REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR

I.U.P. SANTIAGO MARIÑO

EXTENSIÓN CIUDAD GUAYANA

Profesor: Alumno:

1. EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA

a. Introducción

“Las propiedades de los materiales de

fundación no pueden ser especificadas, tienen

que ser deducidas mediante exploración.”

b. Conocer el Subsuelo c. Importancia de la

Exploración de Suelos

d. Factor de Seguridad vs. Probabilidad de Falla

e. Objetivos Típicos de una Exploración

Determinar la ubicación y espesor de los estratos de suelo.

Ubicar la napa de agua.

Determinar la profundidad de la roca basal y sus características

(si el proyecto lo requiere).

Obtención de muestras pera su posterior caracterización.

Llevar a cabo ensayos en terreno y/o en el laboratorio para

estimar propiedades de los distintos estratos de suelo.

Definir problemas especiales que puedan generarse durante o

después de la construcción.

Nota: La magnitud de la exploración depende del tipo de proyecto.

f. Etapas Típicas de una Exploración

Estudio preliminar.

Reconocimiento del terreno.

Exploración.

Ensayos de laboratorio.

Interpretación y análisis.

g. Estudio Preliminar

Por lo general el primer paso en la obtención de información

consiste en revisar material ya publicado. Estos datos permiten a

menudo reducir la extensión de la exploración.

Mapas Geológicos

Representan los tipos de suelo y roca expuestos en la superficie.

Usualmente muestran la extensión de formaciones geológicas,

fallas, deslizamientos de tierra importantes, etc.

En ocasiones se pueden encontrar perfiles transversales.

El estudio de la geología local nos ayuda a predecir posibles

problemas.

Ayudan a interpretar los datos obtenidos de la exploración del

terreno.

Reportes Geotécnicos

Se pueden obtener de proyectos realizados en la cercanía.

Pueden ser de gran ayuda, ya que generalmente incluyen

sondajes, ensayos de suelo, e información relevante.

Fotografías Aéreas

Permiten identificar características geológicas, tales como

deslizamientos de tierra, fallas, problemas de erosión, etc.

Ayudan a comprender la topografía del terreno y patrones de

drenaje.

h. Reconocimiento del Terreno

Consiste en recorrer el sitio y evaluar visualmente las condiciones

locales.

Generalmente sirve para responder a respuestas tales como:

Si hay evidencia de construcciones previas en el sitio.

Si hay evidencia de problemas de estabilidad de taludes.

Si existen construcciones cercanas.

Cuales son las condiciones de drenaje.

Que tipos de suelo y/o rocas se encuentran en la superficie.

Si existen problemas de acceso que puedan limitar los tipos de

exploración.

i. Exploración

El objetivo de esta etapa es obtener el perfil de subsuelo, tomar

muestras de suelo, realizar ensayos in-situ pare estimar

parámetros de los materiales, y determinar la profundidad de la

roca basal y el nivel freático si es necesario.

En exploraciones de poca profundidad se recurre a calicatas y/o

zanjas.

En exploraciones mas profundas se realizan perforaciones

j. Calicatas

No siempre es necesario realizar exploraciones profundas. Por

ejemplo, el caso de estructuras livianas en sitios de condiciones

bien conocidas.

La ventaja es que entregan bastante información, ya que el suelo

queda expuesto.

No es posible en suelos arenosos, sobre todo bajo la napa.

k. Sondajes

El método más común para explorar el

subsuelo es a través de sondajes, que

consiste en realizar una perforación y

extraer muestras del fondo.

Tienen típicamente un diámetro entre 75 y

600 mm, y una profundidad entre 2 y 30 m.

Existe una gran variedad de equipos

(pueden ser operados a mano o montados

en camiones).

El método de sondaje depende de las

condiciones del suelo.

Sondaje operado a

mano

l. Sondajes a Rotación

Los sondajes a rotación pueden perforar

cualquier tipo de suelo o roca hasta

profundidades muy elevadas.

Se utilizan brocas que muelen el material del

fondo mediante rotación y presión. El

material se extrae por medio de agua

inyectada a presión.

Para obtener muestras cilíndricas

“inalteradas” se utilizan coronas

broca

diamantadas.

m. Sondajes a

Rotación

Esquema del método

Por rotación

n. Sondajes con Barrena

La barrena se introduce en el suelo

mediante rotación. Luego se extrae

y se remueve el material adherido a

ella. Este proceso se repite hasta

llegar a la profundidad deseada.

Cuando el terreno es firme se

remueve la barrena dejando el

terreno sin protección.

Una vez que se retira la barrena es

posible introducir equipos para

tomar muestras “inalteradas”.

Este método presenta problemas

cuando la barrena se encuentra con

materiales muy resistentes.

o. Ejemplos de

Perforaciones

Costa afuera Espacios reducidos

p. Número de Sondajes

No existe una regla absoluta para especificar el número de

sondajes; se requiere juicio y experiencia del ingeniero.

En general el número de sondajes debería aumentar a medida

que:

La variabilidad del suelo aumenta.

La carga aumenta.

La estructura sea más crítica.

q. Profundidad de Sondajes

No existe una regla absoluta para especificar la profundidad de los

sondajes.

En general el sondaje debería alcanzar una profundidad a la cual el

incremento de esfuerzos sea menor a un 10% de la generada por

la estructura a nivel de la fundación.

r. Ensayos en Terreno (In-situ)

Se utilizan cuando es difícil obtener muestras inalteradas, en

arenas por ejemplo.

Sirven para estimar propiedades y parámetros del suelo.

Ensayos típicos en terreno son:

Ensayo de penetración estándar (SPT).

Ensayo de penetración de cono (CPT).

Placa de carga.

Ensayo de corte in-situ (Vane shear tests, VST).

Presiómetro.

Dilatómetro.

s. Ensayos en Terreno (In-situ)

Ensayos de terreno más comunes.

t. Ensayo de Penetración Estándar (SPT)

u. Ensayo de Penetración de Cono (CPT)

Este ensayo mide la resistencia de punta del cono y la resistencia

por fricción.

Es un ensayo rápido y entrega un perfil continuo.

La desventaja es que es relativamente caro y no se obtienen

muestras.

Es más adecuado para suelos con cohesión.

v. Ensayo de Penetración de Cono (CPT)

Datos típicos de un ensayo

w. Exploración Geofísica

Existen varios métodos

de exploración geofísica para

investigar el perfil del subsuelo.

Ondas (mecánicas):

Refracción sísmica.

Crosshole.

Método de exploración

geofísica fueron originalmente

desarrolladas por la industria

minera y petrolera.

Para la ingeniería geotécnica

tiene la ventaja de cubrir grandes

Downhole.

Ondas electromagnéticas.

Resistividad.

Radar.

No alteran las condiciones del

suelo (no-destructivos).

áreas a un relativo bajo costo.

Pueden utilizarse como

primer paso en un proceso de

exploración.

La desventaja es que no se

obtienen muestras. Se debe

complementar con sondajes.

x. Refracción Sísmica

Método de exploración para

estimar el espesor de los

estratos y la velocidad de

propagación de onda.

Se basa en las leyes de

propagación de las ondas.

Consiste en generar ondas

en el terreno mediante

golpes o detonaciones, y

medir el tiempo de llegada a

distintos puntos.

Rango de velocidad de ondas

primarias en distintos materiales.

y. Refracción Sísmica

Caso: 1 estrato plano Caso: 1 estrato plano

Ley de Snell

Caso 1 estrato plano

z. Crosshole

(FHWA) (FHWA)

2. REVISIÓN DE CONCEPTOS RELACIONADOS CON ESTUDIOS

GEOTÉCNICOS.

a. ¿Qué es un Estudio Geotécnico?

Es el conjunto de actividades que comprenden la investigación del

subsuelo, los análisis y las recomendaciones de ingeniería para el diseño

y construcción de obras en contacto con el suelo o la roca, de tal forma

que se garantice el comportamiento adecuado de la edificación y se

protejan las vías aledañas, las instalaciones de servicios públicos y los

predios y construcciones vecinas.

Esta es una definición amplia y suficiente que muestra por sí sola

el alcance de un Estudio Geotécnico, más integral que el tradicional

“estudio de suelos” y con un mayor compromiso por parte de los

profesionales encargados de llevarlos a cabo en los términos que la

Norma establece. Por su parte, la Investigación del Subsuelo comprende

el conocimiento del origen geológico, su exploración, y los ensayos de

campo y laboratorio que permitan la caracterización física, mecánica e

hidráulica del subsuelo. Los Análisis consisten en la interpretación

técnica de estos parámetros y la evaluación de los posibles mecanismos

de falla y las recomendaciones para el diseño y construcción de las

cimentaciones y otras obras relacionadas con el subsuelo.

La Normas definen dos tipos de Estudios Geotécnicos básicos: el

preliminar, encomendado para proyectos importantes o de magnitud

considerable, que implica la definición de los aspectos ya mencionados,

y el definitivo que es para un proyecto específico y comprende al menos

los siguientes puntos:

Proyecto (nombre, plano de localización, objetivo y alcance del

estudio, descripción general del proyecto y sistema estructural y

cargas esperadas).

Subsuelo (origen geológico, morfología, resumen de la

investigación “in-situ”, descripción visual, características físico–

mecánicas y niveles de agua e interpretación).

Análisis geotécnicos (resumen y criterios según capítulo H.4

“Diseño Geotécnico”).

Recomendaciones para diseño (tipo de cimentación, profundidad

de apoyo, presiones admisibles, asentamientos calculados, perfil

para diseño sismo resistente, parámetros para evaluación de

interacción dinámica suelo – estructura).

Recomendaciones para construcción (procedimientos

constructivos, tolerancias, instrumentación, protección de

drenajes).

Anexos (planos, registros, resultados de ensayos, perfil del

subsuelo, resumen de memorias de cálculo, fotografías,

esquemas, dibujos, otros).