Guía docente de la asignatura GEOTECNIA Y CIMIENTOS

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1 Escuela de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos y de Ingeniería de Minas UPCT Guía docente de la asignatura GEOTECNIA Y CIMIENTOS Titulación: Máster Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos Curso:

2 Guía Docente 1. Datos de la asignatura Nombre Geotecnia y Cimientos Materia Ingeniería estructural, de la construcción y del terreno Módulo Tecnología específica Código Titulación Máster Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos Plan de estudios 2011 Centro Escuela de Ingeniería de Caminos y Minas Tipo Obligatoria Periodo lectivo 1º Cuatrimestre Curso 1º Idioma Español ECTS 6 Horas / ECTS 30 Carga total de trabajo (horas) 180 Horario clases teoría upct.es/index.php/es/a Aula es/index.php/es/academica Horario clases prácticas cademica Lugar Laboratorio de Geotecnia

3 2. Datos del profesorado Profesor responsable Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Correo electrónico Iván Alhama Manteca Unidad Predepartamental de Ingeniería Civil Ingeniería del Terreno Despacho 030, planta baja escuela EICM Teléfono Fax URL / WEB Horario de atención / Tutorías Ubicación durante las tutorías Titulación Vinculación con la UPCT ivan.alhama@upct.es Año de ingreso en la UPCT 2013 Líneas de investigación Experiencia profesional Lunes: 10 a 12 h. y de 17 a 18 h. Martes: 17 a 18 h. Se recomienda contactar previamente con el profesor por correo electrónico Despacho 030, planta baja escuela EICM Dr. Ciencias geológicas Docente de sustitución Métodos numéricos aplicados a Ingeniería del Terreno Geología aplicada

4 Profesor responsable Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Correo electrónico Gonzalo García Ros Unidad Predepartamental de Ingeniería Civil Ingeniería del Terreno Despacho 028, planta baja escuela EICM Teléfono Fax URL / WEB Horario de atención / Tutorías Ubicación durante las tutorías Titulación Vinculación con la UPCT gonzalo.garcia@upct.es Año de ingreso en la UPCT 2017 Líneas de investigación Experiencia profesional Miércoles: 9 a 11 h. Viernes: 9 a 11 h. Se recomienda contactar previamente con el profesor por correo electrónico Despacho 028, planta baja escuela EICM Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Docente de sustitución Métodos numéricos aplicados a Ingeniería del Terreno Proyectos en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos

5 3. Descripción de la asignatura 3.1. Presentación La asignatura presenta fundamentos y conceptos sobre los que se apoya la mecánica de suelos a un nivel avanzado y de rocas, con el fin de poder comprender el comportamiento mecánico del terreno y poder hacer un análisis crítico a la hora de aplicar códigos de diseño geotécnico de cimentaciones, desmontes y terraplenes Aportación de la asignatura al ejercicio profesional Muchos de los procedimientos de diseño y construcción de obras geotécnicas disponibles en la actualidad, en especial de cimentaciones, son resultado de la experiencia adquirida y, usados de modo correcto, darán resultados aceptables. Sin embargo, para ello es necesario que el ingeniero entienda los fundamentos teóricos que explican el comportamiento mecánico de suelos y rocas Relación con otras asignaturas del plan de estudios Esta asignatura sienta las bases de necesarias para poder cursar la asignatura optativa Procedimientos especiales de construcción de segundo de Máster. Existe una relación estrecha con las asignaturas de la materia Ingeniería estructural, de la construcción y del terreno 3.4. Incompatibilidades de la asignatura definidas en el plan de estudios No existen 3.5. Recomendaciones para cursar la asignatura Es muy recomendable poseer conocimientos de matemáticas, física, mecánica, resistencia de materiales y geotecnia básica a nivel de grado Medidas especiales previstas Todo alumno que por circunstancias diversas necesitara de medidas especiales, debe comunicarlo al profesor al principio del cuatrimestre.

6 4. Competencias 4.1. Competencias básicas del plan de estudios asociadas a la asignatura Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio 4.2. Competencias generales del plan de estudios asociadas a la asignatura Capacitación científico técnica y metodológica para el reciclaje continuo de conocimientos y el ejercicio de las funciones profesionales de asesoría, análisis, diseño, cálculo, proyecto, planificación, dirección, gestión, construcción, mantenimiento, conservación y explotación en los campos de la ingeniería civil Conocimiento de la profesión de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y de las actividades que se pueden realizar en el ámbito de la ingeniería civil 4.3. Competencias específicas del plan de estudios asociadas a la asignatura Aplicación de los conocimientos de la mecánica de suelos y de las rocas para el desarrollo del estudio, proyecto, construcción y explotación de cimentaciones, desmontes, terraplenes, túneles y demás construcciones realizadas sobre o a través del terreno, cualquiera que sea la naturaleza y el estado de éste, y cualquiera que sea la finalidad de la obra de que se trate 4.4. Competencias transversales del plan de estudios asociadas a la asignatura Comunicación eficaz oral y escrita: se espera del estudiante que sea capaz de transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado Resultados esperados del aprendizaje Al cursar la materia el alumnado debe ser capaz de: 1. Identificar y comprender las propiedades elementales del suelo y sus formas de caracterización, así como las técnicas de reconocimiento geotécnico del terreno. 2. Comprender y utilizar las leyes básicas que rigen los problemas de tensión deformación en suelos y rocas, y los procedimientos de evaluación de estados límite geotécnicos aplicados a cimentaciones, muros, taludes y obras subterráneas. 3. Conocer los principios básicos que rigen en flujo en medios porosos, incluyendo los problemas de consolidación. 4. Comprender los factores que influyen en resistencia de los suelos y las rocas.

7 5. Contenidos 5.1. Contenidos según el plan de estudios Bases teóricas de mecánica del suelo y de las rocas. Reconocimientos, estudios e informes geotécnicos. Bases del proyecto geotécnico. Cimentaciones. Estabilidad de taludes y estructuras de sostenimiento. Obras subterráneas (túneles, aparcamientos) Programa de teoría Unidad didáctica 1. Fundamentos 2.Tensiones en el terreno 3.Deformaciones en el terreno 4.Cálculo de cimentaciones 5. Obras subterráneas Tema 1.1: Introducción. Conceptos básicos de mecánica de suelos y rocas 1.2: Reconocimiento y prospección geotécnica del terreno 2.1: Leyes constitutivas. Estados tensionales 2.2: Teoría de la resistencia al corte 2.3: Estabilidad de taludes 2.4: Muros de contención rígidos 2.5: Muros flexibles. Entibaciones 3.1: Asientos elásticos de depósitos de suelo 3.2: Asientos de consolidación 4.1: Cimentaciones superficiales 4.2: Cimentaciones profundas 5.1 Métodos de excavación en suelo y roca 5.2 Métodos de auscultación TEMA Problemas planteados por los suelos en ingeniería - Clasificación de los suelos desde el punto de vista geotécnico. Parámetros físicos fundamentales - Ensayos de identificación - Flujo de agua en el terreno. Redes de flujo - Comportamiento elástico y no lineal del suelo - Mecánica de rocas - Propiedades mecánicas de las rocas - Tensión y deformación de la matriz rocosa y de los macizos rocosos - Clasificaciones geomecánicas - Descripción de macizos rocosos TEMA Objeto del estudio geotécnico - Fases del estudio geotécnico - Información previa - Reconocimiento del terreno - Trabajos de campo - Trabajos de laboratorio - Presentación de la información; el informe geotécnico

8 TEMA Ecuaciones constitutivas del sólido elástico - Estados tensionales del suelo. Círculos de Mohr - Trayectorias tensionales. Plano de Lambe - Tensiones principales. Orientación de los plano principales - El círculo de deformaciones TEMA Criterio de rotura de Mohr Coulomb - Ensayos geomecánicos de laboratorio: corte directo y triaxial. - Interpretación de los ensayos. Tensiones totales y efectivas - Parámetros de tensión intersticial TEMA Estabilidad de taludes infinitos en arcillas y en arena - Estabilidad de taludes finitos en arcillas y en arena - Efecto de la filtración - Estabilidad de desmontes y terraplenes a corto y largo plazo - Taludes en roca TEMA Estados de empuje activo y pasivo de Rankine. Estado de reposo - Muros de gravedad y en voladizo - Métodos simplificados de Terzaghi - Muros de tierra armada TEMA Diseño de tablestacas. Anclajes - Cálculo de entibaciones - Estabilidad de excavaciones sostenidas con lodos bentónicos TEMA Cálculo de tensiones en el semiespacio elástico. Teoría de Boussinesq - Bulbos de esfuerzos. Diagrama de Newmark - Asientos elásticos de depósitos de suelo TEMA Consolidación vertical. Teoría de Terzaghi - Análisis de asientos de depósitos de arcillas a largo plazo - Método de Skempton Bjerrum TEMA Tipología de cimentaciones superficiales - Capacidad portante y asientos de cimentaciones en arcillas - Capacidad portante de cimentaciones en arena - Asientos de cimentaciones en arena. Métodos empíricos - Asientos totales y diferenciales en cimentaciones. Valores admisibles TEMA Tipología de cimentaciones profundas. Grupos de pilotes - Capacidad portante de pilotes en arena - Capacidad portante de pilotes en arcilla. Rozamiento negativo - Asientos de grupo de pilotes en arcilla - Pruebas de carga. Modelización TEMA Influencia de las condiciones geológicas y parámetros de cálculo - Métodos de excavación en suelo - Métodos de excavación en roca TEMA Problemas geológicos geotécnicos - Control de asentamientos - Influencia de la excavaciones en estructuras próximas

9 5.3. Programa de prácticas Se llevarán a cabo prácticas en el laboratorio de geotecnia de la UPCT. Resistencia: ensayo de corte directo (Tema 2.2) Deformación: ensayo edométrico (Tema 3.2) Las prácticas de informática se realizarán en el aula de informática (Tema 2.3 y 3.2) La asistencia a prácticas es obligatoria. Los contenidos de las sesiones de prácticas pueden variar en función de la disponibilidad de aparatos de laboratorio. Los alumnos deben completar los guiones de prácticas de laboratorio durante la misma sesión. El profesor firmará el documento si está completo. Al finalizar el periodo de clases y antes del examen final, el alumno ha de enviar un único documento pdf con los guiones de prácticas completos y firmados por el profesor. El archivo debe nombrarse de la siguiente forma: Nombre y Apellidos_Prácticas Lab. de Geotecnia y Cimientos_ ). Los alumnos deben completar los ejercicios propuestos en los guiones de prácticas de informática. El alumno ha de enviar un documento pdf que debe nombrarse de la siguiente forma: Nombre y Apellidos_Prácticas informática de Geotecnia y Cimientos_ ). La fecha límite de entrega del documento la propondrá el profesor Programa de teoría en inglés Teaching unit 1. Fundamentals 2. Stress in a soil mass 3. Strain in the ground 4. Foundations analysis 5. Underground constructions Lesson 1.1: Introduction. Basic concept of soil and rock mechanics 1.2: Subsoil exploration. Test and sampling method. Geotechnical report 2.1: Constitutive law. Stress state 2.2: Shear strength of soils. Mohr Coulomb theory 2.3: Slope stability 2.4: Rigid retaining walls 2.5: Yielding walls. Braced cut systems 3.1: Elastic settlements of soils deposits 3.2: Consolidation settlements 4.1: Design of shallow foundations 4.2: Design of pile foundations 5.1: Methodologies for tunneling 5.2: Ground movements due to tunnelling

10 5.5. Objetivos de aprendizaje detallados por unidades didácticas (opcional) Unidad didáctica 1. Fundamentos Objetivo Dotar al alumno de los conocimientos necesarios para poder clasificar y describir un suelo, según la nomenclatura establecida, a partir de inspecciones de campo y ensayos de laboratorio y campo. Resolver problemas derivados de la presencia de agua en suelos: flujo bajo estructuras de contención, problemas de sifonamiento, subpresiones, etc. 2.Tensiones en el terreno 3.Deformaciones en el terreno 4.Cálculo de cimentaciones 5. Obras subterráneas Capacidad para el análisis geomecánico de estructuras geotécnicas incluyendo la aplicación de modelos tanto analíticos como numéricos así como el diagnóstico en situaciones que pueden plantearse en el ámbito de la ingeniería del terreno Analizar e interpretar, con el apoyo de modelos predictivos y ensayos de laboratorio y de campo, la respuesta del terreno ante variaciones en el estado de tensiones en el terreno. Capacidad para el análisis geomecánico de estructuras geotécnicas incluyendo la aplicación de modelos tanto analíticos como numéricos así como el diagnóstico en situaciones que pueden plantearse en el ámbito de la ingeniería del terreno Adquisición de criterios para evaluar las metodologías adecuadas para el diseño y ejecución de obras subterráneas.

11 6. Metodología docente 6.1. Actividades formativas Actividad Técnicas docentes Trabajo del estudiante Horas Clase de teoría Clase expositiva. Resolución de dudas. Presencial: Toma de apuntes. Dudas 30 No presencial: Estudio personal 50 Clase de problemas Prácticas de laboratorio Prácticas de informática Resolución y entrega individual de problemas Problemas tipo. Énfasis en la metodología de resolución de problemas. Cada sesión de prácticas consta de una pequeña descripción del procedimiento del ensayo, su utilidad y la interpretación de los resultados (ya visto durante las clases de teoría). Se emplea para ello presentaciones en formato digital. Posteriormente y por grupos, los alumnos practican el ensayo sobre muestras de suelo siguiendo un guión de prácticas. Se realizará una práctica de informática con software comercial. Las prácticas se realizan en el aula de informática El profesor entrega problemas propuestos para que el alumno los realice en casa y los entregue de forma individual. El profesor corrige los ejercicios tras la entrega Presencial: Comprensión. Participación activa. Dudas No presencial: Resolución de problemas de forma independiente. Presencial: Realización de prácticas. Entrega de informes de prácticas. No presencial: Presencial: Entrega de informes de prácticas. Presencial: Realización y corrección. Planteamiento de dudas. No presencial: Realización de los trabajos de modo individual Seminarios / salidas Se realizará un seminario impartido por un profesional, una visita técnica o una salida al campo Presencial: Realización de un cuestionario o trabajo relativo a la visita. 5 Tutorías Resolución de todo tipo de dudas relacionadas con la asignatura. Presencial: Planteamiento de dudas en horario de tutorías. 2 Exámenes Evaluación escrita Presencial: 8 180

12 6.2. Resultados (4.5) / actividades formativas (6.1) Resultados del aprendizaje (4.5) Actividades formativas (6.1) Clases de teoría x x x x Clases de problemas x x x Clases de prácticas x x x Prácticas de informática x x Entrega de ejercicios x x x Seminarios x Exámenes x x x x

13 7. Evaluación 7.1. Técnicas de evaluación Tipo Instrumentos sumativa formativa Criterios Peso (%) Resultados (4.5) evaluados Prueba escrita** Prácticas de laboratorio y/o salidas de campo* Prácticas de informática* Resolución y entrega de problemas individuales x x x x Evaluación de conceptos teóricos y de su aplicación mediante: Ejercicio teórico práctico o examen tipo test (20%) 2 Problemas (80%) Se evalúala asistencia a las prácticas y el aprovechamiento de los alumnos, comprobando que completan el guión de prácticas o el cuestionario que se entregue. Asistencia a las prácticas. Se evalúa el aprovechamiento de los alumnos supervisando que resuelven los ejercicios propuestos. Se evalúa los resultados de los ejercicios, la metodología empleada y el esfuerzo realizado. 70% 1,2,3,4 10% 1,4 10% 2 10% 1,2,3,4 * La asistencia a prácticas de informática, de laboratorio o las salidas al campo son obligatorias para superar la asignatura. En caso de no asistir, el alumno tendrá opción a un examen específico de cada práctica que tendrá que superar para poder considerar el resto de notas de la asignatura. **Para que computen los demás apartados en la nota final, se ha de superar con un mínimo de 5 sobre 10, la prueba escrita Mecanismos de control y seguimiento Se realizan pruebas en clase, a intervalos regulares, de modo que el alumno sea consciente de su progreso y comprensión de la material. Las actividades de formación sumativa permiten comprobar el grado de consecución de las competencias generales y específicas.

14 8. Recursos y bibliografía 8.1. Bibliografía básica Aunque los elementos principales del curso serán expuestos en clase, se espera que el alumno profundice en cada tema de modo individual por medio de consulta bibliográfica, sobre todo en aquellos puntos en los que necesita un repaso de los conceptos básicos. Como fuente de consulta, se recomiendan los siguientes libros (disponibles en la biblioteca de la UPCT): Geotecnia y Cimientos. Vol. I y II. J. A. Jiménez Salas (1980). Editorial Rueda. Mecánica de Suelos. P.L. Berry y D. Reid (1993). Editorial Mc. Graw Hill. Mecánica de Suelos. Lambe. Editorial Limusa. Ingeniería Geológica. González de Vallejo. Prentice Hall. Principios de Ingeniería de Cimentaciones. B. M. Das (2006). Ed. Thomson. 5ª ed. Principles of Geotechnical Engineering. B. M. Das. Editorial Thomson. 4ª edición. The mechanics of soils and foundations. John Atkinson. Taylor and Francis Bibliografía complementaria Mecánica de Suelos. Vol. I, II y III. Juárez Badillo y Rico Rodríguez. Editorial Limusa. Mecánica de Suelos y Cimentaciones. Vol. I y II. Fernando Muzás. UNED. Mecánica del Suelo. Celso Iglesias. Editorial Síntesis Recursos en red y otros recursos El aula virtual será el espacio en el que el profesor pondrá a disposición del alumno material docente: guías de laboratorio, relación de problemas, supuesto práctico, índice de cada tema, etc. También se podrá consultar en este espacio información relativa a convocatorias de exámenes, grupos de prácticas y horarios, modificaciones en horarios previstos, etc. El material proporcionado por el profesor es una guía de clase y de estudio pero en ningún caso se puede sustituir por libros y material revisado.