EXPLORACIN DE SITIOSOBJETIVODe manera general podemos decir que
el objetivo de un programa de exploracin geotcnica, es definir las
condiciones geolgicas del sitio bajo consideracin. Esto involucra
determinar la distribucin de materiales geolgicos presentes, las
propiedades fsicas de estos materiales y la presencia y distribucin
de detalles geolgicos en dichos materiales. Dicho de otra manera
podemos decir que los objetivos por los que se realiza un estudio
geotcnico son los siguientes:1- Definicin de la tipologa y
dimensiones de la obra,2- Determinacin del volumen, localizacin y
tipo de materiales que han de ser excavados, as como la forma y
maquinaria adecuada para llevar a cabo dicha excavacin,3- Definicin
de los elementos de cimentacin, tanto en cuanto a tipo (superficial
o profunda) como a dimensiones en planta y profundidad.4- Previsin
de problemas relacionados con el agua.En algunos casos la resolucin
de una cimentacin resulta trivial, y otros muchos dan lugar a un
proceso relativamente complejo en el que deben integrarse numerosos
factores para llegar a la resolucin correcta.
TIPOS DE ESTUDIOS GEOTCNICOS Estudio de Evaluacin Geotcnica:
sirve para determinar las caractersticas geotcnicas generales en
rea extensas, detectar eventuales problemas de cimentacin y
zonificar el territorio respecto a su calidad geotcnica. A su vez
comprende dos niveles de reconocimiento.I. Nivel general: Encuadre
geolgico y geomorfolgico del rea, eventualmente con algunas
prospecciones sencillas.II. Nivel de detalle: Reconocimiento
concentrado en las zonas de mayor inters o dificultad, en funcin de
los usos previos (edificacin, zonas deportivas, viales, etc.)
Estudios Geotcnicos para Construccin: Es el que se realiza
previamente al proyecto de un edificio y tiene por objeto de
determinar la naturaleza y propiedades del terreno, necesarias para
definir el tipo y condiciones de cimentacin. Comprende tres niveles
de reconocimientoI. Nivel reducido: Consiste en la adaptacin de una
experiencia local positiva, eventualmente completada con un nmero
de reconocimientos de tipo econmico (catas, penetrmetros, etc.). Es
aplicable a edificios de pequea entidad ( 3 menos plantas).II.
Nivel normal: Es el caso ms frecuente y comprende prospecciones
profundas (sondeos, penetrmetros, etc.) de tipo y densidad
apropiadas a la variabilidad naturaleza del terreno y a la
importancia del edificio.III. Nivel Intenso: Es la ampliacin del
anterior en casos especial dificultad o cuando se trata de terrenos
problemticos (suelos orgnicos, colapsables, expansivos, inestables,
etc)PLANIFICACION Y FASES DEL RECONOCIMIENTOLas actividades y los
objetivos de un reconocimiento geotcnico, as como su extensin e
intensidad, dependen de: proyecto u obra a realizar caractersticas
del terreno Como el conocimiento de estas caractersticas es
precisamente el objetivo de la campaa, est claro que el desarrollo
de un reconocimiento geotcnico debera ser un proceso dinmico y
flexible, que pueda modificarse a medida que se van conociendo
resultados parciales. Sin embargo, en general esto no es posible, y
salvo en obras muy extensas, es necesario definir a priori la
campaa de reconocimiento, aunque a lo largo de los trabajos se
puedan hacer modificaciones parciales (aadir o suprimir sondeos, o
modificar su posicin o profundidad). Por ello, a fin de que
optimizar la campaa, es necesario en todos los casos hacer una
investigacin preliminar, recopilando la informacin disponible del
terreno objeto del estudio y de su entorno. Este estudio finaliza
con la redaccin del informe geotcnico. En este documento se plasman
los resultados de la campaa geotcnica realizada, su interpretacin y
las conclusiones que se derivan de su anlisis, generalmente en
forma de recomendaciones para el proyecto y/o construccin de la
obra. Fases del estudio geotcnico Estudio previo (recopilacin de
informacin) Definicin de la campaa Ejecucin de reconocimientos.
Informe de resultados de campo y laboratorio Interpretacin. Estudio
geotcnicoEstudio previo (recopilacin de informacin):Su objeto es
tener un conocimiento previo de las caractersticas de la obra a
proyectar y ejecutar, y de las condiciones del terreno donde se va
a ubicar. Se puede plantear la siguiente clasificacin de la
informacin a obtener: Informacin de la obra: Plano topogrfico del
terreno con la ubicacin de las construcciones previstas,
dimensiones y usos previstos Tipo de estructura y cimentacin
prevista, as como cota y disposicin de apoyos en planta. Cargas
estimadas por apoyo Excavaciones y/o rellenos previstos. Nmero de
plantas de stanos Ubicacin de servicios afectados (agua, gas, luz,
telfono, alcantarillado, etc.) Limitaciones especiales de la propia
obra a construir Cartografa: Planos topogrficos. Mapas geolgicos y
geotcnicos, a escalas 1:200.000, 1:100.000 y 1:50.000 (Serie
Magna). Mapas de rocas industriales Estudios hidrolgicos Fotografas
areas Informacin del entorno: Condiciones constructivas Experiencia
y tipologa local Caractersticas de las construcciones prximas
Condiciones geolgicas Sismicidad, existencia de carstificaciones,
cauces abandonados, inestabilidades, fracturas, etc Condiciones
histricas Usos previos del emplazamiento Rellenos y excavaciones
Actividades mineras en la actualidad o en el pasado Condiciones del
agua Corrientes superficiales, actuales o antiguas Pozos en la
zona, cotas de agua Informacin de obras cercanas Estudios e
informes relativos a proyectos y obras realizados en el entorno del
emplazamiento. Visita a obras y excavaciones prximas.
FASES DE LA METODOLOGA GEOTCNICA
DISEO DE UNA CAMPAA DE RECONOCIMIENTO Criterios GeneralesLa
definicin de la campaa de reconocimiento se hace basada en la
informacin previa ya comentada. Los reconocimientos se establecen
en puntos aislados, y normalmente consisten en sondeos. Cuando el
sustrato firme aparece a pequea profundidad (menor de unos 5
metros), se pueden sustituir por calicatas. Cuando el conocimiento
del terreno es suficiente, pueden sustituirse algunos sondeos o
calicatas por ensayos de penetracin o tcnicas geofsicas, pero ellas
solas, por s mismas no dan datos suficientes para caracterizar el
terreno, sino que su funcin es la de complementar la informacin
directa proporcionada por los sondeos o calicatas. Distancia entre
los reconocimientos y disposicin en plantaLa distancia entre los
reconocimientos depende de la heterogeneidad del terreno y de la
importancia de la obra. Por ello, aunque se pueden dar
recomendaciones generales, el criterio del tcnico es fundamental
para definir en cada caso la campaa necesaria. La heterogeneidad de
un terreno depende fundamentalmente de su origen geolgico y
morfolgico. A partir de estas caractersticas puede considerarse que
la informacin obtenida en un determinado punto es vlida para un rea
circundante. Cuanto mayor sea la importancia de la obra tanto mayor
precisin se exige de la campaa, por lo que la densidad del
reconocimiento habr de ser mayor. Como ejemplo, no es infrecuente
realizar una prospeccin por apoyo, o incluso ms de un
reconocimiento por apoyo si la obra es singular o se prevn fuertes
heterogeneidades (p.ej. terreno carstificado). Corrientemente se
hace un estimado preliminar del espaciamiento de los sondeos; este
espaciamiento se reduce si se necesitan datos adicionales o se
aumenta si el espesor y la profundidad de los diferentes estratos
son aproximadamente los mismos en todos los sondeos. El
espaciamiento debe ser menor en las reas que sern sometidas a
cargas pesadas y mayor en las reas menos crticas.Independientemente
de la densidad, la disposicin en planta de los reconocimientos
depende de la geometra del proyecto adems de las caractersticas del
terreno. En el estudio de la cimentacin de edificaciones, al menos
el 75% de los reconocimientos debe realizarse en la planta de la
construccin pero conviene establecer alguno en el contorno del
emplazamiento.Un reconocimiento mnimo debe constar de al menos 3
sondeos o puede determinarse con la siguiente frmula emprica:
N: Nmero de perforaciones a realizarse.G: Factor de complejidad
geolgicaA: rea del terreno en km2E: Factor que depende del tipo de
estructura
Factor de complejidad geolgica
Factor de caractersticas de la estructura
Profundidad de los reconocimientosLa profundidad o alcance de
los reconocimientos ser la necesaria para definir el terreno en la
zona afectada por las cimentaciones a construir. Al igual que el
nmero de sondeos, esta profundidad depender de: Caractersticas de
la edificacin Naturaleza del terreno En general, la profundidad a
reconocer est en el rango de 10 a 30 m, aunque puede ser mayor en
terrenos particularmente problemticos. En la mayor parte de los
casos, existir un estrato competente, rocoso, a una cierta
profundidad. En estos casos, la profundidad del reconocimiento debe
ser la suficiente para definir este estrato y asegurar su
continuidad, y que no se trata de un bolo suelto o aguja de roca.
Para ello, debe penetrarse en l una profundidad de varios metros,
entre 2 y 6 metros, segn la magnitud de la carga. En los casos en
que se trate de un terreno sensiblemente homogneo en profundidad,
la deformacin producida en cada punto est relacionada con el
cociente entre la tensin transmitida por la cimentacin, , que
decrece con la profundidad, y la tensin efectiva inicial debida al
peso propio del terreno, 0, que aumenta linealmente con la
profundidad. Con ello, el cociente decrece con la profundidad, y es
habitual considerar que el reconocimiento alcance como mnimo hasta
que sea inferior a 0,1. La experiencia indica que los asentamientos
perjudiciales son raros cuando el esfuerzo adicional en el suelo
debido al peso de la estructura, es menor que el 10 por ciento del
esfuerzo inicial en el suelo debido a su propio peso Una regla
adoptada por E. de Beer, del Instituto Geotcnico de Blgica,
especifica que los sondeos penetren hasta una profundidad en que el
incremento de presiones en el suelos sea igual al 10.
Figura1: Distribucin de esfuerzos en una masa de sueloUna
antigua regla estable que la profundidad de los sondeos debe ser
igual a dos veces el ancho del edificio; sin embargo, es una
profundidad exagerada para estructuras anchas de un solo piso, como
son los modernos edificios industriales y demasiado somera para
torres esbeltas. Una regla ms simple para estructuras como
hospitales y edificios para oficinas, relaciona la profundidad
aproximada de los sondeos, con el nmero de pisos Cuando se pretende
excavaciones profundas, la profundidad de la perforacin debe ser
por lo menos 1.5 veces la profundidad de la excavacin.Para las
presas y terraplenes la profundidad vara entre la mitad y el doble
de la altura, de acuerdo con la resistencia, compresibilidad y
permeabilidad de las cimentaciones. Los sondeos para excavaciones
profundas deben extenderse de 1.5 a 5.0 m por debajo del fondo de
la excavacin y ms abajo si se encuentra arcilla blanda o arena
suelta y limo. En las excavaciones para prstamos, los sondeos deben
extenderse hasta la profundidad prevista o mayor si se sospecha que
hay agua artesiana. Si se llega hasta el nivel del agua subterrnea
y no se planea hacer drenaje, el sondeo en las excavaciones para
prstamos se terminar al nivel del agua Ubicacin de sondeos La
ubicacin de estos sondeos deben situarse segn esquemas regulares,
eventualmente concentrados en zonas conflictivas. Conviene cubrir
bien el permetro del terreno, con distancias al mismo no menor de 3
m, progresando hacia el interior, en la figura 2 se muestra
esquemas orientativos para el emplazamiento de puntos de
reconocimientos.
Figura 2: Esquemas orientativos para el emplazamientos de los
puntos de reconocimientoNORMA TCNICA DE EL SALVADOREsta estipula
que como primer punto se debe realizar la inspeccin del lugar,
donde se obtendr obtener la informacin siguiente: Inspeccin del
lugar:Se debe obtener informacin general preliminar del tipo de
suelo existente en los alrededores del sitio de la obra, en base a
una inspeccin del lugar y de todo lo concerniente al tipo de
estructura a construir, su destino y las cargas estimadas que
transmitir la estructura. Mtodos de exploracin del subsueloLa norma
tcnica salvadorea expone que para la investigacin geotcnica se
puede utilizar el Ensayo de penetracin estndar (SPT), y que es
necesario que se cumplan algunos requisitos: Nmero y espaciamiento
de las perforaciones. El nmero y espaciamiento de las exploraciones
en el subsuelo sern determinados por el diseador estructural en
conjunto con el ingeniero geotecnista conforme a las caractersticas
propias del lugar y las cargas transmitidas por la estructura al
suelo. Profundidad de las exploracionesLa profundidad mnima de las
perforaciones, consideradas a partir de los niveles proyectados de
terrazas, ser la que se indica a continuacin: Para edificaciones de
una planta, 3.0 m. Para edificaciones de dos plantas, 5.0 m. En
todo caso, el especialista en suelos definir la profundidad de los
sondeos; el mismo especialista podr decidir el aumentar la
profundidad de los mismos dependiendo de las condiciones reales del
suelo detectadas durante el proceso de perforacin Cuando se
requiera que las cargas se transmitan directamente en roca, la
mnima profundidad del sondeo dentro de roca intacta ser de 3.0 m.
Si la roca est fracturada y/o intemperizada, la profundidad del
sondeo deber incrementarse a criterio del geotecnista. Adems se
plasma la informacin mnima que debe tener el reporte geotcnico:
Capacidad de carga admisible, identificacin y clasificacin del
suelo, condiciones de humedad, lmites de consistencia, presencia de
agentes contaminantes y flujos de aguas subterrneos; as como
tambin, la definicin de la profundidad mnima de desplante de las
cimentaciones, a niveles bajo los cuales no existan cantidades
perjudiciales de material orgnico y el suelo posea caractersticas
mnimas aceptables. Para estructuras clasificadas como de Categora
de Ocupacin I, adems deber considerarse en el reporte la
identificacin y ubicacin de fallas geolgicas, as como todos los
ensayos adicionales que a criterio del geotecnista y diseador
estructural, se requieran.CAPACIDAD GEOTECNICA DE LOS
SUELOSEncimentacionesse denominacapacidad portantea la capacidad
delterrenopara soportar las cargas aplicadas sobre l. Tcnicamente
la capacidad portante es la mxima presin media de contacto entre la
cimentacin y el terreno tal que no se produzcan un fallo por
cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo. Por
tanto la capacidad portante admisible debe estar basada en uno de
los siguientes criterios funcionales: Si la funcin del terreno
decimentacines soportar una determinadatensinindependientemente de
ladeformacin, la capacidad portante se denominarcarga de
hundimiento. Si lo que se busca es un equilibrio entre
latensinaplicada al terreno y ladeformacinsufrida por ste, deber
calcularse la capacidad portante a partir de criterios deasiento
admisible
En nuestro medio es muy comn correlacionar el numero de golpes
obtenido del SPT con las propiedades mecnicas del suelo, la
capacidad portante se puede tomar como el 10% de N. Tambin se
correlacionan otras propiedades como el ngulo de friccin interna de
los suelos y el modulo de Young.
CRITERIOS A REVISAR EN EL DISEO DE UNA ZAPATA