Geotecnia Viejos conceptos, nuevos métodos

Transcripción

1 Geotecnia Viejos conceptos, nuevos métodos Alejo O. Sfriso Jornadas del Departamento de Estabilidad FIUBA Septiembre 2014

2 Sobre convicciones y ciencia 2 Toda convicción es una cárcel Nietzsche

3 Índice Los viejos conceptos Los nuevos métodos Cómo sigue 3 K. Terzaghi

4 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia El principio de las presiones efectivas ΣP i A + u w = σ σ ' = ΣP i A = σ u 4

5 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia En la interfaz agua-aire, la presión (negativa) del agua se convierte en tensión (positiva) en el suelo 5 (Santamarina 2012)

6 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia El principio de las presiones efectivas La naturaleza friccional de los suelos y las rocas 6

7 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia 7 El principio de las presiones efectivas La naturaleza friccional de los suelos y las rocas

8 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia 8 El principio de las presiones efectivas La naturaleza friccional de los suelos y las rocas

9 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia 9 El principio de las presiones efectivas La naturaleza friccional de los suelos y las rocas

10 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia 10 El principio de las presiones efectivas La naturaleza friccional de los suelos y las rocas

11 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia 11 El principio de las presiones efectivas La naturaleza friccional de los suelos y las rocas

12 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia Sfriso on granular KAUST τ 12 φ σ σ 3 1 σ

13 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia 13 El principio de las presiones efectivas La naturaleza friccional de los suelos y las rocas La relación de vacíos crítica (Wikipedia)

14 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia 14 El principio de las presiones efectivas La naturaleza friccional de los suelos y las rocas La relación de vacíos crítica (Wikipedia)

15 Los viejos conceptos sobre los que se funda la geotecnia 15 El principio de las presiones efectivas La naturaleza friccional de los suelos y las rocas La relación de vacíos crítica La teoría de la consolidación Templo Mayor, Tenochtitlan

16 Los viejos conceptos Año 1325 Año 1519 Año 1628 Año

17 Los viejos conceptos 3.5m 17 Ruinas del Templo Mayor, Tenochtitlan

18 Terzaghi Peck, Prólogo a la primera edición, Desafortunadamente las actividades de investigación en mecánica de suelos... distrajeron la atención de muchos investigadores y docentes de las múltiples limitaciones impuestas por la naturaleza a la aplicación de la matemática a los problemas de ingeniería de tierras... En la inmensa mayoría de los casos no se necesita más que una predicción grosera, y si dicha predicción no puede ser realizada con medios simples, no puede ser realizada en absoluto (Terzaghi 1948)

19 Índice Los viejos conceptos Los nuevos métodos Ensayos in situ Modelización constitutiva Diseño Construcción Monitoreo y observación Como sigue 19

20 Terzaghi Peck, Prólogo a la tercera edición, En el medio siglo que transcurrió... la investigación... ha permanecido inalterada, y se ha acumulado una vasta literatura referida a las propiedades de los suelos... Por lo tanto, hoy puede no ser cierto que si una predicción no puede ser realizada con medios simples, no puede ser realizada en absoluto. Como contrapartida de este progreso, es cada vez más importante que la elección de las propiedades de los suelos usadas en el análisis esté basada en un conocimiento fundamentalmente correcto del comportamiento de los suelos (Peck 1996)

21 Índice Los viejos conceptos Los nuevos métodos Ensayos in situ Modelización constitutiva Diseño Construcción Monitoreo y observación Como sigue 21

22 El ensayo CPT 22 (FHWA)

23 El ensayo CPT Sand Clay Crust 23 (FHWA)

24 El ensayo CPT 24 (Mayne 2003)

25 El ensayo CPT 25 (FHWA)

26 Índice Los viejos conceptos Los nuevos métodos Ensayos in situ Modelización constitutiva Diseño Construcción Monitoreo y observación Como sigue 26

27 Modelación constitutiva: los métodos numéricos en geotecnia R. Materiales: geometría simple, material simple: una formula FS = (Duncan 2005) M. Numéricos: geometría y material complejo: un número M r M l FS =

28 Cantidad de parámetros materiales 100 Cantidad de parámetros año 28 Hasta 1960, la mecánica de suelos estaba confinada a elasticidad isótropa lineal, con dos parámetros materiales (Scott 1988)

29 Cantidad de parámetros materiales 100 Cantidad de parámetros año 29 La introducción de la plasticidad perfecta (Drucker-Prager y luego Mohr-Coulomb) agregó tres parámetros materiales (Scott 1988)

30 Cantidad de parámetros materiales 100 Cantidad de parámetros año 30 A finales de los 70, Lade presentó un modelo con catorce parámetros materiales (Scott 1988)

31 Cantidad de parámetros materiales 100 Cantidad de parámetros año 31 El los seminarios de Villard-de-Lans se introdujeron modelos con 25 constantes (Scott 1988)

32 Cantidad de parámetros materiales 100 Cantidad de parámetros año 32 En un seminario de 1988 se presentaron modelos con hasta 40 parámetros (Scott 1988)

33 Cantidad de parámetros materiales 100 Cantidad de parámetros (Sfriso 2008) año 33 En un seminario de 1988 se presentaron modelos con hasta 40 parámetros (Scott 1988)

34 Arena/M 34 Malla Desplazamientos Relación de vacíos Ángulo de fricción interna

35 Arena/M 35

36 Índice Los viejos conceptos Los nuevos métodos Ensayos in situ Modelización constitutiva Diseño Construcción Monitoreo y observación Como sigue 36

37 37

38 38

39 Estabilidad del pie de excavaciones Cierre de Dique de Carena 39

40 Estabilidad del pie de excavaciones Estabilizante: Peso sumergido Desestabilizante: Presión de filtración 40

41 La estabilidad del pie de excavaciones 41

42 La estabilidad del pie de excavaciones 42

43 Índice Los viejos conceptos Los nuevos métodos Ensayos in situ Modelización constitutiva Diseño Construcción Monitoreo y observación Como sigue 43

44 La torre de Pisa Estructura de mampostería de 54m de altura y 145MN de peso Tensión de contacto media 500kPa Terreno 0m a 10m: Limos blandos 10m a 50m: Arcillas blandas de origen marino El lado sur asentó 2.85m El lado norte asentón 2.15m 44 (Jamiolkowski 2010)

45 Etapas de construcción 45

46 Las cosas que se intentaron 46

47 Solución definitiva: hundir el lado mas alto (idea de Terracina 1962) 47 (Jamiolkowski 2010)

48 Solución definitiva: se retiran 7m 3 de suelo entre febrero y junio (Jamiolkowski 2010)

49 Solución definitiva: hundir el lado mas alto (idea de Terracina 1962) 49 (Jamiolkowski 2010)

50 Solución definitiva: hundir el lado mas alto (idea de Terracina 1962) 50 (Jamiolkowski 2010)

51 Índice Los viejos conceptos Los nuevos métodos Ensayos in situ Modelización constitutiva Diseño Construcción Monitoreo y observación Como sigue 51

52 Fibras en túneles 52 (Tachibana 2013)

53 Fibras en túneles 53 (Tachibana 2013)

54 Monitoreo de rajos 54 (Ground Probe)

55 Monitoreo de rajos 55 (Ground Probe)

56 Índice Los viejos conceptos Los nuevos métodos Ensayos in situ Modelización constitutiva Diseño Construcción Monitoreo y observación Como sigue 56

57 Como sigue La ciencia ( Porqué?) La mecánica de suelos ha alcanzado su madurez La mecánica de rocas está en un estadio muy anterior, todavía semi-empírico Leer el Terzaghi es necesario 57

58 Como sigue 58 La ciencia ( Porqué?) La mecánica de suelos ha alcanzado su madurez La mecánica de rocas está en un estadio muy anterior, todavía semi-empírico Leer el Terzaghi es necesario pero no suficiente La tecnología ( Cómo?) La geotecnia está en constante desarrollo, porque encuentra y aplica nuevas tecnologías al diseño y construcción, y puede hacer esto porque sabe porqué ocurren las cosas.

59 Como sigue 59 La ciencia ( Porqué?) La mecánica de suelos ha alcanzado su madurez La mecánica de rocas está en un estadio muy anterior, todavía semi-empírico Leer el Terzaghi es necesario pero no suficiente La tecnología ( Cómo?) La geotecnia está en constante desarrollo, porque encuentra y aplica nuevas tecnologías al diseño y construcción, y puede hacer esto porque sabe porqué ocurren las cosas. Sepamos porqué. Fin