Gestión de Calidad AXAN, s.l. Gestión de Calidad AXAN, s.l. JOSÉ M. NORIEGA RIVERA. GEÓLOGO Ingeniería Geotécnica

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1 : ELABORACIÓN E INTERPRETACIÓN DE ESTUDIOS GEOTÉCNICOS SEGÚN CTE.DB-SE.C. AUTOR Y PONENTE: TITULACIÓN: JOSÉ M. NORIEGA RIVERA CONSULTOR: Gestión de Calidad FECHA: Abril de 2008 DOCUMENTACIÓN DISEÑADA PARA: 1

2 INDICE CRITERIOS DE LA EXPOSICIÓN Y PRESENTACIÓN NECESIDADES DE UN ESTUDIO GEOTECNICO ESTUDIOS GEOTÉCNICOS TRADICIONALES OBLIGATORIEDAD ACTUAL DE LOS ESTUDIOS GEOTÉCNICOS CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA PROGRAMACIÓN DE CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA (CTE) TÉCNICAS DE PROSPECCIÓN EN CAMPO TECNICAS DE INVESTIGACIÓN SEGÚN CTE CALICATAS SONDEOS MECÁNICOS ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA CONTÍNUA INVESTIGACIONES GEOFÍSICAS ENSAYOS IN SITU ENSAYOS IN SITU DENTRO DEL SONDEO OTROS ENSAYOS IN SITU TIPOS DE MUESTRAS DE SUELOS GENERALIDADES SOBRE LA TOMA DE MUESTRAS TIPOS DE TOMA-MUESTRAS EN SONDEOS EJEMPLOS DE DIFERENTES TOMA-MUESTRAS RECONOCIMIENTOS DE SUELOS ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS CRITERIOS DEL CTE PARA RECONOCIMIENTOS DE SUELOS RECONOCIMIENTOS DE ROCAS Y MACIZOS ROCOSOS CRITERIOS DEL CTE PARA RECONOCIMIENTOS DE ROCAS CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO LOS ENSAYOS Y ANÁLISIS DE LABORATORIO PROGRAMACION DE ENSAYOS DE LABORATORIO (CTE) DENOMINACIÓN DE SUELOS SEGÚN ANÁLISIS AGRESIVIDAD QUÍMICA DE SUELOS ROCAS Y AGUAS DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS Y ANÁLISIS DE LABORATORIO ENSAYOS IDENTIFICATIVOS ENSAYOS DE RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD ENSAYOS DE EXPANSIVIDAD Y COLAPSO ENSAYOS DE COMPACTACIÓN ANÁLISIS QUÍMICOS CLASIFICACIONES DE SUELOS SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (U.S.C.S.) OTRAS CLASIFICACIONES DE SUELOS (PG-3) CRITERIOS GENERALES PARA PROYECTOS DE VIARIOS DE URBANIZACIONES RESUMEN: NORMA 6.1 SECCIONES DE FIRME DE LA INSTRUCCIÓN DE CARRETERA (ORDEN FOM/3460/2003, DE 28 DE NOVIEMBRE) CATEGORÍAS DE TRÁFICO PESADO FORMACIÓN DE LA EXPLANADA

3 13.- EL INFORME GEOTÉCNICO. Elección del tipo de cimentación SECCIONES DE UN INFORME GEOTÉCNICO CARACTERÍSTICAS DE LA PARCELA Y PROYECTO FACTORES GEOTÉCNICOS CONDICIONANTES RESUMEN DEL ESQUEMA GEOTÉCNICO TERRAPLENADOS, EXCAVACIONES Y VACIADOS PARA SOTANOS PROPUESTA DE CIMENTACIÓN TIPOS DE CIMENTACIÓN: USOS, VENTAJAS E INCONVENIENTES CIMENTACIONES SUPERFICIALES: zapatas y pozos CIMENTACIONES SUPERFICIALES: LOSAS CIMENTACIONES PROFUNDAS CRITERIOS DE CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS DE PARÁMETROS PARA. DIMENSIONADO DE CIMIENTOS EXPRESIÓN DE LA PRESIÓN DE HUNDIMIENTO: CIMENTACIONES DIRECTAS PRESIÓN DE HUNDIMIENTO PARA SUELOS COHESIVOS PRESIÓN DE HUNDIMIENTO PARA SUELOS GRANULARES MÓDULO DE BALASTO K ESTIMACION DE ASIENTOS EN CIMENTACIONES SUPERFICIALES CRITERIOS DE CÁLCULO PARA CIMENTACIONES PROFUNDAS

4 CRITERIOS DE LA EXPOSICIÓN Y PRESENTACIÓN. Esta Ponencia sobre : ELABORACIÓN E INTERPRETACIÓN DE ESTUDIOS GEOTÉCNICOS, consta de dos partes documentales: 1. Documentación escrita en soporte papel. 2. Documentación gráfica de presentación en soporte informático PowerPoint. CRITERIOS DE LA EXPOSICIÓN Y PRESENTACIÓN Esta parte del curso pretende establecer los pasos y criterios a seguir a la hora de definir el estudio geotécnico de un proyecto de edificación, así como proporcionar un somero conocimiento de las posibles técnicas de investigación geotécnicas, facilitar ciertos conocimientos sobre la interpretación de los mismos y finalmente aportar criterios geotécnicos que permitan evaluar la idoneidad o no de las posibles soluciones de cimentación. Todos estos aspectos se tratarán desde la perspectiva que proporciona la actual legislación en esta materia, (Real Decreto 1627/1997, de 24 de octubre) por el que se define El Código Técnico de la Edificación (en adelante CTE), según el Documento Básico (en adelante DB), en la parte de Seguridad Estructural (en adelante SE), y mas concretamente en Cimentaciones (en adelante C): CTE.DB-SE.C. Esta sección del curso se abordará por el orden lógico que puede suponer el planteamiento del problema: pautas a seguir desde que surge la necesidad de realizar un estudio geotécnico, hasta la interpretación del mismo una vez que disponemos de este. En este sentido esta sección del curso se estructura: 1º. Necesidades de un estudio geotécnico. 2º. Campañas de investigación geotécnica. 3º. Técnicas de Prospección en campo. 4º. Tipos de ensayos in situ 5º. Tipos de muestras de suelo. 6º. Tipos de ensayos de laboratorio. 7º. Información que debe recoger un informe geotécnico. 8º. Criterios en la elección del tipo de cimentación mas adecuado. 4

5 1.- NECESIDADES DE UN ESTUDIO GEOTECNICO ESTUDIOS GEOTÉCNICOS TRADICIONALES Tradicionalmente la cimentación de los edificios se diseñaba en base a experiencias locales y muy habitualmente se recurría a lo que era posible ejecutar, sin otros criterios que las apreciaciones organolépticas que hacía la propia Dirección Facultativa. En este sentido encontramos edificios históricos que pueden llevar cientos de años funcionando a través de cimentaciones que actualmente no consideramos viables. NECESIDADES DE UN ESTUDIO GEOTÉCNICO ESTUDIOS GEOTÉCNICOS TRADICIONALES Como ejemplos clásicos, en actuaciones dentro de cascos históricos se hacen demoliciones de antiguas viviendas, normalmente cimentadas a través de un somero empotramiento de los propios muros, a su vez construidos con argamasa. Cuando se realiza un estudio geotécnico actual las recomendaciones de cimentación que surgen pueden ser drásticas aun cuando se piensa trabajar con menores solicitaciones y estructuras mas rígidas. Esta es una clásica situación de discordia entre geotécnicos, Direcciones facultativas y promotores. Evidentemente, cada caso es muy particular, pero la principal causa de esta circunstancia resulta de los factores de seguridad que aplica cada parte interviniente en el desarrollo del proyecto. En estos casos hay que considerar criterios adicionales como la sobreconsolidación de los suelos superficiales por el sobrepeso de la estructura demolida, la dificultad de accesos con maquinarias especializadas en cimentaciones, los estados de las medianerías respecto a los trabajos de cimentación etc. Finalmente hay que considerar otros condicionantes, mas burocráticos que técnicos, como son las necesidades de contratación del seguro decenal de la vivienda, para el que las propias aseguradoras (como entidades privadas) establecen sus propios factores de seguridad de cara reducir riesgos por siniestralidad. El actual ritmo en la construcción no permite considerar el asentamiento progresivo conforme a la evolución de la obra. 5

6 1.2.- OBLIGATORIEDAD ACTUAL DE LOS ESTUDIOS GEOTÉCNICOS LOE: Ley de Ordenación de Edificación 38/1999, de 5 de noviembre. La aparición de esta ley supuso un gran avance en la calidad y garantía de la construcción, afectando también a la obligatoriedad de los estudios geotécnicos de los terrenos a edificar. Seguidamente se entresacan los artículos que refieren esta obligatoriedad. ARTÍCULO 1.1. OBLIGATORIEDAD ACTUAL DE LOS ESTUDOS GEOTÉCNICOS LOE: Ley Ordenación Edificación 38/1999, 5 -noviembre El objetivo prioritario de la LOE es regular el proceso de la edificación y establecer responsabilidades y garantías de forma que los edificios deban cumplir determinados requisitos técnicos estableciendo un seguro de daños. ARTÍCULO 2.1. (Ámbito de aplicación) Aplicación al sector de la construcción, de obra nueva y rehabilitación. El proceso de edificación comprende las acciones de promoción, la actividad de construcción, el efecto del proceso constructivo, y las garantías de su permanencia continuada a lo largo de un tiempo determinado. ARTÍCULO 12.3.b La ley establece la necesidad de un control técnico de la obra, de manera que el proyecto viene después a materializarse por el director de la obra que tiene entre sus obligaciones verificar las características geotécnicas del terreno. Para la redacción del proyecto es necesario que exista un ESTUDIO GEOTÉCNICO suficiente como para conocer convenientemente el terreno y adecuarlo al proyecto a realizar. ARTÍCULO 14 La misión del control de calidad realizado por empresas externas es informar acerca de la idoneidad del proyecto, de los procedimientos constructivos y de la calidad de lo edificado. 6

7 El Estudio Geotécnico desde el CTE.DB-SE.C GENERALIDADES (Punto 3.1): 1. El estudio geotécnico es el compendio de información cuantificada en cuanto a las características del terreno en relación con el tipo de edificio previsto y el entorno donde se ubica, que es necesaria para proceder al análisis y dimensionado de los cimientos de éste u otras obras. 2. Las características del terreno de apoyo se determinarán mediante una serie NECESIDADES DE UN ESTUDIO GEOTÉCNICO OBLIGATORIEDAD ACTUAL DE LOS ESTUDOS GEOTÉCNICOS El Estudio Geotécnico desde el CTE.DB-SE.C de actividades que en su conjunto se denomina reconocimiento del terreno y cuyos resultados quedarán reflejados en el estudio geotécnico. 3. El reconocimiento del terreno, que se fijará en el estudio geotécnico en cuanto a su intensidad y alcance, dependerá de la información previa del plan de actuación urbanística, de la extensión del área a reconocer, de la complejidad del terreno y de la importancia de la edificación prevista. Salvo justificación el reconocimiento no podrá ser inferior al establecido en este DB. 4. Para la realización del estudio deben recabarse todos los datos en relación con las peculiaridades y problemas del emplazamiento, inestabilidad, deslizamientos, uso conflictivo previo tales como hornos, huertas o vertederos, obstáculos enterrados, configuración constructiva y de cimentación de las construcciones limítrofes, la información disponible sobre el agua freática y pluviometría, antecedentes planimétricos del desarrollo urbano y, en su caso, sismicidad del municipio, de acuerdo con la Norma de Construcción Sismorresistente NCSE vigente. 5. Dado que las conclusiones del estudio geotécnico pueden afectar al proyecto en cuanto a la concepción estructural del edificio, tipo y cota de los cimientos, se debe acometer en la fase inicial de proyecto y en cualquier caso antes de que la estructura esté totalmente dimensionada. 6. La autoría del estudio geotécnico corresponderá al proyectista, a otro técnico competente o, en su caso, al Director de Obra y contará con el preceptivo visado colegial. 7

8 Los Organismos de Control Técnico: O.C.T.: Su papel en el E.G. La figura de los O.C.T. surge al amparo de la L.O.E. 38/99 como consecuencia de la obligatoriedad de establecer un Seguro Decenal para el resarcimiento de daños causados por vicios o defectos que tengan su origen o afecten a la cimentación y la estructura. NECESIDADES DE UN ESTUDIO GEOTÉCNICO OBLIGATORIEDAD ACTUAL DE LOS ESTUDOS GEOTÉCNICOS Los Organismos de Control Técnico: O.C.T.: Su papel en el E.G. La materialización de la Póliza de Seguros se basa en un informe de riesgos por el estudio de la documentación del Proyecto, emitiéndose informes sobre la estructura y la cimentación. Estos informes son emitidos por empresas independientes, especializadas y autorizadas por UNESPA (Unión Española de Entidades de Seguros y Reaseguros). En una primera revisión, por chequeo distintas partes del Proyecto y Estudio Geotécnico (memorias generales y de cálculo, planos, secciones, cimentación, suficiencia de investigaciones, correspondencias...), se emite un Informe de Conclusiones Provisionales con observaciones como: - Correctas - Recomendaciones - Aclaraciones - Reservas Técnicas Este documento se hace llegar a la Dirección del Proyecto, y las partes implicadas como los redactores del Estudio Geotécnico. Estas observaciones deben ser contestadas, aclaradas o consideradas por la parte que corresponda hasta subsanar y cancelar todas las RT, permitiéndose la elaboración del Informe Final de Conclusiones D-6. Este documento informa favorablemente a la Aseguradora en cuanto al Control de Calidad con un Riesgo Asegurable. 8

9 NECESIDADES DE UN ESTUDIO GEOTÉCNICO OBLIGATORIEDAD ACTUAL DE LOS ESTUDOS GEOTÉCNICOS Revisiones del Estudio Geotécnico para su validación Revisiones del Estudio Geotécnico para su validación a.- Acreditaciones de la Empresa Laboratorio. Con la finalidad de garantizar un Control de Calidad en cuanto a la realización de las diferentes investigaciones geotécnicas (toma de muestras y ensayos de laboratorio), a través de la Orden de 15 de junio de 1989 y su desarrollo en Orden de 18 de febrero de 2004, la C.O.P.y T. de la Junta de Andalucía se dispone de un registro de Entidades Acreditadas. Esta acreditación define un Control de Calidad en cuanto a procedimientos y ejecución de trabajos, garantizando que los mismos se realizan de acuerdo a criterios y Normas establecidas y revisadas. La acreditación que afecta a la parte de geotecnia se recoge bajo los epígrafes GTL (área de ensayos de laboratorio), GTC (área de toma de muestras), existiendo dos categorías: ensayos básicos y ensayos especiales opcionales. La acreditación en cualquiera de esas áreas requiere disponer de la maquinaria y personal cualificado para dar cumplimiento a la normativa (UNE, ASTM, EHE, XP...) de ejecución de ensayos y toma de muestras b.- Número, distribución y tipo de investigaciones. Existen diferentes propuestas recogidas en la N.T.E. C.E.G.; el EuroCódigo 7 Proyecto Geotécnico, así como las propuestas de diferentes autores de prestigio, donde además de la entidad, de los antecedentes, de la experiencia y de las características del proyecto se incluyen aspectos como las dimensiones y geometría del área de investigación. Actualmente se entiende de obligado cumplimiento los requerimientos establecidos por CTE.DB-SE.C. En todo caso debe considerarse que las investigaciones geotécnicas tienen un carácter puntual, y la mayor aproximación a la realidad deriva del mayor número de investigaciones puntuales. 9

10 .. Gestión de Calidad 2.- CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA PROGRAMACIÓN DE CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA (CTE) La vigente normativa (Real Decreto 1627/1997, de 24 de octubre) define el CTE.DB como el documento a seguir en el proceso constructivo, incluyendo el informe geotécnico (SE.C), y por tanto recogiendo la programación de ensayos de investigación geotécnica. CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA PROGRAMACIÓN DE CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA (CTE) El CTE establece campañas de investigación tomando como unidad la edificación proyectada (cargas en función del numero de plantas), la superficie de ocupación y el tipo de terreno previsible. Además considera la experiencia de la zona y reconocimientos del entorno con posibles afecciones sobre el propio proyecto o sobre otras instalaciones cercanas. Clasificación del tipo de edificación: Tabla 3.1. (CTE) tipo de construcción TIPO Descripción C-0 Construcción de menos de 4 plantas y superficie construida inferior a 300 m 2. C-1 Otras construcciones de menos de 4 plantas. C-2 Construcciones entre 4 y 10 plantas. C-3 Construcciones entre 11 y 20 plantas. C-4 Construcciones de mas de 20 plantas, o conjuntos monumentales o singulares. Clasificación del tipo de terreno: Grupo T-1 T-2 T-3 Tabla 3.2. (CTE) Grupo de terreno Descripción Terrenos favorables: a) Terrenos de poca variabilidad litológica y geotécnica Terrenos intermedios: c) Terrenos con cierta variablilidad litológica y geotécnica d) No siempre se recurre a la misma solución de cimentación b) Práctica habitual de cimentación directa mediante elementos aislados e) Se presume la presencia de rellenos antrópicos, sin superar los 3,00 m. Terrenos Desfavorables: Los que no pueden clasificarse dentro de los grupos anteriores, y especialmente se considerarán los siguientes terrenos: a) Suelos expansivos. b) Suelos colapsables. g) Terrenos de deslizamientos h) Rocas volcánicas o con cavidades c) Suelos blandos o sueltos. i) Terrenos con desnivel > 15º d) Terrenos karsticos (yesos o calizas) j) Suelos residuales e) T. variables (composición y estado.) k) Terrenos de marismas. f) Rellenos antrópicos (>3,00 m) 10

11 CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA PROGRAMACIÓN DE CAMPAÑAS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA (CTE) En función del tipo de terreno y el tipo de edificación se definen las distancias máximas entre puntos de reconocimiento, profundidades orientativas, nº mínimo de sondeos y porcentaje máximo de sustitución por penetrómetros: Tabla 3.3. (CTE) Distancias máximas entre puntos de reconocimientos y profundidades. Tabla 3.4. (CTE) Número mínimo de sondeos mecánicos y % sustitución por penetros. Modificadas por combinación GRUPO T-1 T-2 TIPO d máx (m) N min S P (m) % max Pt d máx (m) N min S P (m) % max Pt C C C C C d máx (m).- Distancia máxima entre puntos de investigación P (m).- Profundidad orientativa de reconocimiento Leyenda N min S.- Número mínimo de sondeos % max Pt.- Porcentaje máximo de sustitución por Penetraciones dinámicas continuas a) El mínimo de puntos a reconocer será de 3 b) Punto 9 (Aptdo ) En la tabla 3.4 se establece el número mínimo de sondeos mecánicos y el porcentaje del total de puntos de reconocimiento que pueden sustituirse por pruebas contínuas de penetración cuando el numero de sondeos mecánicos exceda el mínimo especificado en dicha tabla. c) En superficies mayores de m 2 se podrá reducir la campaña hasta un 50% de los obtenidos con la regla anterior sobre el exceso de esa superficie. d) La profundidad planificada debe ser suficiente para alcanzar cotas bajo las cuales no habrá asientos significativos. e) Esa unidad geotécnica resistente, debe comprobarse al menos en 2,00 m, y 0,3 m adicionales por cada planta de edificación. f) En caso de cimentaciones profundas se reconocerán al menos 5 diámetros por debajo de la previsible punta de los pilotes. g) En caso de terrenos del grupo T-3 se intercalarán puntos de reconocimiento en las zonas problemáticas hasta definirlas adecuadamente. Condiciones adicionales 11

12 3.- TÉCNICAS DE PROSPECCIÓN EN CAMPO TECNICAS DE INVESTIGACIÓN SEGÚN CTE TÉCNICAS DE PROSPECCIÓN EN CAMPO TECNICAS DE INVESTIGACIÓN SEGÚNCTE En sondeo En superficie o pozo En pozo Tabla D.7. (CTE) Utilización de los ensayos in situ Tipo Descripción Utilización para Determinar Compacidad de suelos granulares. Nº de golpes NSPT para hincar 30 Densidad relativa. Ángulo de Ensayo de penetración cm de un cilindro hueco de rozamiento interno en suelos estándar (SPT) dimensiones normalizadas. granulares UNE :1992 Golpeo con maza de 63,5 kg Resistencia de arcillas cayendo desde 76 cm preconsolidadas por encima del nivel freático Ensayo de molinete (Vane Test) ENV Ensayo presiométrico (P.M.T.) ENV Ensayo Lefranc Ensayo Lugeon Ensayo de carga con placa (1) ENV Ensayo de bombeo Rotación de unas aspas dispuestas a 90º e introducidas en el terreno, midiendo el par necesario para hacerlas girar hasta que se produce el corte del suelo Dilatación, por gas a presión, de una célula cilíndrica contra las paredes de un sondeo midiendo la deformación volumétrica correspondiente a cada presión hasta llegar, eventualmente, a la rotura del terreno Medida del caudal de agua bombeada al terreno a través de un tramo de sondeo de 50 cm Medida de los caudales bombeados a un tramo de sondeo, a presiones escalonadas, durante un tiempo de 10 min. Medida de los asientos de una placa rígida cuadrada o circular al ir aplicando cargas crecientes, llegando o no a la rotura del terreno Medida de la transmisividad y coeficiente de almacenamiento del acuífero en la zona de influencia del pozo Para determinar la resistencia al corte de arcillas blandas por encima o por debajo del nivel freático Presión límite y deformabilidad de suelos granulares, arcillas duras, etc. Permeabilidad de suelos Permeabilidad de rocas moderadamente fisuradas Relación presión asiento en suelos granulares, para la placa utilizada(1) Coeficiente de balasto de cualquier terreno Capacidad portante sin drenaje de suelos cohesivos Capacidad de agotamiento o rebaje del nivel freático (1) El ensayo de carga con placa debe interpretarse con las lógicas reservas debidas a la diferencia entre las dimensiones de la placa y la de la cimentación proyectada (véase apartado E.5; Figura E.8). 12

13 La prospección del terreno podrá llevarse a cabo mediante calicatas, sondeos mecánicos, pruebas continuas de penetración o métodos geofísicos. En el anejo C del CTE.DB-SE.C, se describen las principales técnicas de prospección así como su aplicabilidad, que se llevarán a cabo de acuerdo con el Real Decreto 1627/1997, de 24 de octubre, por el que se establecen disposiciones mínimas de seguridad y salud en las obras de construcción CALICATAS 1. Son excavaciones de formas diversas (pozos, zanjas, rozas, etc.) que permiten una observación directa del terreno, toma de TÉCNICAS DE PROSPECCIÓN EN CAMPO CALICATAS muestras y, eventualmente realización de ensayos in situ. Este tipo de reconocimiento podrá emplearse con: a. Profundidad de reconocimiento < 4m; b. Terrenos excavables con pala mecánica o manualmente; c. Ausencia de nivel freático; d. Terrenos preferentemente cohesivos; e. Terrenos granulares donde las perforaciones no serían representativas. 2. Los reconocimientos con calicatas son adecuados cuando: a. Se puede alcanzar el estrato firme o resistente; b. No sea necesario realizar pruebas in situ asociadas a sondeos (p.e. SPT). 3. Se excluirá este método cuando pueda deteriorarse el terreno de apoyo de las futuras cimentaciones o se creen inestabilidades para estructuras próximas. 4. En las paredes del terreno excavado, podrán realizarse ensayos in situ como el penetrómetro de bolsillo, con el fin de obtener una indicación orientativa del comportamiento del terreno. 5. En calicatas de una profundidad mayor a 1,5 m ninguna persona podrá acceder a su inspección o revisión si no se encuentran debidamente entibadas o adecuadamente retaluzadas. 13

14 3.3.- SONDEOS MECÁNICOS 1. Perforación de diámetro y profundidad variable para reconocer la naturaleza y localización de las diferentes unidades geotécnicas del terreno, extraer muestras del mismo y, en su caso realizar ensayos a diferentes profundidades. Deben utilizarse para: a) Alcanzar a profundidades superiores a 4 m; b) Reconocer el terreno bajo el nivel freático; c) Perforar capas rocosas, o muy duras; d) Extraer muestras inalteradas profundas; TÉCNICAS DE PROSPECCIÓN EN CAMPO SONDEOS MECÁNICOS e) Realizar pruebas en su interior (de tipo presiométrico, molinete, spt, etc); f) Tomar muestras de aguas o realizar ensayos de permeabilidad in situ; g) Determinar valores índice de la roca en macizos rocosos (RQD); h) Detectar y controlar las variaciones del nivel freático, con piezométricos. 2. Para la ejecución de sondeos mecánicos existen varios métodos: rotación con extracción de testigo continuo; percusión; con barrena helicoidal (hueca ó maciza). 3. Los sondeos a rotación con extracción continua de testigo, con baterías simples, dobles o especiales en cualquier tipo de terreno. En suelos granulares finos bajo el nivel freático y gravas gruesas pueden resultar dificultosos y con recuperaciones deficientes. También deben interpretarse con cuidado los testigos extraídos de AXAN, sl AXAN, sl suelos colapsables o de rocas blandas de tipo areniscoso que pueden fragmentarse excesivamente por efecto de la rotación. 4. Los sondeos a percusión pueden realizarse cuando el terreno pueda atravesarse con energía de golpeo, considerándose adecuados en suelos granulares gruesos, y/o en suelos granulares finos con cucharas de tipo clapeta. 5. Los sondeos con barrena helicoidal hueca o maciza podrán utilizarse cuando no sea necesario disponer de muestras inalteradas, el terreno sea relatvamente blando y cohesivo, y no se requieran grandes precisiones en la acotación de profundidad de las diferentes capas. 14

15 3.4.- ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA CONTÍNUA 1. Proporcionan una medida indirecta, continua o discontinua de la resistencia o deformabilidad del terreno, interpretadas desde correlaciones empíricas. 2. Podrán ser estáticas o dinámicas, exigiéndose correlaciones justificadas. 3. seguidamente se indican las condiciones de uso más apropiadas de cada tipo: TÉCNICAS DE PROSPECCIÓN EN CAMPO ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA CONTÍNUA Tipo de Penetrómetro Estático Dinámico (CTE.DE-SE-C Anexo D) Tabla D.6. Utilización de las pruebas de penetración Principio de Funcionamiento Medición de la resistencia a la penetración de una punta y un vástago mediante presión Medición de la resistencia a la penetración de una puntaza por golpeo con una energía normalizada Tipo CPTE CPTU UNE :1993 DPH UNE :1998 BORRO DPSH UNE :1994 Suelo más idóneo Arcillas y limos muy blandos. Arenas finas sueltas a densas sin gravas Arenas sueltas/medias. Limos arenosos flojos a medios Arenas medias/densas. Arcillas preconsolidadas sobre el N.F. Gravas areno arcillosas Para el ensayo de penetración dinámica tipo borros, se aplica la UNE (DPSH), donde la diferencia radica en la altura de caída, peso de la maza y sección de la puntaza. En cualquier caso, existen correlaciones basadas en investigaciones empíricas que acreditan suficientemente los resultados e interpretación de estos ensayos. Este ensayo se ha diseñado inicialmente para el reconocimiento de materiales incoherentes (granulares), Terreno en que es Impracticable Rocas,bolos, gravas, suelos cementados. Arcillas muy duras. Arenas muy densas. Suelospreconsolidados y/o cementados Rocas,bolos,costras, suelos cementados. Conglomerados Rocas,bolos, conglomerados aunque la experiencia permite su uso e interpretación para casi todos los tipos de suelos. Para su correcta interpretación se hace imprescindible algún ensayo de reconocimiento directo que permita su correlación. En los reconocimientos de los tipos de construcción C-0 y grupo de terreno T-1, las pruebas de penetración deben complementarse siempre con otras técnicas de reconocimiento como podrían ser calicatas. 15

16 3.5.- INVESTIGACIONES GEOFÍSICAS 1. Cuando se trate de grandes superficies a construir, y con el fin de obtener información complementaria, se podrán utilizar las siguientes técnicas: a) Sísmica de refracción: proporciona información sobre la profundidad a la que se encuentran el nivel freático y la unidad geotécnica resistente, siempre que se trate de capas subhorizontales (buzamiento inferior a 15º) y permite estimar su grado de ripabilidad; b) Resistividad eléctrica: sondeo eléctrico vertical SEV facilita información TÉCNICAS DE PROSPECCIÓN EN CAMPO INVESTIGACIONES GEOFÍSICAS sobre la profundidad del nivel freático, espesores de las distintas capas horizontales y detección de cavidades o desarrollos cársticos); c) Geo-radar: para obtener información sobre servicios enterrados, conducciones, depósitos, fluidos, nivel freático, unidades geológicas y cambios laterales de las litologías. d) Microgravimétricas: Para detectar deficiencias de masas asimilables a oquedades, karstificaciones. con equipos que expresan perfiles de anomalías de Bouguer en ud m/s2. e) Otras: Magnetometría, VLF, calicateo electromagnético, gravimetría, etc.; que puedan aportar una información adicional. 2. El, procesado e interpretación de los trabajos geofísicos se realizará integrando los resultados en el marco geológico, geotécnico y morfológico del área estudiada. Aun así, se requiere disponer de resultados de ensayos geotécnicos (sondeos y penetros), que permitan su interpretación. 3. En zonas sísmicas y para edificios de los tipos C-1 y C-2 se recomienda la utilización de ensayos down-hole o cross-hole (norma ASTM: D 4428) para identificar la velocidad de propagación vs de las ondas S y clasificar las distintas unidades geotécnicas conforme a la NCSE. Para edificios C-2 y C-3 en zonas con a b >0,08 g será obligatoria la realización de estos ensayos. 16

17 4.- ENSAYOS IN SITU ENSAYOS IN SITU DENTRO DEL SONDEO El ensayo S.P.T. (estandar penetracion test) Como parte de la acreditación en el área GTC, el ensayo de penetración estándar SPT se encuentra normalizado según UNE y define el número de golpes (N) necesario para que una maza de 63,5 (± 0,5) kg de masa golpee en la cabeza del varillaje desde una altura de 760 (±10) mm. y consiga que el tomamuestras penetre 300 mm., después del descenso inicial por el propio peso del ENSAYOS IN SITU ENSAYOS IN SITU DENTRO DEL SONDEO: El ensayo S.P.T. equipo y tras la denominada penetración de asiento, de otros 150 mm. La ejecución del mismo requiere una maniobra previa para la limpieza del fondo de la perforación, y otra maniobra para instalar el útil necesario. Cuando este ensayo está previsto sobre una roca mas dura e impenetrable a priori se utilizará una puntaza ciega cónica. En este caso no se recupera material alguno pero se obtiene un gráfico de penetrabilidad. Es útil en gravas por ejemplo, donde la cuchara normal se rompería y no recuperaría nada. Seguidamente se expresa una interpretación de los parámetros resistentes de un suelo en base al N SPT, según tabla D.23, Tabla D.23.(CTE) Valores orientativos de N SPT, resistencia a compresión simple y módulo de elasticidad (Modificada) Tipo de suelo N SPT qu (kn/m 2 ) qu (kp/cm 2 ) E (MN/m 2 ) E (kp/cm 2 )/F=2 Suelos muy flojos o muy blandos < < Suelos flojos o blandos Suelos medios Suelos compactos o duros 50 Rechazo Rocas blandas Rechazo Rocas duras Rechazo Rocas muy duras Rechazo > > > >

18 El ensayo de molinete (Vane Test) ENSAYOS IN SITU ENSAYOS IN SITU DENTRO DEL SONDEO El ensayo de molinete (Vane Test) Adecuado para la determinación de la resistencia sin drenaje de arcillas susceptibles, especialmente a grandes profundidades, donde la toma de muestras es dificultosa. Consiste en la hinca de un molinete de cuatro aspas hasta la cota deseada. El método puede ser dinámico o estático (como si se tratase de un penetrómetro), o bien puede realizarse en el interior de sondeo y a cota de perforación. Una vez alcanzada la cota deseada se procede a una torsión del molinete a través del varillaje rompiendo el terreno a través de un momento de torsión que medido en superficie, permite calcular la resistencia al corte del suelo. Existen molinetes manuales para la realización del ensayos en tramos superficiales o en muestras de suelos Presiometros El presiómetro unicelular Oyo dispone de una sonda cilíndrica con membrana expandible que se introduce en el interior de una perforación, previamente ejecutada con el diámetro de la sonda unicelular y hasta la cota requerida por el ensayo. Este es adecuado para realizar ensayos en suelos muy consolidados e incluso rocas, permitiendo calcular Presiometros módulos de deformación in situ El presiómetro tricelular Menard es el mas utilizado dentro de Geotecnia. Se trata de un ensayo de carga estática del terreno, que se realiza introduciendo en un pozo una sonda cilíndrica dilatable radialmente. El ensayo permite obtener una curva de variación de las deformaciones volumétricas del suelo, en función del esfuerzo aplicado, y definir una relación esfuerzo-deformación, en la hipótesis de una deformación plana. 18

19 Ensayos de permeabilidad La permeabilidad K es la capacidad que tiene un terreno para permitir el paso del agua. El método determina el caudal de agua que pasa a por una sección de terreno, bajo la carga producida por un gradiente hidráulico a una temperatura determinada. ENSAYOS IN SITU ENSAYOS IN SITU DENTRO DEL SONDEO Q = c k H Donde : Q = caudal c = Constante que depende de la forma de la cavidad=5r; r=radio sondeo H = Gradiente hidráulico (altura de la lámina de agua) K = Permeabilidad Los ensayos de bombeo de pozos suelen dar excelentes resultados ya que Ensayos de permeabilidad afectan a grandes masas de terreno y, proporcionan valores muy próximos a la realidad. Sin embargo, son costosos y largos. El ensayo Lefranc consiste en la observación del volumen de agua necesario (caudal Q) para mantener constante el nivel H de agua en un sondeo. Está concebido para cotas infrayacentes al nivel freático. El ensayo Lugeon in situ efectuados con obturador (simple o doble), habitualmente en macizos rocosos. La propuesta inicial de este ensayo pretendía ofrecer una clasificación de macizos rocosos, pero de su uso y experiencia se dedujo la posibilidad de calcular la permeabilidad. El ensayo normalizado se ejecuta en un sondeo para una longitud de 1 m o más, y se aplica una presión de 10 kp/cm 2 durante 10 min. La unidad lugeon (ul) se define como la pérdida de 1l. De agua por minuto y por metro lineal La permeabilidad en el código técnico La permeabilidad en Para la determinación del coeficiente de permeabilidad y en base a la dificultad y costes de estos trabajo, el CTE permite recurrir a correlaciones granulo-plásticas: Tabla D.28. (CTE) Valores orientativos del coeficiente de Permeabilidad Tipo de suelo kz (m/s) Grava limpia > 10-2 Arena limpia y mezcla de grava y arena limpia Arena fina, limo, mezclas de arenas, limos y arcillas Arcilla <

20 4.2.- OTROS ENSAYOS IN SITU Ensayo de penetración estática CPT y CPTU Los ensayos de penetración estática presentan su mayor desarrollo a partir de la experiencia de los holandeses que desarrollan estas técnicas para reconocimiento de suelos blandos y saturados. Por tanto la aplicación de estos ensayos se refiere a determinaciones de los parámetros de consolidación y resistencia de suelos blandos (marismas...) ENSAYOS IN SITU OTROS ENSAYOS IN SITU Ensayo de penetración estática CPT y CPTU El ensayo de penetración estática CPT (Cone Penetration Test) Determinación del esfuerzo necesario para realizar la hinca o penetración de una punta cónica en el terreno, a través de una presión continua y a una velocidad constante (2 cm/s) El ensayo de penetración estática CPTU El cono del CPTU dispone de un captor para registrar la presión intersticial, consistente en un filtro poroso rígido y permeable. La piedra porosa se satura con agua y glicerina en una cámara al vacío. Para la ejecución del ensayo, la saturación se conserva con un capuchón de caucho. El ensayo de disipación La hinca del penetrómetro en un suelo saturado conlleva un cizallamiento y un incremento positivo o negativo de la presión intersticial. El ensayo de disipación consiste en la detención de la penetración mientras que se continua midiendo la disipación de la presión intersticial hasta conseguir un valor de equilibrio que coincide con el valor de la presión hidrostática a la cota ensayada Dilatómetros Dilatómetros El ensayo dilatométrico pretende determinar in situ los parámetros de resistencia de un suelo o una roca. El método consiste en la hinca o introducción en el taladro de un sondeo, de una sonda capaz de ejercer presión sobre el terreno en dos o mas direcciones, controlando la deformación y el momento de la rotura. 20

21 sonda capaz de ejercer presión sobre el terreno en dos o mas direcciones, controlando la deformación y el momento de la rotura. El dilatómetro Marchetti Dilatómetros En esencia el ensayo consiste en introducir en el terreno la cuchilla del DMT mediante empuje hidráulico o dinámico, parando a intervalos de profundidad variable (por ejemplo cada 1,50 m.) ENSAYOS IN S ITU OTROS ENSAYOS IN SITU En cada parada, el operador actúa inyectando gas a presión y dilatando la membrana de acero para obtener cuatro lecturas que después son calculadas o interpretadas informáticamente Placa de carga El ensayo de placa de carga permite determinar las características de deformación, y a veces la resistencia de un terreno. Consiste en colocar una placa sobre el Placa de carga terreno, aplicar una serie de cargas, y medir las deformaciones. El resultado del ensayo se presenta en un diagrama tensión deformación. A partir de un ensayo de carga se pueden deducir las características elásticas, el coeficiente de Poisson y el módulo de deformación. El apartado 10 del E.5 define que el reducido bulbo de tensiones de la placa de ensayo puede quedar limitado a las zonas más competentes del terreno, y no reflejar la deformabilidad del conjunto terreno-cimentación. 21

22 Instrumentación inclinométrica El inclinómetro es una instrumentación adecuada a estudios de estabilidad de taludes y laderas. También es un sistema de instrumentación adecuado para controlar el funcionamiento de una pantalla durante el vaciado del intrados. Permiten detectar y medir los movimientos laterales en áreas deslizadas, o deformación de elementos sometidos a solicitaciones laterales (pilotes, pantalla...) Características del equipo. Montaje, realización de lecturas ENSAYOS IN SITU OTROS ENSAYOS IN SITU Inclinómetros Un sistema de inclinometría incluye una instalación fija dentro de sondeo de la tubería inclinométrica adecuadamente protegida mediante una arqueta en la boca del sondeo, una unidad móvil formada por un sensor que detecta inclinaciones y es capaz de convertirlas a desplazamientos relativos a lo largo del sondeo con respecto a un punto fijo, un cable de control y una unidad de lectura. El movimiento lateral del terreno causa que la tubería se desplace de la posición inicial a una nueva posición. Mediante lecturas sucesivas se puede determinar por tanto la profundidad a la que se encuentra la zona de mayores empujes laterales o superficie de rotura del deslizamiento. 22

23 5.- TIPOS DE MUESTRAS DE SUELOS GENERALIDADES SOBRE LA TOMA DE MUESTRAS Una de las principales causas por la que se realiza un sondeo geotécnico es la disponibilidad de un testigo o muestra de suelo o roca sobre el que se pueden realizar ensayos de laboratorio para la caracterización geomecánica de los mismos. TIPOS DE MUESTRAS DE SUELOS GENERALIDADES SOBRE LA TOMA DE MUESTRAS Está claro que la obtención de muestras de suelo solo consiste en la toma de un pedazo de testigo que tras ser machacado y secado se encuentra disponible para realizar granulometrías y determinación de los límites de Atterberg. Además se pueden realizar ensayos para determinación de sulfatos, carbonatos, materia orgánica, e incluso ensayos para determinar la potencial expansividad en el aparato Lambe. No obstante durante la perforación a rotación, si el testigo de suelo es de consistencia blanda, media e incluso firme, se produce una cierta alteración de la estructura del mismo con lo que otros parámetros como la resistencia a la rotura, el grado de desecación, etc, no pueden ofrecer valores reales. Si por el contrario, el material atravesado es de una consistencia dura o naturaleza rocosa esta alteración por rotación es mínima. Para conseguir la menor alteración posible de las condiciones naturales de un suelo o roca se procede a la toma de muestras inalteradas. Cuando se trata de suelos de consistencia dura o naturaleza rocosa, frecuentemente se procede al parafinado de la muestra que fundamentalmente conserva la humedad natural del suelo. Cuando se trata de suelos de consistencia blanda, media o firme, para conservar sus características se procede a la toma de muestras inalteradas con dispositivos especiales. Cuando se trata de materiales no cohesivos (sueltos), la toma de muestras inalteradas es prácticamente imposible. 23

24 Tipos de Muestras según CTE 1. En la toma de muestras se deben cumplir unos requisitos diferentes según el tipo de ensayo que se vaya a ejecutar sobre la muestra obtenida. 2. Se especifican tres categorías de muestras: TIPOS DE MUESTRAS DE SUELOS GENERALIDADES SOBRE LA TOMA DE MUESTRAS Tipos de Muestras según CTE a) Muestras de categoría A: mantienen inalteradas las propiedades: estructura, densidad, humedad, granulometría, plasticidad y componentes químicos estables; b) Muestras de categoría B: mantienen inalteradas las propiedades: humedad, granulometría, plasticidad y componentes químicos estables; c) Muestras de categoría C: todas aquellas que no cumplen las especificaciones de la categoría B. 3. En la tabla 3.5 del CTE se señala la categoría mínima de la muestra requerida según los tipos de ensayos de laboratorio que se vayan a realizar. Tabla 3.5 (CTE Modificada). Categoría de las muestras de suelos y rocas para ensayos de laboratorio Propiedades a determinar - Peso específico aparente. Porosidad - Permeabilidad - Resistencia - Deformabilidad - Expansividad - Humedad - Peso específico de las partículas - Identificación organoléptica - Granulometría - Límites de Atterberg - Contenido en materia orgánica y en CaCO 3 - Contenido en sulfatos solubles Categoría mínima de la muestra A B C Denominación común Habitualmente denominadas Muestras Inalteradas (MI y TP) Habitualmente denominadas Muestras Alteradas (MA) 24

25 Tipos de toma-muestras según CTE 4. la tabla D.8 del CTE especifica los diferentes tipos de tomamuestras, el método de hinca y la categoría adjudicada. Tabla D.8. (CTE) Tipo y categoría de los tomamuestras Tipo de Muestreo Tipo de tomamuestras Dimensio nes Valores mínimos Método de hinca Tipo de suelo idóneo Categoría Tipo de suelo en que no es practicable TIPOS DE MUESTRAS DE SUELOS GENERALIDADES SOBRE LA TOMA DE MUESTRAS Tipos de toma-muestras según CTE Manual en catas Mecánico en sondeo Bloque o caja En saco Cilindro Abierto de pared delgada (Shelby) Abierto seccionado de pared semidelgada sin o con dispositivo de retención Abierto bipartido de pared gruesa sin o con dispositivo de retención Batería sencilla de perforación Cubo de 200 mm 1 kg φ 150 mm φ 70 mm φ 80 mm φ 80 mm φ 86 mm Tallada a mano Pico y pala Percusión a mano Presión Presión Percusión Percusión Rotación Suelos cohesivos de consistencia media a dura Arcillas, arenas, gravas, costras Suelos cohesivos de consistencia blanda a media. Arena y gravilla Suelos cohesivos de consistencia blanda a media. Arenas sobre el nivel freático no muy compactas Como el anterior con elementos gruesos hasta 10 mm. Arenas con finos compactos bajo el nivel freático. Suelos cohesivos de consistencia media a muy firme Como el anterior con elementos grueso hasta 30 mm Arena limpia bajo el nivel freático. Suelos cohesivos de consistencia dura Suelos arcillosos de consistencia dura. Rocas no deleznables A C B A A/B A/B C Arenas flojas. Suelos disgregables. Gravas Cantos Costras Grava. Arenas bajo el nivel freático. Suelos arcillosos de consistencia dura. Suelos estratificados gruesos Grava gruesa. Arenas bajo el nivel freático. Suelos arcillosos de consistencia dura. Suelos estratificados gruesos Grava, bolos, arenas. Arcillas blandas a medias Tubo doble/triple φ 86 mm Rotación Suelos arcillosos de consistencia dura. Rocas blandas o disgregables B/A Gravas, bolos, arenas. Arcillas muy blandas a compactas 25

26 6.- TIPOS DE TOMA-MUESTRAS EN SONDEOS EJEMPLOS DE DIFERENTES TOMA-MUESTRAS Muestras alteradas Tipo C, TIPOS DE TOMA-MUESTRAS EN S0NDEOS EJEMPLOS DE DIFERENTES TOMA-MUESTRAS Muestras alteradas Tipo C Una muestra alterada consiste en tomar un fragmento de testigo de suelo para someter a determinados ensayos de laboratorio. Dada las alteraciones físicas del testigo, los parámetros representativos del mismo solo son aquellos en los que no interviene ni la humedad natural ni la resistencia del suelo (granulometría, Limites de Atterberg, Lambe,..). En cuanto a los parámetros químicos (sulfatos, carbonatos, materia orgánica...) debemos tener en cuenta el tiempo transcurrido desde la obtención del testigo hasta la realización del ensayo. Para su viabilidad debemos considerar los componentes químicos a analizar y su volatibilidad o alterabilidad. Como excepción, cuando se trata de un testigo rocoso, la muestra alterada puede ser sometida a rotura por compresión simple ofreciendo un valor q u de bastante fiabilidad. No obstante es recomendable su inalterabilidad a través de un parafinado que conserve la humedad natural Muestras inalteradas Tipo A y B La inalterabilidad de una muestra de suelo o roca se refiere a la conservación de Muestras inalteradas Tipo A y B las características naturales en el mayor grado posible, desde el momento de su extracción hasta el momento de su apertura y montaje en la bancada de laboratorio. En este sentido, la inalterabilidad de una muestra no solo depende de su adecuada y cuidadosa extracción sino también de su manipulación, transporte a laboratorio, conservación hasta el momento de su apertura y por ultimo su tallado, según el caso, y el montaje en el aparato de ensayo deseado, (prensa, triaxial, aparato de corte, edómetro...). Como anotación de sentido común, debemos pensar que la muestra inalterada no existe. Aun cuando la pericia del sondista y operario son extremadas, el simple hecho de extraer una muestra de suelo de su posición natural conlleva una alteración que a efectos prácticos debemos despreciar pero no olvidar. 26

27 7.- RECONOCIMIENTOS DE SUELOS ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS Los materiales del subsuelo terrestre se encuentran constituidos por rocas y suelos cuya génesis o procedencia puede ser de origen sedimentario o producto de la alteración - meteorización de un sustrato rocoso. Los suelos y las rocas se encuentran constituidos por agregados de partículas sólidas de geometría y disposición irregular. Las irregularidades inherentes a cualquier material natural implica que la representatividad de una muestra depende del volumen de la muestra ensayada. RECONOCIMIENTOS DE SUELOS ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS La estructura de un suelo se encuentra constituida por tres fases: Sólida: Granos minerales. Líquida: agua con compuestos químicos en poros y o estructura mineral. Gaseosa: aire y otros gases en poros y huecos. Según el tamaño y forma de los granos, al ponerse en contacto con el agua se producen fuerzas superficiales que aumentan al disminuir el tamaño de las partículas provocando la adherencia de las mismas por un fenómeno denominado cohesión. Ante tal circunstancia, una primera clasificación de suelos se basa en el tamaño de las partículas constituyentes del mismo, diferenciándose suelos de grano grueso y suelos de grano fino. Dependiendo del comportamiento físico-químico de las partículas de los suelos de grano fino, estos definen una nueva gran diferenciación: suelos cohesivos y suelos El esqueleto sólido El esqueleto sólido,el esqueleto sólido de un suelo son los granos o partículas minerales de tamaño y forma variable. El tamaño de las partículas La medida de los tamaños de grano se realiza a través de análisis granulométricos por tamizado o sedimentación, estableciéndose unos criterios de tamaño que se correlacionan con descripciones de tamaño bolos, gravas, arena, limos y arcilla. 27

28 RECONOCIMIENTOS DE SUELOS ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS El esqueleto sólido La forma de las partículas Según Krumbrein y Sloss (1955) las partículas se clasifican por su forma y por su redondeamiento. Esto último se refiere al estado de su superficie. La clasificación ha de hacerse visualmente, observando el material con una lupa o microscopio, si fuera necesario. La figura adjunta es la plantilla en la que se basa. Para materiales gruesos (gravas) existen otras escalas basadas en la medida directa de un número suficientemente grande de la relación entre las dimensiones extremas de las partículas. Estas determinaciones suelen hacerse con frecuencia en los áridos destinados a ser empleados en pavimentos de carreteras. La norma NLT 354/74 proporciona un *índice de lajas y agujas de los áridos para carreteras. 28

29 Los huecos: la Porosidad La porosidad y el índice de poros se determinan a partir del peso específico de las partículas y peso específico seco. La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen, y el peso específico es la cantidad de peso por unidad de volumen. Los suelos y rocas son sistemas trifásicos: sólido + líquido + gas. Normalmente el líquido es agua y gas vapor de agua. RECONOCIMIENTOS DE SUELOS ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS Los huecos: la Porosidad La porosidad (n) es el volumen ocupado por líquido y/o gas. El índice de poros (e) es la relación entre el espacio ocupado por poros y el ocupado por las partículas sólidas. Dentro de un conjunto o agregado de granos minerales, existe una cantidad de huecos dependiente del grado de compacidad, del tamaño de las partículas, de la redondez y esfericidad de los granos... Este espacio entre granos constituye la porosidad del sólido, manteniendo una relación directa con su permeabilidad. El Índice de Poros (e) es la relación del volumen de poros respecto al volumen de partículas sólidas. La relación entre el índice de poros (e) y el de porosidad (n) queda representado gráficamente en el esquema, y se interpreta: n = e / 1+e e = n / 1-n De manera genérica, en el siguiente cuadro se describen los valores típicos de las diferentes propiedades elementales de suelos y rocas. 29

30 La cohesión La mecánica de suelos hace una clara distinción entre suelos cohesivos y no cohesivos: RECONOCIMIENTOS DE SUELOS ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS La cohesión Suelos cohesivos o coherentes.- son aquellos cuyas partículas o granos (generalmente de tamaño fino), mantienen una ligadura tensional entre si, como consecuencia de sus características físico-químicas. Generalmente se trata de arcillas con plasticidad, impermeabilidad y tamaño de partícula inferior a 2 micras. La dimensión de las tensiones que mantienen ligadas o unidas a estas partículas son muy sensibles a los contenidos en humedad. Suelos no cohesivos o incoherentes.- son aquellos cuyos granos no se mantienen unidos salvo en presencia de cierto grado de humedad en que las fuerzas de tensión superficial del agua que rellena los poros hace de adherente. Generalmente son de estructura granular visible, no plásticos y permeables. La cohesión es la componente friccional del esfuerzo total al que se ve sometido un suelo ante ciertas solicitaciones (confinamiento, presión normal + presión horizontal). Son fuerzas electroquímicas que favorecen la adhesión intergranular. La cohesión de un suelo depende del grado de humedad en tanto que el agua presenta una c= 0. La cohesión efectiva (c ) es la fuerza soportada por el esqueleto granular del suelo tras su drenaje, es decir en condiciones a largo plazo. La cohesión total (c) es la suma de tensiones absorbidas por el agua intergranular y por los propios granos, es decir sin permitir el drenaje o en condiciones a corto plazo. Los esfuerzos horizontales son absorbidos por el rozamiento intergranular que se define como Angulo de rozamiento interno, dependiente del grado de consolidación o presión normal y el agua intersticial que favorece, por lubrificación, el desarrollo del hipotético plano de rotura. Por el contrario, el aumento de la presión normal aumenta el rozamiento entre granos. 30

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