OPTIMIZACIÓN DE LACIMENTACIÓN A TRAVÉS DELESTUDIO GEOTÉCNICO.EJEMPLOS DE AHORRO.Jornada EGAP. Calidad e Innovación, el camino para reducircostes e incertidumbres en el proceso constructivo

Santiago de Compostela, 27 de Mayo 2016

Ramón Montero Cereijo

Marcos Llana Fernández

“Marco normativo destinado a establecer las exigencias básicas decalidad, seguridad y habitabilidad de los edificios y sus instalaciones,para adaptar el sector de la construcción a los principios de lasostenibilidad económica, energética y medioambiental, y garantizaredificios más seguros, habitables, sostenibles y de mayor calidad”.

Código técnico de edificación (CTE)

• La ley 38/1999 de 5 de noviembre sobre Ordenación de la Edificación(LOE), es la normativa que marca las directrices sobre las nuevasedificaciones y la base del CTE actual.

• El 29 de Marzo de 2006 entra en vigor el CTE, tratándose del marcolegal actual para establecer las exigencias que deben cumplir losedificios en base a los requisitos básicos de seguridad y habilidades.

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Estudio geotécnicoSe incluye en el apartado 3 del capítulo de SE-C, del CTE.

Consiste en realizar un estudio previo del terreno para proyectar lacimentación de un edificio de la forma más funcional y económica, deforma que se consiga una seguridad suficiente y unas deformaciones oasientos compatibles con las tolerancias de la estructura.

FASES: 1.- Programación y análisis de documentación previa2.-Técnicas de prospección3.- Ensayos de laboratorio4.- Informe de conclusiones y recomendaciones

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Programación de reconocimientosCriterios del CTE:

• Por tipo de construcción: • Por tipo de terreno:

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Distribución:

Programación de reconocimientos

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2.1.- Ensayos tradicionales de prospección geotécnica:

Técnicas TRADICIONALES

• Calicatas• Ensayos de penetración dinámica DPSH• Sondeos mecánicos a rotación• Ensayo SPT e índice Nspt• Ensayos de laboratorio

Se trata de ensayos rápidos y económicos que satisfacen los criterios delCTE, si bien, su eficacia varía en función de las características de losmateriales ensayados.

Se utilizan para medir el grado de compacidad y resistencia del terreno através de elementos normalizados de golpeo, siendo especialmenteapropiados para terrenos arenosos, donde las correlaciones para extraerlos parámetros de cálculo son más certeras.

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• Ensayo SPT e índice NSPT

Se correlaciona empíricamente con las propiedades específicas in situ delterreno, con reserva tanto mayor cuanto mayor es la proporción en lafracción limo-arcilla o de fracción grava.

Especialmente indicado para correlaciones directas con el ángulo derozamiento (Ø) y evitar así las aproximaciones con una doble correlación(NDPSH).

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• Ensayo DPSH e índice NDPSH

• Ofrece un perfil continuo de golpeo entoda la profundidad de investigación.

• Se correlaciona con el NSPT y NBORROScon diferente valor en función del tipo dematerial: granular o cohesivo.

• GRANULARES

• COHESIVOS

• Se trata de un ensayo indirecto querequiere de sondeos de correlación.

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• Ángulo de rozamiento/SPT y deformabilidad/SPT

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Cálculo de tensión admisible y asientos por métodos tradicionales

• Terzaghi y Peck (1948):

• Meyerhof (1956):

• La experiencia ha demostrado que esta aproximación esextremadamente conservadora.

• Se basan en métodos de golpeo, correlacionado con el valor mediodel NSPT.

• La presencia de capas blandas (limo-arcilla) afectan negativamente.

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Consideraciones sobre losmétodos tradicionales

VENTAJAS:

• Sencillo y de bajo coste

• Rápida ejecución einterpretación

• Alta correlación con otrosíndices geotécnicos

• Disponible en todo el mundo

LIMITACIONES:

• Estimación grosera de losparámetros del suelo

• Muy limitado para arcillas, limosy gravas

• Alta variabilidad eincertidumbre

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Se trata de otros ensayos no tan comunes en la práctica habitual delEstudio Geotécnico, aunque están contempladas y admitidas en el CTE,que permiten aproximarse de forma más realista a los parámetros delterreno, obteniendo las siguientes mejoras:

• Incremento de la calidad con la reducción de incertidumbres por elajuste del factor de seguridad

• Incremento de tensión máxima admisible en relación a los métodosde cálculo tradicionales, por ajuste de los parámetros deformacionalesdel terreno

• Reducción de los costes de cimentación

Técnicas INNOVADORAS

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Ensayos innovadores de prospección geotécnica:

Ensayos IN SITU

• Ensayo presiométrico

• Ensayo de molinete (vane test)

• Ensayo de piezocono (CPTu)• Ensayo de piezocono (CPTu) • Ensayos triaxiales

Ensayos DE CAMPO Ensayos DE LABORATORIO

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ENSAYOPRESIOMÉTRICO

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¿Qué es?

El ensayo presiométrico consiste enefectuar una carga lateral creciente en elterreno a través de una sonda cilíndricaque se introduce en el interior delsondeo, midiendo la deformación quesufre el terreno para cada escalón decarga.

Se trata pues de un ensayo in situ decarga-deformación, siendo necesaria laejecución de un sondeo.

Sigue la Norma ASTM D 4719 (2007) y EN ISO 22476. 15

Componentes del equipo presiométrico

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¿En que consiste el ensayo?

1.- Se suspende la sonda presiométrica con elvarillaje del sondeo a la profundidad quequeremos investigar.

2.- En cada escalón de carga/descarga secontrola la presión mediante un manómetro,con las válvulas manoreductoras.

3.- En cada escalón se mide la deformación de lamembrana en contacto con el terreno a travésde trasductores de deformación.

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¿Que se obtiene?

Se obtiene la curva presiométrica que relaciona la presión aplicada con ladeformación obtenida del terreno.

La pendiente de la curva tensión-deformación permite determinar elmódulo de corte G, estandorelacionado directamente con elmódulo de deformación E, a travésdel coeficiente de Poisson de cadamaterial.

Presiónlímite PL

Presiónfluencia PF

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Conclusiones del ensayo presiométrico

VENTAJAS:

• Obtención de parámetrosajustados de estado, resistenciay deformación del terreno

• Buenos resultados en todo tipode terrenos, incluso suelos yrocas.

• Buena correlación con otrosíndices geotécnicos: Em, qc,Nspt, etc.

FACTORES A TENER EN CUENTA:

• Ejecución correcta del ensayo

• Necesidad de sondeos de apoyo

• Mejora de los resultados cuantomás homogéneo es el terreno

• Ventajas a nivel económico parala obra

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ENSAYO MOLINETEVANE TEST

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¿Qué es?

El ensayo de molineteconsiste en la determinaciónin situ de la resistencia alcorte del terreno en sueloscohesivos saturados.

Al ser un ensayo rápido secorresponde con el tipo decorte UU

Sigue la norma ASTM D-2573

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¿En que consiste en ensayo?

1.- Hinca en el terreno de un molinete decuatro aspas a la profundidad de ensayodeseada

2.- Torsión a velocidad constante (6º/min) hastala rotura del terreno

3.- Medir la resistencia residual una vezalcanzada la rotura del terreno

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¿Que se obtiene?

Se obtiene la curva de cizallamiento, definida por al momento torsor en eltiempo

A partir de la resistencia pico de lacurva se obtiene la resistencia alcorte no drenada (Su).

También se obtiene la sensitividad,como la relación entre laresistencia de pico y la residual.

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Conclusiones del ensayo de molinete

VENTAJAS:

• Ensayos muy sencillos y de fácilinterpretación

• Parámetros ajustados UU ensuelos cohesivos

• Obtención de la resistencia nodrenada de terrenos cohesivos

• Obtención de la sensitividad insitu

LIMITACIONES:

• Para suelos con Su < 200 kPa

• Ensayo lento

• Sólo aplicable en casos deterrenos cohesivos

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ENSAYOPIEZOCONO CPTu

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¿Qué es?

El ensayo consiste en hincar a presión en el suelo a velocidad constanteuna punta cónica y medir el esfuerzo para la penetración del cono,denominado qc.

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Principales Aplicaciones

1.- Ensayo in situ continuo, permitiendo definir el perfil estratigráfico del terreno ydiferenciar los estratos con distinto comportamiento geotécnico.

3.- Perfil continuo de la presión intersticial del terreno, lo que permite unaaproximación más exacta a los parámetros geotécnicos y a una mejordiferenciación de los estratos.

4.- Muy apropiado en terrenos alternantes de suelos cohesivos y arenosos.

2.- Cálculo de la resistencia y deformabilidad por estratos o niveles paradeterminar la capacidad portante y asientos del terreno.

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Consideraciones del ensayo de piezocono CPTu

VENTAJAS:

• Información continua del suelo

• Evita la alteración del terrenoasociada a la perforación

• Obtención de gran cantidad deparámetros del terreno

LIMITACIONES:

• Ensayo indirecto, siendoconveniente el apoyo desondeos

• Limitado para suelos con gravasy bolos

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ENSAYO TRIAXIALSUELOS

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¿Qué es?El ensayo consiste en preparar una probeta cilíndrica de suelo dentro de unamembrana de goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica unapresión igual en todo sentido y dirección. Alcanzando el equilibrio, se aumenta lapresión normal sin modificar la presión lateral hasta la rotura.

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¿En que consiste?

Se realizan al menos tres pruebas por ensayo, con presiones laterales diferentes y serepresentan en un gráfico, denominando Círculos de Mohr a los esfuerzos de falla decada muestra.

Trazando una tangente o envolvente a estos se determinan los parámetros de c y Ø.

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Tipos de ensayo triaxial

Existen tres tipos de ensayos triaxiales convencionales.

En todos ellos:

- Se aplica una determinada presión isótropa de cámara, permitiendo ono el drenaje.

- Se introducen presiones tangenciales hasta la rotura

• Consolidado drenado (CD): Se obtienen los parámetros efectivos, siendoutilizados en suelos granulares (arenas)

• Consolidado-sin drenar (CU): Se realiza normalmente con medida de la presiónde poro (CUu), a fin de determinar los parámetros C y Ø totales y efectivos

• Sin consolidar- sin drenar (UU): Se realiza normalmente en muestras de arcillasaturada. Obteniendo los parámetros totales, siendo la resistencia al cortanteigual a la Cu (Cohesión sin drenaje).

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Principales aplicaciones

Sirve para definir de forma directa los parámetros de cohesión y ángulo derozamiento de los suelos, obteniendo valores de resistencia precisos y ajustadospara cualquier situación, siguiendo el criterio de falla de mohr-Coulomb

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Conclusiones sobre las técnicas innovadoras• Permiten reducir la variabilidad e

incertidumbre, y con ello, el factor deseguridad en los cálculos

• Ajustan los parámetros geotécnicos deresistencia y deformabilidad de lossuelos

• Evitan correlaciones, ajustando losparámetros de forma más directa

• Se trata de ensayos másrepresentativos de las condicionesreales del terreno, fundamentalmenteen rehabilitaciones

• Precisan de métodos directos (sondeos)de apoyo para determinar las condicionesde ensayo

• Permiten reducir la campaña de ensayosde laboratorio, acortando los plazos deejecución del Estudio Geotécnico

• Estas técnicas suponen normalmente unincremento en costes del Estudiorelativamente bajo, en relación alaumento en la calidad del resultado,repercutiendo normalmente de formafavorable en fase de obra, con reducciónde costes de cimentación

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MUCHAS GRACIASPOR SU ATENCIÓN

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