Autor
Óscar Ramírez
Palabras claves
- Exploración del Subsuelo - Cimentaciones - Capacidad Portante - Deformaciones del Suelo - Diseño de Cimentaciones
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Libro impreso
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CÓMO CITAR
Descripción
Este libro está basado en la recopilación de temas relacionados con la Asignatura Geotecnia Aplicada 1 de la UPTC, elaborado con la revisión bibliográfica de diferentes autores, en el que se mencionan elementos como, la exploración del subsuelo, basado en los requerimientos normativos vigentes, seguido de un capítulo denominado Cimentaciones, en el que se hace énfasis en la determinación fundamentado en la capacidad portante de un suelo ante cimentaciones superficiales, exponiendo los diferentes modelos matemáticos para su determinación; posteriormente, se entregan los capítulos referentes a las deformaciones en los suelos, en los que se estudian las diferentes metodologías empleadas en Ingeniería Civil para su determinación; por último, el lector encontrará con temas relacionados con Diseño de cimentaciones, en donde se expresan las características necesarias para que el estudiante comprenda los requerimientos mínimos de un diseño geotécnico de cimentaciones superficiales.
Capítulo 1. Exploración del Subsuelo
1.1 Generalidades...................................................................................................... 13
1.1.1 Etapas de un proyecto..............................................................................16
1.1.2 Tipos de proyectos...................................................................................17
1.2 Etapas de la exploración...................................................................................... 22
1.2.1 Reconocimiento...................................................................................... 22
1.2.2 Investigación preliminar......................................................................... 24
1.2.3 Diseño de la exploración......................................................................... 24
1.2.4 Solicitaciones NSR 10............................................................................. 24
1.2.5 Observación después de la construcción (instrumentación).................. 25
1.3 Exploración directa............................................................................................. 26
1.3.1 Pozos a Cielo Abierto............................................................................. 26
1.3.2 Trincheras............................................................................................... 27
1.3.3 Perforaciones con posteadora................................................................. 28
1.3.4 Método de rotación y lavado.................................................................. 29
1.3.5 Método de penetración estándar............................................................. 29
1.3.6 Prueba de penetración con cono............................................................. 30
1.4 Procedimiento de registro....................................................................................31
1.4.1 Tipo de material.......................................................................................31
1.4.2 Tamaño de la obra................................................................................... 32
1.4.3 Características de la zona....................................................................... 33
1.5 Muestras de suelo................................................................................................ 33
1.5.1 Muestreadores de suelo.......................................................................... 33
1.5.2 Otros muestreadores................................................................................41
1.5.3 Solicitaciones de la NSR 10.................................................................... 42
1.6 Registro de sensores a distancia en perforaciones.............................................. 43
1.6.1 Pozos a Cielo Abierto apiques................................................................ 44
1.6.2 Trincheras............................................................................................... 46
1.6.3 Perforaciones con posteadora y barrenos helicoidales .......................... 48
1.6.4 Método de rotación y lavado.................................................................. 58
1.6.5 Método de penetración estándar SPT..................................................... 66
1.6.6 Prueba de penetración con cono............................................................. 76
1.6.7 Dilatómetro............................................................................................. 79
1.6.8 Presurómetro........................................................................................... 81
1.6.9 Prueba de corte con veleta...................................................................... 83
1.6.10 Métodos rotatorios para roca.................................................................. 85
1.7 Procedimiento de Registro.................................................................................. 89
1.8 Muestras del Suelo.............................................................................................. 89
1.8.1 Muestreadores de suelo.......................................................................... 91
1.9 Registro de Sensores a Distancia en Perforaciones...........................................116
1.10 Condiciones Generales de Agua Subterránea y Detección de Flujo................ 122
1.10.1 Condiciones de flujo............................................................................. 122
1.10.2 Determinación de las condiciones........................................................ 124
1.10.3 Detección del flujo................................................................................ 125
1.11 Muestreo Subacuático....................................................................................... 125
1.11.1 Método normal de perforación revestida............................................. 126
1.11.2 Método de perforación Wireline.......................................................... 127
1.11.3 Muestreo a poca profundidad............................................................... 129
1.11.4 Métodos de muestreo y alcance............................................................ 129
1.12 Exploración en Rocas.........................................................................................135
1.12.1 Perforación en roca y muestreo............................................................ 136
1.12.2 Perforación destructiva sin núcleos.......................................................137
1.12.3 Tipos de núcleos de perforación............................................................138
1.12.4 Observaciones durante la perforación...................................................143
1.12.5 Mapeo geológico................................................................................... 150
1.12.6 Sellado de la perforación.......................................................................151
1.12.7 Pautas de seguridad para los taladros geotécnicos...............................152
1.12.8 Medidas durante la exploración............................................................ 154
1.12.9 Información del proyecto...................................................................... 164
1.12.10 Localizaciones y elevaciones de las perforaciones.............................. 164
1.12.11 Identificación de la estratigrafía........................................................... 164
1.12.12 Muestreo en roca...................................................................................165
1.13 Problemas Propuestos........................................................................................166
1.14 Bibliografía........................................................................................................169
Capítulo 2. Cimentaciones
2.1 Definiciones........................................................................................................171
2.1.1 Nivel de cimentación.............................................................................172
2.1.2 Tipos de cimentación.............................................................................175
2.2 Requisitos en una cimentación...........................................................................178
2.2.1 Estabilidad.............................................................................................178
2.2.2 Deformaciones.......................................................................................186
2.2.3 Protección..............................................................................................191
2.2.4 Economía.............................................................................................. 193
2.3 Tipos de cimentaciones..................................................................................... 194
2.3.1 Cimentaciones superficiales................................................................. 195
2.3.2 Cimentaciones compensadas o flotantes.............................................. 204
2.3.3 Problemas propuestos........................................................................... 209
2.3.4 Cimentaciones profundas......................................................................216
2.4 Pilotes.................................................................................................................217
2.4.1 Clasificaciones.......................................................................................221
2.4.2 Por el tipo de material............................................................................221
2.4.3 Por el método de construcción.............................................................. 229
2.4.4 Por la forma de la sección transversal...................................................231
2.4.5 Por su capacidad estructural................................................................. 232
2.4.6 Hinca de pilotes.................................................................................... 232
2.4.7 Martillos de Impacto............................................................................ 233
2.4.8 Elección del tipo de pilote.................................................................... 234
2.5 Pilas....................................................................................................................241
2.5.1 Métodos de construcción...................................................................... 244
2.5.2 Caissons................................................................................................ 246
2.5.3 Problemas Propuestos........................................................................... 256
2.6 Clasificación del Suelo de Fundación .............................................................. 260
2.7 Suelos Normalmente Consolidados NC.............................................................261
2.7.1 Normalmente consolidado origen reciente (NC OR)........................... 262
2.7.2 Suelo normalmente consolidado origen muy reciente (NC OMR)........ 264
2.7.3 Suelo normalmente consolidado origen antiguo. (NC OA)................. 266
2.7.4 Suelo de baja resistencia y alta compresibilidad.................................. 267
2.8 Suelos Sobre Consolidados (SC)....................................................................... 268
2.8.1 Ligeramente sobreconsolidados........................................................... 269
2.8.2 Suelos sobreconsolidados..................................................................... 269
2.8.3 Suelos fuertemente sobreconsolidados................................................ 270
2.8.4 Problemas propuestos........................................................................... 271
2.9 Masas rocosas....................................................................................................274
2.9.1 Zonas confinadas...................................................................................274
2.9.2 Zonas de ladera......................................................................................275
2.9.3 Mezcla de masas rocosas con suelos finos........................................... 276
2.9.4 Problemas propuestos........................................................................... 277
2.10 Tipo de Cimentación según suelo de fundación................................................281
2.10.1 Cimentaciones superficiales..................................................................281
2.10.2 Cimentaciones flotantes........................................................................ 282
2.10.3 Problemas propuestos........................................................................... 292
2.10.4 Cimentaciones profundas..................................................................... 295
2.10.5 Problemas propuestos........................................................................... 297
Capítulo 3. Capacidad portante
3.1 Generalidades.................................................................................................... 299
3.2 Análisis de estabilidad ..................................................................................... 300
3.3 Condiciones........................................................................................................301
3.3.1 Esfuerzos geostáticos totales y efectivos............................................. 302
3.3.2 Presión total al nivel de fundación....................................................... 309
3.3.3 Presión Neta a nivel de Cimentación.....................................................313
3.3.4 Capacidad portante última....................................................................316
3.3.5 Capacidad portante neta última.............................................................317
3.3.6 Capacidad portante última de seguridad...............................................318
3.3.7 Factor de seguridad................................................................................319
3.3.8 Presión portante admisible................................................................... 322
3.3.9 Problemas propuestos........................................................................... 323
3.4 Elementos para el desarrollo de un modelo...................................................... 327
3.4.1 Condición de deformación plana.......................................................... 327
3.4.2 Suelo de fundación............................................................................... 328
3.4.3 Idealización curvas esfuerzo deformación............................................332
3.4.4 Mecanismo de falla................................................................................333
3.4.5 Tipos de falla conjunto suelo cimiento..................................................335
3.4.6 Sobrecarga.............................................................................................341
3.4.7 Distribución y tipo de cargas ................................................................341
3.4.8 Geometría del sistema suelo-cimentación............................................ 342
3.5 Métodos de análisis........................................................................................... 345
3.5.1 Líneas de falla....................................................................................... 345
3.5.2 El Análisis límite.................................................................................. 346
3.5.3 Método del equilibrio límite................................................................. 349
3.6 Modelos matemáticos simplificados................................................................. 350
3.6.1 Desarrollo del modelo falla circular..................................................... 354
3.6.2 Falla planar.............................................................................................355
3.6.3 Teoría de Jurgenson (Teoría Elástica)....................................................359
3.6.4 Teoría de Fellenius................................................................................ 362
3.6.5 Resumen............................................................................................... 364
3.7 Modelo suelo no cohesivo................................................................................. 365
3.8 Modelo suelo cohesivo y friccionante............................................................... 370
3.9 Problemas propuestos........................................................................................ 373
3.10 Análisis de teorías de capacidad portante.........................................................376
3.10.1 Falla local Prandtl................................................................................. 377
3.10.2 Falla local Terzaghi............................................................................... 384
3.10.3 Falla total Meyerhof.............................................................................. 390
3.10.4 Solución de Skempton.......................................................................... 398
3.10.5 Propuesta Hansen (1970)...................................................................... 400
3.10.6 Propuesta de Vesic................................................................................ 408
3.10.7 Comentarios adicionales .......................................................................413
3.10.8 Problemas propuestos............................................................................415
3.11 Otros Factores de corrección.............................................................................419
3.11.1 Nivel freático.........................................................................................419
3.11.2 Excentricidad.........................................................................................421
3.11.3 Inclinación del terreno...........................................................................435
3.11.4 Factores de compresibilidad................................................................. 445
3.12 Suelos estratificados.......................................................................................... 446
3.12.1 Secuencia de suelos cohesivos.............................................................. 446
3.12.2 Caso 2. Arena arcillosa sobre arcilla.................................................... 449
3.12.3 Arcilla sobre arena.................................................................................452
3.12.4 Suelos granulares.................................................................................. 456
3.13 Capacidad portante con ensayos de campo.......................................................457
3.13.1 Ensayo SPT............................................................................................457
3.13.2 Capacidad portante CPT........................................................................458
3.13.3 Ensayo con platinas.............................................................................. 461
3.14 Método Alterno capacidad portante en depósitos aluviales............................. 463
3.14.1 Condiciones generales.......................................................................... 466
3.14.2 Determinación de las características físicas de los suelos................... 469
3.14.3 Definición parámetros de resistencia................................................... 472
3.14.4 Definición parámetros de deformabilidad............................................ 477
Anexo 1..............................................................................................................478
3.15 Capacidad portante en rocas............................................................................. 483
3.15.1 Material rocoso confinado.................................................................... 483
3.15.2 Cimentaciones en ladera....................................................................... 484
3.16 Capacidad portante de losas.............................................................................. 490
3.16.1 Zapata rectangular combinada..............................................................491
3.16.2 Zapatas trapezoidal combinada............................................................ 492
3.16.3 Zapatas en voladizo.............................................................................. 494
3.16.4 Losas de cimentación........................................................................... 495
3.17 Capacidad portante en losas de cimentación.................................................... 498
3.17.1 Para arcillas propuesta Braja M Das.................................................... 498
3.17.2 Para arenas............................................................................................ 499
Capítulo 4. Deformaciones del suelo
4.1 Generalidades.................................................................................................... 508
4.2 Características de la deformación..................................................................... 509
4.2.1 Componente elástica..............................................................................510
4.2.2 Componente viscoelástico.....................................................................512
4.2.3 Componente viscoplástica.....................................................................514
4.2.4 Problemas propuesto..............................................................................514
4.3 Modelos reológicos............................................................................................515
4.3.1 Modelo viscoplástico.............................................................................516
4.3.2 Modelo proceso de consolidación unidimensional...............................518
4.3.3 Modelo para combinación de cimentaciones........................................519
4.3.4 Problemas propuestos........................................................................... 522
4.4 Deformaciones del suelo de fundación............................................................. 523
4.4.1 Deformaciones en cimentaciones superficiales.................................... 525
4.4.2 Problemas propuestos........................................................................... 530
4.5 Evaluación del Asentamiento Total...................................................................531
4.5.1 Expresión general..................................................................................531
4.5.2 Presión de poros.....................................................................................533
4.5.3 Importancia de los asentamientos........................................................ 534
4.5.4 Calculo de expansiones en suelos cohesivos.........................................535
4.6 Asentamientos inmediatos.................................................................................538
4.6.1 Parámetros.............................................................................................539
4.6.2 Condición de carga............................................................................... 543
4.6.3 Expresión de asentamientos inmediatos.............................................. 546
4.6.4 Problemas propuestos........................................................................... 549
4.7 Asentamientos inmediatos suelos cohesivos.....................................................552
4.7.1 Expresión general..................................................................................552
4.7.2 Material homogéneo..............................................................................555
4.7.3 Material estratificado.............................................................................557
4.7.4 Caso medio estratificado...................................................................... 563
4.7.5 Problemas propuestos........................................................................... 567
4.8 Asentamientos inmediatos suelos no cohesivos................................................571
4.8.1 Método de Terzaghi.............................................................................. 572
4.8.2 Método Peck Hanson y Thornburn...................................................... 573
4.8.3 Metodología para la determinación del esfuerzo admisible con el ensayo SPT..............576
4.8.4 Método de Schmertmann..................................................................... 586
4.8.5 Problemas propuestos........................................................................... 596
4.9 Asentamientos en áreas aferente....................................................................... 597
4.9.1 Deformaciones generadas..................................................................... 598
4.9.2 Deformaciones en suelos cohesivos..................................................... 601
4.9.3 Suelos granulares...................................................................................610
4.10 Problemas Resueltos..........................................................................................613
4.11 Ensayos para determinar las deformaciones......................................................614
4.11.1 Ensayo de odómetro (Consolidación)....................................................615
4.11.2 Ensayo de comprensión isotrópica........................................................615
4.11.3 Asentamientos por consolidación secundaria.......................................615
4.12 Asentamientos de las franjas aferentes utilizando modelos..............................617
4.13 Problemas propuestos.........................................................................................617
Capítulo 5. Diseño de cimentaciones
5.1 Generalidades.................................................................................................... 620
5.2 Actividades Necesarias..................................................................................... 623
5.2.1 Distribución espacial de los materiales del subsuelo........................... 623
5.2.2 Caracterización del subsuelo de fundación.......................................... 624
5.2.3 Nivel de carga....................................................................................... 628
5.2.4 Diseño................................................................................................... 629
5.2.5 Consideraciones Complementarias...................................................... 666
5.2.6 Consistencia.......................................................................................... 634
5.3 Características de cada tipo de cimentación......................................................635
5.3.1 Cimentaciones Superficiales..................................................................635
5.3.2 Cimentaciones Compensadas o Flotante.............................................. 636
5.3.3 Cimentaciones Profundas..................................................................... 637
5.4 Utilización de los Elementos de Cimentación.................................................. 638
5.4.1 Cimentación Superficial....................................................................... 638
5.4.2 Cimentaciones Compensadas............................................................... 641
5.4.3 Cimentaciones Profundas..................................................................... 642
5.5 Dimensionamiento de los elementos................................................................ 644
5.5.1 Cimentaciones Superficiales................................................................. 644
5.5.2 Cimentaciones Compensadas............................................................... 645
5.5.3 Cimentaciones Profundas..................................................................... 646
5.6 Nivel de Fundación........................................................................................... 647
5.6.1 Cimentación Superficial....................................................................... 647
5.6.2 Cimentaciones Compensadas............................................................... 647
5.6.3 Cimentaciones Profundas..................................................................... 647
5.7 Evaluación de Asentamientos........................................................................... 648
5.7.1 Cimentación Superficial....................................................................... 648
5.7.2 Cimentaciones Compensadas............................................................... 648
5.7.3 Cimentaciones Profundas..................................................................... 649
5.8 Propuestas de Diseño........................................................................................ 649
5.8.1 Cimentación Superficial....................................................................... 649
5.9 Dimencionamiento de los Elementos................................................................ 679
5.10 Drenaje.............................................................................................................. 682
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Nombre invertido: Ramírez, Óscar
Afiliación profesional:
Biografía:
Magíster en Geotecnia e Ingeniero Civil de la Universidad Nacional de Colombia, con amplia experiencia en el área de Geotecnia, Fundador del Grupo de Investigación en Ingeniería Sísmica y Amenazas Geoambientales GIISAG- Inicio su carrera académica como docente
de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia en el
año 1994; durante varios años a dirigido
las asignaturas
correspondientes al área de Geotecnia de la Escuela de Ingeniería Civil de la UPTC. |
