monografia de geotecnia 2015 ii

“GEOTECNIA”

TEMA: “RECONOCIMIENTO DE CAMPO, ENSAYOS DE CAMPO Y

LABORATORIO EN VIAS, EDIFICACIONES, SANEAMIENTO E

HIDRAULICAS”

CATEDRATICO: MSc. Ing. RAMOS PARRA,

Nelson

INTEGRANTES:

CAIRAMPOMA SEDANO, Jesús. RAMOS AYALA ,

Jhonatan

SECCION : B1 - TARDE

2015-II

“UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES”E.A.P INGENIERIA CIVIL

“RECONOCIMIENTO DE CAMPO, ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN VIAS, EDIFICACIONES, SANEAMIENTO E HIDRAULICAS”

DEDICATORIA

Este trabajo va dedicado de manera muy especial para nuestros padres que son el motor de nuestro esmero, ya que se sacrifican y se esfuerzan para que nosotros podamos salir adelante y de manera muy especial para el catedrático del curso que nos ofrece sus conocimientos y su experiencia para ser mejores profesionales.

GEOTECNIA MSc. Ing. RAMOS PARRA, Nelson


PRESENTACIÓN

En el presente material monográfico, Es obra de los alumnos de la UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES – FACULTAD DE INGENIERIA – CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL, siempre atentos al fomento de la investigación.

Nuestro trabajo monográfico ponemos a la cátedra de GEOTECNIA, al Catedrático MSc. Ing. RAMOS PARRA, Nelson para hacerle llegar lo mejor de nuestra investigación sobre “RECONOCIMIENTO DE CAMPO, ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN VIAS, EDIFICACIONES, SANEAMIENTO E HIDRAULICAS”

Sin más que decir ponemos a su criterio la calificación de nuestro material monográfico, esperando que pueda alcanzar las expectativas requeridas por su persona.

.LOS ALUMNOS



INTRODUCCIÓN

La demanda y el crecimiento de la población hacen que las autoridades se organicen para realizar proyectos, estos proyectos son realizados para obtener un crecimiento ordenado como pais y sobre todo no centralista; para lo cual realizan creación de carreteras, puentes, presas proyectos de saneamiento entre otros muchos proyectos. De esta manera los proyectos permiten satisfacer dicha demanda, frente a la imposibilidad de poder realizarlo por medios propios de comunidades pequeñas y en plenas de crecimiento.Para dichos proyectos de gran envergadura que ayudaran al crecimiento poblacional y a la satisfacción de muchas necesidades que tenemos como seres humanos, se tienen que tener muy en cuenta los estudios previos a la realización de las estructuras; nos referimos a los estudios previos de análisis geotécnico de los suelos.Dichos estudios geotécnicos nos darán como resultado la buena pro para poder seguir con la construcción de una estructura llámense de diferentes tipos como: viales, edificaciones, saneamiento, hidráulico, etc. Para ellos tenemos que tener en cuenta los tipos de suelos o rocas donde van estar dichos proyectos.



INDICE

PRESENTACIÓN

INTRODUCCIÓN

RESUMEN

CAPÍTULO 1

RECONOCIMIENTO DE CAMPO, ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN VIAS, EDIFICACIONES, SANEAMIENTO E HIDRAULICAS

I. ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN OBRAS VIAS

II. ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN OBRAS EDIFICACIONES

III. ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN OBRAS SANEAMIENTO

IV. ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN OBRAS HIDRAULICAS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

ANEXOS



CAPÍTULO 1

RECONOCIMIENTO DE CAMPO, ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN VIAS, EDIFICACIONES, SANEAMIENTO E HIDRAULICAS

Con la información reunida durante la exploración y el reconocimiento geotécnico, se debe elaborar el programa detallado de pruebas de laboratorio, en el cual se especifiquen el tipo, procedimiento y cantidad de ensayos que puedan representar de una manera racional el comportamiento del subsuelo ante las solicitaciones de cargas. El programa debe ajustarse, si durante el desarrollo de los ensayes en el laboratorio, se detectan resultados anormales en las propiedades del material o en su estructura.

A partir de los sondeos con muestreo alterado e inalterado y con objeto de clasificar los materiales que conforman el subsuelo, se determina las siguientes propiedades:

PROPIEDADES ÍNDICE.

Suelos finos.

A.- Determinación de límites de consistencia y contracción lineal.B.- Contenido natural de aguaC.- Pérdida por lavado, % de finosD.- Clasificación de suelos según el Sistema Unico de Clasificaciòn de Suelos (SUCS).

Suelos Granulares.

A.- Análisis granulométricoB.- Contenido natural de aguaC.- Clasificación de Suelos según el Sistema Unico de Clasificaciòn de Suelos (SUCS).

PROPIEDADES MECÁNICAS E HIDRÁULICAS.

Para determinar las propiedades mecánicas e hidráulicas de los materiales encontrados durante la exploración se realizan las siguientes pruebas (en muestras inalteradas):



Suelos finos.

A.- Permeabilidad bajo carga constanteB.- Permeabilidad bajo carga variableC.- Peso volumétrico de todas las muestras.

En las pruebas siguientes es de suma importancia definir en que muestras se efectúan los ensayes, así como la secuencia de cargas aplicadas.

A.- Compresión axial no confinadaB.- Compresión triaxial no consolidada, no drenadaC.- Compresión triaxial consolidada, no drenada.D.- Consolidación unidimensionalE.- Expansión libre y/o bajo cargaF.- Saturación bajo cargaG.- Torcómetro y penetrómetro de bolsillo

Suelos granulares.

Por la dificultad que se tiene para obtener muestras inalteradas en suelos granulares poco cementados, las propiedades mecánicas e hidráulicas se obtienen por medio de correlaciones empíricas, que se deducen de los resultados obtenidos de exploraciones realizadas con métodos indirectos y semidirectos (ver sección 7.3.), ó bien mediante pruebas de campo (ver 7.5.4.), ó por medio de muestras preparadas en el laboratorio, simulando condiciones de estructura, saturación y compacidad semejantes a las que se tienen en estado natural, en las cuales se deben realizar los ensayes siguientes:

A.- Permeabilidad bajo carga constanteB.- Permeabilidad bajo carga variableC.- Peso volumétrico de todas las muestras.

En las pruebas siguientes es de suma importancia definir en qué muestras se efectúan los ensayos, así como la secuencia de cargas aplicadas.

A.- Compresión axial no confinadaB.- Compresión triaxial no consolidada, no drenada

Muestras integrales.

Estas muestras, que generalmente proceden de bancos de materiales, además de los ensayes índice ya mencionados, se realizan



todos ó cualquiera de los siguientes ensayes, según el uso que se pretenda dar a los materiales:

A.- Compactación Proctor, Porter ó Densidad relativaB.- ColorimetríaC.- Contracción linealD.- Valor cementanteE.- Equivalente de arenaF.- Valor Relativo de Soporte (VRS).G.- Intemperismo aceleradoH.- Contenido de substancias perjudicialesI.- Prueba de desgaste Los AngelesJ.- Peso volumétrico seco / saturadoK.- Peso volumétrico en estado natural

Se deben efectuar pruebas para obtener el peso volumétrico y la densidad de sólidos en todas las muestras inalteradas.

PROPIEDADES ÍNDICE Y MECÁNICAS EN NÚCLEOS DE ROCA.

Se deben realizar las siguientes pruebas:

A.- Análisis Petrográfico.B.- Medición del Índice de Calidad de la Roca (DCR).C.- Compresión simple, con mediciones de módulos de elasticidad.D.- Peso volumetrico.

PRUEBAS DE CAMPO.

Son aquellas que se realizan in situ para medir directamente propiedades mecánicas e hidráulicas del suelo, las principales son: deformabilidad, permeabilidad y resistencia al esfuerzo cortante. Entre las primeras están las pruebas de placa en suelos y rocas y prueba con gato plano en rocas. Para la determinación de la permeabilidad in situ en suelos, se recurre a las pruebas Nasberg y Lefranc y a pruebas de absorción en suelos requerimiento que se solicita en los estudios de sistemas de infiltración en las obras complementarias.

En rocas fracturadas se realizan pruebas Lugeon.

La resistencia al esfuerzo cortante se obtiene a partir de pruebas de corte directo.

I. ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN OBRAS VIAS

Para la exploración de los caminos existentes, se realiza un reconocimiento geotécnico de los caminos, tomando como base la geología regional y la



observación de cortes y deslaves, que proporcionan información geotécnica de su comportamiento. En los caminos existentes se toman calas volumétricas a cada 250m; las pruebas que se realizan, son:

A.- Límites de consistencia.B.- Granulometría.C.- Por ciento de finos.D.- Compactación Proctor SARH. ó PorterE.- Peso volumétrico

II. ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN EDIFICACIONES

Considerando los resultados del reconocimiento geotécnico se debe proponer el sitio apropiado para realizar la exploración de Pozos a cierlo abierto y los sondeos con máquina.

Los Pozos a cielo abierto se deben excavar y muestrear de acuerdo a los lineamientos establecidos en las secciones. Los ensayos de laboratorio correspondientes se efectúan de acuerdo con la sección:

Cimentaciones superficiales

A.- Tipo de sueloB.- Tipo de cimentaciónC.- Profundidad de desplanteD.- Capacidad de carga admisibleE.- Asentamientos totales y diferenciales.F.- Análisis de deformaciones

.Esfuerzos de contacto estático y sísmico para el sistema de cimentación propuesto:A.- Proceso constructivo recomendableB.- Nivel freático ó presencia de agua

Cimentaciones profundas.

A.- Tipo de sueloB.- Tipo de cimentaciónC.- Profundidad de desplanteD.- Capacidad de carga axial admisibleF.- Capacidad de carga lateralG.- Análisis de deformacionesH.- Proceso constructivo recomendableI.- Nivel freático en presencia de agua



Excavaciones en suelo ó roca

A.- Análisis de estabilidadB.- Recomendación de taludes establesC.- Proceso constructivo recomendableD.- Control de voladuras y explosivos

Estructuras de retención.

A.- Tipo de material de relleno B.- Consideraciones de empujes de tierraC.- Diagramas de empuje de tierras, considerando en su caso efectos hidrodinámicos y sísmicosD.- Condiciones de drenaje de las estructuras de retención y recomendaciones constructivas correspondientesE.- Recomendaciones de compactación de los rellenos por utilizar F.- Proceso constructivo recomendable

III. ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN OBRAS SANEAMIENTO

Para llevar a cabo el estudio geotécnico de las estructuras que forman parte de un sistema de agua potable y alcantarillado, es necesario realizar la interpretación de los resultados de los ensayes de laboratorio y de las exploraciones efectuadas, así como de los análisis teóricos correspondientes, considerando las características propias de cada estructura. A continuación se en listan los parámetros geotécnicos que deben definirse en un estudio:

Cimentaciones superficiales

A.- Tipo de sueloB.- Tipo de cimentaciónC.- Profundidad de desplanteD.- Capacidad de carga admisibleE.- Asentamientos totales y diferenciales.F.- Análisis de deformaciones

.Esfuerzos de contacto estático y sísmico para el sistema de cimentación propuesto:

A.- Proceso constructivo recomendableB.- Nivel freático ó presencia de agua

Cimentaciones profundas.



A.- Tipo de sueloB.- Tipo de cimentaciónC.- Profundidad de desplanteD.- Capacidad de carga axial admisibleF.- Capacidad de carga lateralG.- Análisis de deformacionesH.- Proceso constructivo recomendableI.- Nivel freático en presencia de agua

Excavaciones en suelo ó roca

A.- Análisis de estabilidadB.- Recomendación de taludes establesC.- Proceso constructivo recomendableD.- Control de voladuras y explosivos

Estructuras de retención.

A.- Tipo de material de relleno B.- Consideraciones de empujes de tierraC.- Diagramas de empuje de tierras, considerando en su caso efectos hidrodinámicos y sísmicosD.- Condiciones de drenaje de las estructuras de retención y recomendaciones constructivas correspondientesE.- Recomendaciones de compactación de los rellenos por utilizar F.- Proceso constructivo recomendable

Considerando las líneas de conducción en los cruces con arroyos y ríos se realizan análisis de socavación, de capacidad de carga y asentamientos, según sea la alternativa de solución.

Para la formación de lagunas se proyectan bordos perimetrales, por lo tanto, debe contemplarse la realización de las siguientes actividades:

A.- La sección recomendada debe incluir análisis de estabilidad de taludes en flujo establecido y no establecido, en condiciones iniciales y finales, así como la estabilidad debida a solicitaciones de carácter sísmico.B.- Localización de bancos de materiales para la construcción.C.- Recomendar el proceso constructivo.

Se debe incluir el análisis de flujo de agua por el fondo, para evaluar las filtraciones que puedan presentarse a través del mismo y en el caso de que estas filtraciones se consideren excesivas, proponer la solución más adecuada para minimizarlas ó eliminarlas.Los estudios geotécnicos para los caminos comprenden:



A.- La estratigrafía a lo largo del camino, indicando espesor de los estratos, clasificación según SCT, tratamiento, coeficiente de variación volumétrica, clasificación para presupuesto y su utilización en la sección estructural del camino.B.- El tipo de material por excavar, en el caso de cortes.C.- La utilización del material de excavación para terraplenes.D.- Determinar el grado de compactación actual.

IV. ENSAYOS DE CAMPO Y LABORATORIO EN OBRAS HIDRAULICAS

En cada sitio ó estructura donde se hayan realizado sondeos, se debe elaborar el estudio Geotécnico, que muestre los resultados de la exploración de campo, ensayes de laboratorio y la estratigráfia correspondiente. Debe contener el análisis de los resultados de los ensayes de laboratorio para ser aplicados en el diseño de las cimentaciones y en los análisis de estabilidad de masas de suelo ó de roca. En caso de requerirse también debe aparecer junto a la estratigrafía la clasificación para excavación.

DE OBRAS QUE SE REQUIERE PRUEBAS DE CALIDAD DE MATERIALES EN MUESTRAS ALTERADAS.

La información geotécnica generada en sondeos someros ó profundos, se presenta en perfiles estratigráficos individuales, donde se indique lo siguiente:

A.- Número y tipo de sondeo.B.- Localización y cadenamiento.C.- Número, tipo y profundidad de las muestras.D.- Penetración estándar ò de cono.E.- Contenido natural de agua.F.- Límites de consistencia.G.- Granulometría y clasificación Sistema Unico de Clasificaciòn del Suelo (SUCS).H.- Pesos volumétricos.I.- Cohesión y ángulo de fricción interna.

EN OBRAS QUE SE REQUIERE PRUEBAS ESPECIALES EN MUESTRAS INALTERADAS.

También se debe presentar la siguiente información:

A.- Curvas Granulomètricas.B.- Diagramas de esfuerzos totales, neutrales y efectivosC.- Gráfica de plasticidad, donde se resuman los resultados de los



ensayes de límites de consistenciaD.- Círculos de Mohr y gráfica esfuerzo-deformación de ensayes, para determinar la resistencia al esfuerzo cortante .E.- Curvas de compresibilidad y de consolidaciónF.- Curvas de expansibilidadG.- Curvas de Valor relativo de soporte (VRS)H.- Tablas y gráficas donde aparezcan los resultados de los ensayes de laboratorioI.- Planos donde se localicen los sondeos en planta, así como perfiles estratigráficos a lo largo de las líneas y estructuras, como tanques unidireccionales, torres de oscilación, cajas rompedoras de presión, plantas de bombeo, de tratamiento de aguas residuales ó potabilizadoras.

El estudio de bancos de materiales debe incluir la siguiente información:

A.- Localización de cada banco en un plano general, así como su croquis particular que indique los accesos y las distancias al eje del camino ó al centro de gravedad de la estructura en cuestión.

B.- Se debe indicar el tipo e intensidad de la exploración y muestreo realizados, así como los ensayes efectuados.

C.- Se debe indicar el tipo de material del banco, indicando su clasificación, según las Normas de la Secretaria de Comunicaciones y Transportes (SCT), el espesor de despalme, el espesor utilizable, volumen de despalme dimensiones en planta, tratamiento probable, coeficiente de variación volumétrica, clasificación para presupuesto y su utilización en la sección estructural del camino.



CONCLUSIONES

Los ensayos de laboratorio tienen las principales ventajas:o Es un ensayo rápido y baratoo Sus principios básicos son elementaleso Preparación de muestra es sencillao Se pueden ensayar materiales de grano grueso.

La mayoría de deficiencias en las fallas de las estructuras es debido al mal estudio geotécnico del terreno de fundación.



RECOMENDACIONES

• Se recomienda revisar y respetar el REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES, para un buen formulamiento del proyecto a elaborar.

• Realizar los estudios geotécnicos necesarios para toda obra a construir.• No escatimar el presupuesto necesario para los estudios geotécnicos para la obtención

de la capacidad portante del terreno.



BIBLIOGRAFIA

Normas para Construcción e InstalacionesCarreteras y Aeropistas-Terracerías

Reglamento nacional de edificaciones (E.050 Suelos y Cimentaciones y CE.020 Estabilización de Suelos y Taludes)

Manual de Diseño de Obras CivilesSección B, Tema 1, capítulos 1,2,3,4 y 5

Especificación Generales Para Proyecto de ObrasPE-1976.

Mecánica de Suelos- Instructivo para Ensayes de Suelos.CNA-IMTA-1990.

MTC PERU

INTERNET


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