Estudio preliminar

Estudio especial

Se establecen los requisitos mnimos que deben cumplir los estudios de mecnica de suelos

para un proyecto u obra de ingeniera.


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1. ESTUDIO DE MECNICA DE SUELOS

Determinar el comportamiento esperado del subsuelo por la accin de los esfuerzos producidos por una

obra (estructura, excavacin, movimiento de tierra, tnel, etc.) y por la accin del agua.

Incluye la determinacin de los parmetros del subsuelo para el diseo de una obra, con un nivel de

seguridad adecuado para evitar el deterioro o falla durante su vida til.

TIPOS DE ESTUDIOS


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2. ESTUDIO PRELIMINAR

Estudio simplificado que se realiza para estimar las condiciones que se deben considerar durante el

proyecto de las obras en estudio y los posibles problemas que pueden surgir durante el proyecto y su

construccin

3. ESTUDIO ESPECIAL

Es un estudio enfocado a analizar o resolver un problema particular.

Este tipo de estudios requiere de una programacin especial de exploracin, de ensayos de laboratorio yde un criterio de anlisis especial, acordes con las caractersticas del problema, con lo que se desea

determinar y con la factibilidad de las mediciones.

Estos casos pueden ser por ejemplo, deterioro o falla de una estructura existente, el estudio du un

derrumbe de una excavacin, el control de desprendimientos y/o derrumbes de un macizo rocoso, la

estabilidad de una presa de tierra existente, etc.

TIPOS DE ESTUDIOS


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CONTENIDOS

Trabajo de gabinete

Trabajos de campo y ensayos in-situ

Ensayos de laboratorio

Informe de mecnica de suelos

Seguimiento geotcnico

Estudio de mecnica de suelos

Estudio preliminar

Estudio especial


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ETAPA N1: TRABAJO DE GABINETE


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OBJETIVO:

Corresponde a la recopilacin de la informacin existente sobre la zona a estudiar con el objeto de

programar el trabajo de campo y, si ello es factible, el trabajo de laboratorio necesario para obtener

la informacin requerida del subsuelo, o para ratificar, complementar o ampliar la informacin

existente.


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a) Informacin a recopilar:

Ubicacin: mapas y planchetas, plano topogrfico, planos del anteproyecto de la obra, etc.

Informacin geolgica: memorias, informes y mapas geolgicos.

Informacin geotcnica: publicaciones, memorias e informes geotcnicos, registro desondajes y exploraciones geotcnicas.

Informacin hidrogrfica: cartas hidrolgicas, tabla de mareas.

Informacin sismolgica: normas NCh 433 y NCh 2369, informacin del Servicio Sismolgicode la Universidad de Chile y memorias e informes sobre eventos ssmicos.

Informacin local: estructuras y obras existentes en el rea de inters.


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Mapeo velocidad de onda de corte para los primeros 30,0 (m) de profundidad (Vs30).

Regin en estudio. Global Vs30 Map Server. Earthquake Hazards Program USGS.


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b) Programacin de trabajo de campo y de laboratorio (preliminar):

Tcnicas de reconocimiento a utilizar.

Nmero de puntos de prospeccin y su ubicacin.

Profundidad de investigacin.

Muestreo y ensayos in-situ a realizar.

Tipo y cantidades de ensayos (estimativos) a realizar en laboratorio.


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ETAPA N 2: TRABAJOS DE CAMPO Y ENSAYOS IN-SITU


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OBJETIVO:

Corresponde al trabajo de reconocimiento en terreno, a la obtencin de muestras del subsuelo, y a

las mediciones y ensayos en sitio. Este trabajo de campo se puede agrupar en exploracin del

subsuelo, ensayos y mediciones en sitio y prospeccin geofsica.


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Reconocimiento en terreno:

Consiste en recorrer el sitio y evaluar visualmente las condiciones locales.

Generalmente sirve para responder a respuestas tales como:

Evidencia de construcciones previas en el sitio.

Evidencia de problemas de estabilidad de taludes.

Existencia de construcciones cercanas.

Condiciones de drenaje.

Tipos de suelo y/o rocas existentes en superficie.

Existencia de problemas de acceso que puedan limitar los tipos de exploracin.


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EXPLORACION DEL SUBSUELO

EXPLORACIN

El objetivo de esta etapa es obtener el perfil de subsuelo, tomar muestras de suelo, realizar

ensayos in- situ pare estimar parmetros de los materiales, y determinar la profundidad de la

roca basal y el nivel fretico si es necesario.

MTODOS DE EXPLORACIN:

Calicatas o pozos

Zanjas

Sondajes geotcnicos

Reconocimiento+

Extraccin de muestras


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CALICATAS O POZOS

No siempre es necesario realizar exploraciones profundas, como en

el caso de estructuras livianas en terrenos de condiciones bien

conocidas.

-Ventajas:

Se obtiene una visualizacin directa del subsuelo y de la

estratigrafa.

Extraccin de muestras disturbadas e inalteradas

- Desventajas:

No es posible en suelos arenosos, sobre todo bajo la napa.

Profundidad limitada



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Identificacin visual:

NORMA ASTM D 2488-09a

N.T

0,00

HORIZONTE H-1

HORIZONTE H-2

0,20

2,00

HORIZONTE H-3

Limos de baja compresibilidad con arenas

y presencia de gravas

Clasificacin USCS: ML

Espesor = 0,20 (m)

Gravas pobremente graduadas con arenas

y presencia de limos

Clasificacin USCS: GP-GM

Espesor = 1,80 (m)

Arcillas de baja plasticidad con presencia de a

Clasificacin USCS: CL

Espesor = > 0,70 (m)

2,70

Afloramiento de agua

190,00

189,80

187,30

188,00

CALICATAS O POZOS



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SONDAJES

Los sondajes a rotacin pueden perforar cualquier tipo de

suelo o roca hasta profundidades muy elevadas.

Se utilizan brocas que muelen el material del fondo

mediante rotacin y presin. El material se extrae por

medio de agua inyectada a presin.

Para obtener muestras cilndricas inalteradas se utilizancoronas diamantadas



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VENTAJAS

Son un mtodo directo de reconocimiento.

Permiten obtener muestra alterada en toda la columna o perfil litolgico.

Permiten alcanzar profundidades superiores a las alcanzables con otras tcnicas como calicatas.

Permiten reconocer el terreno bajo el nivel fretico.

Permiten atravesar capas de terreno de alta resistencia.

Permiten tomar muestras inalteradas.

Permiten realizar ensayos in situ (SPT, presimetros, de permeabilidad, downhole etc).

Permiten la instalacin de piezmetros.

SONDAJES



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SONDAJES

0 m

22.4 m

39.5 m40.0 m

1.5m

Relleno artificial

Arena limosa

Grava areno limosa

ROCA



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PROSPECCIONES GEOFSICAS


Son procedimientos basados en la medicin de la variacin espacial de alguna caracterstica fsica

del subsuelo mediante tcnicas no destructivas.

Tienen la ventaja de cubrir grandes reas a un relativo bajo costo.

Pueden utilizarse como primer paso en un proceso de exploracin.

La desventaja es que no se obtienen muestras. Se debe complementar con sondajes.

Los procedimientos ms comunes son:

a) ssmica de refraccin;

b) propagacin de ondas en sondajes;

c) resistividad elctrica.


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Estud ios en terreno

Down-hole/cross-

hole


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REFRACCIN SSMICA.

Mtodo de exploracin para estimar el espesor de

los estratos y la velocidad de propagacin deonda.

Se basa en las leyes de propagacin de las

ondas.

Consiste en generar ondas en el terreno

mediante golpes o detonaciones, y medir eltiempo de llegada a distintos puntos.


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REFRACCIN SSMICA.



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REFRACCIN SSMICA.



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DOWNHOLE y CROSSHOLE.

Las ondas de compresin y cizalle son transmitidas desde una fuente en la superficie a un

receptor en una perforacin adyacente.

Se realizan al interior de sondajes.


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Surface source S-wave arrival time, t

Depth, z

Transd. 1Layer 1

Layer 2Transd. 2

vs = dz/dt

DOWNHOLE:


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38


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CROSSHOLE:

Source ReceiverL


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41



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MASW: Anlisis multicanal de ondas superficiales

Propiedades caractersticas de la transmisin de

las ondas Rayleigh


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Perfil 1DPerfil 2D


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PROGRAMACIN DEL TRABAJO DE CAMPO, SE DEFINE CONSIDERANDO:

Cantidad de puntos a investigar.

Profundidad a alcanzar en cada punto.

Distribucin de puntos en la superficie del terreno.

Nmero de muestras a extraer.


El profesional competente debe definir una distribucin adecuada, teniendo en cuenta las caractersticas

y dimensiones del terreno, caractersticas del subsuelo, as como la ubicacin de las estructuras previstas,

cuando se encuentren definidas.


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Cantidad mnima de puntos de investigacin en base a calicatas

SUPERFICIEA EXPLORAR (m2) CANTIDAD DE PUNTOS DE EXPLORACIN

Hasta500 2De 501 a 1.000 3

De 1 001 a 2.000 4

De 2 001 a 5.000 5

De 5 001 a 10.000 6

Ms de 10.000Segn lo indicado por el profesional competente, con un

mnimo de 7

Nmero mnimo de calicatas de investigacin para profundidades de hasta 4,0 m



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SUPERFICIEA EXPLORAR (m2) CANTIDAD DE PUNTOS DE EXPLORACIN

Hasta 1.000 2

De 1001 a 4.000 3

De 4.001 a 10.000 4

Ms de 10.000Segn lo indicado por el profesional competente, con

un mnimo de 5

Nmero mnimo de calicatas de investigacin para profundidades sobre 4,0 mhasta 8,0 m



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En vas urbanas el nmero mnimo de pozos debe ser de uno cada 150 m, con un mnimo

de dos pozos.

En caminos y carreteras debe ser de un pozo cada 250 m, con un mnimo de dos pozos.

La profundidad mnima debe ser de 1,50 m bajo el nivel de subrasante de proyecto.

Para exploraciones profundas con calicatas y/o sondajes de ms de 8,0 m de profundidad,su nmero debe ser definido por el profesional competente.



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Cantidad mnima de puntos de investigacin en base sondajes

No existe una regla absoluta para especificar

el nmero de sondajes; se requiere juicio yexperiencia del ingeniero. En general el

nmero de sondajes debera aumentar a

medida que:

La variabilidad del suelo aumenta.

La carga aumenta.

La estructura sea ms crtica.


Condicin

del terreno

Espaciamiento

(m2)

Profundidad

mnima (m)

Pobre calidad

Heterognea100 a 300 6 S0,7 + D

Media 200 a 400 5 S0,7 + D

Alta calidad

Homognea300 a 1000 3 S0,7 + D

Donde:

S: nmero de pisos

D: Profundidad de fundacin estimada


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Profundidad mnima a alcanzar en cada punto de exploracin

Se entiende como profundidad mnima de exploracin aqulla en que se produce la interaccin

suelo-estructura de la obra en proyecto.


Estimar el incremento del esfuerzo vertical efectivo (v)

Determinar la profundidad, D = D1 en que el incremento

de esfuerzos es igual a un 10% de q (esfuerzo neto

estimado sobre la fundacin.

Determinar la profundidad, D = D2, en que / v =0,05

La menor profundidad entre D1 y D2, es la profundidad

mnima de prospeccin necesaria)


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a) Fundaciones superficiales:

Edificacin sin subterrneo:Zp Df + z

Zp

B

QN.T.

Df

z


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Edificacin con subterrneo:Zp h + Df+ z

Zp

B

QN.T.

Df

z

h


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Df: en edificacin sin subterrneo, es la distancia vertical desde la superficie del terreno hasta el sello defundacin. En edificaciones con subterrneo, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del

subterrneo y el sello de fundacin;

h: distancia vertical entre el nivel de piso terminado del ltimo subterrneo y la superficie del terrenonatural;

z : 1,5 B, siendo B el ancho menor de la fundacin prevista de mayor rea.


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El valor de z se puede incrementar en funcin de la calidad del suelo, de la geologa, los antecedentesssmicos de la zona y la importancia de la estructura.

Para el caso de losas de fundacin, la profundidad z queda condicionada a un mnimo de B , salvo que el

profesional competente justifique una profundidad menor.

En el caso que exista antecedentes previos y cercanos al sitio investigado, z se puede reducir a un mnimo

de 2,0 m, a modo de verificacin de dichos antecedentes y bajo la responsabilidad del profesionalcompetente.

En ningn caso Zp puede ser menor que 2,5 m, excepto si se encuentra roca antes de alcanzar la

profundidad Zp , en cuyo caso el profesional competente debe llevara cabo una verificacin de su calidad

por un mtodo adecuado.


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b) Fundaciones profundas:

La profundidad mnima de investigacin, corresponde a la longitud del elemento que transmite la carga

a mayores profundidades (pilote, pilar, pila, etc.), ms la profundidad z

Edificacin sin subterrneo :Zp Df + z Df

B

QN.T.

z


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La profundidad mnima de investigacin, corresponde a la longitud del elemento que transmite la carga

a mayores profundidades (pilote, pilar, pila, etc.), ms la profundidad z

Edificacin con subterrneo :Zp h + Df + z

Df

QN.T.

zB B

h


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Df: distancia vertical desde la superficie del terreno hasta el extremo de la fundacin profunda (pilote,pilares, pilas, etc.) en edificaciones sin subterrneo. En edificaciones con subterrneo, es la distancia vertical

entre el nivel de piso terminado del subterrneo y el extremo de la fundacin profunda.

h: distancia vertical entre el nivel de piso terminado del subterrneo y la superficie del terreno natural;

z: para la punta de los pilotes o bajo el sello de fundacin de las pilas un mnimo de 3 m. Para el casode cepas o estribos de puentes, el mnimo debe ser de 7 m.


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z: Para grupos de pilotes o pilas de fundacin la exploracin se debe extender bajo la punta de los piloteso sello de fundacin de las pilas previsto para el grupo, en una longitud mnima,

DE, o bien hasta un mnimo de 3 m o 7 m segn corresponda. Se debe utilizar el mayor valor que se

obtenga al aplicar ambos criterios.

S/D DE

4,0 3,0 D3,0 4,5 D

2,5 5,3 D

Penetracin de la exploracin bajo la punta o sello

de fundacin para grupos de pilotes o pilas

S = menor distancia entre ejes de pilotes o pilas de fundacin contiguas;

D = dimetro de la punta del pilote o lado menor de la fundacin de la pila;

DE= penetracin de la exploracin bajo la punta de la pila o pilote.


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En el caso de existir antecedentes de la presencia de un estrato de suelo resistente, se puede

adoptar para Zp la profundidad del estrato resistente ms una profundidad de verificacin, la cual en el

caso de fundaciones profundas no debe ser menor que 5 m.

Si se encuentra roca antes de alcanzar la profundidad Zp , el profesional competente debe llevar a cabo

una verificacin de su calidad por un mtodo adecuado, en una longitud mnima de 3 m.


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Ensayos y mediciones in-situ al interior de calicatas, pozos, sondajes geotcnicos o en lasuperficie del terreno:

Densidad natural Penetracin dinmica

Contenido de humedad Penetracin esttica

Granulometras CBR

Nivel de napa Ensayo placa de carga

Permeabilidad Ensayo presiomtrico

Infiltracin Ensayo de molinete

Pruebas de bombeo Otros



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ETAPA N 3: ENSAYOS DE LABORATORIO


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Los ensayos y mediciones mnimas a realizar para el suelo en estudio, pero no necesariamente

para todas las muestras, son los siguientes:

ENSAYOS DE LABORATORIO

a) Clasificacin completa:

Granulometra;

Lmites de consistencia (lmites de Atterberg).

Clasificacin USCS y AASHTO en caso de caminos.

b) Peso especfico.

c) Contenido orgnico cuando corresponda.

d) Densidad en sitio o peso unitario natural.

e) Contenido de humedad natural.


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En funcin del tipo de suelo, se deben realizar los ensayos siguientes:


ARENAS: ensayo de densidades mximas y mnimas y/o ensayo de penetracin y/o ensayos deresistencia al corte

SUELOS CON CONTENIDO DE SALES SOLUBLES:

ensayo de contenido de sales totales solubles en agua;

ensayo de contenido de cloruros y sulfatos solubles en agua.

SUELOS FINOS:

ensayo de consolidacin para suelos saturados o con riesgo de saturacin;

ensayo de resistencia al corte.

SUELOS GRANULARES GRUESOS:

En caso que se requiera, se pueden hacer ensayos que permitan obtener el comportamiento tensin-

deformacin, ensayos de resistencia al corte y/o ensayos que permitan determinar el nivel de

compacidad.


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SUELOS EXPANSIVOS:

ensayo de hinchamiento libre y/o ensayo de presin de hinchamiento.

SUELOS SINGULARES:

arenas licuables;

limos colapsables;

suelos alofnicos;

suelos salinos

suelos residuales;

suelos antrpicos.


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ETAPA N 4: INFORME DE MECANICA DE SUELOS


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INFORME DE MECANICA DE SUELOS

a) Alcance del informe

Se debe definir claramente los lmites de validez tcnica del informe.

b) Descripcin general

Descripcin del proyecto, obra o situacin que motiva el estudio, e individualizacin del mandante.

c) Objetivo del informe

Se debe indicar claramente la finalidad del estudio de mecnica de suelos.

d) Antecedentes utilizados

Estudios anteriores, documentos geolgicos y/o geotcnicos, normas, cdigos, planos u otros

antecedentes.

e) Trabajo de campo

Puntos de exploracin, su profundidad, fecha de ejecucin y plano con la ubicacin en planta.


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f) Trabajos de laboratorio realizados

Incluir informes de laboratorio.

g) Descripcin geolgica, si ello se considera necesario.

h) Descripcin geotcnica del subsuelo,

Clasificar unidades litolgicas o estratigrficas a partir de los ensayos en sitio y de laboratorio realizados

y de las caractersticas geotcnicas que de ellas se deduzcan, de modo que en cada unidad las propiedades

sean sensiblemente homogneas. Se debe incluir el nivel medido de la napa fretica y su fecha de

control.

i) Parmetros de diseo

Resultantes del anlisis de los trabajos de campo y laboratorio, de la modelacin geotcnica del caso y

de los aportes de la geotecnia.


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j) Recomendaciones de diseo

Indicar criterios utilizados y, si corresponde, las normas utilizadas, as como las consideraciones y

limitaciones incluidas.

k) Condiciones derivadas del estudio de mecnica de suelos

Ejecucin de compactaciones, terraplenes, depresin de napa, materiales a utilizar para rellenos, etc.,

los cuales deben ser parte integrante de las especificaciones tcnicas de la obra.

l) El informe debe definir las condiciones del seguimiento geotcnico de la obra

m) Cualquier otra informacin de la especialidad que se estime pertinente indicar


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ETAPA N 5: SEGUIMIENTO GEOTCNICO


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SEGUIMIENTO GEOTCNICO

El seguimiento permite comprobar el cumplimiento de algunas de las hiptesis de trabajo.

Incluye las visitas de recepcin de excavaciones y sellos de fundaciones durante la ejecucin

de la obras. Tambin para aclarar dudas que se presenten y resolver cualquier

problema que se detecte.

El seguimiento a mediano y largo plazo, como la medicin de asentamientos de una

estructura con el tiempo, la medicin de las deformaciones de un muro, o de un

pavimento, etc. no forma parte del estudio de mecnica de suelos. Es una labor

independiente del estudio mismo.

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