cimentaciones 04.pdf

8/17/2019 CIMENTACIONES 04.pdf

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Cimentaciones

TÓPICOS A SER TRATADOS

• Aspectos Básicos

• Metodología

• Investigaciones de Campo


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• Recopilación de Información

• Reconocimiento Geológico

• Planificación de la Exploración y de Muestreo

•Exploración de Campo (in-situ)

• Selección de Muestras

• Ensayos de Laboratorio

• Interpretación de la Investigación

• Caracterización Geotécnica

Cimentaciones

INTRODUCCIÓN

Metodología de la Investigación Geotécnica


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Exploración de Campo

• Excavación Directa de campo

• Excavación Indirecta de campo

Cimentaciones

INTRODUCCIÓN


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• Excavación a Cielo Abierto

Calicatas y/o Trincheras

• Perforación

Posteadora y/o rotativas• Ensayos de Penetración

SPT, LPT, DPL, CPT, etc.

• Ensayos de Resistencia in-situ

Veleta, Presurómetro, Dilatómetro, Corte Directo, etc.

• Ensayos de Densidad in-situ

Cimentaciones

EXPLORACIÓN DIRECTA DE CAMPO


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Calicatas y Trincheras

• Equipo

⁻ Manual

Pala & Pico

⁻ Mecánico

Excavadoras

Cimentaciones

Trincheras

EXCAVACIÓN A CIELO ABIERTO


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Calicatas y Trincheras (Cont.)

• Ventajas

⁻ Extracción de muestras: alteradas e

inalteradas

⁻ Observación directa de las muestras

y de la sensibilidad de la resistencia

a la excavación.

⁻ Ejecución de Ensayos in-situ: Corte

Directo, Permeabilidad, Densidad

Natural .

Cimentaciones

Calicata



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Calicatas y Trincheras (Cont.)

• Desventajas

⁻ Limite de profundidad de

excavación.

⁻ Inestabilidad de las paredes

(presencia de agua, material suelto).

⁻ Modificación del terreno

(modificación de la superficie).

Cimentaciones

Calicata



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Perforaciones - Posteadora

• Equipo

⁻ Manual

⁻ Mecánico

• Ventajas

⁻ Rapidez

• Desventaja

⁻ Extracción de muestras

alteradas

⁻ Dificultad en materiales

arenosos secos y saturados

Cimentaciones

Posteadora



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Equipo de perforación rotativo

Cimentaciones

Equipo de perforación rotativo

PERFORACIONES ROTATIVAS


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Muestreo

Cimentaciones

Muestras extraídas

PERFORACIONES ROTATIVAS


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Cimentaciones

ENSAYOS DE PENETRACIÓN


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Ensayo Estándar de Penetración

• El ensayo “in situ” más utilizado

• Muestreador de cilíndrico partido o “caña partida”

• Norma ASTM D 1586

• Martillo (140-lbs cae 30 pulgadas) (63.5-kg cae 0.76 m)

• Tres incrementos de 6 pulgadas, donde suma de los dos últimos

incrementos = "N" (golpes/pié)

Cimentaciones



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Ensayo Estándar de Penetración (Cont.)

Cimentaciones



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Cimentaciones



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Cimentaciones



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Cimentaciones

• Correlaciones en suelos granulares



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Cimentaciones

• Correlaciones en suelos cohesivos



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Ensayo de Penetración de Cono Dinámico


• Cono metálico electrónico - punta de aprox. 60°

• Empuje hidráulico a 20 mm/s

• No se obtienen muestras

• Medición continua de esfuerzos

Cimentaciones



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Ensayo de Penetración de Cono Dinámico (Cont.)

Cimentaciones



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Ensayo de Penetración de Cono (Cont.)

Cimentaciones



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Cimentaciones



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Cimentaciones



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Ensayo de Veleta


• Ejecutado dentro de un sondeo o en superficie

• Cuchillo de 4 lados se entierra en limos y arcillas para medir

Cimentaciones

ENSAYOS DE RESISTENCIA IN-SITU


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Ensayo de Veleta

Cimentaciones



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Ensayo de Veleta

Cimentaciones



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Ensayo de Dilatómetro

Cimentaciones



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Ensayo de Dilatómetro

Cimentaciones



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Ensayo de Presurómetro

Cimentaciones



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Ensayo de Presurómetro

Cimentaciones



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Ensayo de Cono de Arena

Cimentaciones

ENSAYOS DE DENSIDAD IN-SITU

• Este método de ensayo se usa para determinar el peso unitario

(densidad) de los suelos en el terreno.

• Norma ASTM D1556-64

• El empleo del aparato está restringido a suelos que contengan

partículas no mayores de 50 mm (2") de diámetro.


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Cimentaciones


• El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la

superficie del material compactado, este método se centra en la

determinación del volumen de una pequeña excavación de

forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo

compactado (sin pérdidas de material) ya que el peso del

material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos

permite determinar la densidad húmeda.

• Determinaciones de la humedad de esa muestra nos permiten

obtener la densidad seca.


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Cimentaciones


• El método del cono de arena utiliza una arena uniforme

normalizada y de granos redondeados para llenar el hueco

excavado en terreno.

• Previamente en el laboratorio, se ha determinado para esta

arena la densidad que ella tiene para las mismas condiciones de

caída que este material va a tener en terreno. Para ello se utiliza

un cono metálico.


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Cimentaciones



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Cimentaciones



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Ensayo Lugeon

• Es un ensayo en campo que se realiza con sondeos, únicamente

en rocas consolidadas, para medir la permeabilidad. Consiste en

medir el volumen de agua (V) que se inyecta durante un tiempo

(t), es decir, el caudal Q= V/t en un tramo de sondeo de longitud

(L) a una presión (Ht).

• Con este ensayo se busca tener una idea de la permeabilidad en

grande, es decir, la debida a las fisuras de la roca o del material

granular cementado en estudio.

Cimentaciones

ENSAYOS DE CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA IN-SITU


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Ensayo Lugeon

• Supongamos una perforación invadida hasta una cierta

profundidad, a partir de esta se perforan unos 5 metros y luego

se fija un obturador en la parte superior de este tramo virgen y

se inyecta agua a presión con una bomba.

• Un manómetro colocado en la boca del pozo, un contador de

agua y una válvula de descarga, permiten medir los caudales

inyectados a una presión dada.

Cimentaciones



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Ensayo Lugeon

• El ensayo es hecho en cinco estados, en los cuales la presión con

la que el agua es inyectada, varía entre cada uno de ellos.

• Antes de empezar, se define la presión máxima que va a ser

utilizada, esta no debe exceder la presión de confinamiento

esperada de la profundidad de la perforación; sobre esta presión

máxima se trabaja durante el ensayo para no generar fracturas

en la roca a causa de la presión generada por el agua.

Cimentaciones



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Ensayo Lugeon

• Cada estado consiste en bombear cuanta cantidad de agua sea

necesaria para mantener definida y constante la presión de la

misma, ésta se hace, generalmente, en intervalos de 10 minutos.

• Esta presión es incrementada en cada estado subsecuente, hasta

llegar a la presión máxima ya establecida.

• Una vez ésta es alcanzada, la presión del agua debe ser reducida

pasando por las mismas presiones de los estados anteriores.

Cimentaciones



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Ensayo Lugeon

• Los cinco estados son:

Cimentaciones


• Siendo PMAX la presión máxima definida a la cual el agua debe

ser inyectada


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Ensayo Lugeon

• Para conocer la permeabilidad en el macizo rocoso, se tiene

entonces la ecuación:

Cimentaciones


•Donde:k: permeabilidad.

Q: velocidad constante del flujo en la perforación.

L: longitud del tramo ensayado.

Ht : presión de sobrecarga a la profundidad del ensayo/ peso

especifico del agua.

r: radio de la perforación de prueba.


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Ensayo Lugeon

• Es común para este ensayo expresar la permeabilidad del macizo

rocoso en lugeons. Un Lugeon (Lg) es una unidad equivalente a 1

litro por minuto y metro, bajo una presión de 10 kg/cm2; esto es

aproximadamente igual a 1 × 10 -7 m/s. Es una unidad pequeña,

y valores menores de un Lg indican en la práctica terrenos poco

permeables.

Cimentaciones



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Ensayo Lugeon

Cimentaciones


Esquema de medición


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Ensayo Lugeon

Cimentaciones




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Ensayo Lugeon

Cimentaciones




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Ensayo Lugeon

Cimentaciones


Ensayos en superficie


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Ensayo Lugeon

Cimentaciones


Ensayos en tuneles


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Ensayo Lefranc

• El ensayo de Lefranc se utiliza en suelos permeables o

semipermeables, de tipo granular, situados por debajo del nivel

freático, y en rocas muy fracturadas.

Cimentaciones



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Ensayo Lefranc

Existen dos métodos para realizar el ensayo de Lefranc:

• Nivel constante: para este procedimiento se debe saturar

primero el suelo hasta que el aire de los vacíos sea expulsado

y con esto lograr que haya una infiltración más uniforme en el

suelo, todo esto para que se pueda introducir un caudal

conocido de manera que se mantenga un nivel constante dentro

de la perforación.

• Cuando se estabiliza este proceso, con la medida conocida del

caudal introducido, la longitud y el diámetro de la perforación, esposible calcular la permeabilidad de dicho suelo.

Cimentaciones



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Ensayo Lefranc

• El caudal de admisión debe medirse cada 5 minutos, siempre

logrando mantener el nivel constante dentro del sondeo durante

aproximadamente 45 minutos.

Cimentaciones



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Ensayo Lefranc

• Nivel variable: en este procedimiento lo que se hace es

introducir o extraer un volumen de agua súbitamente en un

sondeo y medir tiempo-cambio en la altura, con la medición de

estos descensos en un tiempo determinado, se puede obtener la

permeabilidad.

• Si se desea es que el nivel del agua ascienda, lo que se hace

frecuentemente es que en lugar de inyectar agua, se

introduce una barra sólida que hace subir el nivel como si

hubiéramos introducido un volumen de agua igual al volumen dela barra.

Cimentaciones


Á


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Ensayo Lefranc

• Cálculos – Nivel constante

Cimentaciones


Á


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Ensayo Lefranc

• Cálculos – Nivel constante

Cimentaciones


Á


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Ensayo Lefranc

• Cálculos – Nivel variable

Cimentaciones


Á


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Ensayo Lefranc

• Cálculos – Nivel variable

Cimentaciones


Á


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Ensayo Lefranc

• Resultados

Cimentaciones


X LO ACIÓN IN I C A CA O


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• Refracción Sísmica

• Resistividad Eléctrica

• Ensayos Nucleares (densidad in-situ)

Cimentaciones

EXPLORACIÓN INDIRECTA DE CAMPO



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Refracción Sísmica

Cimentaciones


• En el método sísmico, el movimiento del suelo consecuente a un

impulso elástico (originado a través de golpes en el suelo,

vibraciones o explosivo) origina ondas acústicas que son registradas

a través de geófonos conectados a un sismógrafo multicanal.

• La Sísmica de Refracción está basada en la observación de los

tiempos de llegada de los primeros movimientos del terreno en

diversos sitios, generados por una fuente de energía específica en un

sitio determinado.



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Cimentaciones


• El conjunto de datos obtenido en la adquisición de datos consiste de

registros de tiempo versus distancia. Estas series son interpretadas

en términos de la profundidad a interfaces entre capas de suelo y de

las velocidades de propagación de la onda P (o S) en cada capa. Estas

velocidades están controladas por los parámetros elásticos que

describen el material.



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Cimentaciones


Esquema de medición de la ondas



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Cimentaciones


Esquema de medición de la ondas



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Cimentaciones


Valores típicos de ondas en suelos y rocas



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Cimentaciones


Resultados típicos



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Resistividad eléctrica

Cimentaciones


• Las medidas de resistividad eléctrica del subsuelo son habituales en

las prospecciones geofísicas.

• Su finalidad es detectar y localizar cuerpos y estructuras geológicas

basándose en su contraste resistivo.



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Cimentaciones


• El método consiste en la inyección de corriente continua o de baja

frecuencia en el terreno mediante un par de electrodos y la

determinación, mediante otro par de electrodos, de la diferencia de

potencial.

• La magnitud de esta medida depende, entre otras variables, de la

distribución de resistividades de las estructuras del subsuelo, de las

distancias entre los electrodos y de la corriente inyectada.



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Cimentaciones


Dispositivo tetraelectródico para la medida de la resistividad del suelo



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Cimentaciones


Valores típicos de resistividad en suelos



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Cimentaciones


Resultados típicos



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Ensayos nucleares – Densímetro nuclear

Cimentaciones


• Determinar la Humedad y la Densidad Seca de los suelos en el

campo mediante métodos nucleares, sin tener que recurrir a

métodos de intervención física.

• Se determina la Densidad mediante la trasmisión, directa o

retrodispersada, de los rayos gamma, cuantificando el número de

fotones emitidos por una fuente de Cesio-137. Los detectores

ubicados en la base del medidor detectan los rayos gamma y un

microprocesador convierte los conteos en una medida de Densidad.



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Cimentaciones


• Para determinar la Humedad de los suelos y materiales semejantes,

se utiliza el principio de termalizacion de neutrones. El Hidrógeno

(agua) en el material frena los neutrones emitidos por una fuente

construida de Americio 241: Berilio. La detección de los neutrones

frenados se hace mediante detectores de Helio-3 situados en la base

de la sonda.



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Cimentaciones




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Cimentaciones


COMENTARIOS FINALES


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Caracterización Geotécnica

• Unidades Geotécnicas – Geológicas

• Nivel de Agua

• Nivel de Cimentación

Cimentaciones

COMENTARIOS FINALES


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Bibliografía

• Lambe, T.W.; Whitman, R.V., 1969. Soil Mechanics. John Wiley and

Sons.

• Suarez, J. Deslizamientos: Análisis Geotécnico, www.erosion.com.co

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