ANTEPROYECTO DE NORMA ESTUDIO GEOTÉCNICO (VERSIÓN 0)

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1 ANTEPROYECTO DE NORMA ESTUDIO GEOTÉCNICO (VERSIÓN 0) 1.- OBJETIVO DE LA DE NORMA 2.- DEFINICIONES 3.- OBJETIVO DE UN ESTUDIO GEOTÉCNICO 4.- TIPOS DE ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Estudio Geotécnico Preliminar Estudio Geotécnico Estudio Geotécnico Especial 5.- ESTUDIO GEOTÉCNICO Trabajo de gabinete Trabajo de campo Exploración del sub-suelo Ensayos y mediciones en sitio Prospección geofísica Trabajo de laboratorio Informe Geotécnico Seguimiento Geotécnico 6.- BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA -1-

2 1.- OBJETIVO DE LA DE NORMA El objetivo de la Norma es establecer los requisitos mínimos que debe cumplir un estudio geotécnico para un proyecto u obra de ingeniería. 2.- DEFINICIONES Geotécnia Es una rama de la Ingeniería Civil que estudia el comportamiento de la zona superficial de la corteza terrestre bajo la acción de esfuerzos y/o la acción del agua. Mecánica de Suelos Es la parte de la geotecnia que estudia el comportamiento de un depósito de suelo bajo la acción de esfuerzos y/o la acción del agua. Mecánica de rocas Es la parte de la geotecnia que estudia el comportamiento de una masa rocosa bajo la acción de esfuerzos y/o la acción del agua. Roca Materia mineral sólida, natural, que se presenta en grandes masas o fragmentos. Suelo Acumulación de partículas sólidas, productos de la desintegración física y química de las rocas, que puede o no contener materia orgánica. Sub-suelo Suelo y/o roca por debajo de la superficie del terreno -2-

3 Exploración Investigación mediante la penetración del sub-suelo con fines geotécnicos. Habitualmente incluye la obtención de muestras del sub-suelo Muestra Trozo de suelo o roca obtenida con fines de investigación geotécnica. Muestra perturbada Muestra que retiene la composición íntegra del suelo o roca pero no su estructura. Muestra no perturbada Muestra que retiene la composición íntegra del suelo o roca, conservando la estructura interna del suelo o roca Estructura de un suelo o roca Es un arreglo geométrico de las partículas o granos minerales así como las fuerzas entre partículas que pueden actuar sobre ellas. Laboratorio Instalaciones con equipamientos normalizado destinado a la realización de ensayes y mediciones sobre muestras de suelo y/o roca. Informe de Laboratorio Informe que muestra los resultados de los ensayes y mediciones efectuados sobre muestras de suelo y/o roca, conforme a las normas pertinentes, y de acuerdo a lo programado por el Ingeniero Civil geotécnico a cargo del estudio. -3-

4 Estudio de gabinete Trabajo de escritorio destinado a recopilar información previa a la programación y ejecución de una campaña de exploración geotécnica. También se refiere al trabajo de recopilación, análisis y evaluación de los resultados de campo y laboratorio. 3.- OBJETIVO DE UN ESTUDIO GEOTÉCNICO El objetivo de un estudio geotécnico (o de mecánica de suelos o de mecánica de rocas) es entregar los antecedentes del sub-suelo necesarios para modelar la interacción sueloestructura y/o la estabilidad de masas de suelo o roca ante la acción de esfuerzos estáticos y sísmicos y/o ante la acción del agua. 4.- TIPOS DE ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Estudio Geotécnico Preliminar Es un estudio geotécnico simplificado y rápido cuyo objetivo es determinar los probables problemas que se deberá enfrentar durante el proyecto y/o las obras en estudio y el tipo más probable de soluciones a las que se deberá recurrir, con el objetivo de determinar el orden de magnitud de los costos asociados. Generalmente es un trabajo de gabinete con antecedentes geológicos y geotécnicos del área, topografía del terreno, mapas y planchetas del Instituto Geográfico Militar, etc., habitualmente complementado con una exploración menor del sub-suelo Estudio Geotécnico Es el estudio del comportamiento esperado del sub-suelo por la acción de los esfuerzos producidos por y sobre una obra nueva, ya sea una estructura, una excavación, un movimiento de tierra, un túnel, etc. y por la acción del agua, y de la determinación de los parámetros de diseño del sub-suelo para el proyecto de la obra y los requisitos de ésta debe cumplir para asegurar un factor de seguridad razonable a su deterioro o falla durante su vida útil. -4-

5 Si el sub-suelo, en la zona o profundidad de interés, está conformado por suelo o roca, al estudio geotécnico también se le denomina estudio de Mecánica de suelos o estudio de Mecánica de Rocas Estudio Geotécnico Especial Se refiere a un estudio geotécnico enfocado a analizar o resolver un problema específico singular, y no necesariamente referido a una obra nueva, como puede ser el estudio de un deterioro o falla en una estructura existente, el estudio de un derrumbe en una excavación, el control de desprendimiento y/o derrumbes de un macizo rocoso, estudio de la estabilidad de una presa de tierra existente, etc. Por sus características, este tipo de estudios requiere generalmente de una programación especial de la exploración, de los ensayos de laboratorio y de un criterio de análisis especial, los que deberán estar acordes con las características del problema, con lo que se desea determinar y con la factibilidad de las mediciones. 5.- ESTUDIO GEOTÉCNICO El objetivo de un estudio geotécnico es determinar los parámetros de diseño del sub-suelo que permitan modelar su interacción con una estructura u obra en proyecto, y determinar los requisitos que debe cumplir la estructura u obra para asegurar un factor de seguridad razonable a su deterioro o fallo durante su vida útil. El estudio geotécnico se desarrolla en las siguientes etapas: - Trabajo de gabinete - Trabajo de campo - Trabajo de laboratorio - Informe Geotécnico - Seguimiento Geotécnico Trabajo de gabinete -5-

6 Se refiere a la recopilación de la información existente sobre la zona a estudiar y al trabajo de escritorio de análisis y compatibilización de esta información. Las fuentes habituales de información son: Ubicación: Mapas y planchetas Plano topográfico Planos del anteproyecto de la obra Información geológica: Memorias e informes geológicos Mapas geológicos Información geotécnica: Publicaciones geotécnicas Memorias de informes geotécnicos Registro de sondajes y exploraciones geotécnicas Información hidrógráfica Cartas hidrológicas Tabla de mareas Información sismológica Normas NCh 433 y NCh 2369 Información del Instituto de Sismología de la Universidad de Chile Memorias e informes sobre eventos sísmicos Información local -6-

7 Estructuras y obras existentes en el área de interés. Con la información analizada y el tipo de problema a estudiar, se procede a programar el trabajo de campo y, si ello es factible, el trabajo de laboratorio necesario para obtener la información requerida del sub-suelo o para ratificar, complementar o ampliar la información existente. La programación deberá incluir los siguientes aspectos: - las técnicas de reconocimiento a utilizar - número de puntos de prospección y su ubicación - la profundidad (o profundidades) de investigación - el muestreo y ensayos en sitio a realizar - tipo y cantidades de ensayos (estimativos) a realizar en laboratorio Trabajo de campo Se refiere al trabajo de reconocimiento en terreno, a la obtención de muestras del sub-suelo, a las mediciones y ensayes en sitio y, en general, a todo el trabajo programado realizar en el sitio o área de la obra en estudio. Este trabajo de campo se puede agrupar en: - Exploración del sub-suelo - Ensayos y mediciones en sitio - Prospección geofísica Exploración del sub-suelo Consiste en penetrar el sub-suelo con la finalidad de investigación geotécnica, normalmente obteniendo muestras del sub-suelo, las que pueden o no ser ensayadas en laboratorio. Esta penetración se puede efectuar a través de: -7-

8 - calicatas o pozos y zanjas - sondajes de penetración standard SPT - sondajes rotatorios Ensayos y mediciones en sitio Estos ensayes y mediciones en sitio se pueden efectuar desde las calicatas o pozos, desde sondajes o desde la superficie del terreno. Dentro de las mediciones en sitio están las determinaciones de: - densidad natural - contenido de humedad - granulometrías - nivel de la napa - permeabilidad - infiltración - pruebas de bombeo - otras Dentro de los ensayes en sitio se pude nombrar: - penetración dinámica - penetración estática - CBR - ensayo de placa de carga - ensayo de molinete - ensayo presiométrico - ensayes especiales (torvane, corte, etc) - otros Prospección geofísica -8-

9 Son procedimientos basados en la medida de la variación espacial, en planta y profundidad, de alguna característica física del sub-suelo mediante técnicas no destructivas. Entre los procedimientos más comunes están: - sísmica de refracción - propagación de ondas en sondajes - resistividad eléctrica Trabajo de laboratorio Las muestras obtenidas en la exploración del sub-suelo son recibidas por el laboratorio geotécnico, junto con un programa de mediciones y ensayos a realizar conforme a lo indicado por el Ingeniero Civil especialista responsable del estudio geotécnico. Las muestras, perturbadas o no perturbadas, son sometidas a las mediciones y ensayos programados. Entre ellos se pueden nombrar: - granulometría - limites de Atterberg - peso específico - densidad natural - contenido orgánico - contenido de sales solubles - densidades máximas y mínimas - compresión no confinada - corte directo - consolidación - hinchamiento - triaxial - ensaye Proctor Modificado o Standard - CBR - permeabilidad - otros Todo el procedimiento de obtención de muestras como los diferentes ensayes y mediciones deben ejecutarse conforme a normas reconocidas por el Instituto Nacional de Normalización. -9-

10 En aquello casos como donde no haya normas reconocidas por el INN se podrá recurrir a normas del laboratorio Nacional de Vialidad del Ministerio de Obras Públicas (LNV) o normas extranjeras, principalmente americanas (ASTM, AASHTO) o europeas. Como producto de su trabajo, el laboratorio emite un Informe de Laboratorio, o Certificado de Laboratorio, con el resultado de los ensayes y mediciones efectuadas, con las tablas y gráficos pertinentes, debidamente firmado por un Ingeniero Civil Informe Geotécnico Con la exploración obtenida de los trabajos de gabinete, de campo y de laboratorio, y los requerimientos del proyecto, el Ingeniero Civil geotécnico procederá a ponderar la información a su disposición, a integrarla y complementarla con los aportes de la geotecnia e ingeniería de fundaciones para así modelar la situación en estudio, analizarla y determinar los requisitos que debe cumplir la estructura u obra a realizar para asegurar un factor de seguridad razonable a su deterioro o ruina durante su vida útil, así como de las estructuras u obras de su vecindad. Para el desarrollo de su labor, el Ingeniero Civil geotécnico deberá hacer uso de los criterios de análisis y diseño vigentes en la especialidad, de las normas chilenas aplicables, de la experiencia nacional e internacional en el tema en estudio y de su propia experiencia en el área, todo ello bajo su responsabilidad técnica. El resultado de toda la labor anterior descrita produce el Informe Geotécnico, documento que debe contener a lo menos los siguientes tópicos: - Objetivo del informe. Descripción del proyecto, obra o situación que motiva el estudio, e individualización del mandante. - Antecedentes utilizados. Estudios anteriores, documentos geológicos o geotécnicos, planos, etc. - Trabajo de campo realizado con indicación de los puntos de exploración y su profundidad y plano con su ubicación en planta de estos puntos. -10-

11 - Trabajos de laboratorio realizados, incluyendo el Informe o Certificados de Laboratorio. - Descripción geotécnica del sub-suelo, clasificado en unidades litológicas o estratigráficas a partir de los ensayes en sitio y de laboratorio realizados y de las características geotécnicas que de ellas se deduzcan, de modo que en cada unidad las propiedades sean sensiblemente homogéneas. - Parámetros de diseño, determinados a partir de los trabajos de campo y laboratorio, de la modelación de la situación y de los aportes de la geotecnia. - Recomendaciones de diseño, indicando los criterios utilizados y, si corresponde, las normas utilizadas, así como las consideraciones y limitaciones que razonablemente hubo que considerar. - Recomendaciones de ejecución como excavaciones, taludes, compactaciones, terraplenes, depresión de napa, materiales a utilizar, etc. - Cualquier otra información de la especialidad que se estime pertinente indicar. El informe Geotécnico deber estar firmado por el Ingeniero Civil responsable del estudio Geotécnico SEGUIMIENTO GEOTÉCNICO Se refiere a las visitas de recepción de las excavaciones para las fundaciones y, en general, a las visitas necesarias a terreno durante la ejecución de la obras estudiadas para aclarar eventuales dudas sobre el informe geotécnico y para resolver cualquier problema singular de la especialidad que se detecte. Este seguimiento servirá también al especialista para comprobar el cumplimiento de algunas de sus hipótesis de trabajo y, si es necesario, le permitirá variar alguna de sus recomendaciones, avalado por la realidad que se detecte. También existe el seguimiento a mediano y largo plazo como la medición de asentamientos de una estructura con el tiempo, la medición de las deformaciones de un muro, de un pavimento y similares. Este tipo de seguimiento a mediano o largo plazo generalmente no se -11-

12 considera parte del estudio geotécnico sino como una labor independiente del estudio mismo, aunque complementario. 6.- BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA Además de la experiencia profesional, producto de más de 30 años dedicado a la mecánica de suelos en el país, se hizo uso de la siguiente bibliografía específica sobre el tema: - Manual de Carreteras (MOP), Volumen 2. Chile - Guía de Cimentaciones en Obras de Carretera. Ministerio de Fomento de España - Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos. Anteproyecto. Ministerio de Planificación Federal. Argentina. Santiago, Abril de 2007 HÉCTOR VENTURA B. Ing. Civil U. de Chile -12-

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