CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y LIMO NO PLASTICO

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1 COLEGIO OFICIAL DE ARQUITECTOS DE CADIZ TALLER 2. ESTRUCTURAS Estudios Geotécnicos y Cimentaciones DB SE-C UNIDAD 4 SELECCIÓN N DEL TIPO DE CIMENTACION Y BASES PARA EL PROYECTO CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y LIMO NO PLASTICO Enrique Vazquez Vicente Prof. Asoc. Universidad de Sevilla

2 DEFINICIONES CONTENIDAS EN EL CTE Suelos granulares o sin cohesión n o gruesos: Suelos con partículas de tamaño o superior a 0,06 mm. Es el tamaño o a partir del que los granos son visibles. Son las gravas y las arenas. Suelos cohesivos o coherentes o finos: Suelos con partículas de tamaño o inferior a 0,06 mm. Son los limos y las arcillas. Cohesión: Resistencia al corte del terreno cuando la presión normal efectiva es nula. Los suelos granulares y los coherentes tienen diferentes comportamientos en muchos aspectos. Por eso la mecánica del suelo da mucha más m s importancia a la clasificación n de suelos según n el tamaño o de las partículas que según n el origen.

3 TIPOS DE SUELO SEGÚN CTE Grava: Fracción n de suelos cuyas partículas tienen un tamaño comprendido entre 2 mm y 60 mm. Fina hasta 6 mm; ; media hasta 20 mm; ; gruesa por encima de 20 mm. Arena: Fracción n de suelo cuyas partículas tienen un tamaño comprendido entre 0,06 mm y 2 mm. Fina hasta 0,2 mm; media hasta 0,6 mm; ; gruesa por encima de 0,6 mm. Limo: Fracción n de suelo cuyas partículas pasan por el tamiz 0,06 UNE y son de tamaño o superior a 0,002 mm. Si se pueden determinar unos límites l plástico y líquido l su comportamiento es similar al de las arcillas. Si no se puede determinar su plasticidad su comportamiento es similar al de lasarenas. Arcillas: Fracción n de suelo con las partículas de tamaño o inferior a 0,002 mm y en las que se las puede determinar un límite l plástico y un límite l líquido. l

4 DEFINICIONES CONTENIDAS EN EL CTE Suelo cohesivo: : Cuando la proporción n en el peso del contenido de finos que tengan plasticidad es igual o superior al 35%. Suelo granular: : Cuando la proporción n en peso del contenido de arenas y gravas es mayor del 65%. Los suelos casi siempre tienen partículas de tamaños diferentes. Las partículas que más m s influyen en el comportamiento del suelo son las más m finas.

5 CRITERIOS DE DIMENSIONADO CTE DB-SE SE-C C (art. 2.1) El comportamiento de la cimentación n debe comprobarse frente a la capacidad portante (Resistencia y estabilidad) y la aptitud al servicio. A estos efectos se distinguir guirá, respectivamente, entre estados límites l últimos y estados límites l de servicio. Estados límites l últimos ( ) Hundimiento Deslizamiento Vuelco Estabilidad Global Capacidad estructural del cimiento Estados Límites L de servicio ( ) Los movimientos del terreno serán n admisibles para el edificio a construir Los movimientos inducidos en el entorno no afectarán n a los edificios colindantes

6 TIPOS DE FALLA EN EL SUELO Figuras tomadas de: Principios de ingeniería de Cimentaciones Braja M. Das. 4ª Edicion. International Thomson Editores.

7 Figuras tomadas de: Principios de ingeniería de Cimentaciones Braja M. Das. 4ª Edicion. International Thomson Editores.

8 Tabla tomada de: Geotecnia y Cimientos III. 1ª Parte Jiménez Salas, J.A. Editorial Rueda. Tabla tomada del CTE

9 Figuras tomadas de: Ingeniería de Cimentaciones Peck, Hanson & Thornburn. Editorial Limusa. 1999

10 MODELO DE TERZAGHI Figura tomada de: Ingeniería de Cimentaciones Peck, Hanson & Thornburn. Editorial Limusa. 1999

11 Modelo de Terzaghi (1943) Modelo de Meyerhof (1963) Formulación n CTE (art )

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13 CALCULO SIMPLIFICADO SEGÚN CTE

14 Si tomamos la expresión n de Terzaghi: Y la expresamos de forma: Para un factor de seguridad F: Para un valor particular Df / B y un deposito de arena dado, la expresión n dentro de los corchetes es constante. Así,, la relación n entre el ancho de la zapata y la presión n neta del suelo qa para un factor de seguridad dado, puede expresarse por medio de gráficas.

15 Figura tomada de: Ingeniería de Cimentaciones Peck, Hanson & Thornburn. Editorial Limusa. 1999

16 Si tomamos la expresión n de Terzaghi: Vemos que para suelos sin cohesión: c = 0 Por lo que qu depende de la profundidad y del ancho de la cimentación. Por el contrario para suelos coherentes: Ø = 0. 0 Para este valor de Ø,, Nγ N = 0. Por lo que qu no depende del ancho de la cimentación.

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18 PARAMETROS A EMPLEAR EN EL CÁLCULO CTE DB-SE SE-C C (art ) Para la verificación n del estado límite l último frente al hundimiento en suelos será necesario contar con una estimación n fiable de la resistencia al corte característica de las unidades geotécnicas relevantes. Dicha resistencia vendrá expresada, en términos t de tensiones efectivas, por el ángulo de rozamiento interno (φ )( ) y la cohesión n (c ), preferiblemente obtenidos mediante ensayos de corte triaxiales (CU ó CD). No obstante, se podrá recurrir a las siguientes simplificaciones: En suelos granulares limpios y sin cohesión n que no contengan más m s de un 30% en peso de partículas de más m s de 20 mm de diámetro, se podrá estimar el ángulo de rozamiento interno a partir de métodos m indirectos tales como el golpeo del ensayo SPT o la resistencia por la punta del penetrómetro estático, tico, qc según n la tabla 4.1 (Figura D.1).

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20 CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS CTE DB-SE-C

21 CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS CTE DB-SE-C

22 CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS CTE DB-SE-C

23 CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS CTE DB-SE-C

24 CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS CTE DB-SE-C

25 CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS CTE DB-SE-C

26 CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS CTE DB-SE-C

27 CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS CTE DB-SE-C

28 EJEMPLO

29 Estados límite de servicio ESTADOS LIMITES DE SERVICIO 1. Para la verificación de los estados límite de servicio será necesario contar con parámetros representativos de la deformabilidad del terreno. Normalmente dependerán del tipo de terreno en estudio y del método seleccionado para la estimación de asientos (véase apartado 4.4). 2. En la estimación de asientos diferenciales, dependiendo del tipo estructural se debe prestar especial atención a las consideraciones incluidas en el apartado En el caso en que el tipo de terreno haga prever asientos diferidos a largo plazo será necesario llevar a cabo un estudio específico sobre la magnitud de los asientos y el tiempo que tardarán en producirse. 4. En situaciones de poco riesgo en las que exista experiencia local abundante, la comprobación de los estados límite de servicio puede no requerir más información del terreno, aparte de las comprobaciones de los perfiles geotécnicos, que las condiciones hidrogeológicas y las propiedades índice básicas, necesarias para asegurar la similitud del caso considerado y los casos sobre los que se tiene experiencia. En cualquier caso, cuando se utilice este procedimiento para avalar la seguridad de la cimentación en estudio, debe dejarse constancia explícita de los parámetros geotécnicos, solicitaciones sobre la cimentación y tipos de cimiento.

30 ESTADOS LIMITES DE SERVICIO Cuando la superficie del terreno sea marcadamente horizontal (pendiente inferior al 10%), la inclinación n con la vertical de la resultante de las acciones sea menor del 10% y se admita la producción n de asientos de hasta 25 mm, la presion vertical admisible de servicio podrá calcularse mediante las expresiones del art basadas en el golpeo NSPTN SPT. Para estimar el asiento en suelos granulares con una proporción n en peso de partículas de mas de 20 mm inferior al 30%, podrá utilizarse las expresiones de Burland y Burbidge del anejo F Para suelos granulares con una proporción n en peso de partículas de mas de 20 mm superior al 30%, el anejo F recomienda el uso de formulaciones elásticas. En estos casos, el modulo de elasticidad deberá ser obtenido mediante ensayos o estar basados en correlaciones (tabla( D.23) según n la importancia del edificio.

31 Presión n de vertical admisible de servicio (art )

32 RESUMEN TENSION ADMISIBLE EN CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN TERRENO GRANULAR Presión n de hundimiento (art ) Presión n de vertical admisible de servicio (art ) En suelos granulares, la presión n vertical admisible de servicio suele encontrarse limitada por condiciones de asiento, más m s que por hundimiento.

33 Presión n admisible (rama inclinada, por hundimiento) 900 Presiones en zapatas poco profundas sobre arena D/B= qadm (KN/m²) ,50 0,70 0,90 1,10 1,30 1,50 1,70 1,90 2,10 2,30 2,50 B (m) N=5 N=10 N=15 N=20 N=30 N=40

34 Presión n admisible (rama inclinada, por hundimiento) Presiones en zapatas poco profundas sobre arena. D/B=0, qadm (KN/m²) ,50 0,70 0,90 1,10 1,30 1,50 1,70 1,90 2,10 2,30 2,50 B (m) N=5 N=10 N=15 N=20 N=30 N=40

35 Presión n admisible (rama inclinada, por hundimiento) Presiones en zapatas poco profundas sobre arena. D/B=0, qadm (KN/m²) ,50 0,70 0,90 1,10 1,30 1,50 1,70 1,90 2,10 2,30 2,50 B (m) N=5 N=10 N=15 N=20 N=30 N=40 N=50

36 EJEMPLO Nd,Ad,A = 250 KN Nd,Bd,B = 440 KN NSPTSPT = 25

37 LOSAS Debido al gran tamaño o de las losas comparado con las zapatas, el factor de seguridad contra una falla por capacidad de carga de la arena inferior es siempre muy grande. Sin embargo, el bulbo de presiones adquiere las proporciones de la losa, con lo que puede afectar a suelos bastante profundos. Es importante en estos casos s contar con la rigidez de estos estratos que pudieran ser muy compresibles.

38 LOSAS Debido al gran tamaño o de las losas comparado con las zapatas, el factor de seguridad contra una falla por capacidad de carga de la arena inferior es siempre muy grande. Sin embargo, el bulbo de presiones adquiere las proporciones de la losa, con lo que puede afectar a suelos bastante profundos. Es importante en estos casos s contar con la rigidez de estos estratos que pudieran ser muy compresibles.

39 Existen diversas teorías para correlacionar el modulo de balasto en placa de carga de 30x30 cm con el modulo a aplicar para el cálculo de una losa de grandes dimensiones. En suelos granulares, los distintos métodos m dan resultados muy parecidos, ya que el factor de corrección n de K30K 30 va a moverse entre 1 para zapatas muy pequeñas y 0.5 para losas de grandes dimensiones. No ocurre lo mismo en suelos cohesivos, donde si aplicamos las formulas convencionales, el factor de corrección n de K3030 va a moverse entre 1 para zapatas muy pequeñas y para losas de grandes dimensiones. BALASTO

40 PILOTES La resistencia característica al hundimiento de un pilote aislado se considerará dividida en dos partes (véase Figura 5.5): resistencia por punta y resistencia por fuste (art.( ). Anejo F Métodos M basados en el ensayo SPT El método m de evaluación n de la seguridad frente a hundimiento de pilotes basado en el SPT es válido v para pilotes perforados y para pilotes hincados en suelos granulares, g que no tengan gran proporción n de gravas gruesas cantos ó bolos (<30% de tamaño mayor de 2 cm) ) que pueda desvirtuar el resultado del ensayo, en base a la heterogeneidad de los registros obtenidos.

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