Conclusiones de la sección primera: bases del estudio geotécnico

Tema 9: Conclusiones de la sección primera

El Código Técnico de la Edificación español define un estudio geotécnico, en el documento básico DB SE-C (Cimientos), como un 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 y otras obras.

Debe señalarse con énfasis el apelativo “cuantificada“.

Un estudio geotécnico, por tanto, no puede limitarse a aportar información cualitativa, o meras apreciaciones subjetivas o vagas sobre las que basar el proyecto de una estructura. El grado de objetividad que prescriben los métodos de verificación que impone el CTE a todo proyecto de edificación y – en el seno del mismo – al estudio geotécnico, es tal que requiere de una validación analítica y numérica, más allá de las tradicionales y las más de las veces no menos desfasadas visiones empíricas asociadas a la cultura geotécnica local.

Obligatoriamente, la base de esta concepción analítica radica en una descripción cuantificada de las características del terreno. Denominamos descriptor geotécnico a cada una de las características cuantificables del suelo.

Los descriptores geotécnicos que han de describir cada unidad geotécnica en un estudio geotécnico serán, como mínimo, los siguientes:

-      Descriptores geotécnicos básicos o de identificación:

  • Parámetros de estado: humedad y densidad
  • Granulometría
  • Plasticidad: límites de Atterberg
  • Clasificación del suelos

-      Descriptores geotécnicos sobre la resistencia al corte del suelo:

  • Cohesión
  • Ángulo de rozamiento interno
  • Cohesión no drenada (o resistencia al corte no drenada) y resistencia a la compresión simple

-      Descriptores geotécnicos sobre la deformación del suelo:

  • Módulo de Young y coeficiente de Poisson
  • Tensión de preconsolidación (arcillas)
  • Coeficientes de compresibilidad (arcillas) o parámetros equivalentes.

-      Descriptores geotécnicos sobre la permeabilidad:

  • Coeficiente de permeabilidad

-      Descriptores geotécnicos sobre características químicas, en especial relación a la agresividad del terreno respecto al hormigón:

  • Suelos: Sulfatos y Acidez Baumann – Gully.
  • Aguas: pH, Magnesio, Amonio, sulfatos, dióxido de Carbono, residuo seco.

-      Descriptores geotécnicos a considerar en suelos metaestables:

  • Suelos expansivos: tensión máxima de hinchamiento, hinchamiento libre, índice de expansividad (hinchamiento Lambe, atención: solo cualitativo)
  • Suelos colapsables: índice de colapso

La obtención de los parámetros característicos del terreno se realizará mediante determinación directa, llevada a cabo en laboratorio y sobre muestras de calidad geotécnica adecuada, o bien mediante correlación a partir de ensayos “in situ”, cuando no sea posible la obtención de muestras que mantengan las propiedades del suelo (caso de suelos granulares).

Debe realizarse un uso prudente de las correlaciones geotécnicas entre los resultados de los ensayos “in situ” y los descriptores geotécnicos: la mayoría de dichas correlaciones han sido establecidas en un ámbito geológico local y para unas condiciones (solicitaciones del suelo) muy específicas. Su generalización conlleva en la mayoría de los casos una penalización en exceso a favor de la seguridad, comportando un encarecimiento innecesario en el coste de la obra.

Como criterio general, las correlaciones geotécnicas establecidas a partir del ensayo presiométrico o el ensayo de penetración estática guardan las mejores concordancias con las propiedades reales del terreno. Los parámetros obtenidos del ensayo SPT presentan un margen de incertidumbre superior, muy especialmente cuando se valoran las propiedades de suelos coherentes.

La correlación directa basada en el resultado de los ensayos de penetración dinámica continua presenta el más significativo grado de incertidumbre. El proyecto geotécnico fundamentado exclusivamente en los resultados obtenidos de penetrómetros debe quedar restringido a edificaciones de menor entidad, condiciones geotécnicas muy favorables, y cuando en la localidad en cuestión se haya establecido un conocimiento suficiente y contrastable sobre su uso.

correlaciones geotecnia

Una imagen vale más de mil palabras

Publicado en geotecnia | Etiquetado , , , , | 1 comentario

Correlaciones geotécnicas (8) y ensayos “in situ”: ensayo de carga con placa

Tema 8: Correlaciones de los parámetros del suelo a partir de los resultados de ensayos “in situ”

8.5. Correlaciones a partir del ensayo de carga con placa.

Se describirá el ensayo de carga con placa de forma adecuada en el capítulo dedicado a la realización de reconocimientos. El presente apartado trata exclusivamente de los parámetros que pueden obtenerse del mismo mediante la correlación de sus resultados directos (la relación entre la tensión aplicada y la deformación medida por el asiento del suelo, así como el coeficiente de balasto o de reacción.)

En la siguiente figura se representan de forma esquemática las relaciones que se pueden establecer entre los valores obtenidos en los ensayos de carga con placa y los parámetros necesarios para calcular una cimentación,

placa-de-carga

donde

E: módulo de deformación del suelo (subrasante bajo la placa.)

K: coeficiente de balasto de la cimentación

K30: coeficiente de balasto para placa de 0.3 x 0.3 m

s: asiento de la cimentación.

qh: tensión de hundimiento

Coeficiente de balasto para placas de 0’30 x 0’30 m (K30)

El valor de referencia del coeficiente de balasto está establecido para una placa cuadrada de 0.3 m de lado. Los valores usuales de K30 puede aproximarse, a efectos de anteproyecto, en función del tipo de suelo como sigue (de Terzaghi, 1955, citado en Rodríguez Ortiz et. al. 1989):

coeficiente-de-balasto coeficiente-de-balasto

 

Debe remarcarse que en el caso de los suelos arcillosos tiene gran importancia el valor de la presión de preconsolidación, por lo que la relación presión – asiento debe deducirse realizando el ensayo a una velocidad de carga adecuada.

Obtención del coeficiente de balasto para cimentaciones reales

Para zapatas corridas de ancho “B” (en metros), Terzaghi (1955) sugirió extrapolar los valores de K30 mediante las expresiones siguientes:

coeficiente de balasto

Para zapatas rectangulares de ancho y largo B x L, la expresión propuesta es:

coeficiente de balasto

Entre las numerosas correlaciones propuestas con los parámetros elásticos del terreno, destacamos la siguiente (Barden, 1963 y 1974; Vésic, 1971):

coeficiente de balasto

que para zapatas corridas suficientemente largas se reduce a

coeficiente de balasto

Referencias:

- Ensayo de carga con placa, norma NLT

- Ensayo de carga con placa: apuntes UPC

Publicado en ensayos "in situ" | Etiquetado , , , , , , , | Deja un comentario

Correlaciones geotécnicas (7) y ensayos “in situ”: ensayo presiométrico y parámetros geotécnicos

Tema 8: Correlaciones de los parámetros del suelo a partir de los resultados de ensayos “in situ”

8.4. Correlaciones a partir del ensayo presiométrico.

En próximos capítulos se describirá en detalle el método y fundamento del ensayo presiométrico. En síntesis, se trata de un procedimiento de medida de la deformación y de la resistencia del terreno sometido a un esfuerzo radial en el interior de un sondeo, mediante la introducción de un elemento cilíndrico al que se le aplica una presión interna con el fin de incrementar su volumen. La medida de la presión ejercida por la sonda contra el terreno, y de la deformación del mismo, permite una estimación de la compresibilidad, determinándose el módulo presiométrico. Bien llevando la presión hasta la rotura del suelo, o bien mediante una interpolación de la curva de tensión / deformación, puede estimarse la presión de rotura (presión límite del ensayo) que puede relacionarse con los parámetros resistentes del terreno (ángulo de rozamiento interno en suelo puramente granular, o resistencia al corte no drenado en suelo puramente cohesivo.)

presiómetroEsquema del ensayo presiométrico (original de M. Devicenzi.)

En la siguiente figura se representan de forma esquemática las relaciones que se pueden establecer entre los valores obtenidos en los ensayos presiométricos y los parámetros geotécnicos característicos del terreno:

presiómetro correlaciones

donde:

-      Epr: módulo presiométrico

-      G: módulo de corte

-      Em: módulo edométrico

-      E: módulo de Young

-      pl: presión límite

-      cu: cohesión sin drenaje o resistencia al corte no drenado

-      φ: ángulo de rozamiento interno

Módulo edométrico

La correlación entre el módulo edométrico y el módulo presiométrico, según Menard y Rousseau (1962), puede expresarse como sigue:

 Em = α Epr

donde α = 1 para suelos muy compactos, mientras que en suelos normalmente consolidados, el valor de α viene dado por la siguiente tabla:

Tipo de suelo

α

Arcilla

1,5

Limo

2

Arena

3

Grava

4

Resistencia al corte no drenado:

Partiendo de la base de que el ensayo presiométrico tiende a sobreestimar netamente los valores de la cohesión y subestimar los del ángulo de rozamiento interno, existen correlaciones empíricas que relacionan la presión limite (Pl) con la cohesión sin drenaje (cu), considerando el valor de la tensión de confinamiento (σHS), entre las que se cita la propuesta por Amar y Jézéquel (1972):

Rango (PlHS) kPa

Cu, en kPa

< 300

 (Pl - σHS) / 5.5

> 300

  [(Pl - σHS) / 10] + 25

Módulo de Young:

Para un medio elástico e isótropo, el módulo de deformación E (módulo de Young) se deriva del módulo de corte (G) y del coeficiente de Poisson (v) según la siguiente expresión:

E = 2G (1+v)

Ángulo de rozamiento interno:

Ménard (1975, 1976) ha propuesto la relación entre la presión límite y el ángulo de rozamiento interno del suelo, recomendando su aplicación sólo para el cálculo de empujes de muros y no para el cálculo de estabilidad de una cimentación:

image145

Pl - σHS = 2.5 · 2 (Φ – 24) / 4

 

 

 

 

 

Publicado en ensayos "in situ", geotecnia | Etiquetado , , , , , , | 3 comentarios

Correlaciones geotécnicas (6) y ensayos “in situ”: ensayo de penetración estática – módulo de deformación

Tema 8: Correlaciones de los parámetros del suelo a partir de los resultados de ensayos “in situ”

8.3. Correlaciones a partir del ensayo de penetración estática CPT / CPTu.

8.3.1. Parámetros indicadores de la deformabilidad del suelo

La experiencia general demuestra que el grado de fiabilidad y precisión de las correlaciones que toman como base el resultado del ensayo de penetración estática supera con creces el resultado obtenido de las correlaciones que parten del ensayo de penetración estándar o de cualquier otro ensayo “in situ” convencional y de carga dinámica.

En la siguiente figura se representan de forma esquemática las relaciones establecidas entre los valores obtenidos en los ensayos de penetración estática y los parámetros geotécnicos característicos del terreno: Sigue leyendo

Publicado en ensayos "in situ" | Etiquetado , , , , , , | Deja un comentario

Correlaciones geotécnicas (5) y ensayos “in situ”: el SPT y el módulo de deformación

Tema 8: Correlaciones de los parámetros del suelo a partir de los resultados de ensayos “in situ”

8.2. Correlaciones a partir del ensayo de penetración estándar SPT.

8.2.5. Módulo de deformación (E)

Obtención de los parámetros de deformabilidad en suelos granulares

Existen numerosas correlaciones entre el valor de NSPT y otros ensayos “in situ” o de laboratorio que permiten estimar algún parámetro relacionado con la deformabilidad del suelo (en general el módulo de deformación, E); estas correlaciones acostumbran a estar validadas por estudios realizados sobre casos reales, por lo que debe tenerse en consideración su aplicación con criterios de validez restringidos a un entorno local o una formación geológica determinada e los cuales la experiencia permita el necesario contraste.

Estas correlaciones se han establecido tradicionalmente para el caso de suelos granulares, en los cuales resulta inviable la obtención de muestras que permita su ensayo en laboratorio.

Meigh y Nixon (1961), proponen las siguientes correlaciones:

- Para limos y limos arenosos: E (MPa) = 5 N

- Para arenas finas: E (MPa) = 8 N

D’Apolonia et al. (1970), proponen:

Sigue leyendo

Publicado en ensayos "in situ", geotecnia | Etiquetado , , , , , , , | 2 comentarios

Correlaciones geotécnicas (4) y ensayos “in situ”: el SPT y la resistencia al corte no drenado

Tema 8: Correlaciones de los parámetros del suelo a partir de los resultados de ensayos “in situ”

8.2. Correlaciones a partir del ensayo de penetración estándar SPT.

8.2.4. Resistencia al corte no drenado de suelos cohesivos

En los suelos cohesivos las correlaciones basadas sobre los resultados del SPT sólo deben considerarse orientativas y sujetas a comprobación local. En las siguientes figuras se presentan una serie de relaciones entre NSPT y la resistencia a la compresión simple, y la correlación clásica de Terzaghi y Peck (1948) entre la resistencia al corte no drenada y NSPT para suelos cohesivos. Sigue leyendo

Publicado en ensayos "in situ", geotecnia | Etiquetado , , , , , | Deja un comentario

Correlaciones geotécnicas (3) y ensayos “in situ”: el SPT y el ángulo de rozamiento interno

Tema 8: Correlaciones de los parámetros del suelo a partir de los resultados de ensayos “in situ”

8.2.      Correlaciones a partir del ensayo de penetración estándar SPT.

8.2.3. Ángulo de rozamiento interno

Los datos que se obtienen del SPT permiten estimar el ángulo de rozamiento interno de los suelos granulares, bien indirectamente, deducido de los valores estimados de la densidad relativa, o bien directamente a partir de N (siendo esta la tendencia actual).

En la siguiente figura se presentan conjuntamente los ábacos propuestos por Meyerhof (1957) y Peck et al. (1973). Sigue leyendo

Publicado en ensayos "in situ", geotecnia | Etiquetado , , | Deja un comentario

Correlaciones geotécnicas (2) y ensayos “in situ”: el SPT y la densidad relativa

Tema 8: Correlaciones de los parámetros del suelo a partir de los resultados de ensayos “in situ”

8.2.      Correlaciones a partir del ensayo de penetración estándar SPT.

8.2.1. Introducción.

En la sección de estes blog dedicada a los ensayos “in situ” se describirá con detalle la naturaleza y procedimiento de ejecución del ensayo de penetración estándar, comunmente denominado SPT (por sus siglas inglesas “standart penetration test”.)

En la siguiente figura se representan de forma esquemática las relaciones que se pueden establecer entre los valores obtenidos en los ensayos de penetración estándar (SPT) y los parámetros geotécnicos característicos del terreno:

correlaciones a partir de Nspt

Sigue leyendo

Publicado en ensayos "in situ" | Etiquetado , , , , | 1 comentario

Correlaciones geotécnicas (1) y ensayos “in situ”

Tema 8: Correlaciones de los parámetros del suelo a partir de los resultados de ensayos “in situ”

8.1.      Introducción: sobre el ámbito de validez de las correlaciones

Si existe un capítulo prácticamente inacabable en el acervo del saber geotécnico, tal vez sea éste el dedicado a las correlaciones.

La tradicional dificultad (no siempre justificada) que se asocia a la tarea de obtener muestras representativas e inalteradas del terreno, de calidad suficiente como para reproducir adecuadamente en un laboratorio el comportamiento del suelo, ha impulsado el desarrollo de una amplia y variada metodología de ensayos “in situ”, el resultado de los cuales se ha pretendido correlacionar – desde los albores de la mecánica del suelo – con los parámetros que permiten predecir la respuesta del terreno frente a las acciones que lo soliciten. Sigue leyendo

Publicado en ensayos "in situ", geotecnia | Etiquetado , , , | Deja un comentario

Suelos metaestables (3): determinación del potencial de colapso en suelos colapsables

Tema 7: Suelos metaestables: suelos expansivos y colapsables

7.4. Ensayos de laboratorio sobre suelos metaestables

7.4.2. Evaluación del riesgo de colpaso en suelos

El medio habitual para valorar la colapsabilidad de un suelo consiste en la preparación de una probeta del material en una célula edométrica, precargándola hasta una tensión vertical que, usualmente, es de 200 kPa (un orden magnitud semejante al que acostumbra a transmitir una cimentación convencional), o bien hasta la tensión de servicio que se prevea para la base de la cimentación, y procediendo posteriormente a la inundación de la célula, midiendo el asiento que dicha inundación provoca. Sigue leyendo

Publicado en geotecnia | Etiquetado , , , , , , | 1 comentario