CAPÍTULO 3. INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA

Transcripción

1 CAPÍTULO 3. INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA 3.1. INTRODUCCIÓN Objetivo Los objetivos de la investigación geotécnica en el caso de construcciones nuevas son la obtención de información confiable que permita realizar un diseño ingenieril bajo adecuadas pautas de calidad, economía y seguridad y que, a la vez, cumpla con los requerimientos necesarios para la formulación del presupuesto racional de los trabajos y su correspondiente construcción. La investigación debe ser planificada de forma tal que permita obtener información de las condiciones geotécnicas prevalecientes en el predio y sus adyacencias, incrementando el conocimiento actual del emplazamiento de la obra y/o para verificar la información existente. El objetivo perseguido por la investigación geotécnica en aquellos predios donde ya ocurrió una falla en la construcción, se describe en el artículo ; el análisis de la seguridad de las construcciones aledañas se especifica en el artículo y el aprovechamiento de los materiales para la construcción se establece en el artículo Las tareas primordiales consistirán en investigar y determinar los perfiles geotécnicos de los suelos y rocas así como las condiciones del agua subterránea. Dichos perfiles deberán ser determinados mediante la minuciosa visualización de las muestras obtenidas y de los correspondientes ensayos de laboratorio. Para ello se deberán emplear los métodos y terminología descriptos en el Capítulo 8. Asimismo, y cuando sea necesario, se deberán describir las discontinuidades y fallas de la estratigrafía (ver el artículo ). Las investigaciones deberán abarcar todo el predio y, principalmente, la superficie de terreno donde se ha decidido construir o aquella donde se sospeche que se pueda producir una modificación temporaria o permanente como consecuencia de los trabajos a realizar. Cuando los materiales constructivos estén en contacto con los suelos y aguas, pueden ser atacados y sufrir deterioros que afecten sus características geométricas y mecánicas. Por esta razón la investigación geotécnica debe prever, cuando corresponda, la realización de análisis químicos de las muestras de suelos y aguas obtenidas en las perforaciones o calicatas con el fin de determinar los potenciales de corrosión del acero y el grado de ataque a los hormigones y a las maderas (ver el artículo 3.7). En ciertos predios donde se presuma la existencia, o donde la misma esté documentada, de cavidades naturales o producidas por el hombre en el subsuelo, y donde sus techos puedan colapsar como consecuencia de los trabajos, se deberá detectar, relevar y determinar el potencial de colapso de dichas cavidades. (ver el artículo ). Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-17

2 Planeamiento y control Con anterioridad al comienzo de la campaña de investigación geotécnica, toda la información mencionada en el Capítulo 2 deberá ser recopilada y analizada en su conjunto, con el fin de completar el conocimiento preliminar de las condiciones del predio y de los problemas que pudieran surgir inherentes al mismo. Esto permitirá tener una visión global de la situación y determinar la extensión y el tipo de investigación geotécnica a encarar (ver el artículo ). La totalidad de la investigación geotécnica deberá estar concluida con anterioridad a la finalización de la etapa de diseño. No obstante, existen situaciones donde se requieren investigaciones geotécnicas complementarias una vez comenzada la fase constructiva, como es el caso de los túneles TIPOS DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA Predios vírgenes o para construcciones de diferente tipo o destino al que albergaban Las investigaciones que se deben realizar en estos casos difieren de las mencionadas anteriormente (ver el artículo 2.5.) ya que éstas son más rigurosas y deben abarcar una gran variedad de variables que brinden la información necesaria para la selección del predio, la ubicación de las nuevas obras, el diseño de las mismas y su construcción Predios donde ya ocurrió una falla en la construcción Las investigaciones en este tipo de predios se deben orientar a determinar la causa de la falla y a obtener la suficiente información como para llevar a cabo el diseño, y posteriores trabajos de reparación. Las tareas de observación, replanteo y medición de la estructura, con el fin de determinar el modo o mecanismo de falla, son las primeras que se deben llevar a cabo Seguridad de las construcciones aledañas Efecto de las nuevas construcciones sobre las existentes En casos especiales puede resultar necesaria la investigación de los terrenos donde se asientan las construcciones vecinas, incluso las lejanos, con el fin de determinar la influencia que puedan producir las nuevas construcciones sobre las existentes como consecuencia de la alteración en las características del perfil estratigráfico y de las condiciones del agua subterránea existente debido a los trabajos a realizar. En tales casos, se deberá dar inmediato aviso al Ingeniero o Arquitecto responsable del proyecto a fin de acordar, con los propietarios de los predios en cuestión, las condiciones y modalidad de la investigación a efectuar Tipo de efectos Las estructuras existentes pueden ser afectadas por la alteración de las siguientes condiciones: Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos Cap. 3-18

3 (a) Excavaciones o demoliciones en las adyacencias que pueden producir una reducción en la sustentación de la estructura, ya sea por deformación general o por inestabilidad del talud. (b) Trabajos de minería subterránea o de túneles en las vecindades del predio que pueden producir deformaciones de los estratos o, incluso, subsidencia. (c) Sobretensiones inducidas en las estructuras de fundación y/o de sostenimiento linderas y/o en los estratos de fundación de las mismas. También por efectos del empuje sobre las estructuras aledañas que pueden dar origen a condiciones límites que pueden provocar tensiones y/o deformaciones que excedan las admisibles reglamentarias o de serviciabilidad de las estructuras y rellenos adyacentes como consecuencia de las nuevas construcciones. (d) Vibraciones y movimientos del terreno como consecuencia del tránsito, trabajos de pilotaje y voladuras con explosivos, compactación dinámica y sismos inducidos. (e) Abatimiento del nivel freático que ocasione grandes incrementos de las tensiones efectivas con la consiguiente consolidación del suelo aledaño, afectando la serviciabilidad de las estructuras adyacentes mediante asentamientos. También puede ocurrir que, si el sistema de bombeo no posee un adecuado filtro, las partículas finas del suelo puedan ser arrastradas ocasionando asentamientos en estructuras, inclusive a grandes distancias del sumidero. (f) Contracción y/o expansión de los suelos, que se produce como consecuencia del cambio de los factores climáticos, trasplante de árboles y/o vegetación, calor producido por hornos industriales (incluyendo calcinación de los suelos). (g) Movimientos del suelo asociados a los fenómenos de congelamiento y/o deshielo, natural o artificial. (h) Impedimentos al drenaje, ocasionando una eventual crecida del nivel de las aguas subterráneas originando el ablandamiento de los estratos cohesivos y la pérdida de la capacidad de carga de los mantos permeables, incrementando la presión neutra y conduciendo a problemas de estabilidad de taludes y muros de contención. (i) Alteraciones de los cursos de agua, naturales o artificiales que pueden producir efectos de socavación en la margen interna de los cursos en llanura y acumulación de sedimentos en la margen externa mientras que, en las zonas montañosas, puede profundizar su cauce Procedimiento En este tipo de situaciones, el objetivo buscado es determinar y entender los cambios que se pueden producir, predecir sus efectos y consecuencias y desarrollar alternativas que puedan evitar y/o mitigar los mismos. Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-19

4 Materiales para la construcción La investigación geotécnica debe dar apoyo específico para realizar el estudio de los materiales para la construcción, la que puede estar enfocada a: (a) Determinar la conveniencia y volumen de los yacimientos a ser utilizados en la construcción. (p.e.: si el material proveniente de una excavación puede ser utilizado como relleno en otro sector). (b) Buscar materiales de características particulares para trabajos específicos (p.e.: agregados para hormigón, suelos seleccionados para obras viales, etc.). (c) Determinar la posibilidad de la remoción de un determinado material en un basurero por cuestiones ambientales. (d) Ubicar predios convenientes para el relleno con materiales removidos (p.e.: desperdicios industriales o domiciliarios o materiales provenientes de obras de dragado) RELEVAMIENTO GEOLÓGICO PARA LA INVESTIGACIÓN GEOTECNICA Este Reglamento no establece prescripciones sobre temas geológicos No obstante en el artículo A.2. del anexo, se describen someramente los requisitos de los mapas geológicos para su utilización geotécnica en una obra de ingeniería civil. En el caso que éstos no brinden toda la información necesaria, se procederá a un relevamiento geológico complementario. Si por el contrario, la información obtenida es suficiente para el proyecto en cuestión, se recomienda de igual modo realizar el relevamiento visual a pie cuando corresponda EXTENSIÓN DE LA INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA Principios generales La extensión de la investigación geotécnica estará determinada por el tipo de predio, las características de la estratigrafía y su variación, las características y variación del agua subterránea, el tipo de proyecto y la cantidad y confiabilidad de la información geotécnica disponible como antecedente. La investigación geotécnica será efectuada mediante la utilización de alguno o algunos de los métodos para realizar la prospección de los suelos, rocas y aguas subterráneas indicados en el artículo 3.6. y en el Capítulo 4. En el presente Reglamento se establecen disposiciones mínimas acerca de la cantidad de exploraciones, separación y profundidad de las mismas, determinaciones y ensayos de campo, muestreo, ensayos de laboratorio y elaboración de los respectivos Informes Geotécnicos. Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos Cap. 3-20

5 Características y variabilidad de los estratos Cuanto mayor sea la variabilidad en las características de los estratos, mayor será la extensión de la investigación geotécnica a realizar para obtener un conocimiento acabado de la composición geotécnica del predio. Esta prescripción es de aplicación tanto desde el punto de vista de su extensión superficial y de la cantidad de exploraciones a efectuar, como de la profundidad de las mismas y de los correspondientes ensayos de campo y de laboratorio Planificación de la investigación geotécnica La investigación deberá brindar información con la suficiente exactitud, dependiendo del alcance establecido para la misma, como para permitir desarrollar, según corresponda: (a) la factibilidad de la obra, o (b) la evaluación de un diseño geotécnico-estructural económico y que cumpla con todas las exigencias del proyecto. (c) la verificación de las hipótesis asumidas para el diseño y/o la caracterización de las anomalías geotécnicas detectadas durante la etapa constructiva. Asimismo, deberá incluir, con la precisión resultante del alcance establecido para la etapa de investigación correspondiente, las recomendaciones acerca de los posibles métodos constructivos, las consideraciones a tener en cuenta en virtud de los mismos y, cuando corresponda, indicar las posibles fuentes de materiales para la etapa constructiva. La planificación deberá incluir, como mínimo, los siguientes aspectos: (a) las técnicas de reconocimiento a utilizar (b) el número de puntos de prospección y su ubicación (c) la profundidad (o profundidades) de investigación (d) el muestreo y ensayos in-situ a realizar (tipo y cantidades estimados) (e) tipo y cantidades de ensayos (estimativos) a realizar en laboratorio En función de los aspectos descriptos, la planificación tendrá las siguientes etapas: (a) estudios de evaluación (b) estudios de proyecto (c) estudios para la construcción Estudios de evaluación. Los mismos deberán incluir una cantidad mínima de prospecciones (perforaciones, sondeos y calicatas con ensayos in situ y extracción de muestras para ensayos de laboratorio) que permitan definir la estratigrafía del subsuelo y determinar, a grandes rasgos, sus propiedades geotécnicas. Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-21

6 En la Tabla 3.1. se establece la cantidad mínima de puntos de exploración (sondeos con extracción de muestras y ensayos de campo y laboratorio) en función de la superficie del predio y de la complejidad del terreno. A los fines de este Reglamento la complejidad del terreno se define de la siguiente forma: (a) complejidad baja: corresponde a terrenos de topografía llana y/u ondulaciones suaves, muy homogéneos en planta dentro del área relevada, de buena calidad como suelos de fundación, aptos para cimentaciones superficiales, (b) complejidad alta: corresponde a terrenos de topografía fuertemente movida y/o bastante heterogéneos en planta y/o con deficientes condiciones de fundación (posible empleo de fundaciones profundas) o requerimientos especiales (suelos expansivos, colapsables, licuefaccionables, etc.), (c) complejidad media: corresponde a situaciones intermedias entre las anteriores. El grado de complejidad a establecer se refiere tanto a la complejidad geotécnica como a la topográfica y morfológica. Tabla 3.1. Cantidad mínima de sondeos. Complejidad Superficie (Ha) Baja Media Alta Cuando en el predio en estudio existan sectores con diferente grado de complejidad, las condiciones de la Tabla 3.1. se deberán aplicar por separado a cada una de ellas. Cuando las condiciones del terreno permitan aconsejar o aceptar otro tipo de prospección, los sondeos indicados en la Tabla 3.1. se podrán sustituir, total o parcialmente, por otros métodos de acuerdo con la siguiente equivalencia aproximada: 1 sondeo c/spt+muestras 3 sondeos penetrométricos CPT 4 calicatas + muestras. Con respecto a la profundidad, muestreo y demás detalles de estas prospecciones se deberán seguir las especificaciones de los estudios de proyecto Estudios de proyecto El objetivo de los estudios de proyecto será la ampliación de los estudios e investigaciones geotécnicas efectuados durante la etapa anterior, incluyendo nuevas prospecciones mediante puntos de exploración (sondeos con extracción de muestras y ensayos de campo y laboratorio) los que deberán estar situados en correspondencia con la implantación de las obras previstas en el diseño preliminar de las mismas (Anteproyecto Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos Cap. 3-22

7 general de obras) y compatibilizados con los llevados a cabo durante los estudios de evaluación. La distribución en planta de dichas prospecciones se deberá adecuar a la superficie y extensión de las obras, a la complejidad del terreno (detectada y/o verificada durante las investigaciones de la primera etapa) y a las particularidades del proyecto. A tal efecto, se deberán considerar los siguientes aspectos: a) Densidad de puntos de prospección. Los factores fundamentales en la planificación de estos estudios son: el tipo de obra (será de aplicación la Tabla 3.2.) la variabilidad y naturaleza previsible o comprobada del terreno Tabla 3.2. Clasificación de las obras y estructuras. CLASE DESCRIPCIÓN C-1 Edificios para vivienda o industriales, de hasta 2 plantas, con estructura autoportante o independiente. C-2 Edificios para vivienda o industriales, de menos de 4 plantas sin muros de carga, con estructura isostática o muy flexible y cerramientos independizados de la deformación de la estructura. C-3 Edificios de 4 a 10 plantas o que, teniendo menos de 4 plantas, no cumplen las condiciones anteriores. C-4 Edificios de 11 a 20 plantas. C-5 Edificios de carácter monumental o singular, o con más de 20 plantas. (Serán objeto de un reconocimiento especial cumpliendo, al menos, las condiciones que corresponden a la Clase C-4. C-6 Puentes con luces de hasta 35m. C-7 Puentes con luces mayores de 35 m y/o con calzadas separadas (tableros paralelos). C-8 Obras portuarias. C-9 Líneas de transmisión eléctrica. C-10 Caminos, autopistas, canales, ductos de todo tipo. Nota: en el número de plantas se incluyen los subsuelos. Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-23

8 b) Plan de prospecciones Para determinar el Plan de prospecciones, se deberán considerar los valores d máx indicativos de las distancias en las que se pueden esperar variaciones significativas en la naturaleza o propiedades del subsuelo. A título orientativo, y a efectos del planeamiento de la campaña de investigaciones para la Etapa de Proyecto, se podrán adoptar los valores de d máx indicados en la Tabla 3.3. y que representan las distancias en las que se pueden esperar variaciones significativas en la naturaleza o propiedades del subsuelo. Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos Cap. 3-24

9 Tabla 3.3. Distancias máximas entre puntos de reconocimiento según tipo de terreno. GRUPO DESCRIPCIÓN DEL TERRENO d máx (m) Terrenos de variabilidad baja OBSERVACIONES T-1 T-2 Sedimentos finos consolidados (margas, arcillas, limos, etc.), con relieve suave y en grandes espesores. Vegas y terrazas de grandes ríos en su curso medio o bajo. Marismas y albuferas Rocas blandas sedimentarias (areniscas, arcillitas, limolitas, etc.) Depósitos granulares gruesos no fluviales, con contenido significativo de suelos y/o agregados finos. Terrenos de variabilidad media Deltas y estuarios de grandes ríos Depósitos costeros eólicos, dunas Según dirección Formaciones encostradas, caliches Depósitos al pie de ladera, salida de barrancos Suelos residuales sobre granitos o calizas Suelos residuales sobre esquistos y otras Según buzamiento rocas. Coladas basálticas antiguas Rocas blandas no estratificadas Terrenos de variabilidad alta d var (m) T-3 Cauces, terrazas y deltas de ríos torrenciales Antiguas llanuras de inundación de ríos divagantes (con meandros). Morenas y depósitos glaciares Alternancia de gravas y suelos finos en laderas suaves no fluviales. Terrenos yesíferos con problemas de disolución. Suelos residuales sobre granitos o calizas en la meseta. Calizas con problemas de disolución (Karst) Terrenos volcánicos Suelos colapsables, licuefaccionables Suelos expansivos Mallines, turbas, etc NOTA: d var : distancias en las que son de esperar variaciones Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-25

10 En los estudios de nivel reducido los puntos de reconocimiento se deberán ubicar con una densidad media de 1/400m 2. En los estudios de nivel normal y para edificios correspondientes a los tipos C-1 y C-2 (ver la Tabla 3.2.) los puntos de reconocimiento se deberán situar, como máximo, a la distancia d máx establecida en la Tabla 3.3., salvo que la misma exceda las dimensiones del predio. Para otros tipos de edificios u obras, los puntos se deberán situar de acuerdo con los criterios especificados en la tabla 3.4. Tabla 3.4. Distancias máximas entre puntos de reconocimiento según el tipo de obra. Estructura Tipo d (m) C-1, C-2 Dmáx 30 d o (m) C-3 0,8 d máx 25 C-4 0,7 d máx 20 C-5 0,6 d máx 15 C-6 Una (1) en correspondencia con cada pila o estribo. C-7 Dos (2) en correspondencia con cada pila o estribo. C C-9 Una (1) en correspondencia con cada estructura de sostén o retención. C NOTA: d o : distancia media entre perforaciones a adoptar para el planeamiento inicial cuando no se dispone de información geotécnica local Estudios para la construcción Los estudios se deberán realizar con el fin de completar la Información Geotécnica obtenida durante las Etapas anteriores (Estudios para Evaluación, (artículo ) y Estudios para Proyecto, (artículo )) o bien, una vez iniciadas las obras, por causa de la aparición de alguna anomalía o condiciones locales no detectadas durante los estudios e investigaciones ya indicados Calicatas de exploración previas Previamente a la planificación de una investigación geotécnica, puede ser conveniente llevar a cabo calicatas de exploración, las cuales deberán llegar a una profundidad acorde al objetivo de la investigación para el diseño. Éstas tendrán por finalidad proyectar el alcance y método de investigación geotécnica a seleccionar. Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos Cap. 3-26

11 Por esta razón las calicatas deberán ser cuidadosamente inspeccionadas, registradas y, si fuera necesario, se deberán tomar muestras de las paredes y fondo para ensayos in-situ o posteriores de laboratorio Ubicación La ubicación de las exploraciones deberá ser tal que permita obtener una visión geotécnica global de todo el predio en cuestión, haciendo hincapié en la impronta de la nueva construcción o trabajos a realizar (excavación, préstamos, etc) así como de los accesos a ésta, si fuesen parte del proyecto. También deberá permitir obtener, con suficiente precisión, los parámetros geotécnicos necesarios para poder realizar el diseño de todas las tareas relacionadas, directa o indirectamente con los suelos, rocas y agua subterránea. Para el caso de aquellas ubicaciones donde se requiera mayor detalle, como ser estructuras principales, movimiento de suelos, sectores del terreno con características geotécnicas complejas, sectores donde el diseño de los trabajos presente cierta complejidad o donde los trabajos impliquen complicaciones, se deberán realizar exploraciones para tal fin Separación planimétrica Principios generales La separación en planta de las exploraciones se deberá establecer en función de la distribución de las estructuras y de los trabajos a realizar en el predio y en las adyacencias. En el caso de obras de Ingeniería especiales como diques, túneles y grandes excavaciones, la cantidad y distancia entre puntos de exploración también estará gobernada por la geología local. En términos generales, una separación máxima entre puntos de exploración de 20 m será suficiente para la investigación geotécnica en las obras de rutina. Cuando en éstas la construcción principal cuente con construcciones auxiliares, donde la sumatoria de las superficies de las improntas de los trabajos (se considerará la mayor entre la superestructura y el basamento para cada una de ellas) sobre el predio sea inferior a los 200 m 2, como tanques de agua, pequeñas plantas de tratamiento y/o de depuración, estaciones transformadoras y obras similares, el número mínimo de exploraciones a realizar será de dos (2). Para el caso de superficies mayores, la cantidad de exploraciones se obtendrá de aplicar la expresión (1) del artículo Obras superficiales La cantidad de exploraciones a realizar estará dada por la siguiente expresión: siendo: i =1 A Ti n N = (1) 314 N la cantidad de exploraciones a realizar en un predio, A ti la superficie de la impronta de cada uno de los trabajos, expresada en m 2, Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-27

12 314 la superficie del círculo de incidencia de la exploración que lo tiene como centro y con un diámetro de 20 m, expresada en m 2. En el caso de obras de rutina pequeñas, donde la superficie de la impronta de los trabajos (se considerará la mayor entre la superestructura y el basamento) sobre el predio sea inferior a los 200 m 2, el número mínimo de exploraciones a realizar será tres (3). En la Figura 3.4. se presenta, a modo de ejemplo, la distribución de exploraciones sugeridas para obras de implantación superficial cuadrada, rectangular, alargada e irregular. Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos Cap. 3-28

13 N = 4 N mín = 3 N = 6 N = 8 N = 5 N = 8 con zona PREDIOS ALARGADOS N = 10 N = 8 N = 8 con patio interior N = 6 N = 6 con zona problemática N = 9 N = 11 PREDIOS CUADRADOS Y RECTANGULARES PREDIOS CON FORMA DE L PREDIOS IRREGULARES Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-29

14 Figura 3.4. Ejemplos de distribución de exploraciones sugeridas para obras de distinta planta. Para las restantes obras, indicadas según su Categoría, el número mínimo de sondeos de reconocimiento será tres (3). Cuando la aplicación de los criterios señalados anteriormente dé como resultado una cantidad mayor de puntos de sondeo y las características del terreno lo hagan aconsejable, algunos de los sondeos se podrán sustituir por ensayos penetrométricos estáticos o calicatas, con la equivalencia indicada en el artículo En tal caso, los porcentajes máximos a sustituir surgirán de la Tabla 3.5. Tabla 3.5. Sustitución de sondeos Tipo de Terreno % de sustitución T-1 70 T-2 50 T-3 30 Los puntos de reconocimiento se deberán situar según esquemas regulares, con eventual concentración en zonas o sectores conflictivos (por motivos Geotécnicos y/o de Proyecto) Obras lineales La separación estará dada por la naturaleza y características del proyecto y su distribución será en tresbolillo, siguiendo la traza. En la Tabla 3.6. se especifica la separación máxima entre exploraciones según el tipo de obra a encarar. Tabla 3.6. Separación entre puntos de exploración en obras lineales Camino Tipo de obra Conducto cada 50 m. Ferrocarril Canal Línea de transmisión Muelle Puente Subterráneo Separación máxima entre exploraciones (m) cada 50 m, distribuidas en tresbolillo cada 50 m cada 50 m, distribuidas en tresbolillo cada poste/torre cada 30 m. Mínimo 3 exploraciones cada estribo y pila (mínimo) cada 30 m, distribuidas en tresbolillo. En términos generales, se deberá verificar el cumplimiento de los criterios indicados en el artículo Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos Cap. 3-30

15 Profundidad de investigación Principios generales La profundidad de investigación de los estratos estará determinada por la profundidad a la cual el suelo, roca y agua subterránea existentes dejen de afectar las nuevas construcciones. Cuando se detecte la presencia de roca (o suelos cementados), la exploración se deberá continuar hasta penetrar, como mínimo, 5 m de profundidad por debajo del contacto con la misma, a efectos de determinar si se está en presencia de un manto rocoso o de un bloque. Posteriormente se decidirá si la profundidad alcanzada es la suficiente para obtener las características de las rocas compatibles con el proyecto. Las recomendaciones generales a seguir para los casos más específicos, se establecen en los artículos al inclusive Fundaciones de estructuras Para la fundación de estructuras, el criterio a seguir es que las exploraciones se prolonguen en el manto competente por debajo del plano de fundación de la estructura correspondiente. En el caso de las fundaciones superficiales, la distancia h en que las exploraciones deben ser profundizadas por debajo del plano de fundación tentativo será, como mínimo, igual a dos veces el ancho del área cargada. El área cargada se deberá interpretar como: (a) el área de la mayor zapata individual, o, (b) el área de la platea de fundación, o, (c) cuando la fundación sea combinada, el área será la de la platea de fundación. En todos los casos, dicha distancia h será medida por debajo del área cargada más profunda. Cuando se desconozcan las dimensiones de las áreas cargadas, se deberá perforar como mínimo 10 m por debajo del plano tentativo de fundación, quedando ésto supeditado al perfil geotécnico obtenido del parte de exploración en obra y/o del resultado de los ensayos de laboratorio sobre las muestras obtenidas. Independientemente de lo anterior, se deberá verificar que la máxima profundidad de investigación supera a la que resulta de aplicar el criterio de Boussinesq-Fadum para una sobrepresión neta inducida, a dicha profundidad, equivalente al 10 % de la actuante en correspondencia con el plano de fundación adoptado, o del 5 % de la tensión efectiva en el suelo transmitida a dicha profundidad. En todos los casos se deberá adoptar la mayor de las profundidades correspondientes a los criterios enunciados. Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-31

16 Para la situación en que se considere necesario y/o conveniente fundar mediante pilotes, pilas o pozos de fundación no se podrán dar reglas fijas para establecer la profundidad de las exploraciones, por cuanto las características y longitudes de las estructuras de fundación se deben determinar, generalmente, durante la etapa de diseño. No obstante ello, a continuación se establecen algunas recomendaciones a título de guía: (a) detectar los estratos firmes que puedan ser planos posibles de fundación, (b) detectar los estratos compresibles que puedan inducir asentamientos, (c) en el caso de rocas y pilotes trabajando por punta, verificar la homogeneidad del perfil para garantizar el empotramiento del mismo. En primera instancia se deberá perforar, como mínimo, 10 m por debajo del plano tentativo de fundación, quedando esto supeditado al perfil geotécnico obtenido del parte de exploración en obra y/o del resultado de los ensayos de laboratorio sobre las muestras obtenidas. Independientemente de lo anterior, se deberá verificar que la máxima profundidad de investigación supere a la que resulte de aplicar el criterio de Boussinesq-Fadum para una sobrepresión neta inducida, a dicha profundidad, equivalente al 10 % de la actuante en correspondencia con el plano de fundación adoptado, o del 5 % de la tensión efectiva en el suelo transmitida a dicha profundidad. Este análisis se deberá efectuar considerando la superposición de efectos originada por estructuras próximas y las características del (o de los) grupo/s de pilotes. En cualquier caso, donde la fundación sea superficial o profunda, la profundidad de las exploraciones estará gobernada por las características del proyecto y por la información que se pueda recopilar durante los trabajos de gabinete (ver el artículo A.1 del Anexo). No obstante, el criterio ingenieril primará sobre ellos y las profundidades a investigar se deberán modificar en obra en base a las necesidades del proyecto y a los resultados de campo obtenidos Estructuras de contención La investigación de las características geotécnicas de los suelos incidentes sobre las mismas o afectados por su construcción se deberá realizar teniendo en cuenta las condiciones de fundación correspondientes a una estructura continua lineal con fundación superficial o profunda, según el caso. En la eventualidad que se prevea que la misma llevará anclajes (o tensores) que absorban las fuerzas de volcamiento, la investigación se deberá extender por fuera del perímetro correspondiente a dicha obra y hasta una distancia del extradós de la misma que garantice el pleno conocimiento de los suelos y/o rocas involucrados por la cuña de empuje, de manera de asegurar la suficiente longitud y profundidad de empotramiento de la estructura de anclaje (bulbo, pantalla, pilotes, etc.) Presas, diques y estructuras similares Para este tipo de construcciones, la profundidad de investigación debe estar orientada a determinar las posibles fallas producidas por esfuerzos de corte en todo el perfil Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos Cap. 3-32

17 estratigráfico de fundación, así como a predecir los posibles asentamientos diferenciales y totales de los mantos compresibles. Para el caso particular de embalses, la investigación geotécnica será determinante para establecer las condiciones de tubificación y filtración que se puedan producir. No obstante ello la misma se desarrollará hasta la profundidad necesaria, determinada por las condiciones del proyecto y de la estratigrafía local Excavaciones, canteras y yacimientos a cielo abierto Para este tipo de obras, la profundidad de exploración se deberá establecer en función del objetivo fijado que consiste en conocer el perfil estratigráfico que pueda contener las posibles cuñas de deslizamiento para el análisis de la estabilidad de los taludes de las futuras excavaciones. Esto puede conllevar a la prospección de grandes profundidades hasta atravesar los mantos débiles, que son los responsables de la inestabilidad. Asimismo, se deberá investigar el agua subterránea, en especial la de tipo artesiano y aquellos mantos permeables que hagan posible el ascenso del nivel freático hasta profundidades que puedan poner en riesgo la estabilidad del piso y/o paredes de dichos trabajos. No obstante ello la investigación se desarrollará hasta la profundidad necesaria, determinada por las condiciones del proyecto y de la estratigrafía local Caminos, aeropuertos y canales Para obras viales y aeroportuarias, las investigaciones geotécnicas tienen como objetivo principal determinar las características del subsuelo para poder calcular la capacidad portante de los mantos superiores, definir la profundidad susceptible de congelamiento y las condiciones de drenaje del paquete estructural. En la mayoría de los casos, una profundización mínima de las exploraciones de 5 a 10 m por debajo del estrato que sustente la caja a fundar (plano de asiento del terraplén) será suficiente. Independientemente de lo anterior, se deberá verificar que la máxima profundidad de investigación supere el valor que resulte de aplicar el criterio de Boussinesq-Fadum para una sobrepresión neta inducida, a dicha profundidad, equivalente al 10 % de la actuante en correspondencia con el plano de fundación adoptado o del 5 % de la tensión efectiva en el suelo transmitida a dicha profundidad. Estos análisis se deberán realizar considerando la superposición de efectos originada por estructuras próximas. No obstante ello la investigación se desarrollará hasta la profundidad necesaria, determinada por las condiciones del proyecto y de la estratigrafía local. Para el caso particular de las canalizaciones, también se deberán prever exploraciones que permitan garantizar la estabilidad de los taludes a construir, siguiendo los mismos criterios que para las excavaciones (ver el artículo ) Conductos y líneas de transmisión Cuando los conductos sean aéreos, se deberán adoptar los mismos criterios enunciados para fundar estructuras (ver el artículo ). Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-33

18 En el caso que los mismos estén enterrados, se deberán determinar las condiciones adecuadas de sustentación para apoyar los conductos y las características de los materiales a ser excavados. Para ello, cuando el diámetro sea menor de 0,5 m y estén apoyados a menos de 1 m dentro de la trinchera correspondiente, se investigará el perfil geotécnico hasta 2 m como mínimo por debajo del extradós. Para conductos de mayor diámetro o cuando estén fundados a mayores profundidades, se deberán adoptar los recaudos correspondientes a cada caso. Las exploraciones para líneas de transmisión serán tratadas de forma similar a la de fundaciones de estructuras (ver el artículo ) Puertos Para los proyectos portuarios se podrán adoptar los lineamientos generales descriptos en los artículos y ). Adicionalmente, se deberán considerar los efectos producidos por la variación de mareas, el oleaje y los correspondientes a erosión, socavación y dragado Túneles Este Reglamento no contempla la Investigación Geotécnica necesaria para los proyectos de túneles, los cuales son consideradas como obras especiales que quedan sujetas a las especificaciones particulares emitidas por el Comitente correspondiente. Es fundamental llevar las exploraciones a profundidades amplias por debajo del plano tentativo de apoyo, ya que como consecuencia del diseño puede surgir la necesidad de llevar los túneles y las estructuras de fundación y anclajes a grandes profundidades por debajo de la solera de los mismos CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA SELECCIÓN DEL TIPO DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA Introducción Aunque la selección del tipo de investigación geotécnica a realizar debe estar regida, principalmente, por las condiciones geotécnicas prevalecientes en el predio, por el tipo y características de la obra a proyectar y por los requisitos técnicos a cumplimentar, la elección puede estar condicionada también estar influenciada por las particularidades del predio (ubicación, extensión, accesibilidad, etc.), disponibilidad de equipamiento y personal y por el costo de las alternativas de investigación propiamente dichas Consideraciones basadas en el tipo de predio La topografía, la naturaleza y las características del terreno, así como el estado y condiciones de terminación del terreno natural (suelo natural, roca, pavimento, etc.), el agua subterránea y la existencia de construcciones en el predio pueden ocasionar problemas en el acceso a las ubicaciones de las exploraciones o interferir con la prospección geofísica. Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos Cap. 3-34

19 Entre otras consideraciones que pueden restringir el método de investigación geotécnica a utilizar y que deben ser consideradas, se destacan las siguientes: (a) en áreas urbanas puede estar prohibido el uso de explosivos para prospecciones geofísicas, (b) los métodos de resistividad eléctrica están condicionados por suelos salitrosos y aguas salinas o en predios con interferencias metálicas subterráneas, (c) la falta de espacio para el acopio de materiales de excavación puede hacer inviables las investigaciones Consideraciones basadas en el tipo de proyecto El tipo de proyecto a realizar en el predio, constituye otro factor determinante al momento de seleccionar el método de investigación geotécnica más conveniente EFECTOS DE LAS CONDICIONES DEL SUBSUELO PARA LA SELECCIÓN DEL TIPO DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA Introducción Los factores que determinan la selección del tipo de investigación geotécnica más adecuada a desarrollar, incluyendo la determinación del método de exploración, muestreo y ensayos in-situ, en virtud de las características del subsuelo, se especifican en los artículos hasta inclusive Suelos friables conteniendo bloques y grava El método más adecuado para la investigación de este tipo de subsuelo es la excavación directa en seco (calicatas, pozos profundos, trincheras, etc.) sin considerar el efecto de los costos (ver los artículos y ). Cuando eventualmente fuera necesario profundizar por debajo del nivel de agua subterránea, la excavación deberá ser deprimida. Las excavaciones permiten la observación directa del perfil geotécnico, la obtención de muestras de clase 4 (ver el artículo ) y la realización de ensayos de campo para determinar los pesos unitarios in-situ y las condiciones de resistencia y deformabilidad de los mantos (ver los artículos 5.6. y 5.7.). Si el método de investigación elegido es el de las perforaciones, se debe conocer la dificultad que presenta en las condiciones de avance y, consecuentemente, en la calidad de las muestras obtenidas. Generalmente, la metodología que se utiliza es la de perforación a percusión (ver el artículo ) donde se instala un revestimiento metálico de protección (caño-camisa) y se limpia su interior mediante una cuchara a percusión diseñada para tal fin. Los ensayos en perforaciones deben ser utilizados para obtener una información preliminar de las características del subsuelo. Cuando se esté en presencia de gravas, el ensayo de penetración estándar (SPT) (ver el artículo ) mediante una punta ciega constituida por un cono de 60 permitirá obtener una idea de la compacidad relativa de los mantos. Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-35

20 Arena Las perforaciones en arena son normalmente realizadas con la metodología de rotación con o sin inyección, o mediante la percusión con equipo liviano utilizando una cuchara para el muestreo (ver los artículos al inclusive). Estos métodos requiere la instalación de un caño camisa o la utilización de fluidos de perforación (agua, lodo bentonítico, etc) para estabilizar las paredes de la misma, con la consiguiente alteración de la humedad natural de la muestra y falta de representatividad del estrato investigado. Por debajo del nivel freático, el fondo de la perforación tiende a sufrir el fenómeno de ebullición de las arenas, afectando la compacidad de los mantos inferiores. Estas deficiencias pueden ser atenuadas, pero no eliminadas, si se mantiene la perforación bajo agua durante toda su realización y se utiliza una cuchara de menor diámetro. No obstante ello, las muestras así obtenidas están fuertemente alteradas ya que, generalmente, muestran deficiencias en la fracción de finos como consecuencia del lavado que sufren por el fluido de perforación, y sólo clasifican como una muestra de Clase 5. En el caso que se desee obtener la clasificación granulométrica de la muestra, es decir Clase 4, se deberá utilizar un sacatestigo de tubo partido (ver el artículo ) o un sacatestigo de zapatas intercambiables (ver el artículo ) con un retén. Si se requiriese obtener muestras de mayor diámetro que cumplan con los requisitos de Clase 4, se deberá utilizar el sacatestigo con extremo abierto de 100 mm para usos múltiples con retén (ver el artículo ). Una idea de la compacidad relativa de los mantos de arena se obtiene a través del ensayo de penetración estándar (SPT). No obstante, este ensayo puede conducir fácilmente a interpretaciones equívocas si el número de golpes obtenido no condice con la realidad, como consecuencia del efecto de ebullición por debajo del nivel freático, como ya se mencionó en el segundo párrafo. Los parámetros de resistencia y de compresibilidad pueden ser obtenidos, aproximadamente y en forma empírica, mediante los resultados de los ensayos de penetración estándar o, preferentemente, de penetración estática. También son recomendables los ensayos de placa realizados dentro de una excavación seca (ver los artículos y 5.6.). Las condiciones de permeabilidad pueden ser determinadas mediante ensayos in-situ de permeabilidad (ver el artículo ) o ensayos de bombeo (ver el artículo ) Limo El limo es, frecuentemente, uno de los materiales más complicados para obtener muestras inalteradas, por cuanto presenta características comunes a los suelos friables finos y a los cohesivos altamente plásticos. Un método de investigación para profundidades por encima del nivel freático y cuando el limo presenta características arenosas, consiste en perforaciones con equipo liviano y percusión con un sacatestigo de cuchara para la obtención de la muestra. El tipo de Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos Cap. 3-36

21 muestra corresponde, generalmente, a la Clase 5 por cuanto la fase fina pudo ser alterada por el agregado de agua a las tareas de muestreo. Los limos son sensibles a los procedimientos de muestreo por cuanto se le puede asignar una Clase 3 al espécimen extraído mediante sacatestigo de extremo abierto de 100 mm de diámetro. En estratos de compacidad relativa muy blanda a medianamente compacta (ver Tabla 8.9.), la clasificación aumenta a Clase 2 si la muestra se obtiene mediante sacatestigo de pared delgada con válvula a pistón (ver el artículo ) Arcillas normalmente consolidadas El método más adecuado para la investigación de este tipo de material consiste en la perforación mediante equipo liviano con avance por rotación con o sin inyección utilizando un sacatestigo para la obtención de la muestra. Si se utiliza un sacatestigo de extremo abierto, la alteración de la muestra resultante permitirá clasificarla como Clase 4. Si se utiliza, como contrapartida uno del tipo tubo partido, la clasificación asciende a Clase 2. El sacatestigo adecuado a utilizar para el muestreo en arcillas es el de pared delgada con zapatas intercambiables ya que produce un resultado de Clase Arcillas preconsolidadas El método más adecuado para la investigación de este tipo de material consiste en la perforación mediante equipo liviano con avance por rotación con o sin inyección, utilizando un sacatestigo para la obtención de la muestra. Se debe tener cuidado de no alterar las condiciones de la muestra por el proceso de avance y por el fluido de perforación. Las perforaciones también pueden ser realizadas mediante equipo liviano con avance a percusión con o sin inyección utilizando un sacatestigo para la obtención de la muestra de arcillas sobreconsolidadas Suelos cohesivos conteniendo bloques y grava Independientemente del factor costo, la manera más idónea de explorar los mantos cohesivos que contengan material grueso será a través de excavaciones en seco. Las excavaciones permitirán la visualización directa del perfil, la obtención de muestras de Clase 3, y la realización de ensayos de campo para determinar los pesos unitarios insitu, la resistencia y la deformabilidad en condiciones no drenadas Suelos colapsables Este tipo de suelo, caracterizado por la pérdida de resistencia al corte cuando se diluyen las sales que contiene, debe ser explorado y muestreado en forma diferente con relación a la ubicación del nivel freático: (a) por encima del nivel freático: calicatas y pozos excavados a cielo abierto mediante herramientas ad-hoc o excavadora mecánica. El muestreo se realizará mediante la obtención de damas de dimensiones mínimas 0,25x0,25x0,25m, de donde se tallarán los especímenes necesarios. Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-37

22 (b) por debajo del nivel freático: perforaciones por avance a percusión o rotación con la utilización de los sacatestigos correspondientes (de pared delgada, tubo partido, zapatas intercambiables, coronas, etc) Suelos expansivos (en redacción) Suelos licuefaccionables (en redacción) Suelos artificiales Los suelos artificiales pueden estar constituidos por la sustitución o relleno con suelo natural o con desperdicios de distinto origen (domiciliario, industrial, etc.). La uniformidad de los suelos artificiales estará condicionada por la calidad del material de aporte, por los controles impuestos a éste, por el proceso de colocación y por el de compactación. En la mayor parte de los casos, los depósitos de rellenos no han sido controlados durante su generación, lo cual origina una gran incertidumbre durante el proceso de diseño de la investigación geotécnica para determinar las posibles variaciones verticales y horizontales de los estratos que generalmente serán azarosas. (ver el artículo ) Rocas Las perforaciones en rocas se pueden realizar mediante equipo liviano con avance a percusión con o sin inyección, utilizando un sacatestigo para la obtención de la muestra en rocas blandas o alteradas (ver el artículo 8.4.). Cuando se utilice un trépano o martillo de fondo, conjuntamente con la técnica de cuchareo para la recuperación, la muestra obtenida será de Clase 5. Si por el contrario la recuperación se realiza con un sacatestigo para arcillas, la misma puede recalificar como Clase 4. En varios tipos de rocas blandas es posible recuperar un testigo por percusión mediante sacatestigo de extremo abierto de 100 mm de diámetro con una zapata adecuada para el corte. En esta situación la estructura de la roca se ve fuertemente alterada por los impactos, a tal punto que puede no llegar a ser identificada, resultando en una muestra Clase 3. El procedimiento más adecuado consistirá en las perforaciones con corona diamantada o de tungsteno, según corresponda (ver el artículo ). En el caso de rocas alteradas, fracturadas, con juntas naturales o con fallas, se presentará la dificultad de recuperar testigos de calidad satisfactoria. No obstante ello, se podrá aumentar la calidad de recuperación para el caso en que se utilicen coronas de diámetro superior a 100 mm y de adecuada configuración para ese tipo de roca. Si la formación rocosa alterada fuese aflorante o a poca profundidad, se procederá a la excavación de calicatas para la Reglamento Argentino de Estudios Geotécnicos Cap. 3-38

23 extracción de bloques que luego serán tallados para la obtención de muestras a ser ensayadas en el laboratorio Discontinuidades del macizo En la mayoría de las formaciones rocosas, las características del macizo están determinadas por la geometría y la naturaleza de las discontinuidades, circunstancia que puede requerir que se tengan que medir las propiedades ingenieriles en los planos de discontinuidad, orientados en correspondencia con la dirección de los esfuerzos a aplicar, previamente establecida. No existen métodos de perforación que puedan orientar satisfactoriamente la muestra con la dirección de las discontinuidades del perfil, en toda la carrera. En los suelos, la evidencia de las discontinuidades es destruida por la tarea de perforación. Cuando los estratos presenten discontinuidades que influyan en el proyecto de los trabajos futuros, las mismas deberán ser exploradas, registradas y analizadas in-situ a través de excavaciones para determinar su orientación y naturaleza AGUAS Y SUELOS AGRESIVOS En ciertas localidades el agua subterránea, el suelo y las rocas pueden poseer concentraciones de constituyentes lo suficientemente altas como para dañar al hormigón de cemento pórtland y al acero. Estos constituyentes son, principalmente, sulfatos, generalmente encontrados en suelos arcillosos y aguas ácidas, y los iones cloruro (ver el Reglamento CIRSOC ) Agresividad a los hormigones La determinación en laboratorio (ver el Capítulo 4) de la agresividad de las aguas y suelos sobre los hormigones, morteros y pastas cementicias (lechadas) de cemento Pórtland se debe realizar mediante la medición del ph (ver norma IRAM en preparación) y del contenido de sulfatos (ver norma IRAM en preparación) Agresividad a los aceros y otros metales La determinación del potencial de corrosión previo al diseño es de suma importancia, por cuanto su valor puede alterar drásticamente el uso de ciertos materiales y la ecuación económica del proyecto Contaminantes industriales en suelos artificiales Los desechos industriales presentan una gran gama de productos químicos, determinados por el proceso industrial al que pertenecen. Algunos de ellos pueden ser altamente agresivos al contacto con estructuras de hormigón y/o acero mientras que otros pueden ser irritantes, incluso hasta tóxicos y venenosos para los seres humanos. Reglamento CIRSOC 401 Cap. 3-39