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MECANICA DE SUELOS

MECÁNICA DE SUELOS

La Mecánica de Suelos es la rama de la ingeniería civil que se ocupa del estudio del suelo y la cual también se denomina como geotecnia.

La mecánica de suelos estudia las propiedades índice y mecánicas del suelo así como su comportamiento y utilización como material estructural, de tal manera que las deformaciones y resistencia de esté, ofrezcan seguridad, durabilidad y estabilidad a las cimentaciones.

El estudio abarca desde la exploración hasta el diseño de la cimentación y estudia su deformación, resistencia, flujo de agua y relaciones volumétricas de todos los diferentes estratos que componen al suelo en un sitio dado.

EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA

El estudio de mecánica de suelos mediante exploración de campo y pruebas de laboratorio se apoyará con estudio geológico.

En la zona I se averiguará si existen grietas, oquedades o depósitos de desechos que afecten el estudio de mecánica de suelos.

Se estudiara si el suelo natural está constituido por arena en estado suelto o suelos finos cuya estructura sea inestable.

En las zonas II y III, se averiguará la historia de carga y la existencia de cimentaciones antiguas, rellenos superficiales, variaciones fuertes de estratigrafía, suelos inestables o colapsables que puedan originar asentamientos diferenciales de importancia.

La exploración geotécnica para la mecánica de suelos se deberá realizar según la tabla 2.1., y lo que el DRO recomiende. Para la aplicación de la tabla 2.1, se tomará en cuenta lo siguiente:

  • a) El peso unitario medio de una estructura, w, es la suma de la carga muerta y viva al nivel de la cimentación, dividida entre el área de contacto proyectada. En edificios con estructuras desligadas, cada cuerpo deberá considerarse separadamente.
  • b) El número mínimo de exploraciones geotécnicas a realizar (pozos a cielo abierto PCA o SPT) será de una por cada 80 m o fracción del perímetro cubierto por la construcción en las zonas I y II, y de una por cada 120 m o fracción en la zona III.

La profundidad de las exploraciones dependerá del tipo de cimentación y del subsuelo pero no será inferior a dos metros bajo el nivel de desplante.

Los sondeos para explorar el espesor de los suelos compresibles en las zonas II y III deberán penetrar en el estrato incompresible al menos 3 m y, en las capas compresibles subyacentes si se pretende apoyar pilotes o pilas.

  • c) Los procedimientos para localizar rellenos artificiales, galerías de minas y otras oquedades deberán ser directos, basados en observaciones o sondeos. Los métodos indirectos, incluyendo los geofísicos, solamente se emplearán como apoyo de los directos.

TIPOS DE EXPLORACIÓN Y MUESTREO

  •  d) Los sondeos a realizar podrán ser de los tipos indicados a continuación:

1. Sondeos con recuperación continua de muestras alteradas mediante sondeo de penetración estándar, SPT. Servirán para evaluar la consistencia o compacidad de los materiales superficiales de la zona I y de los estratos resistentes de las zonas II y III. También se emplearán en las arcillas blandas de las zonas II y III para obtener un perfil continuo del contenido de agua y otras propiedades índice. No será aceptable realizar pruebas mecánicas usando especímenes obtenidos en dichos sondeos.

2. Sondeos mixtos con recuperación alternada de muestras inalteradas y alteradas en las zonas II y III. Sólo las primeras serán aceptables para determinar propiedades mecánicas. Las profundidades de muestreo inalterado se definirán a partir de perfiles de contenido de agua, determinados previamente mediante sondeos con recuperación de muestras alteradas.

3. Sondeos con equipo rotatorio y muestreadores de barril. Se usarán en los materiales firmes y rocas de la zona I a fin de recuperar núcleos para clasificación y para ensayes mecánicos, siempre que el diámetro de los mismos sea suficiente. Asimismo, se podrán utilizar para obtener muestras en las capas duras de las zonas II y III.

4. Sondeos de percusión o de avance con equipo tricónico, con variables de perforación controladas, es decir sondeos con registros continuos de la presión en las tuberías o mangueras de la máquina de perforar, de la velocidad de avance, de la torsión aplicada, etc. Serán aceptables para identificar tipos de material o descubrir oquedades.

5. Sondeos consistentes en realizar, en forma continua o selectiva, una determinada prueba de campo, con o sin recuperación de muestras. La prueba podrá consistir en medir:

TIPOS DE EXPLORACIÓN Y MUESTREO
PARÁMETROS EN UNA EXPLORACIÓN

PARAMETROS EN UNA EXPLORACIÓN

El número de golpes requeridos para lograr, mediante impactos, cierta penetración de un muestreador estándar (prueba SPT) o de un dispositivo mecánico cónico (prueba dinámica de cono).

-La resistencia a la penetración de un cono mecánico o eléctrico (prueba estática de cono o prueba penetrométrica). Al ejecutar este tipo de prueba de campo, deberán respetarse los procedimientos aceptados, en particular en cuanto a la velocidad de penetración, la cual estará comprendida entre 1 y 2cm/s.

-La respuesta esfuerzo – deformación del suelo y la presión límite al provocar en el sondeo la expansión de una cavidad cilíndrica (prueba presiométrica). Este tipo de prueba se considerará principalmente aplicable para determinar las características de los suelos firmes de la zona I o de los estratos duros de las zonas II y III.

-La resistencia al cortante del suelo (prueba de veleta o similar). Este tipo de prueba se considerará principalmente aplicable a los suelos blandos de las zonas II y III.

-La velocidad de propagación de ondas en el suelo. Ensayes de campo que estimen el valor máximo del módulo de rigidez al cortante , G, con la velocidad de propagación de las ondas de corte, Vs. Estudio geofísico como los de pozo abajo, arriba, ensaye de cono sísmico, de sonda suspendida o ensaye de pozos cruzados.  Estos sondeos podrán usarse para fines de verificación estratigráfica, con objeto de extender los resultados del estudio a un área mayor con correlaciones confiables de resultados de pruebas de laboratorio establecidas o verificadas localmente.

DISEÑO DE CIMENTACIONES - LACOVI

REQUISITOS MÍNIMOS PARA LA EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA

Tabla 2.1 Requisitos mínimos para la exploración geotécnica
a)     Construcciones ligeras o medianas de poca extensión y con excavaciones someras
Son de esta categoría las edificaciones que cumplen con los siguientes tres requisitos:
Peso unitario medio de la estructura w ≤ 40 kPa (4 t/m2)
Perímetro de la construcción:
P ≤ 80 m en las zonas I y II; o
P≤ 120 m en las zonas III
Profundidad de desplante Df ≤ 2.5 m
b)     Construcciones pesadas, extensas o con excavaciones profundas
Son de esta categoría las edificaciones que tienen al menos una de las siguientes características:
Peso unitario medio de la estructura w > 40 kPa (4 t/m²)
Perímetro de la construcción:
P > 80 m en las Zonas I y II;
P > 120 m en la Zona III
Profundidad de desplante Df > 2.5 m
REQUISITOS MÍNIMOS PARA LA EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA
ESTABILIDAD DE TALUDES
Construcciones ligeras o medianas de poca extensión y con excavaciones someras

a) Construcciones ligeras o medianas de poca extensión y con excavaciones someras

ZONA I

1) Detección por procedimientos directos, apoyados en métodos indirectos para rellenos, cavernas, etc.

2) Pozos a cielo abierto PCA para determinar estratigrafía, propiedades y definir la profundidad de desplante.

3) En caso de considerarse en el diseño del cimiento un incremento neto de presión mayor de 80 kPa (8 t/m²), el valor recomendado deberá justificarse con los resultados de pruebas de laboratorio o de campo.

ZONA II

1) Inspección superficial detallada después de despalme del predio para detección de rellenos sueltos y grietas.

2) Pozos a cielo abierto para determinar la estratigrafía, propiedades y definir la profundidad de desplante.

3) En caso de considerarse en el diseño del cimiento un incremento neto de presión mayor de 50 kPa (5 t/m²), bajo zapatas o de 20 kPa (2 t/m²), bajo losa general, el valor recomendado deberá justificarse a partir de los resultados de las pruebas de laboratorio o de campo realizadas.

ZONA III

1) Inspección superficial detallada después de despalme del predio para detección de rellenos sueltos y grietas.

2) Pozos a cielo abierto complementados con exploraciones más profundas, por ejemplo con posteadora, para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante.

3) En caso de considerarse en el diseño de cimiento un incremento neto de presión mayor de 40 kPa (4 t/m²), bajo zapatas o de 15 kPa (1.5 t/m²)  bajo losa general, el valor recomendado deberá justificarse a partir de los resultados de las pruebas de laboratorio o de campo realizadas.

b) Construcciones pesadas, extensas o con excavaciones profundas

ZONA I

1)Detección por procedimientos directos, apoyados en métodos indirectos para rellenos, oquedades, etc.

2)Sondeos o pozos profundos a cielo abierto para la estratigrafía, propiedades y definir la profundidad de desplante. La profundidad de la exploración con respecto al nivel de desplante será al menos igual al ancho en planta del elemento de cimentación, abarcando los estratos sueltos o compresibles.

ZONA II

1) Inspección superficial detallada después de despalme del predio para detección de rellenos y grietas.

2) Sondeos para la estratigrafía, propiedades índice y mecánicas del suelo y definir la profundidad de desplante mediante muestreo y/o pruebas de campo. En por lo menos uno de los sondeos, se obtendrá un perfil estratigráfico con la clasificación y su contenido de agua. Además, se obtendrán muestras inalteradas ( Tubo Shelby o PCA ). El numero de los sondeos serán suficientes para definir las variaciones del suelo.

3) En caso de cimentaciones profundas, se considerará la consolidación regional y la determinación de las condiciones de presión del agua en el subsuelo, incluyendo detección de mantos acuíferos.

ZONA III

1)Inspección superficial después de despalme del suelo para detección de rellenos sueltos y grietas.

2)Sondeos para la estratigrafía, propiedades índice y mecánicas y para definir la profundidad de desplante mediante muestreo y/o pruebas de campo. En por lo menos uno de los sondeos se obtendrá un perfil estratigráfico con la clasificación y su contenido de agua. Además, se obtendrán muestras inalteradas. El numero de los sondeos serán suficientes para definir las variaciones del suelo.

3)En caso de cimentaciones profundas, se considerará la consolidación regional y la determinación de las condiciones de presión del agua en el subsuelo, incluyendo detección de mantos acuíferos

Construcciones pesadas, extensas o con excavaciones profundas
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