E P I C - III
1
“UNIVERSIDAD PRIVADA SAN JUAN BAUTISTA “
FILIAL CHINCHA
FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
GEOLOGIA GENERAL “Estudio Geológico en Obras Portuarias” “Bases Geológicas en el Emplazamiento de Viviendas”
Docente Ing. Masco Lévano Fernando
Estudiantes Aguirre Padilla Leyla Adela Fernández Briceño María Vanessa Longobardi Romero Daniel Arturo Navarro Goitia Jhonathan Alexander Alexander Fernández García Fernando Jose Ochoa Saravia Brayhan Leonardo
Ciclo: III
E P I C - III
Grupo : 8
2
II
AGRADECIMIENTO Agradecemos a nuestros padres y familiares porque nos brindaron su apoyo tanto moral y económicamente para seguir estudiando y lograr el objetivo trazado para un futuro mejor y ser el orgulloso de nuestras familias
E P I C - III
3
III
DEDICATORIA En primer lugar agradecer a Dios que nos ayuda a sobrepasar obstáculos que se presentan en el camino y a nuestros padres por habernos apoyado todo el tiempo para salir adelante.
E P I C - III
4
IV INTRODUCCION Obras portuarias y geología; las obras portuarias pretenden a mejorar las condiciones del entorno físico respecto de su estado natural, para atender mejor las exigencias de las operaciones portuarias, distintas en sus exigencias en función de la mercancía movida, el volumen movido, el sentido del intercambio, las condiciones ambientales del entorno marítimo y terrestre y las características de los vehículos terrestres y fundamentales de los buques empleados. La existencia de la navegación litoral, lacustre y el cruce de los ríos, es tan antigua como la civilización misma, habiendo sentido el hombre desde siempre el deseo y la necesidad de desplazarse, de pescar, para lo que ha construido embarcaciones que han ido evolucionando con los materiales y tecnología disponible y en función de las necesidades planteadas. A su vez los materiales utilizados en la fabricación de embarcaciones y los medios de propulsión empleados han condicionado la de infraestructura, tanto marítima como terrestre, las obras portuarias, cuya evolución está ligada a la de las embarcaciones. La geología estudia el suelo y los estratos rocosos desde el punto de vista de la construcción. Como punto de unión entre la geología aplicada y la ingeniería civil, sirve para la aplicación de conocimientos geológicos en trabajos de urbanización, edificación, construcción de caminos, canales, puertos y obras públicas. Analiza la problemática que plantean el entorno geológico, aspectos de hidrogeología, formaciones superficiales, obras de ingeniería civil a partir de la información que ofrecen los mapas geológicos y datos de campo. La eficiencia de una obra civil de infraestructura, depende en gran medida de la forma en que son construidas y geotécnicamente adaptadas a las condiciones geológicas del terreno, de manera que para fines de cálculo se considere a las masas de roca o suelo como parte integrante de la estructura por construir. La aplicación de la geología a la ingeniería civil, de historia reciente, ha crecido en importancia, por ser la ingeniería básica o inicial de una obra. Esta notación exige que el geólogo e ingeniero civil tengan conocimientos relacionados con la construcción de obras, la mecánica de suelos y rocas, etc. que le permitan en un momento dado ayudar en la solución de problemas de construcción en proyectos de ingeniería.
E P I C - III
5
V INDICE AGRADECIMIENTO…………………………………………...……………………...II DEDICATORIA………...……………………………………………………………...III INTRODUCCIÓN………………………………………………………………...…....IV CAPITULO I “ESTUDIO GEOLOGICO EN OBRAS PORTUARIAS”
1.1. TOMA DE MUESTRAS……………………………………………………….........2 1.2. RESISTENCIA DE SUELOS………………………………………………...……..3 1.3. COMPORTAMIENTOS DRENADO Y NO DRENADO…………………………..3 1.4. RESISTENCIA DE LAS ROCAS…………………………………………………..4 1.5. RUGOSIDAD…………………………………………………………………….....4 1.6. OBJETIVOS Y FASES DEL RECONOCIMIENTO DEL TERRENO…………….5 1.6.1. OTROS OBJETIVOS………………………………………………………...6 1.7. ESTUDIO PRELIMINAR …………………………………………………………..7 1.8. INFORME GEOTÉCNICO PRELIMINAR ………………………………………...7 1.9. PROGRAMACIÓN DE LOS RECONOCIMIENTOS……………………………..9 1.10. RECONOCIMIENTOS GEOFÍSICOS………………………………………..9 1.11. SONDEOS MECÁNICOS……………………………………………………….10 1.11.1. EJECUCIÓN DE SONDEOS………………………………………………10 1.12. CIMENTACIONES SUPERFICIALES………………………………………….11 1.12.1. TIPOS DE CIMENTACIÓN……………………………………………….11 1.13. CIMENTACIONES PROFUNDAS……………………………………………...13 1.13.1. ASPECTOS GENERALES………………………………………………...13 1.13.2. TIPOS DE TERRENO……………………………………………………..13 CAPITULO II “BASES GEOLOGICAS EN EL EMPLAZAMIENTO DE VIVIENDAS”
2.1. ESTUDIO DEL EMPLAZAMIENTO…………………………………………….17 2.1.1. ¿PORQUE ES NECESARIO REALIZAR UN ESTUDIO DEL EMPLAZAMIENTO?..............................................................................................17 2.1.2. ¿EN QUÉ CONSISTE EL ESTUDIO DEL EMPLAZAMIENTO?.............17 2.2. FORMA DEL TERRENO………………………………………………………….18
E P I C - III
6
VI 2.3. ANÁLISIS DEL LUGAR ………………………………………………………….18 2.3.1. LÍMITES…………………………………………………………………..18 2.3.2. ORIENTACIÓN…………………………………………………………...19 2.3.3. EL SOL………………………………………………………………..…...19 2.3.4. EL VIENTO………………………………………………………………..19 2.3.5. LA TOPOGRAFÍA………………………………………………………...19 2.3.6. LAS VISTAS………………………………………………………………20 2.3.7. LAS CONSTRUCCIONES ADYACENTES……………………………..20 2.3.8. LA GEOLOGÍA DEL TERRENO…………………………………………20 2.3.9. LAS RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS……………………….20 2.3.10. INTEGRACIÓN DE LA CASA CON EL LUGAR ………………………21 2.3.11. EL ASENTAMIENTO…………………………………………………...21 2.3.12. PROTECCIÓN FRENTE AL MEDIO…………………………………...21 2.3.13. LA RADIACIÓN SOLAR ……………………………………………….21 2.3.14. LOS VIENTOS…………………………………………………………..22 2.3.15. LOS RUIDOS……………………………………………………………22 BIBLIOGRAFIA……………….………………………………………………………23 ANEXOS….……………………………………………………………………………24
E P I C - III
7
E P I C - III
8
1.1. TOMA DE MUESTRAS. La toma de muestras es una de las actividades importantes de las campañas de reconocimiento geotécnico. Por ese motivo ha de estar planificada antes de comenzar la campaña de reconocimientos. Las muestras pueden obtenerse de sondeos, de calicatas o de lugares especificados donde no se haya hecho perforación o excavación previa. Las muestras pueden ser alteradas, esto es, que después de tomadas tengan otra densidad o humedad distintas de las originales o inalteradas, esto es, en las que la humedad y la densidad (y por lo tanto la resistencia, la deformabilidad y la permeabilidad) sean lo más próximas posibles a las originales. En cualquier caso las muestras han de ser representativas del suelo que se quiere ensayar; en ese sentido deben evitarse siempre los lavados o segregaciones de las muestras salvo que ese aspecto, por alguna razón singular, no tenga importancia en el problema en estudio. Las muestras alteradas pueden tomarse manualmente, con pico y pala, con excavadoras mecánicas o proceder de testigos de sondeos. Pueden transportarse en sacos o bolsas. Las muestras inalteradas o poco alteradas pueden tomarse con toma de muestras específicos (hincando tubos cortos biselados) de paredes de pozos, zanjas o calicatas previamente apuntalados. Deben empaquetarse, transportarse y conservarse en laboratorio hasta su ensayo de manera que no sufran alteración. La toma de muestras más usual de los reconocimientos geotécnicos se realiza en sondeos mediante toma de muestras específicos adaptados al tipo de terreno. La toma de muestras inalteradas o poco alteradas de suelos granulares limpios no es posible por procedimientos convencionales. En algunas arenas resultan eficaces la toma de muestras de pistón tipo Osterberg o tipo Bishop. La toma de muestras debe ser supervisada por el técnico responsable de los trabajos de campo. Es de gran importancia que el carácter más o menos alterado de las muestras tomadas sea estimado por un técnico experto. El procedimiento debe quedar documentado indicando, para cada muestra o grupo de muestras, su procedencia (sondeo, calicata u otro punto de coordenadas conocidas), la columna litológica correspondiente al lugar donde se hace la toma, la indicación expresa de su profundidad, la posición del nivel freático en el lugar donde se tomó la muestra, así como cualquier observación que el técnico responsable crea oportuna. Ya que las muestras se toman para hacer ensayos de laboratorio, la programación del número de ellas y su ubicación sólo deberá definirse tras considerar los ensayos que resulten necesarios para analizar los problemas objeto del informe geotécnico.
E P I C - III
29
1.2. RESISTENCIA DE SUELOS. La resistencia de los suelos a la deformación depende, sobre todo, de su resistencia a la fuerza cortante Esta resistencia equivale, a su vez, a la suma de dos componentes: fricción y cohesión.
La resistencia friccional surge de la irregularidad de los contactos entre partículas y es proporcional a la fuerza perpendicular entre ellas. La cohesión, que es la resistencia máxima a la tensión de un suelo, es un resultado de las fuerzas de atracción que hay entre los gránulos en contacto íntimo y no depende de la presión normal, sin embargo, es muy raro encontrar esta cohesión verdadera, lo más común es que los suelos tengan cierta resistencia friccional.
1.3.COMPORTAMIENTOS DRENADO Y NO DRENADO. Siempre que, en un terreno, total o parcialmente saturado, se modifica el estado tensional se produce algún movimiento de sus partículas y el agua puede variar su presión transitoriamente y después equilibrarse hasta una situación hidrostática (de potencial uniforme) o hasta un régimen de filtración permanente. Ese cambio puede ocurrir pronto o tarde cuando se compara con el tiempo de estudio y ese aspecto tiene especial importancia en el análisis de los distintos problemas geotécnicos. Es frecuente considerar, en este tema, dos situaciones límites:
Sin drenaje. Se denominan situaciones sin drenaje aquellas en las que el agua del suelo no puede moverse y adecuarse al nuevo estado de cargas. Existen, por lo tanto, presiones intersticiales que intentan desplazar el agua hacia posiciones de equilibrio.
Con drenaje. Se denominan situaciones con drenaje aquellas en las que el potencial del agua intersticial alcanza instantáneamente, en cada momento, una distribución permanente.
La posibilidad de ocurrencia de ambas situaciones y el estudio de las consecuencias de cada una de ellas es obligada en el análisis de cualquier problema geotécnico. Al modificar las condiciones de carga en terrenos permeables el agua se mueve rápidamente y por lo tanto no existe período de consolidación. Las presiones intersticiales se generan y disipan en tiempos muy breves. Salvo en el caso especial de las acciones cíclicas o impulsivas (sismos, acciones del oleaje, etc.) se consideran infinitamente permeables, al resto de efectos, todos los terrenos cuyo coeficiente de permeabilidad es superior a 10-2 cm/s. No sería necesario considerar la situación sin drenaje en esas circunstancias. En suelos arcillosos, cuya permeabilidad sea inferior a 10-4 cm/s, será siempre recomendable considerar que se puede producir la situación “sin drenaje”; esto es, de movimiento nulo del agua respecto al suelo.
E P I C - III
3 10
En terrenos con permeabilidad intermedia entre 10-2 y 10-4 cm/s el ingeniero decidirá sobre la necesidad de contemplar la situación extrema “sin drenaje” teniendo en cuenta la geometría del terreno y el tipo y plazo de las acciones impuestas.
1.4. RESISTENCIA DE LAS ROCAS. Las rocas se presentan en la naturaleza con cierta fracturación y alteración. Normalmente la resistencia que conviene conocer es aquélla que representa al volumen de roca afectado por la obra. Esta resistencia depende de varios parámetros además de los ya mencionados (densidad y porosidad). Las características principales que determinan el comportamiento de las formaciones rocosas son:
La naturaleza de la roca.
El diaclasamiento y las características de sus juntas.
El grado de alteración.
Se entiende como naturaleza de la roca no sólo su composición mineralógica sino también su origen geológico, ya que esta última condición puede permitir la utilización de información de detalle entre rocas de similar origen. Para caracterizar el diaclasamiento de la roca conviene definir cada una de las familias de diaclasas que la afectan.
1.5. RUGOSIDAD. Las diaclasas que afectan a las rocas suelen ser superficies que se aproximan, en primera instancia, a planos. De esa forma se describen con los parámetros geométricos de dirección y buzamiento. Pero la realidad física puede ser más compleja. Las fallas y las diaclasas de gran persistencia (alta o muy alta) deben describirse mediante una zonificación de su trazado completo en partes de rugosidad similar. Aquellas litoclasas que tengan persistencia menor (media, escasa o muy pequeña) y las zonas homólogas de las litoclasas más persistentes deben caracterizarse al menos cualitativamente en alguno de los tres grupos siguientes: a) Escalonada, cuando en conjunción con otras diaclasas el plano de diaclasamiento presenta saltos. b) Ondulada, cuando la forma de la superficie de la diaclasa se asemeja a la forma de una onda. c) Plana, cuando la dirección y el buzamiento de la superficie de separación de la roca tienen escasa variación.
E P I C - III
11 4
En todos los casos, además, y atendiendo a la escala menor (longitudes del orden del centímetro) las juntas deben clasificarse como rugosas, suaves o especulares, según sea más o menos pronunciada su rugosidad.
1.6. OBJETIVOS Y FASES DEL RECONOCIMIENTO DEL TERRENO. La realización de cualquier estudio o proyecto de obra marítima o portuaria, deberá ir precedida de una Investigación Geotécnica específica, adaptada a las condiciones de cada caso concreto. Todos los estudios, reconocimientos de campo, ensayos de laboratorio, análisis de la información, etc. Deberán quedar recogidos en un único documento, que constituirá el Informe Geotécnico que ha de servir de base a los trabajos posteriores. El alcance del Informe Geotécnico vendrá condicionado por la finalidad del trabajo en el que va a ser utilizado, pudiendo establecerse la siguiente clasificación:
Elección de emplazamiento. Valoración comparativa de diversos emplazamientos considerados viables o selección de las zonas más adecuadas dentro de un mismo emplazamiento.
Viabilidad. Obtención de la información necesaria para verificar si las condiciones de un emplazamiento son adecuadas a las obras previstas en el mismo.
Proyecto. Establecimiento de las condiciones del terreno (estratigrafía, parámetros geotécnicos, niveles piezométricos, etc.) que permitan una definición precisa de las obras, incluyendo aquéllas que tengan un carácter temporal.
Construcción. Estudio complementario de aspectos específicos que permitan adoptar los procedimientos constructivos más adecuados, prever los problemas que pueden aparecer durante la construcción como consecuencia de las características geotécnicas del terreno, estudio de posibles procedencias alternativas de materiales, elección de las zonas para instalaciones o acopios, etc.
Impacto de las obras. Estudio de las modificaciones que pueden aparecer en el terreno, bien de modo natural o como consecuencia de las propias obras, y que pueden afectar tanto a estas nuevas obras como a otras preexistentes o futuras y, de modo general, al área circundante a la zona objeto de estudio.
E P I C - III
12 5
1.6.1. OTROS OBJETIVOS. Tales como estudios de las condiciones de seguridad de estructuras preexistentes, investigación de incidentes, etc. La finalidad del Informe Geotécnico debe figurar de modo explícito en su texto haciendo mención del tipo de obras o estructuras para las que se ha previsto que sea utilizada la información. Su utilización posterior para una finalidad distinta deberá ser justificada de modo expreso. La extensión y la profundidad de una investigación geotécnica para una obra marítima y portuaria vendrán condicionadas por el carácter de los trabajos y obras a desarrollar en el emplazamiento y por las características geotécnicas del terreno. Considerando dichos condicionantes, el técnico responsable de la investigación geotécnica establecerá el programa detallado de la misma, con la previsión de las adaptaciones necesarias a la vista de los resultados que el avance de la propia investigación vaya proporcionando. La investigación se desarrollará en sucesivas etapas que, en general, pueden resumirse del modo siguiente:
Estudio Preliminar. Comprende los trabajos previos de recopilación y análisis de la información preexistente. En general, esta fase será desarrollada en oficina, si bien incluirá visitas de inspección al emplazamiento con toma de datos, realización de trabajos sencillos de reconocimiento (p.ej.: calicatas, cartografía de materiales superficiales, etc.) así como los sondeos previos necesarios para conocer la estructura básica del terreno si ésta no fuera conocida. Esta etapa concluye con la redacción del Informe Geotécnico Preliminar.
Reconocimiento. Incluye esta etapa todos los trabajos de reconocimiento de campo posteriores al estudio preliminar, así como los ensayos de laboratorio correspondientes.
Informe Geotécnico. El informe debe incluir un resumen de la información previa, la descripción y análisis de los reconocimientos realizados, la identificación de los materiales que existen en el subsuelo y la determinación de los parámetros geotécnicos necesarios para los trabajos que hayan sido objeto del estudio. En determinados casos, la existencia de problemas singulares puede exigir la realización de una investigación o redacción de un estudio, específicos, cuyas características serán adaptadas al tema a tratar. El contenido de cualquier avance del Informe Geotécnico deberá quedar integrado en la edición final de dicho Informe, de manera que éste quede completo y sirva como referencia única en el desarrollo del trabajo al que se destina.
E P I C - III
13 6
1.7. ESTUDIO PRELIMINAR. El Estudio Preliminar deberá cubrir tres aspectos fundamentales: I.
Recopilación y análisis de la información preexistente.
II.
Determinación preliminar de la estratigrafía y características geotécnicas de los materiales, así como de cualquier otro condicionante, de modo que pueda iniciarse el desarrollo de los primeros aspectos del trabajo a que se destina la Investigación: estudio de soluciones, comparación de alternativas, pre dimensionamiento, etc.
III.
Establecimiento y programación de los reconocimientos (trabajos de campo y ensayos de laboratorio) que se consideran necesarios para completar la Investigación Geotécnica.
1.8. INFORME GEOTÉCNICO PRELIMINAR. A partir de esta información se redactará el Informe Geotécnico Preliminar donde se describirán las condiciones geológicas y geotécnicas del área estudiada, con la precisión suficiente para permitir el desarrollo de los trabajos y cálculos previos, en tanto se dispone de la información completa. Esta definición debería incluir, siempre que sea posible, los siguientes puntos:
Marco geológico y evolución de la geomorfología del emplazamiento. Perfiles geotécnicos y/o columnas-tipo del terreno. Identificación de los materiales. Al objeto de establecer un criterio uniforme en los símbolos gráficos empleados para designar los materiales.
Esta identificación deberá ir completada por aquellas observaciones que puedan resultar de interés para una mejor comprensión de la estructura del terreno: edad geológica, origen de los materiales (aluvial, piedemonte, coluvión, formación eólica, etc.), coloración, etc.
Tabla de símbolos y términos comunes para la descripción preliminar del terreno
E P I C - III
7 14
1.9. PROGRAMACIÓN DE LOS RECONOCIMIENTOS. Dada la muy diversa problemática que puede derivarse tanto de las características previstas inicialmente para la propia obra como de las condiciones geotécnicas del terreno, no resulta viable establecer unas recomendaciones de detalle para cada una de las distintas situaciones que podrían llegar a plantearse. Partiendo de la identificación de necesidades que ha de figurar expresamente en el Informe Geotécnico Preliminar, se debe estudiar el modo de satisfacerlas de la forma más adecuada teniendo presente las distintas técnicas de reconocimiento disponibles. Independientemente de la colaboración que puedan prestar los técnicos especialistas, la elección del método de reconocimiento más adecuado en cada caso, la posición de los puntos en los que efectuar los trabajos de campo, profundidad a alcanzar con los reconocimientos, ensayos de muestras, ensayos especiales, etc., será competencia de los técnicos responsables del trabajo al que está destinado el reconocimiento. Se recomienda que la programación de los reconocimientos quede recogida en un documento en el cual, además de la definición de los mismos, se describan los objetivos concretos perseguidos con cada uno de los trabajos a realizar, la previsión de posibles modificaciones en la campaña (variaciones en la profundidad, reconocimientos complementarios, etc.), en función de los resultados que se obtengan y cualquier otra información o criterio que permita realizar, durante la fase de reconocimientos, las adaptaciones necesarias para asegurar que se obtienen los datos requeridos.
1.10. RECONOCIMIENTOS GEOFÍSICOS. Los métodos geofísicos tienen su campo de aplicación más idóneo cuando es necesario investigar, de un modo rápido y económico, áreas extensas o alineaciones de gran longitud. Los trabajos de campo e interpretación de las medidas deben ser efectuados por personal muy cualificado, previo estudio detallado de la información del terreno que se haya podido obtener por otros procedimientos. En todo caso, los reconocimientos geofísicos deberán ser complementados con la realización de sondeos mecánicos que permitan confirmar, en puntos estratégicamente dispuestos, la estratigrafía y características del terreno deducidas de la interpretación de la geofísica. Los reconocimientos geofísicos pueden utilizarse como herramienta para interpolar información entre puntos reconocidos detalladamente mediante sondeos mecánicos. En ese sentido es conveniente realizar los reconocimientos geofísicos siguiendo las alineaciones utilizadas para implantar los sondeos.
E P I C - III
15 8
1.11. SONDEOS MECÁNICOS. El reconocimiento geotécnico mediante sondeos es, en términos generales, el método más directo para conocer el terreno en profundidad, ya que permite la recuperación de testigos y la toma de muestras para ensayos de laboratorio.
1.11.1. EJECUCIÓN DE SONDEOS. La ejecución de sondeos de reconocimiento en zonas marítimas y portuarias exige, en general, la utilización de medios de soporte específicos. Pueden ser plataformas fijas o flotantes debidamente ancladas. En zonas poco abrigadas se necesitan embarcaciones especialmente equipadas para impedir que los movimientos del mar incidan negativamente en las perforaciones. Los sondeos deben realizarse en puntos seleccionados donde mayor interés tenga la información que se puede conseguir y, además, aprovechar su ejecución para obtener de ellos el mayor número de datos posible. Atendiendo a este último aspecto se recomienda especificar, para la realización de sondeos, la obtención de la información mínima siguiente:
Fechas de realización y datos de identificación del sondeo y del sondista que lo realizó.
Coordenadas y cota de boca. Es imprescindible el replanteo preciso de la boca de los sondeos y especialmente su cota.
Parte del sondeo donde figuren el equipo empleado, el procedimiento y los ritmos de avance, las profundidades donde se han tomado muestras o realizado ensayos, los tramos entubados y tipo y tamaño de la entubación, así como cualquier incidencia de interés, tales como la pérdida del caudal de agua de perforación, niveles de agua, caídas o desprendimientos de la pared del sondeo, etc. A estos efectos se indica que existen equipos de sondeo con registro automático de algunos de estos parámetros, cuya utilización es recomendable.
Caja porta testigos suficientemente robusta y debidamente ilustrada donde, además de identificarse el sondeo correspondiente, se marquen con números claramente visibles las profundidades inicial y final del testigo de cada maniobra.
Fotografías a color de las cajas de testigos hechas de frente de manera que se aprecien bien los detalles del terreno de caja en caja. En ocasiones puede ser conveniente la realización de fotografías de detalle de ciertos testigos aislados.
E P I C - III
16 9
Columna litológica, realizada por un titulado superior experto en geotecnia en la que, con ayuda gráfica, se recoja la descripción del terreno en cada nivel, los parámetros de avance del sondeo, la ubicación de muestras y ensayos, la situación del nivel freático en el sondeo y el porcentaje de testigo recuperado. Dependiendo del tipo de terreno y de reconocimiento realizado, podrá especificarse el incluir en estas columnas litológicas otros detalles de interés particular.
1.12. CIMENTACIONES SUPERFICIALES. 1.12.1. Tipos de cimentación. Las cimentaciones superficiales son aquéllas en las que el plano de contacto entre la estructura y el terreno está situado bajo el terreno que la rodea a una profundidad que resulta pequeña cuando se compara con el ancho de la cimentación. De hecho, cuando esa profundidad y el ancho de la cimentación son del mismo orden, entonces las fórmulas y procedimientos que aquí se indican pueden ser ya muy conservadores. Normalmente el terreno que rodea la cimentación estará a un nivel semejante en ambos lados. Las cimentaciones de estructuras de contención, con un gran desnivel de tierras a uno y otro lado de la cimentación son también analizables por los procedimientos descritos aquí. En cualquier caso, para los cálculos que aquí se especifican, se tomará como nivel de tierras alrededor del cimiento el más bajo que se considere posible junto a alguno de los lados del cimiento. Existen varias tipologías básicas de cimentación superficial, entre ellas:
A. Mediante zapatas aisladas o arriostradas. Son típicas en cimentaciones de edificios o estructuras sustentadas por pilares. Las riostras que unen las distintas unidades no suelen reducir notablemente las cargas verticales que actúan en cada zapata y, por lo tanto, a efectos de hundimiento y de asientos, éstas pueden considerarse individualmente.
B. Mediante zapatas corridas rígidas. Son típicas en la cimentación de muros o estructuras de contención de gravedad (muelles de bloques, o cajones, por ejemplo). La rigidez de la propia estructura hace que, para el cálculo de asientos, se pueda despreciar su deformación.
E P I C - III
17 10
C. Mediante zapatas corridas flexibles. Son típicas en las cimentaciones de estructuras soportadas mediante pilares en terrenos de capacidad portante reducida que no permiten las cimentaciones aisladas. También pueden resultar interesantes por razones constructivas o incluso por razones económicas. Serían equivalentes a las cimentaciones descritas en a) con riostras y zapatas integradas en un mismo elemento, que sería una viga o zapata corrida. Las vigas corridas pueden ir en una sola dirección, arriostradas o no, o en dos o más direcciones, cruzándose y arriostrándose entre sí. Es de esperar, en general, que el efecto de interacción suelo-estructura tenga un papel importante en los esfuerzos en la cimentación y, por eso, en este tipo de cimientos se debe tener presente ese efecto.
D. Mediante losa. Este tipo de solución es habitual en suelos que presentan escasa capacidad portante para cimentaciones aisladas o mediante vigas corridas. También pueden adoptarse soluciones en losa por otras razones muy diversas. Las losas pueden ser planas o de canto variable o incluso nervadas. Los espesores de hormigón que se utilizan normalmente hacen necesario considerar el efecto de interacción suelo-estructura para evaluar los esfuerzos en la cimentación.
ALGUNAS FORMAS TÍPICAS DE CIMENTACIONES
E P I C - III
11 18
1.13. CIMENTACIONES PROFUNDAS. 1.13.1. Aspectos generales. La presencia de suelos poco resistentes cerca de la superficie del terreno es una razón, de entre otras, que puede obligar a transferir las cargas a cierta profundidad. Uno de los procedimientos más habituales para establecer cimentaciones profundas es el pilotaje. El proyecto de cimentaciones profundas. Tratando de paliar esa falta, se han incluido ciertas consideraciones de índole general al hablar de los Estados Límite Últimos y de los Estados Límite de Servicio. Como quiera que para el desarrollo de este tema se utilizan ciertas formas particulares de análisis, según sea el tipo de terreno o el tipo de pilote.
1.13.2. Tipos de terreno. A efectos de las comprobaciones y cálculos a realizar en este tema de las cimentaciones profundas pilotadas, se distinguen tres tipos fundamentales de terreno: las rocas, los suelos granulares y los suelos cohesivos. El tipo de terreno que pueda aparecer en un determinado emplazamiento será, con frecuencia, heterogéneo y por lo tanto requerirá una clasificación por zonas en una de las tres categorías antes mencionadas. Será también frecuente la existencia de terrenos de transición difícilmente clasificables en una u otra categoría. En esos casos, el ingeniero debe hacer sus comprobaciones tal como aquí se indica, con varias hipótesis de clasificación y adoptar, como resultados de sus análisis, los correspondientes a la hipótesis que, siendo razonable, resulte más conservadora. Las definiciones de estas tres categorías de terrenos, así como los datos necesarios para el estudio de un pilotaje son los que se mencionan a continuación:
a) Rocas. A los efectos del estudio de los pilotajes, se considerará como rocas a aquellos terrenos que:
E P I C - III
En sondeos cuidados realizados a rotación permitan recuperar más del 50% del testigo. La resistencia a compresión simple de los testigos sanos supere sistemáticamente la carga de 1 MPa. Los agregados minerales que las forman son estables en el tiempo; sin cambios sustanciales durante la vida útil de la obra.
12 19
Para el estudio de cimentaciones en roca es necesario conocer la topografía del fondo rocoso, su naturaleza, describir su diaclasamiento, su grado de alteración y la resistencia a compresión simple de los fragmentos más sanos. Además, si por la índole del proyecto se requieren estudios de deformaciones de la cimentación, sería necesario conocer los módulos de deformación de la roca.
b) Suelos granulares. Se definen como suelos granulares aquéllos que no tienen cohesión. Se supondrá, además, que tienen una permeabilidad apreciable, de manera que los procesos de variación de presiones intersticiales en su interior ocurren en plazos insignificantes comparados con los de aplicación de las cargas de cimentación. La permeabilidad mínima para esta clasificación es de 10-4 a 10-5 cm/s. Dentro de este grupo de suelos granulares quedarían comprendidos las arenas y las gravas, aun con contenidos de finos limosos apreciables, del orden del 15% como máximo, así como algunas rocas muy fracturadas o alteradas, siempre que el producto de su alteración no sea arcilloso y dé al conjunto cohesión apreciable e impermeabilidad.
Ángulo de rozamiento. Resistencia en el ensayo SPT. Resistencia en ensayos penetro métricos estáticos o dinámicos continuos. Otros ensayos que definan la resistencia al corte.
En proyectos de importancia será conveniente obtener esta información de la resistencia del terreno por más de un procedimiento. Además, para realizar los estudios de movimientos, normalmente asociados a los Estados Límite de Servicio, es preciso conocer la deformabilidad de los suelos granulares. El módulo de deformación de los suelos granulares suele ser creciente con la profundidad y, por eso, su definición no suele hacerse con un sólo número, sino con un gráfico de variación del módulo con la profundidad.
c) Suelos cohesivos. Se entiende aquí, en el estudio de cimentaciones pilotadas, como suelos cohesivos aquellos terrenos que tienen cohesión, siempre que su resistencia a compresión simple sea inferior a 1 MPa y que sean suficientemente impermeables como para no ser clasificables como granulares. Para el estudio de cimentaciones pilotadas que interesen suelos cohesivos es preciso conocer, además de su naturaleza (ensayos de identificación) y de su densidad, algún dato de su resistencia, tanto a corto plazo (o resistencia al corte sin drenaje) como a largo plazo (o resistencia al corte con drenaje), así como algún dato de su deformabilidad.
E P I C - III
13 20
E P I C - III
21
2.1. Estudio del emplazamiento. El estudio de un emplazamiento es una práctica orientada a «congelar» el entorno en forma de mapa, de forma parecida a lo que hace una cámara con una fotografía. A diferencia de una fotografía, sin embargo, el estudio proporciona muchos más datos de los que se podrían observar a simple vista.
2.1.1. ¿Porque es necesario realizar un estudio del emplazamiento? Hasta ahora se han construido muchos refugios artesanales en localizaciones accesibles sin prestar mucha atención a factores ambientales como la altura de las olas, arrecifes no incluidos en cartas de navegación, corrientes de marea, algas, desplazamiento de la arena, etc. Sin embargo, muchos de los entonces pequeños problemas resultantes de dichos factores se han convertido ahora en problemas importantes, dando lugar a, por ejemplo, la congestión de algunos refugios con algas (la entrada del refugio orientada en la dirección incorrecta) o su entarquinamiento con sedimento (refugio emplazado directamente en la playa) o su inaccesibilidad en condiciones climatológicas adversas (arrecifes demasiado cerca del canal de entrada). Por lo tanto, es necesario realizar un buen estudio del emplazamiento a fin de asegurar que el refugio o desembarcadero sea funcional y no presente problemas de mantenimiento en condiciones operativas normales.
2.1.2. ¿En qué consiste el estudio del emplazamiento? Un buen estudio del emplazamiento debería resultar en la preparación de los elementos siguientes:
Mapa topográfico. Un mapa que muestre todos los datos terrestres pertinentes a la vecindad del refugio propuesto tal como la aldea, caminos, viales, pozos, fuentes de suministro eléctrico, playa, afloramientos rocosos y vegetación.
Mapa acotado. Un mapa que muestre la profundidad de los fondos marinos dentro del refugio propuesto y en las cercanías de este, bien en forma de cuadriculado o de contornos.
Estudio de las mareas . Una tabla que muestre los niveles máximo y mínimo de las mareas en la localización propuesta.
Estudio de las corrientes de marea. Un mapa que muestre la presencia, localización, dirección y potencia de las corrientes de marea.
E P I C - III
22 15
Estudio de altura de las olas. Una tabla que muestre la dirección, frecuencia e intensidad o altura de las olas para la zona propuesta.
2.2. Forma del terreno. Las formas de terreno son un buen indicador de la ubicación de los movimientos de ladera o de las zonas de inundación. Las formas de la superficie de la tierra reflejan las características de los materiales, sus procesos de formación y actividad y el estudio de estas formas es lo que conocemos como geomorfología Para analizar las formas del terreno lo podemos hacer a partir de las curvas de nivel, mediante fotointerpretación, usando sistemas de información geográfico (generando modelos de relieve o modelos tridimensionales) o mediante observación. Las curvas de nivel son un primer indicador de movimientos de ladera. En muchas ocasiones cuando existe un movimiento de ladera se observa un cambio en la forma de las curvas de nivel que pasan de una geometría cóncava a una convexa
2.3. Análisis del lugar. Para elegir y planificar un solar debemos observar varios elementos que tienen gran importancia a la hora de construir un edificio aliado con el entorno. Esto nos proporcionará como mínimo más confort, mejores vistas, mejor aprovechamiento de los espacios y un considerable ahorro energético. Unas observaciones son sencillas de realizar, otras más complejas o técnicas. Las clasificamos de este modo:
2.3.1. Límites. Observaremos los contornos, límites de la propiedad, construcciones vecinas, caminos, vías de comunicación adyacentes, dimensiones y forma del solar, lugares de acopio de materiales de construcción, acometida de instalaciones (agua potable, electricidad, saneamiento, etc), vertederos próximos de escombros (si fuese preciso) y haremos un croquis anotando todo ello.
2.3.2. Orientación. Este punto es fundamental ya que determinará la orientación de la vivienda a fin de conseguir un buen ahorro energético. En el hemisferio Norte la orientación de la zona de estar conviene dirigirla hacia el Sur. El Norte magnético se puede localizar con brújula, el geográfico observando la estrella Polar y el Sur observando la posición del sol observando la sombra en el momento del mediodía. (Ver actividades).
E P I C - III
16 23
2.3.3. El Sol. La radiación solar puede ser aprovechada de varias formas: para calentamiento pasivo, calentamiento activo y obtención de electricidad fotovoltaica. Localizaremos el Sur para conocer la mejor orientación de los elementos captadores de energía. Seleccionaremos los lugares donde no haya árboles ni obstáculos que den sombra y los anotaremos en el croquis. En cuanto a la posible ubicación de la vivienda hay que tener en cuenta que el Sol es deseable en invierno, pero no en verano y prever el modo de atenuar la potencia de los rayos del Sol en dicha estación. (Este apartado se analizará más adelante en otro tema). Debemos anotar en el croquis la trayectoria del sol, punto de amanecer y de ocaso, con la fecha del día que se hace la observación para facilitar la tarea de elaborar el esquema de análisis del lugar.
2.3.4. El viento. En nuestras latitudes se hace necesario proteger la vivienda de los vientos dominantes en invierno y evitar las turbulencias. En verano conviene aprovechar las brisas naturales para favorecer la ventilación. Se anotará en el croquis la dirección de dichos vientos para diseñar pantallas o elementos cortavientos, así como prever aberturas en el edificio para producir ventilación cruzada natural durante los días cálidos.
2.3.5. La topografía. Se hace aconsejable anotar las pendientes del terreno y la dirección de sus inclinaciones ya que pueden afectar directamente al curso de los vientos que incidirán sobre la edificación. También influyen sobre el curso de las aguas de lluvia y nos indicarán las zonas en que puede ser necesario realizar drenajes. En estas latitudes suele ser más deseable edificar en una ladera orientada al Sur, pero si no se dispone de ella se puede construir un microclima por medio de un pequeño movimiento de tierras y el uso de vegetación.
2.3.6. Las vistas. En el caso de encontrarnos con una vista indeseable, esta puede ocultarse con árboles u otro tipo de pantallas. Si no es posible por falta de espacio, siempre puede diseñarse una vivienda con patio o pequeña huerta.
E P I C - III
24 17
Solemos tender a colocar la mayor parte de las ventanas hacia la vista que más nos gusta, olvidándonos de que con ello nos podemos estar limitando a contemplar un único panorama durante el resto de nuestra vida. Los constructores japoneses diseñan las aberturas de modo que el mismo paisaje nunca sea visto desde más de un punto. Por medio del uso de la vegetación y de otros elementos de jardín como cercas, estanques, pequeñas construcciones auxiliares, etc. ocultan los paisajes repetitivos. Además, para evitar la sensación de “cuadro” compensan el punto central de interés de la vista principal colocando alrededor de las esquinas otros puntos de interés.
2.3.7. Las construcciones adyacentes. Anotaremos su altura, posición relativa, su grado de agrupación y la organización del entramado urbano que nos rodea. Observaremos si nos protegen de los vientos o nos dan sombra.
2.3.8. La geología del terreno. Antes de edificar conviene que una empresa especializada realice un estudio geotécnico del terreno y nos aconseje sobre las capas y la profundidad adecuada a la que se debe cimentar. También necesitaremos ayuda para localizar venas de agua, localización de la capa freática, presencia del peligroso gas y zonas geopáticas (zonas de magnetismo alterado).
2.3.9. Las radiaciones electromagnéticas. Cada vez hay más estudios que relacionan la presencia de cables de alta tensión, transformadores de electricidad y antenas de telefonía con la mayor incidencia de ciertas enfermedades. Por ello es necesario observar si en las proximidades de la parcela existen este tipo de instalaciones para tomar las debidas precauciones.
2.3.10. Integración de la casa con el lugar. Debemos considerar el conjunto casa-lugar como un todo indivisible. La planificación de la casa y su entorno debe hacerse simultáneamente, cada metro cuadrado de terreno es tan importante como el metro cuadrado edificado. En realidad, debería considerarse el espacio al aire libre como una estancia más de la vivienda y crear espacios de transición intermedios como patios y verandas.
E P I C - III
18 25
2.3.11. El asentamiento. Es frecuente colocar la vivienda en lugar que nos parece más hermoso de la parcela, sin darnos cuenta de que una vez hayamos ocupado el sitio con ladrillos y hormigón es muy probable que ese espacio haya perdido su encanto. El lugar debe ser escuchado, sentido, percibido en todos sus aspectos antes de comenzar el diseño de la edificación. Solo así podremos darnos cuenta de cuál es el lugar adecuado para desarrollar cada una de nuestras actividades: lugares para pasear, para estar, para dormir, para cocinar, etc.
2.3.12. Protección frente al medio. El control climático del interior de la vivienda necesita ser apoyado y propiciado por el adecuado diseño y utilización del terreno circundante. El espacio al aire libre nos puede proporcionar un microclima confortable y una relación necesaria y gratificante con la naturaleza.
2.3.13. La radiación solar. En invierno se necesita hacer acopio de esta y en verano aislarnos de ella. Por ello se deben buscar mecanismos para permitir su entrada en los días fríos y evitarla en tiempo de calor. Además de los elementos puramente constructivos como voladizos podemos utilizar árboles y plantas trepadoras de hoja caduca que en invierno dejan pasar los rayos del Sol y en verano proporcionan sombra.
2.3.14. Los vientos. Los fríos vientos de invierno pueden frenarse con pantallas de setos y árboles de hoja caduca. Si el terreno es irregular pueden aprovecharse los desniveles de este para construir la casa en un espacio abrigado orientado al Sur. La forma de la cubierta puede diseñarse más baja por el lado de incidencia de los vientos, de modo que “resbalen” sobre ella sin dejar pared expuesta a los vientos. En zonas secas y frías se puede construir una vivienda semienterrada.
2.3.15. Los ruidos. Las calles, carreteras o vecinos poco cuidadosos pueden hacer necesario la construcción de pantallas acústicas. Existen elementos prefabricados que no quedará más remedio que colocar cuando no se dispone de espacio, pero es mucho más agradable e incluso da mejores resultados la ubicación de una barrera vegetal formada por árboles y setos de hoja caduca, plantados de modo que ofrezcan una curva ascendente.
E P I C - III
26 19
BIBLIOGRAFIA
Rom 0.5_05; 1ª Edición noviembre 2005; EDICIÓN: Puertos del Estado REDACCIÓN PONENCIA: Antonio Soriano Peña UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID INGENIERÍA DEL SUELO S.L. COORDINACIÓN Y DISEÑO DE LA PUBLICACIÓN: Emilio Piñeiro Díaz. http://www.puertos.es/es-es/BibliotecaV2/ROM%200.5-05.pdf
Manual para la Evaluación de Riesgo del Emplazamiento y del Medio Construido; Elaboración: Geólogo Msc Ginés Suárez Coordinador del proyecto Recuperación Temprana de PNUD_Aprobación y aval técnico: Ing. Gonzalo Fúnez. Director de la Dirección de Gestión de la Prevención de COPECO_ Revisión Final; Ing. Miriam Downs, Asesora RRD de la Cooperación Suiza_ http://dipecholac.net/docs/herramientas-proyecto-dipecho/honduras/manualemplazamiento-seguro.pdf
E P I C - III
20 27
LINKOGRAFIA
http://victoryepes.blogs.upv.es/2016/03/31/los-condicionantes-fisicos-en-elemplazamiento-de-una-obra/ http://www.fao.org/docrep/003/v5270s/v5270s02.htm https://www.edu.xunta.gal/centros/cifpsomeso/system/files/u1/Unidad_did__ctic a_1.pdf
E P I C - III
21 28
ANEXOS
E P I C - III
29
ANEXO 1: ESTUDIOS DE SUELOS
ANEXO 2: PROPIEDADES DEL SUELO
E P I C - III
23 30
ANEXO 3: SONDEO DEL SUELO
ANEXO 4: ENSAYOS DE RESISTENCIA
E P I C - III
24 31
ANEXO 5: FACES DEL SUELO
ANEXO 6: MAQUINA DE SONDEO
E P I C - III
25 32
ANEXO 7: CIMENTACIONES SUPERFICIALES
ANEXO 8: CIMENTACIONES SUPERFICIALES (ZAPATAS AISLADAS)
E P I C - III
26 33
ANEXO 9: LOZAS DE CIEMNTACION
ANEXO 10: TIPOS DE SUELO
E P I C - III
27 34
ANEXO 11: EMPLAZAMIENTO DEL TERRENO
E P I C - III
28 35
