Contenido e Interpretación de los Estudios de Suelo

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1 ENLACE ECNICO CUADERNOS INFORMATIVOS 19 Contenido e Interpretación de los Estudios de Suelo FILIAL DE SIVENSA

2 Cuadernos Informativos Publicación periódica de Siderúrgica del Turbio S.A. - Sidetur No.19. Año 10. Distribución Gratuita Depósito Legal ls CONTENIDO E INTERPRETACIÓN DE LOS ESTUDIOS DE SUELO PROPÓSITO El estudio geotécnico debe proporcionar: - Al propietario (quien paga el estudio), el conocimiento de las condiciones del subsuelo de su propiedad y de la seguridad de la estructura propuesta. - Al ingeniero proyectista, la información completa y suficiente para el análisis y el diseño de las fundaciones, técnica y económicamente más favorables. - A las instituciones oficiales, las informaciones necesarias sobre la seguridad de la propiedad pública. - A las aseguradoras y a las instituciones financieras, los datos de posibles riesgos. - A los contratistas, la información suficiente para la construcción de la obra, minimizando las sorpresas (presencia de rocas, nivel freático, etc). ASPECTOS A CONSIDERAR 1. Tipo de estructura: nivel de cargas, compresión, tracción, momentos, distribución en planta.. Geología y geomorfología general de la zona en estudio. Muy importante para el proyecto sismorresistente, y que actualmente se facilita con recursos como google earth. Del entorno de la zona en estudio, prestar atención a : Tipos de roca; el origen de los suelos nos anticipa su comportamiento: aluviales, coluviales, residuales, relleno. 3. Selección del tipo de exploración, determinación del número de puntos, ubicación y profundidad de la exploración. Importante apoyarse en la experiencia del geotecnista. Para parcelas pequeñas se recomienda no menos de tres puntos, separados no mas de 0 metros, o en el caso de torres de telecomunicaciones o de 1

3 transmisión eléctrica, dos para los apoyos de las torres y una para la caseta de los equipos. La profundidad, mínima de exploración se ilustra en la Figura 1. Además hay otros detalles que considerar, como las exigencias de la Norma COVENIN 1756:001 Edificaciones Sismorresistentes, para la determinación de la forma espectral del subsuelo. Figura 1 Profundidad de exploración recomendable en función de la distribución geométrica de las zapatas. 4. Sondeos: Toma de muestras y ensayo SPT; profundidad del nivel freático. 5. Descripción visual y litográfica de las muestras. - Separar una porción de todas las muestras de suelo para determinar su contenido natural de humedad. - Agrupar en estratos y seleccionar muestras que serán sometidas a ensayos de clasificación (granulometría, límites de consistencia), para la determinación de propiedades índice y asignarlas a un grupo en el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS); ver Cuaderno Informativo No. 18 y la referencia Santamarina y Narsilio, 008.

4 - Seleccionar probetas para la determinación del Peso unitario y la Resistencia al penetrómetro de bolsillo ( PdB). - Seleccionar las muestras para ensayos especiales en caso de suelos blandos, expansivos, colapsibles, licuables, etc. TRABAJOS DE LABORATORIO Se sugiere que las muestras de suelos básicamente granulares, sean sometidas a los siguientes ensayos: - Humedad natural (110 C): Todas las muestras. - Granulometría por tamizado: mínimo el 30 % de las muestras. - Límites de consistencia, cuando el % de finos es alto. - Peso unitario húmedo: en cada estrato. - Corte directo: en los estratos de interés para el proyecto de fundaciones. - Ensayos cíclicos: en suelos licuables. Se sugiere que las muestras de suelos básicamente cohesivos sean sometidas a los siguientes ensayos: - Humedad natural al aire, 60 C ó 110 C: Todas las muestras. Si hay contenidos extraños, secadas al aire. - Granulometría por tamizado de las arcillas arenosas. - Límites de consistencia: al menos el 30 % de las muestras o de los estratos de interés. - Límite de contracción para evaluar el potencial expansivo. - Granulometría por tamizado e hidrómetro (< 1ì). - Peso unitario húmedo. - Peso específico de los sólidos (Gs). - Ensayo de compresión no confinada, consolidación. - Ensayos triaxiales. 3

5 Los núcleos de roca serán descritos por un profesional con formación en Ciencias de la Tierra, quien determinará el índice de calidad de las rocas, (en inglés Rock Quality Designation, RQD), si fuera el caso, y seleccionará las muestras para la realización de los siguientes ensayos: - Peso unitario. - Carga puntual y/o Rebote de Schmidt. - Compresión sin confinar, tracción indirecta. - Eventualmente ensayos triaxiales. - Corte directo a través de las discontinuidades. PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS Con la información puntual, el geotecnista elabora el perfil generalizado del subsuelo, para interpretar y correlacionar los sitios de exploración, definir los estratos de igual litología o comportamiento geomecánico, y obtener los parámetros geomecánicos para el proyecto. Las Tablas 1 a 3, muestran correlaciones que facilitan la interpretación de los resultados de los ensayos. La representación de los resultados, Figura, facilitará la interpretación de la Norma COVENIN 1756:001 Edificaciones Sismorresistentes, en cuanto a la determinación de la forma espectral tipificada y el factor de corrección ö para el coeficiente de aceleración horizontal. Como se discute en la Figura, la experiencia del geotecnista permitirá comprobar la consistencia de los resultados con el comportamiento esperado del subsuelo. Con base en el nivel de cargas que transmitirá la estructura, las condiciones geomecánicas de los materiales del subsuelo y la posición del nivel freático, se recomendará el sistema de fundación: Tipo: Superficial o profunda. Profundidad de apoyo o longitud de pilotes. Capacidad de cargas: a compresión, a tracción, de acuerdo con la anchura o el diámetro de la fundación. Recomendaciones constructivas: Se redactan de manera general, y aún los muy conocidos o tradicionales no deben dejar de ser citados. 4

6 A continuación se indican los siguientes criterios generales que permiten validar los resultados obtenidos: La curva de humedad y el rango de plasticidad deben correlacionarse con la descripción de los materiales reportada en la planilla. Por lo general los contenidos de humedad más bajos corresponden a materiales granulares y los más altos a suelos cohesivos. Humedades por encima del límite líquido, indican la presencia de materia orgánica o la presencia de elementos, diferentes al agua, que pierden peso a 100 C. En este caso las muestras deben ser secadas al aire o a 60 C. Además, pueden compararse los índices de consistencia IC, con el número de golpes obtenidos de la prueba SPT. Por ejemplo, a una arcilla blanda le debería corresponder un número de golpes menor. Para una arcilla dura, el valor de N SPT generalmente es mayor de 30 y su peso unitario mayor que el de la arcilla blanda. El índice de consistencia, IC, se obtiene con la siguiente expresión IC = (WL - W)/IP, en la cual WL es la humedad del suelo correspondiente a su límite líquido, W es la humedad natural del suelo e IP es el índice de plasticidad. Referencias Comisión Técnica Sidetur (008). Estudio de Suelos para Fundaciones. Cuadernos Informativos, No 18, Octubre, 8 págs. Das, Braja M (1999). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. Thomson, México, 001, 594 págs. De Marco, Pietro (008). Contenido e interpretación de los estudios de suelos. Memorias del Seminario Técnico Dr. Eduardo Arnal Fundaciones de las edificaciones sismorresistentes. Caracas, Noviembre, 3 págs. Santamarina, Carlos y Narsilio, Guillermo (008). Clasificación de suelos: Fundamento físico, prácticas actuales y recomendaciones. Conferencia 50 Aniversario de la Sociedad Venezolana de Geotécnia Estado de la práctica en honor a Gustavo Luis Pérez Guerra, 1 págs. ( También en 5

7 Figura Presentación de los resultados de un estudio geotécnico 6

8 Tabla 1 Correlación entre el ensayo SPT y el ángulo de rozamiento interno de suelos granulares. N STP Densidad relativa en º > 50 Muy suelta Suelta Medianamente densa Densa Muy Densa > 41 Tabla Clasificación de las arcillas en función de su resistencia. Índice de Consistencia IC < a 0.75 > 1.00 Consistencia de la arcilla Muy blanda Blanda Medianamente rígida Rígida Muy rígida Dura Resistencia a la compresión simple (kgf/cm ) < >

9 Tabla 3 Forma espectral y factor de corrección ö en función del índice de resistencia a la penetración corregida, N 1(60) y la resistencia al corte sin drenar, Su. Zonas Sísmicas 1 a 4 Zonas Sísmicas 5 a 7 Material V N S s; 1 (60); u H (m) Forma Espectral ö Forma Espectral ö Roca sana/fracturada (d) > 500 m/s -- S S Roca blanda o meteorizada y suelos muy duros o muy densos V > 400 m/s s N > 50 1(60) S > 1.0 kgf/cm u < 30 S S > 50 S 0.80 S 0.90 S S 0.90 V = m/s s 15 S S Suelos duros o densos 0 N 1(60) S 0.80 S 0.90 S = kgf/cm u 50 S S 0.90 Vs= m/s 50 S S 0.95 Suelos firmes o medianamente densos 10 N 1(60) 0 S = u kgf/cm 50 (a) S S Suelos blandos o sueltos Vs < m/s N1(60) 10 S u< 0.4 kgf/cm 15 S S (a) S S Suelos blandos o (b) sueltos intercalados con suelos más rígidos ( c) -- H 1 S 0.65 S 0.70 Adaptada de COVENIN 1756 : 001. De Marco, Pietro, 008. a.- Si Ao 0.15, úsese S4 b.- El espesor de los estratos blandos o sueltos (Vsp < 170 m/s) debe ser mayor que 0.1 H. c.- Si H 1 = 0.5H y Ao 0.0, úsese S3 d.- Materiales que requieren ser muestreados por métodos de perforación rotativos. En la Tabla 3: H = Profundidad a la cual se consigue material cuya velocidad de las ondas de corte, Vs,es mayor que 500 m/s. Esta velocidad debe mantenerse (o crecer) hasta una profundidad mayor o igual a H/4, por debajo de H. H 1 = Profundidad desde la superficie hasta el tope del estrato blando (m). Vs = Velocidad promedio de las ondas de corte en el perfil geotécnico (m/s). ö = Factor de corrección del coeficiente de aceleración horizontal. N 1(60) = Número de golpes SPT, referidos al 60% de energía incidente y corregidos por efecto de la presión de confinamiento (en arenas). Su = Resistencia al corte en materiales cohesivos (kgf/cm ). 8

10 Editado por: SIDERÚRGICA DEL TURBIO S.A. FILIAL DE SIVENSA Teléfonos: (01) correo electrónico: Internet: http: / / Depósito legal ls B Agosto 011