RESUMEN-TEMA-TERRENOS.pdf
Nerbargarr
Materiales de Construcción II
2º Grado en Edificación
Escuela Técnica Superior de Edificación
Universidad Politécnica de Madrid
Reservados todos los derechos.
No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.
TEMA 3: TERRENOS
Estudios geotécnicos: caract. Cuantificadas del terreno para el cálculo y diseño de las cimentaciones
Las cimentaciones se hacen en la capa externa de la corteza terrestre
Control min en obra
▪ Rocas: agregado natural de uno o más minerales
Para modificaciones imp. en su estructura por agua necesita tiempos > a la vida útil de un edificio
▪ Suelos: parte de la corteza terrestre por materiales disgregados por el agua
El suelo hace de interfase entre las roas del sustrato continental y la atm.
Origen: macizos rocosos preexistentes + acción ambiental disgregadora de erosión física, química y biológica
o TIPOS DE SUELO:
Gruesos: gravas (observables,no retienen agua) + arenas (observables,+agua no forma agregados continuos)
Finos: limos(retienen agua y forman una pasta,al golpear con la mano exuda) + arcilla (silicato de aluminio
hidratado + minerales + sustancias org.,cadenas en capas por tetraedros y octaedros unidos por oxígenos
con enlaces covalentes débiles en disposición laminar pudiendo entrar moléculas de agua aumentando su
vol. -> problemáticos)
Por su carga eléctrica tienden a ordenarse por las leyes de la electroestática como un “castillo de naipes”
(floculada), se deshace fácil por:
- paso de electrolito diferente
- agitación continua que remoldea la estructura
- por choque brusco
Suelos gruesos
Gravas
Arenas
Suelos finos
limos
a) floculada
b) dispersa
20-60mm
6-20mm
2-6mm
0’6-2mm
0’2-0’6mm
0’06-0’2mm
0’02-0’06mm
0’006-0’02
0’002-0’006
<0’002
Gruesas
Medias
Finas
Gruesas
Medias
Finas
Gruesos
Medios
Finos
Arcillas
o
o
SUELOS EXPANSIVOS:
Arcillosos con minerales que absorben y pierden agua
La retracción e hinchamiento van asociados al contenido de arcilla, su mineralogía y humedad
▪ Ensayo lambe: da la presión que ejerce el suelo al humectarse y reaccionar a un pistón calibrado
▪ Ensayo de presión de hinchamiento: máx. presión de un suelo inalterado, al humectarse que impide el
hinchamiento
▪ Ensayo de hinchamiento libre: máx. variación de espesor de muestra inalterada cuando se humecta y
permite expansión
grado
expansividad
% finos
Límite líquido
Índice lamde
(kPa)
I
II
III
IV
Baja
Baja-media
Media-alta
Muy alta
<30
30-60
60-95
>95
<35
35-50
50-65
>65
<80
80-150
150-230
>230
Presión de
hinchamiento
(kPa)
<25
25-125
125-300
>300
% Hinchamiento
libre
<1
1-4
4-10
>10
SUELOS COLAPSABLES:
Disminución del vol. Del terreno
En limo-yesiferos/limo-arenosos, casos especiales: rellenos arenosos flojos/rellenos aglomerados volcánicos
Estructura abierta y floja= débil cohesión entre partículas, con el aumento de humedad se destruye
Con baja humedad tienen baja rest. Mecánica
Para ver la peligrosidad ->peso esp. Seco ap. Y ensayo de colapso en el edómetro
Grado de colapso
Bajo
Bajo- medio
Medio-alto
Alto-muy alto
Peso esp. Seco (kN/m3)
>14
12-14
10-12
<10
% Potencial de colapso
<0’25
0’25-1
1-5
>5
Rellenos antrópicos no compactos (arena de miga), de estructura floja -> entrada de agua ->menor cohesión
intergranular -> colapso
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Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.
o
o
o
o
terreno
rocas
Suelos granulares
( %finos < 35)
Suelos finos
(%dinos >35)
Suelos orgánicos
rellenos
Tipos y condiciones
Ígneas y metamórficas sanas
Metamórficas foliadas sanas
Sedimentarias sanas
Arcillosas sanas
Diaclasadas con discontinuidades >0’3m (menos arcillosas
Calizas, areniscas y pizarrosas con pequeño espaciamiento
entre la estratificación
Diaclasadas o meteorizadas
Gravas y mezclas de arena y grava muy densas
Gravas y mezclas de grava y arena densas
Gravas y mezclas de arena y grava sueltas
Arena muy densa
Arena medianamente densa
Arena suelta
Arcillas duras
Arcillas muy firmes
Arcillas firmes
Arcillas y limos blandos
Arcillas y limos muy blandos
Presión admisible (Mpa)
10
3
1-4
0’5-1
1
>0’6
0’2-0’6
<0’2
>0’3
0’1-0’3
<0’1
0’3-0’6
0’15-0’3
0’075-0’15
<0’075
estudio
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Estudia un grado gracias a las becas de la Fundación ”la Caixa”
Cimentación
sobre roca no
meteorizada
Anchos de
cimentación >1m
y nivel freático
situado a más
profundidad
Cuando se
prevean asientos
y los arcillosos
expansivos se
debe estudiar
Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.
o
Las cimentaciones más recomendadas son las profundas, porque sobrepasan los niveles colapsables; si el
potencial es bajo -> losas rígidas para repartir cargas. Evitar agua con previa estanqueidad
TERRENOS KÁRSTICOS:
Formaciones litológicas por procesos químicos (disolución) durante la formación-> huecos, cavernas, simas…
En materiales yesíferos-> formación rápida
Material cálcareo -> formación lenta pero de gran tamaño
RELLENOS ANTRÓPICOS:
Heterogéneos, baja compactación, altamente densificables con riesgo de colapso
Solución-> apoyar sobre pilotes o pozos a suelo resistente
Si son de poco espesor se eliminan
SUELOS SALINOS Y AGRESIVOS:
Con altas cantidades de sales solubles.
Su pH de solución saturada es <8’5
Ataca a las cimentaciones
Tipo de medio parámetros
Tipo de exposición
agresivo
Ataque devil Ataque medio Ataque fuerte
suelo
Grado de acidez Baumann-gully
>20
Ion sulfato (mg SO42/kg de suelo seco
2.000-3.000
3.000-12.000
>12.000
TERRENOS CON PENDIENTES ELEVADAS:
La pendiente con la que se desprenden depende de las litologías, estructura geológica, agua, cargas…
El estudio geotécnico debe definir en pendiente > 15º si hay deslizamientos a corto, medio o largo plazo
GRUPOS DE TERRENO PARA CIEMENTACIÓN
T1- terrenos favorables: poca variabilidad
Cimentación directa por el. Aislados
T2- terrenos intermedios: variabilidad
No siempre tienen la misma cimentación
Pueden tener rellenos antrópicos <3m
T3- terrenos desfavorables: expansivos
Colapsables
Blandos o sueltos
Kársticos en yesos o calizas
Variables de composición o estado
Rellenos antrópicos > de 3m
En zonas de deslizamientos
Rocas volcánicas en coladas delgadas o con cavidades
Desvíveles >15º
Suelos residuales
Con marismas
Materiales de Construcción II
Banco de apuntes de la
PROPIEDADES
▪ Parte sólida: fragmentos de origen pétreo que dejan una serie de huecos que pueden estar vacíos o
rellenos por algo líquido o gaseoso
▪ Parte líquida: el. Líquidos en los huecos que ha cejado la parte sólida (normalmente agua)
▪ Parte gaseosa: el. Gaseosos en los huecos de la p.sólida (normalmente aire, también vapor de agua,
metano, etano…
DENSIDAD:
𝑃𝑆
𝑃𝑆
𝛾𝑆 =
𝐷. 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝛾𝑑 =
𝐷. 𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 /𝑃. 𝑒𝑠𝑝.
𝑉𝑆
𝑉𝑇
POROSIDAD:
𝛾𝑑
𝑛=
𝛾𝑠
En suelos arenosos -> 0’35 arenas bien granuladas, 0’5 arenas uniformas. Valores bajos-> terrenos con
agua de corriente muy lentas (fondos largos)
En suelos arcillosos-> 0’89, hasta 0’96 en terrenos recién sedimentarios
INDICE DE POROS:
𝑛
𝑒=
1−𝑛
HUMEDAD:
𝑃𝑤
𝑃𝑇 − 𝑃𝑠
𝑊=
· 100 =
· 100
𝑃𝑠
𝑃𝑠
En suelos granulares se elimina rápido el agua, los arcillosos, menos permeables, retienen más.
GRADO DE SATURACIÓN:
𝑊 · 𝛾𝑆 (1 − 𝑛)
𝑃𝑆 = 𝑊 · 𝑉𝑆 · 𝛾𝑆
𝑆𝑊 =
𝛾𝑊 · 𝑛
Porcentaje de poros ocupados por agua, expresa si la humedad es alta o baja
CONSISTENCIA:
Depende de las fuerzas de atracción entre
partículas del mismo tipo (cohesión) y a la de
adhesión, entre partículas de distinto tipo
Estado
Seco
Lig. húmedo
Húmedo
Muy húmedo
Mojado
saturado
% Sw
0
1-25
25-50
51-75
76-99
100
De la consistencia dependen propiedades como la rest. A comp., la
rest. A esfuerzo cortante, la friabilidad y la plasticidad
Lim. De Attenberg (puntos de transición entre consistencias)
wR (lim. de
rtracción)
solido
semisolida
Wp(lim.plástico)
plástica
wL(lim.líquido)
líquida
▪
Lim de retracción (WR): humedad a partir de la cual el vol.
Permanece constante WR= e
▪
Lim. Plástico (Wp): humedad min con la que puede formarse
un suelo. S ensayo consiste en hacer cilindros de 3mm de diámetro
con la mano sobre una superficie lisa añadiendo agua hasta que no
se resquebrajen.
▪
Lim. Líquido (WL): humedad que tienen un suelo colocado
sobre una cuchara de Casagrande cuando el surco de un acanalador
tras golpearse 25 veces la cuchara es de 10mm. Si el nº de golpes
esta entre 35 y 15, se toman 10-15g del próximo a las pareces del
surco y se det. Su humedad, si no, no es válido y se repite el ensayo
IP
TIPO DE SUELO
>20
Muy arcilloso
INDICE DE PLASTICIDAD:
>10
Arcilloso
IP= WL – WP
IC
>1
1
<0’75
0’5
<0’25
TIPO DE SUELO
Compacto, seco y duro
En el lim. Plástico
Muy plástico
Semiplástico
Semifluido
<4
0
INDICE DE CONSISTENCIA:
𝐼𝐶 =
𝑊𝐿 − 𝑊
𝐼𝑃
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Estudia un grado gracias a las becas de la Fundación ”la Caixa”
Poco arcilloso
Exento de arcilla
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•
ZONA
A
B
C
D
E
F
G
•
CONSISTENCIA
Dura
Semidura
firme
Blanda
Pastosa
Semifluida
fluida
CARGA ADMISIBLE
>100
100
40
0
TIPOS DE SUELO
Las arenas, gravas y limos son suelos sin cohesión, son granos/partículas de forma poliédrica o pseudoesférica sin predominio de ninguna dimensión
Las arcillas son suelos con cohesión de partículas de forma laminar con diferencias entre dimensiones, lo que
condiciona sus propiedades
Para conocerlo-> análisis granulométricos, via seca para >0’075mm y por sedimentación para menores
Se hace según tamices de la norma UNE o ASTM
ASTM
UNE
3’’
80
2 ½ ’’
63
2’’
50
1 ½ ’’
40
1’’
25
¾’’
20
COEF. DE UNIFORMIDAD:
𝐷
𝐶𝑢 = 60
<5 -> uniforme
𝐷10
½’’
12.5
3/8’’
10
¼’’
6.3
Nº4
5
5-20 -> poco uniforme
Nº8
2.5
Nº10
2
Nº16
1.25
Nº30
0.63
Nº50
0.315
Nº100
0.16
Nº200
0.08
>20-> heterogéneos, bien graduados
COEF. DE CONTINUIDAD/CURVATURA:
Forma que tiene la curva en la zona central
𝐷2
𝐶𝑐 = 𝐷 30
·𝐷
10
60
1-3-> granulometría continua (existen partículas de todos los tamaños) -> bien graduado
cc>3 y > 1 -> granulometría discontinua (no existen todos los tamaños de partículas) -> mal graduado
con un tamaño <0’08mm son finos y arcillas
Suelos de grano fino: 1º determinar los lím. De Attenberg según lo que pasa por el tamiz 40 y mirar la carta
de plasticidad de Casagrande
- C: arcillas inorgánicas
- M: limos inorgánicos
- O: suelos con materia orgánica coloidal
Tierra de diatomeas y
- H: lim líquido > 50
micáceas
- L: lim.liquido < 50
FASES DE LA COMPACTACIÓN:
1) Selección del suelo de aportación (zahorras)
2) Y 3) ensayos de lab. Donde se calculan los parámetros de compactación (Proctor)
4) Selección de la máquina de compactación (bandejas vibratorias, rodillo…)
5) Suministro de material (suelo de aportación)
6) Relleno y compactación por tongadas de 20-60cm
7) Comprobación insitu del grado de compactación de cada tontada (densidad seca)
8) Conformidad de la compactación o repetición
Para cada contenido de humedad se alcanza una densidad, en coordenadas cartesiana definen la relación
•
TENSIONES DEL TERRENO, CONSOLIDACIÓN Y COMPACTACIÓN:
Det. La densidad máx. para el control en la compactación de obra, así como la humedad para esa densidad.
Ensayo Proctor normal, sobre varias probetas compactadas a = condiciones pero contenidos ≠ de humedad
Humedad optima-> máx. densidad
Aparatos: molde cilíndrico desmontable de 100cm3
Collar acopable al molde
Pistón metálico con maza de 2’5kg
Guía tubular para caída desde 305mm
Tamices de 50, 20 y 5mm
Estufa de desecación
Recipientes pequeños para la det. De humedad
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Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.
Ensayo Proctor modificado: igual pero con energía de compactación más alta y con material de
granulometría <20mm. Se puede hacer en el lab.
Además, se hacen pruebas de control insitu
-peso específico insitu: en suelos compactos o en terrenos sin cohesión para obtener suelo natural en el
laboratorio ya q es fácil alterarlos -> método de la arena b
1) calibrado (medir agua para el ensayo)
2) relleno del recipiente con arena especial hasta la válvula
3) agujero en el terreno y rellenar con arena
4) conociendo el peso de la arena y el vol. Del agujero calculamos
El mejor método sería introducir una muestra en una caja estanca, pero se necesita de cada tongada
-humedad
-por método del alcohol: verter alcohol sobre la muestra pesada, mezclar y prenderle fuego y
obtener el peso seco (no hacer en suelos con materia orgánica)
-por método del carburo: se mezcla en el interior de una botella de acero cerrada un peso conocido
de suelo húmedo con carburo de calcio fino, en mayor proporción para asegurar que se combina con
toda el agua. Se mide la presión graciada con el % de humedad.
- métodos nucleares para determinar humedad y densidad (10-15min): no se producen inferencias ni
paradas en el equipo -> ahorro
•
RECONOCIMIENTO DEL TERRENO:
Se realizará un estudio geotécnico con las caract. Del terreno en relación con el tipo de edif. Previsto y el
entorno para el análisis y dimensionado; con datos topográficos, urbanísticos y generales del edif.
TIPO
DESCRIPCIÓN
- Nº mín. de puntos de reconocimiento y distribución
C-0
<4 plantas y sup.< 300m2
- Profundidad mín. de reconocimiento
C-1
<4 platas
- Técnicas de prospección
C-2
4-10 plantas
- Ensayos de cmpo
C-3
11-20 plantas
- Toma de muestras
C-4
Conjuntos monumentales/ singulares, >20 plantas
- Ensayos de lab.
Tipo de
Grupo de terreno
construcción
T-1
T-2
dmáx m
Pm
dmáxm
Pm
C-0, C-1
35
6
30
18
C-2
30
12
25
25
C-3
25
14
20
30
C-4
20
16
17
35
La distribución de los puntos a reconocer deben permitir la máx. cobertura en distancias <3m
o TÉCNICAS:
▪ CALICATAS/POZOS: excavaciones para la observación directa del terreno, toma de muestras
y ensayos insitu
- Profundidad < 4m
- Terrenos excavables con pala o manualmente
- Sin nivel feático
- Cohesivos
- Terrenos granulares con perforaciones de diámetro no representativo
Cuando se pueden alcanzar en todos los puntos estrato firme y no sean necesarios sondeos
▪ SONDEOS MECÁNICOS: perfor. de diámetro y profundidad variable, reconocen la naturaleza
y localizan unidades geotécnicas, sacan muestras y hacen ensayos a distintas profundidades
- Profundidades > a las catas
- Reconocen bajo nivel freático
- Perforan capas rocosas o de alta densidad
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Estudia un grado gracias a las becas de la Fundación ”la Caixa”
Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.
1) Se seca y desmenuza la muestra
2) Se tamizan unos 15kg de terreno por 20mm
3) Medir vol y meso del molde
4) Humedecer y homogeneizar 2’5kg de terreno
5) Se rellena el molde con el collar y el suelo húmedo en 3 tongadas compactadas 26 veces con pistón
El grado de compactación para cada tongada determinando la densidad óptima seca ≥95% de la teórica
•
ENSAYOS DE CAMPO:
o
DE PENETRACIÓN ESTANDAR (SPT): ensayo de penetración dinámica
pura, por percusión de un tomamuestras tubular de acero
- Det. La rest. A penetración
- Obtiene una muestra con estructura alterada
La rest. a penetración estándar es el nº de golpes con una maza de 63’5kg en la cabeza de un
varillaje desde 76cm para penetrar 30cm después del descenso inicial (producido por el
propio peso) y la penetración de asiento (15cm)
En terrenos de alt rest. el ensayo se dará por finalizado con 50 golpes y se designa con R, en
vez de N
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Esperemos que el próximo haul que nos hagas sea el de tus notas. Atentamente, Colacao Batidos.
Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.
- Extraen muestras inalteradas profundas
- Pruebas de deformabilidad y rest. (presiometro, molinete, penetración, estándar)
- Muestras de acuíferos o ensayos de humedad insitu
- Valores índice de la roca en macizos rocosos
- Deterca y controla variaciones del nivel freático
Rotación, percusión y barrena helicoidal