ASIGNATURA: MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES. drð^=al`bkqb

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1 `ìêëç^å~ç ãáåç OMNQöOMNR ARQUITECTURA QUINTOCURSO ASIGNATURA: MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES drð^al`bkqb NKJ`~ê~ÅíÉê ëíáå~ëçéä~~ëáöå~íìê~ Nombre de la Asignatura MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES Créditos Grupos Carácter Periodo Totales Teóricos Prácticos Teoría Práctica Troncal Obligatoria Optativa Anual 1 er C 2ºC X X Departamento Ingeniería de la Edificación y Producción Industrial OKJmêçÑÉëçêÉëêÉëéçåë~ÄäÉëÇÉä~~ëáÖå~íìê~ Área de conocimiento Mecánica de los medios continuos y teoría de estructuras Profesores Grupo Teoría Práctica R ANTONIO CAÑAVATE GRIMAL ANTONIO CAÑAVATE GRIMAL Mecánica del suelo y cimentaciones. Curso

2 PKJlÄàÉíáîçëÖÉåÉê~äÉëÇÉä~~ëáÖå~íìê~ Objetivos de conocimiento El objetivo principal de la asignatura se puede resumir en dar a conocer las bases necesarias para que el futuro arquitecto puede entender e incluso prever el comportamiento tenso-deformacional del suelo cuando es sometido a las cargas que le transmite un determinado edificio a través de su cimentación. Por tanto, el futuro profesional debe ser capaz de integrar dentro de su proyecto arquitectónico la realidad del suelo sobre el que se emplaza el mismo, con el consiguiente efecto en la estructura portante del edificio y su interacción con el suelo a través de la cimentación. La asignatura se divide en dos bloques bien diferenciados. El primero contempla las bases teóricas de la mecánica del suelo, esto es, el estudio del comportamiento del suelo sometido a determinadas acciones exteriores, a través del estudio de las propiedades de las partículas que componen en suelo, con tal de ser capaces de comprender las propiedades del suelo en su conjunto. Todos estos conceptos teóricos permitirán al alumno, al final de dicho primer bloque, comprender e interpretar los estudios geotécnicos, deduciendo del mismo la conveniencia de uno u otro tipo de cimentación, así como las recomendaciones que deben cumplirse en la ejecución del tipo resultante por el bien del proyecto arquitectónico cimentado en una ubicación concreta y, por tanto, en un contexto geológico-geotécnico específico. Además, el alumno será capaz, previamente al estudio geotécnico, de conocer el tipo, calidad y cantidad del reconocimiento del terreno que deberá realizarse, en base a la normativa vigente. El segundo bloque estudia en profundidad las diversas tipologías de cimentaciones, las bases geotécnicas que le afectan, su cálculo, dimensionado y conveniencia en determinadas situaciones estructurales y de las características geotécnicas del terreno existente. Por tanto, esta asignatura pretende ayudar a adquirir al alumno y futuro profesional, los criterios básicos que faciliten la toma de decisiones en todo lo referente al suelo y al diseño y cálculo de muros de contención y cimentaciones superficiales y profundas. Con ello, se conseguirá mejorar el entendimiento entre el arquitecto, principal responsable del hecho arquitectónico, y los técnicos especialistas en la información geotécnica y/o en la cimentación que el proyecto requiera. Objetivos de aplicación Los Objetivos de Conocimiento y de Aplicación en MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES se obtienen de forma simultánea dado que mientras se está estudiando un tema concreto, lo están poniendo en práctica con los ejercicios y problemas que se plantean a lo largo del curso. De este modo el alumno va adquiriendo las habilidades que van ligadas a la materia en cuestión. Cuando el alumno haya superado esta asignatura estará en disposición de interpretar un estudio geotécnico con tal de comprender y tener un criterio propio sobre la conveniencia de un tipo u otro de cimentación dentro del contexto geológico-geotécnico del emplazamiento. Este conocimiento les permitirá verificar la realizar de dicho contexto durante la ejecución de la cimentación para, en caso contrario, tomar las medidas oportunas. Esta situación es muy habitual en la práctica de la profesión, de ahí su importancia. En la segunda parte de la asignatura el alumno aprenderá a diseñar, dimensionar y calcular las tipologías de cimentaciones más habituales en base a la normativa vigente. Siendo esta asignatura del último curso, la aplicación de los conocimientos adquiridos durante la misma las pondrá en práctica en las asignaturas de proyectos, en su proyecto final de carrera y, finalmente, en el ejercicio de la profesión. Mecánica del suelo y cimentaciones. Curso

3 QKJmêçÖê~ã~ Bloque I: MECÁNICA DEL SUELO Tema 1.- Introducción. Orígenes y composición de los suelos. Introducción a la Geotecnia, a sus objetivos y métodos. Los problemas geotécnicos. Origen y composición de los suelos: tipos, clasificación, aptitud como terreno de cimentación. El agua en los suelos. Tema 2.- Propiedades de los suelos. Caracterización física de los suelos: identificación y clasificación según tamaño partículas, graduación, estructura, compacidad, plasticidad, cohesión, consistencia, agresividad, etc. Estudio de la fase sólida y líquida y su interacción. Compactación. Tema 3.- El agua en los suelos: presencia, efectos, permeabilidad e infiltración. Presencia de agua subterránea: percolación, agua capilar y nivel freático. Presión de poro y presión efectiva. Empuje hidrostático. Permeabilidad e infiltración: flujo de agua. Ley de Darcy y redes de flujo. Medida de la permeabilidad in situ. Agotamiento de excavaciones, fenómenos de inestabilidad hidráulica y cálculo de caudales. Tema 4.- Esfuerzo y deformación de los suelos. El suelo como medio continuo. Modelo elástico: leyes de Hooke. Presión de contacto con el terreno. El suelo como semiespacio elástico. Medición del módulo de elasticidad. Bulbos de presión. El concepto de presión efectiva. Principio de Terzaghi. Tensiones, círculo de Mohr de esfuerzos. Tema 5.- Resistencia de los suelos. Criterio de rotura de Mohr-Coulomb. Resistencia al corte de los suelos con drenaje y sin drenaje. Ensayo de corte directo y ensayo triaxial. Efecto de la historia de esfuerzos. Trayectorias de esfuerzos. Tema 6.- Asientos. Causas y efectos de los asientos en las cimentaciones. Teoría de la consolidación. Distorsión y cambio de volumen. Dilatancia. Cálculo de asientos: asiento inicial, de consolidación y total. Aplicaciones de la teoría de la elasticidad. Tema 7.- Carga hundimiento de cimentaciones. Formas de rotura del suelo baja carga aplicada por la cimentación. Definición y determinación de tensión admisible. Factores que influyen en la capacidad de carga del terreno: profundidad de la cimentación, carga neta, superficie cargada. Concepto cimentación flotante. Cimentación en arcillas y en arenas. Tema 8.- Empuje lateral del terreno. Coeficientes de empuje pasivo, activo y reposo. Teoría de Rankine. Teoría de Coulomb. Empujes en muros de contención y muros pantalla. Entibaciones de zanjas. Tema 9.- Reconocimiento del terreno de cimentación. Estudio Geotécnico. Investigaciones de campo y ensayos in situ : estudios previos, calicatas, sondeos, ensayos de penetración dinámica o estática, ensayo placa de carga. Ensayos de laboratorio: corte directo, triaxial, compresión simple, edométrico, etc. Determinación número y profundidad de los sondeos. El Informe Geotécnico: contenido, lectura e interpretación. Mecánica del suelo y cimentaciones. Curso

4 Programa Bloque II: CIMENTACIONES Tema 10.- Cimentaciones superficiales. Diseño de cimentaciones. Interacción terreno-estructura. Cimentaciones superficiales: zapatas y losas. Capacidad portante y asientos. Tema 11.- Cimentaciones profundas. Tipología. Idoneidad de cada tipo. Casuísticas. Procesos constructivos. Resistencia y asientos de un pilote aislado y de un grupo de pilotes. Normativa. Tema 12.- Estructuras de contención. Tipología. Muros de contención y muros de sótano. Criterios de cálculo. Pantallas y anclajes. Criterios de diseño, idoneidad y proceso constructivo de excavaciones. Tema 13.- Patologías de cimentaciones. Cimentación en suelos especiales: rellenos, suelos con sultafos, arcillas expansivas, suelos colapsables. Criterios elección tipo cimentación. Causas y efectos de las patologías. Recalce de cimentaciones. Prácticas Se realizan sencillos ejercicios prácticos de pizarra en el momento en que el buen entendimiento de los puntos teóricos del temario así lo requieren. Por otro lado se realizan problemas más completos, que engloban todo un tema o hasta un bloque completo. Estos problemas se inician en, donde se explican y desarrollan para que, finalmente, sea el alumno quien lo ejecute en su totalidad. En muchos casos estos problemas se plantean con los datos de partida particularizados para cada alumno, con tal de que asienten los temas tratados durante el curso. RKJoÉä~ÅáμåÅçåçíê~ë~ëáÖå~íìê~ë Asignaturas relacionadas y grado de dependencia Esta asignatura tiene una directa relación con todas las asignaturas de PROYECTOS de la carrera, así como con el Proyecto Final de Carrera y con el ejercicio de la profesión de Arquitecto. Para que el alumno pueda enfrentarse a esta asignatura con el grado de conocimiento adecuado, debe haber superado todas las asignaturas de cursos anteriores pertenecientes al área de conocimiento Mecánica de los medios continuos y teoría de estructuras. Mecánica del suelo y cimentaciones. Curso

5 SKJjÉíçÇçäçÖ ~ Teoría El desarrollo del programa se realizará mediante s interactivas y participativas. Esta metodología es de obligado cumplimiento en esta asignatura de eminente carga práctica, donde se combinan conocimientos científicos con la práctica aplicación de los mismos, desarrollando así simultáneamente habilidades intelectuales y manuales. Resulta imprescindible que el alumno realice las actividades previstas en cada tema, con anterioridad y durante la impartición del mismo. De otro modo, el estudiante no podrá seguir el desarrollo de las s ni su participación podrá ser evaluada. De lo anterior se desprende la necesidad de que el alumno asista a s, puesto que su intervención activa en las mismas constituye un importante porcentaje de la calificación final. Práctica Se realizarán en, durante las explicaciones teóricas de cada tema, sencillos ejercicios prácticos que ayuden al mejor entendimiento de los aspectos que se están tratando en ese momento. Al finalizar cada tema y cada bloque se realizarán problemas completos, acordes con los que se plantean en el normal ejercicio de la profesión. Estos problemas se inician y desarrollan en para el correcto entendimiento de los alumnos. Finalmente el alumno debe trabajarlos en casa, en muchos casos, con datos de partida particularizados para cada alumno, con tal de que cada alumno se enfrente a su problema particular, requiriendo así un mayor esfuerzo, con lo que el asiento final del conocimiento por parte del alumno será mejor. Durante las sesiones de pizarra, gracias a la interacción entre alumno y profesor, el alumno ejercita cada temática aclarando las dudas que normalmente se plantean cuando se enfrentan por primera vez a cada problema de carácter práctico. Por esta razón, todas estas sesiones son importantes y serán valoradas por el profesor, tanto el trabajo realizado en como el realizado en casa para finalizar dichas problemas, que deberán mostrarse correctamente terminados al profesor en las sesiones siguientes. Empleo de Nuevas Tecnologías En momentos puntuales de la asignatura, se hace uso del ordenador y el proyector para que el alumno pueda ver la metodología a seguir en determinados ejercicios prácticos, quizá los más complicados, pudiéndolos visualizar paso a paso y con la alta definición que permiten las nuevas tecnologías (en comparación con los ejercicios resueltos en la pizarra). Medios materiales de los que se dispone Los normales de uso común por el profesorado de esta universidad, como la pizarra, el ordenador y el proyector. Al alumno se le proporciona en papel los apuntes y ejercicios prácticos que debe realizar. Puesto que esta asignatura maneja aspectos básicos del cálculo estructural, deben realizarse de forja manual por el alumno o, en todo caso, con la ayuda del ordenador a través de hojas de cálculo. El siguiente paso al finalizar esta asignatura, quizá como asignaturas optativas, seminarios o cursos, es la realización práctica de un cálculo de la estructura y la cimentación de un edificio mediante herramientas informáticas, es decir, con la ayuda de los programas comerciales existentes. Para el correcto manejo de estos programas, el alumno deberá manejar con soltura los conocimientos adquiridos en esta asignatura. Mecánica del suelo y cimentaciones. Curso

6 Actividades extracurriculares No se contemplan. TKJmä~åáÑáÅ~ÅáμåÇçÅÉåíÉÇÉäÅìêëç Calendario Según la planificación aportada en el apartado siguiente y con el calendario del curso académico, se irán sucediendo las correspondientes fechas para cada una de las lecciones, sesiones de trabajo, etc. UKJmä~åÇÉíê~Ä~àçé~ê~Éä~äìãåç ACTIVIDAD A REALIZAR Temas 1 Introducción o Lección magistral nº 1 Temas 2 Propiedades de los suelos Temas 3 El agua en los suelos o Lección magistral nº 2 Temas 4 Esfuerzo y deformación de los suelos o Lección magistral nº 3 Temas 5 Resistencia de los suelos o Sesiones de trabajo TRABAJO A DESARROLLAR POR EL ALUMNO Fecha de realización Lectura de apuntes: 3 s Sesión de trabajo: 2 Tiempo utilizado (horas semanales) 2h x 1 2 h 2h x 3 4 h Cómputo final: 10 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h Cómputo final: 4 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h 2h x 2 4 h Cómputo final: 8 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h Cómputo final: 6 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h Cómputo final: 4 h Mecánica del suelo y cimentaciones. Curso

7 Temas 6 Asientos o Lección magistral nº 4 Temas 7 Carga de hundimiento de cimentaciones o Lección magistral nº 5 Temas 8 Empuje lateral del terreno o Lección magistral nº 6 Temas 9 Estudio geotécnico o Lección magistral nº 6 Temas 10 Cimentaciones superficiales o Lección magistral nº 7 Temas 11 Cimentaciones profundas Temas 12 Estructuras de contención o Lección magistral nº 8 Temas 13 Patología de cimentaciones o Lección magistral nº 9 Sesión de trabajo: 2 Lectura de apuntes: 2 Sesión de trabajo: 6 Sesión de trabajo: 4 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h 2h x 2 4 h Cómputo final: 8 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h Cómputo final: 6 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h Cómputo final: 6 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h Cómputo final: 6 h 2h x 1 2 h 2h x 2 4 h 2h x 6 12 h Cómputo final: 18 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h Cómputo final: 4 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h 2h x 4 8 h Cómputo final: 12 h 2h x 1 2 h 2h x 1 2 h Cómputo final: 4 h Mecánica del suelo y cimentaciones. Curso

8 CARGA DE TRABAJO TOTAL o Asistencia a s: 16 x 6 h. 96 horas o Preparación de la asignatura: 16 x 1 h. 16 horas o Realización trabajos: 16 x 2.5 h 40 horas Total 152 horas 16 SEMANAS LECTIVAS x 6h semana 96 horas de CARGA SEMANAL: 9.5 horas VKJbî~äì~ÅáμåÇÉä~éêÉåÇáò~àÉ Criterios de evaluación La calificación final del alumno se obtiene de la calificación obtenida por el alumno en las siguientes pruebas independientes: Examen teórico-práctico del bloque I: mecánica del suelo. Se realizará un examen parcial de esta materia a mitad del cuatrimestre, además de la posibilidad de recuperación en el final de junio. Valoración: 80 % Examen teórico-práctico del bloque II: cimentaciones. Se realizará un examen parcial de esta materia a mitad del cuatrimestre, además de la posibilidad de recuperación en el final de junio. Valoración: 80 % Ejercicio práctico. Diseño de una cimentación. Valoración 20% Bonus por asistencia. En caso que el alumno asista con regularidad a las s (asistencia superior al 80%) y esa asistencia sea activa se podrá subir la nota final hasta 1 punto. Valoración final del alumno Método de evaluación Pruebas parciales 80 % Trabajo escrito individual 20 % Trabajo en grupo - Exposición - Lecturas (participación en ) - Talleres - Ejercicios prácticos - Otras (especificar) - Porcentaje Mecánica del suelo y cimentaciones. Curso

9 NMKJj~íÉêá~äÇÉêÉÑÉêÉåÅá~ Bibliografía básica NORMATIVA Código Técnico de la Edificación. Documento Básico Seguridad Estructural en Cimentaciones. Norma Tecnológica de la Edificación: Acondicionamiento del terreno y Cimentaciones, NTE A+C. Ministerio de Fomento. BIBLIOGRAFÍA R. WHITLOW. Fundamentos de Mecánico de Suelos. Ed.: Compañía editorial continental, S.A. de C.V. México. MATILDE GONZÁLEZ CABALLERO. El terreno. Ed.: Universidad Politécnica de Cataluña. CELSO IGLESIAS. Mecánica del Suelo. Ed.: Síntesis. ARNOLD VERRUIJT. Soil Mechanics. Delf University of Tecnology. JIMÉNEZ SALAS et al. Geotécnica y Cimientos. Tomos I, II y III (2 vol.). Ed.: Rueda. JOSE JOAQUÍN CELMA. Propiedades elementales de los suelos. Ed.: U.P.V. F. A. IZQUIERDO et al. Problemas de Geotecnia y Cimientos. Ed.: Universidad Politécnica de Valencia. GUILLERMO GONZÁLEZ PÉREZ. Cimentaciones Superficiales. Diseño y Construcción. Ed.: U.P.V. J. CALAVERA. Diseño de cimentaciones. Ed.: Intemac. J. CALAVERA. Muros de contención y muros de sótano. Ed.: Intemac. GERONIMO LOZANO Y ALFONSO LOZANO. Curso de diseño, cálculo, construcción y patología de cimentaciones y recalces. Bibliografía complementaria Otros recursos NNKJoÉÅçãÉåÇ~ÅáçåÉë~äçë~äìãåçëé~ê~Åìêë~êä~~ëáÖå~íìê~ Recomendaciones Se trata de una asignatura en la que el aprendizaje de los aspectos teóricos y los prácticos van ínfimamente unidos, por lo que deben trabajarse conjuntamente a lo largo del curso para el correcto aprovechamiento de la asignatura. El alumno que quiere aprender sólo con ejercicios o problemas o sólo con teoría pero sin ejercitar la práctica está cometiendo un claro error que le repercutirá en su ejercicio profesional. Estimación en horas semanales de tiempo de estudio/trabajo recomendado para el alumno 3 horas, aparte de las s. Mecánica del suelo y cimentaciones. Curso

10 NOKJeçê~êáçëóäìÖ~êÇçåÇÉëÉáãé~êíÉ Horario (teoría y práctica) Grupo A (mañanas): lunes de 10:30 a 12:30, martes de 10:30 a 12:30 y viernes de 8:00 a 10:00 Grupo B (tardes): lunes y martes de 17:00 a 20:00 Lugar donde se imparte (teórica y práctica) Grupo A (mañanas): Salón de actos Grupo B (tardes): Aula 0.6 NPKJ^ÅÅáçåÉëÇÉ~éçóç Tutorías (horario y ubicación) Segundo cuatrimestre: según horario definitivo Tutorías virtuales A través del servicio de tutorías virtuales que está a disposición del alumno en la intranet de la asignatura o bien directamente al correo electrónico del profesor en el caso en que el alumno necesite adjuntar algún archivo (esquema o imagen escaneado) para posibilitar o aclarar la tutoría virtual. Correo electrónico de los profesores: antonio.canavate@uch.ceu.es Otras actividades NQKJoÉéÉêÅìëáμå~ÅíáîáÇ~ÇÉëÇÉáåîÉëíáÖ~ÅáμåL~ÅíáîáÇ~ÇéêçÑÉëáçå~äÉåÉäéêçÖê~ã~Ñçêã~íáîç Repercusión líneas de investigación Repercusión actividad profesional Mecánica del suelo y cimentaciones. Curso