el estudio geotÉcnicoel estudio … · ensayo borros, dpl, dpm, dph y ensayo dpsh ..... 45 2.5....

SEMINARIO GEOTECNIA CIMIENTACIONES I, CTE DB.

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EL ESTUDIO GEOTÉCNICOEL ESTUDIO GEOTÉCNICOEL ESTUDIO GEOTÉCNICOEL ESTUDIO GEOTÉCNICO

El reconocimiento de campoEl reconocimiento de campoEl reconocimiento de campoEl reconocimiento de campo....

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LIDYCCE LIDYCCE LIDYCCE LIDYCCE –––– 2011201120112011 Claudio Jiménez RodríguezClaudio Jiménez RodríguezClaudio Jiménez RodríguezClaudio Jiménez Rodríguez

[email protected]@[email protected]@lidycce.es

________________________________________________________________________________________________________ SEMINARIO SOBRE GEOTECNIA Y CIMIENTOS BASADO En DB SE-C DEL CTE. / LIDYCCE.

GEOTECNIA 1 . ESTUDIO GEOTECNICO 1 El reconocimiento de campo. [email protected]

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1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 5

1.1. OBJETIVOS ....................................................................................... 5

1.2. IMPORTANCIA DEL ESTUDIO GEOTECNICO Y DE LA INVESTIGACIÓN

IN SITU ...................................................................................................... 5

2.- DEFINICIÓN Y CONTENIDO DEL INFORME GEOTÉCNICO S/CTE. EL

RECONOCIMIENTO DE CAMPO……………………………………………………………. 6

2.1. ANTES DE EMPEZAR A EJECUTAR ALGUNA PRUEBA .......................... 12

2.1.1. Revisión de información y antecedentes ................................. 12 2.1.2. Reconocimiento geológico-geotécnico de campo ..................... 13

2.2. SONDEOS MECÁNICOS .................................................................... 16

2.2.1. TIPOS DE SONDEO MECÁNICOS ............................................ 16 2.2.2. SEGUIMIENTO Y TESTIFICACION EN LOS SONDEOS .............. 23 2.2.3. TOMA DE MUESTRAS ............................................................ 28 2.2.4. ENSAYOS IN SITU EN EL INTERIOR DE LOS SONDEOS ........... 32

2.3. CALICATAS ..................................................................................... 41

2.4. ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA ........................................... 43

2.4.1. Modo de ejecución. ............................................................... 44 2.4.2. Ensayo Borros, DPL, DPM, DPH y ensayo DPSH ...................... 45

2.5. ENSAYO DE PENETRACION ESTÁTICA .............................................. 51

2.6. ENSAYOS DE LA PLACA DE CARGA ................................................... 54

2.7. ENSAYOS GEOFÍSICOS .................................................................... 56

2.8. GEOFISICA DE SUPERFICIE ............................................................. 57

2.8.1. Métodos eléctricos ................................................................ 57 2.8.2. Métodos sísmicos .................................................................. 59

CONTENIDO




2.8.3. Métodos electromagnéticos. ................................................... 62 2.8.4. Métodos gravimétricos. .......................................................... 63 2.8.5. Geofísica en el interior de los sondeos .................................... 65

3. ALGUNAS NOTAS SOBRE INSTRUMENTACION ........................................ 69

3.1.1. Medidas de desplazamientos .................................................. 70 3.1.2. Medidas de presiones intersticiales. ........................................ 75 3.1.3. Medidas de presiones ............................................................ 76

4. ALGUNA NOTA SOBRE EL COSTE-BENEFICIO DE LAS DISTINTAS PRUEBAS

77

5. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................... 79

ANEJO 1.- TABLAS DEL ANEJO D DEL CTE

ANEJO 2.- ALGUNAS OBLIGACIONES/COMPETENCIAS DEL DIRECTOR

DE LA EJECUCIÓN DE LAS OBRAS (S/ LOE)




Geothecnic is the art of modelling material we do not wholly understand, into

shapes we cannot precisely analyse so as to withstand forces we cannot entirely

assess in such a way that the public has no reason to suspect the extent of our

ignorance.

M J Puller

La geotecnia es el arte de modelizar materiales que no comprendemos del todo,

en modelos que no podemos analizar de forma precisa, para que puedan

resistir fuerzas que no podemos valorar completamente, de tal forma que el

público no tenga razones para sospechar la extensión de nuestra ignorancia

M J Puller




1. INTRODUCCIÓN

1.1.1.1.1.1.1.1. OBJETIVOS

De forma argumentada en esta primera sesión perseguimos:

a) Introducción y familiarización con la geotecnia de edificación.

b) Conocer lo que exige la actual ley acerca del contenido del estudio

geotécnico.

c) Conocer las distintas herramientas de las que podemos disponer a la hora

de investigar las características del terreno

d) Diferenciar la aplicabilidad de una u otra herramienta en función del tipo

de terreno y los objetivos perseguidos

e) Conocer a estos efectos lo recogido en la reglamentación geotécnica

vigente en España: CTE.

1.2. IMPORTANCIA DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO Y DE LA INVESTIGACIÓN

IN SITU

Siempre se ha de comenzar por los cimientos, y los cimientos de un

proyecto es EL ESTUDIO GEOTÉCNICO.

Sin unos buenos cimientos todo lo que encima pongamos puede ir al

traste. Una buena obra ha de contar con un buen proyecto, y éste debe definir la

cimentación más adecuada, y para definir y precisar esta cimentación con

anterioridad ha de realizarse inexcusablemente un buen estudio geotécnico.

La investigación in situ constituye la parte esencial del estudio geotécnico

necesario para el proyecto; de ellas se obtienen los parámetros y propiedades

que definen las condiciones del terreno en donde se realizarán los proyectos

constructivos, las cimentaciones, excavaciones…




La finalidad de las investigaciones geotécnicas es, de forma muy

resumida:

� Determinar las condiciones geológicas de la zona de estudio

Tipo y características de los materiales

Características de los macizos rocosos

� Cuantificar los datos y parámetros del terreno necesarios para el

diseño de la obra

Propiedades resistentes y deformacionales de los suelos y rocas

� Conocer los problemas geológicos que pueden afectar a la

construcción

-zonas falladas

-cavidades

-terrenos blandos o expansivos

-filtraciones

� Aportar criterios de diseño

2.2.2.2.---- DEFINICIÓN Y CONTENIDO DEL INFORME GEOTÉCNICO S/CTEDEFINICIÓN Y CONTENIDO DEL INFORME GEOTÉCNICO S/CTEDEFINICIÓN Y CONTENIDO DEL INFORME GEOTÉCNICO S/CTEDEFINICIÓN Y CONTENIDO DEL INFORME GEOTÉCNICO S/CTE

2.0.1.- DEFINICIÓN.

Recordaremos que la Ley actual recogida por el DB SE-C define de esta

manera (simple) al estudio geotécnico:

EEELLL EEESSSTTTUUUDDDIIIOOO GGGEEEOOOTTTÉÉÉCCCNNNIIICCCOOO EEESSS EEELLL CCCOOOMMMPPPEEENNNDDDIIIOOO DDDEEE IIINNNFFFOOORRRMMMAAACCCIIIÓÓÓNNN

CCCUUUAAANNNTTTIIIFFFIIICCCAAADDDAAA EEENNN CCCUUUAAANNNTTTOOO AAA LLLAAASSS CCCAAARRRAAACCCTTTEEERRRÍÍÍSSSTTTIIICCCAAASSS DDDEEELLL TTTEEERRRRRREEENNNOOO EEENNN

RRREEELLLAAACCCIIIÓÓÓNNN CCCOOONNN EEELLL TTTIIIPPPOOO DDDEEE EEEDDDIIIFFFIIICCCIIIOOO PPPRRREEEVVVIIISSSTTTOOO YYY EEELLL EEENNNTTTOOORRRNNNOOO DDDOOONNNDDDEEE

SSSEEE UUUBBBIIICCCAAA,,, QQQUUUEEE EEESSS NNNEEECCCEEESSSAAARRRIIIAAA PPPAAARRRAAA PPPRRROOOCCCEEEDDDEEERRR AAALLL AAANNNÁÁÁLLLIIISSSIIISSS YYY

DDDIIIMMMEEENNNSSSIIIOOONNNAAADDDOOO DDDEEE LLLOOOSSS CCCIIIMMMIIIEEENNNTTTOOOSSS DDDEEE ÉÉÉSSSTTTEEE UUU OOOTTTRRRAAASSS OOOBBBRRRAAASSS.

El análisis que podemos hacer de esta definición se expone seguidamente:




A).- la información plasmada en el informe ha de ser cuantificada: esto es

MEDIBLE , hay que emplear instrumental, recabar datos inequívocos y aplicar

normas. No vale la percepción de la resistencia a la introducción en el terreno con

una pala o ver la oposición de una barra de acero al hincarse (como sugerían las

NBE).

B).- Ha de tenerse en cuenta el tipo de EDIFICIO. No es igual un sótano que tres,

ni es igual que en una zona el edificio tenga 2 forjados y en la restante posea 8.

C).- Fundamental: ha de tenerse en cuenta el ENTORNO. Si hay taludes

cercanos, edificios próximos, cauces, etc. Este aspecto es fundamental para la

distribución de las prospecciones.

D).- Refiere que la información debe ser la NECESARIA para proceder a la

definición de la cimentación (análisis y dimensionado de los cimientos). Esto

significa que ha de recabarse MÁS datos si los existentes no son suficientes. Esto

se traduce en que es admisible la REINVESTIGACIÓN o adición de más

prospecciones y ensayos si fuese necesario una vez acometida la campaña

inicial.

Recordaremos asimismo, esta otra definición que está más cercana a la

resolución de los problemas generados por la cimentación de un edificio y

condicionantes afines:

Un informe geotécnico es un conjunto de DOCUMENTOS elaborados

por especialistas técnicamente competentes integrad os en entidad de

acreditada solvencia, donde se recogen las caracter ísticas fundamentales

de índole topográfico, geológico y geotécnico de u n terreno precisado en

plano, con el objetivo de determinar las condicione s de cimentación más

idóneas teniendo en cuenta el tipo concreto de obra proyectada y los

condicionantes de contorno de la zona a construir.




OTRAS GENERALIDADES DESCRITAS EN EL DB SE-C ACERCA DEL

ESTUDIO GEOTECNICO

- Las características del terreno de apoyo se determinarán mediante una serie

de actividades que en su conjunto se denomina reconocimiento del terreno y

cuyos resultados quedarán reflejados en el estudio geotécnico.

- El reconocimiento del terreno, que se fijará en el estudio geotécnico en cuanto

a su intensidad y alcance, dependerá de la información previa del plan de

actuación urbanística, de la extensión del área a reconocer, de la complejidad

del terreno y de la importancia de la edificación prevista. Salvo justificación el

reconocimiento no podrá ser inferior al establecido en el DB: SE ESTABLECE

UN MÍNIMO DE 3 PUNTOS DE INVESTIGACIÓN.

- Para la realización del estudio deben recabarse todos los datos en relación con

las peculiaridades y problemas del emplazamiento, inestabilidad,

deslizamientos, uso conflictivo previo tales como hornos, huertas o vertederos,

obstáculos enterrados, configuración constructiva y de cimentación de las

construcciones limítrofes, la información disponible sobre el agua freática y

pluviometría, antecedentes planimétricos del desarrollo urbano y, en su caso,

sismicidad del municipio, de acuerdo con la Norma de Construcción

Sismorresistente NCSE vigente.

- Dado que las conclusiones del estudio geotécnico pueden afectar al proyecto

en cuanto a la concepción estructural del edificio, tipo y cota de los cimientos, se

debe acometer en la fase inicial de proyecto y en cualquier caso antes de que la

estructura esté totalmente dimensionada.




2.0.2.- RELACION DE CONTENIDOS EXIGIDOS EN EL CTE PARA UN

ESTUDIO GEOTÉCNICO

El Documento Básico Seguridad estructural - Cimientos, en su apartado

3.3 denominado “ Contenido del estudio geotécnico” ESTABLECE

una serie de requisitos que ha de contener el informe :

2.0.2.1.- El estudio geotécnico incluirá:

- los antecedentes y datos recabados, - los trabajos de reconocimiento efectuados, - la distribución de unidades geotécnicas, - los niveles freáticos, - las características geotécnicas del terreno - La identificación en las unidades relevantes de los valores característicos de los parámetros obtenidos - y los coeficientes sismorresistentes, si fuere necesario.

2.0.2.2.- En el estudio se recogerá la distribución de unidades geotécnicas diferentes, sus espesores, extensión e identificación litológica, hasta la profundidad establecida en los reconocimientos. Para ello se elegirán los perfiles geotécnicos longitudinales y transversales que mejor representen la distribución de estas unidades.

Para los edificios de categoría C-0 y C-1 el número de perfiles mínimo será de dos y para el resto de tres. Se determinará en su caso la unidad geotécnica resistente, así como las agrupaciones de unidades geotécnicas de similares características. Igualmente se recogerá la profundidad de las aguas freáticas y, en su caso, las oscilaciones de las mismas. 2.0.2.3.- De cada una de las unidades geotécnicas relevantes se dará su identificación, en los términos contenidos en las tablas del DB, y de acuerdo con los ensayos y otra información de contraste utilizada, los parámetros esenciales para determinar la resistencia de cada unidad geotécnica, tales como:

- densidad, - rozamiento, - cohesión, - deformabilidad, - expansividad, - colapso, - y parámetros de agresividad de agua y terreno.

2.0.2.4.- En municipios con aceleración sísmica de al menos 0,08 g, o si se ha solicitado expresamente, de cada sondeo, se identificará la clasificación de cada unidad geotécnica o estrato a efectos de su comportamiento sísmico, según la




NSCE. Si no se ha explorado hasta 30 m de profundidad, se justificará el valor asignado a los estratos por debajo de la profundidad explorada. El coeficiente C de cada sondeo se establecerá como promedio del valor de cada estrato, ponderado con su espesor.

Si los resultados de los distintos sondeos son diferentes, se concluirá, justificadamente, el valor C con el que debe obtenerse tanto la acción sísmica del emplazamiento, como el cálculo de dicho efecto en el edificio y sus cimientos. La justificación será tanto más matizada cuanto más se aparte el valor de C de 1,15

2.0.2.5.- Los resultados del estudio, incluyendo la descripción del terreno, se referirán a las distintas unidades geotécnicas. En su caso, las posibles alternativas de solución de cimentación, excavación o elementos de contención en su caso, técnica y económicamente viables, se establecerán de acuerdo con los problemas planteados así como de la posible interacción con otros edificios y servicios próximos. 2.0.2.6.- El estudio geotécnico contendrá un apartado expreso de conclusiones y, en su caso, a petición del proyectista o del Director de Obra, de recomendaciones constructivas en relación con la cimentación e incluirá los anejos necesarios. En el apartado de conclusiones y recomendaciones se recogerán éstas de tal forma que se puedan adoptar las soluciones más idóneas para la realización del proyecto para el que se ha hecho el estudio geotécnico. Asimismo se indicarán los posibles trabajos complementarios a realizar en fases posteriores, antes o durante la obra, a fin de subsanar las limitaciones que se hayan podido observar. 2.0.2.7.- Las recomendaciones antedichas serán cualitativas y cuantitativas, concretando todos los valores necesarios con la precisión requerida para ser utilizados para el análisis y dimensionado de los cimientos, los elementos de contención o el movimiento de tierras. 2.0.2.8.- El estudio, en función del tipo de cimentación, debe establecer los valores y especificaciones necesarios para el proyecto relativos a:

a) cota de cimentación b) presión vertical admisible (y de hundimiento) en valor total y, en su caso, efectivo, tanto bruta como neta c) presión vertical admisible de servicio (asientos tolerables) en valor total y, en su caso, efectivo, tanto bruta como neta d) en el caso de pilotes, resistencia al hundimiento desglosada en resistencia por punta y por fuste




e) parámetros geotécnicos del terreno para el dimensionado de elementos de contención. Empujes del terreno: activo, pasivo y reposo f) datos de la ley “tensiones en el terreno-desplazamiento” para el dimensionado de elementos de pantallas u otros elementos de contención g) módulos de balasto para idealizar el terreno en cálculos de dimensionado de cimentaciones y elementos de contención, mediante modelos de interacción suelo-estructura h) resistencia del terreno frente a acciones horizontales i) asientos y asientos diferenciales, esperables y admisibles para la estructura del edificio y de los elementos de contención que se pretende cimentar j) calificación del terreno desde el punto de vista de su ripabilidad, procedimiento de excavación y terraplenado más adecuado. Taludes estables en ambos casos, con carácter definitivo y durante la ejecución de las obras k) situación del nivel freático y variaciones previsibles. Influencia y consideración cuantitativa de los datos para el dimensionado de cimentaciones, elementos de contención, drenajes, taludes e impermeabilizaciones l) la proximidad a ríos o corrientes de agua que pudieran alimentar el nivel freático o dar lugar a la socavación de los cimientos, arrastres, erosiones o disoluciones m) cuantificación de la agresividad del terreno y de las aguas que contenga, para su calificación al objeto de establecer las medidas adecuadas a la durabilidad especificada en cimentaciones y elementos de contención, de acuerdo con los Documentos Básicos relativos a la seguridad estructural de los diferentes materiales o la instrucción EHE n) caracterización del terreno y coeficientes a emplear para realizar el dimensionado bajo el efecto de la acción sísmica o) cuantificación de cuantos datos relativos al terreno y a las aguas que contenga sean necesarios para el dimensionado del edificio, en aplicación de este DB, otros Documentos Básicos relativos a la seguridad estructural de los diferentes materiales o la instrucción EHE, y a otros DB, especialmente al DB-HS (Habitabilidad: Salubridad)




p) cuantificación de los problemas que pueden afectar a la excavación especialmente en el caso de edificaciones o servicios próximos existentes y las afecciones a éstos q) relación de asuntos concretos, valores determinados y aspectos constructivos a confirmar después de iniciada la obra, al inicio de las excavaciones, o en el momento adecuado que así se indique, y antes de ejecutar la cimentación, los elementos de contención o los taludes previstos. RECORDAR, que el DB establece específicamente en su apartado 3.4

la Confirmación del estudio geotécnico antes de la ejecución por parte del Director de Obra, el cual apreciará la validez y suficiencia de los datos aportados por el estudio geotécnico, adoptando en casos de discrepancia las medidas oportunas para la adecuación de la cimentación y del resto de la estructura a las características geotécnicas del terreno.

EL RECONOCIMIENTO DE CAMPO

2.1.- ANTES DE EMPEZAR A EJECUTAR ALGUNA PRUEBA

2.1.1.- Revisión de información y antecedentes

Antes de iniciar los trabajos de campo se debe proceder a revisar cuanta

información significativa esté disponible en relación al proyecto y la zona donde

se emplazará la obra. Esta tarea consiste en la revisión de bibliografía,

publicaciones e informes tanto sobre el proyecto como del emplazamiento, de

mapas geológicos y de otro tipo y de fotografías aéreas.

En España existen a nivel nacional los mapas geológicos a escala

1:50.000 y 1:25.000 del Instituto Geológico y Minero de España (IGME),los

topográficos a escala 1:50.000 y 1:25.000 del Servicio Geográfico y los mapas

hidrogeológicos y de orientación a los vertidos de residuos sólidos a escala

1:50.000 del IGME. Existen además diversas colecciones de mapas geológicos

y topográficos realizados por las Comunidades Autónomas a escalas 1:5.000,

1:10.000 ó 1:25.000




CUATERNARIO. ALUVIAL

PLIOCENO

Mapa Magna de la ciudad de Málaga IGME 1:50.000

1.2.1. Reconocimiento geológico-geotécnico de campo

El reconocimiento de campo de la zona de estudio es una de las tareas

más importantes. Debe efectuarse después de la revisión de información, de las

que se obtendrá una síntesis geológica y una topografía básica.

Los reconocimientos a realizar en campo son los siguientes:

� Datos geológicos e hidrogeológicos

Tipos de materiales, estratigrafía

Estructura geológica, discontinuidades..

Formaciones superficiales, zonas de alteración, rellenos

Geomorfología y evolución morfológica: inestabilidades

Niveles freáticos

� Descripción geotécnica de los suelos

Composición y clasificación básica. Se estudia mediante el

sistema unificado de clasificación de suelos diferenciando los




suelos según el tamaño de grano y las características de

plasticidad.

El color corresponde al observado en el terreno y puede

hacer alusión a propiedades importantes: por ejemplo el color

amarillo rojizo indica una meteorización intensa y la existencia de

óxidos de hierro, el color marrón-verde oscuro y el negro indican

presencia de materia orgánica.

Estructura (homogénea, estratificada, laminada)

Densidad, mediante ensayos sencillos, tales como la

introducción de una barra de acero (granulares) o manipulándola

con la mano y dedos (suelos finos)




� Descripción geotécnica de macizos rocosos

Caracterización de la matriz rocosa y de las discontinuidades:

Matriz rocosa: grado de meteorizacion, resistencia a compresión

Discontinuidades: Orientación, Espaciado, Continuidad,

Rugosidad, Abertura, Relleno, Filtraciones

Macizo rocoso diaclasado

� Observación de patologías en edificios o

construcciones vecinas

� Accesos y logística en general

Localización de caminos de accesos

Obstáculos o conducciones enterradas

Disponibilidad de agua, y permisos




1.3. SONDEOS MECÁNICOS

Son perforaciones de diámetros y profundidad variables que permiten

reconocer la naturaleza y localización de las diferentes unidades geotécnicas del

terreno, así como extraer muestras del mismo y, en su caso realizar ensayos a

diferentes profundidades. Deben utilizarse en los casos indicados y cuando el

estudio geotécnico requiera:

a) llegar a profundidades superiores a las alcanzables con catas;

b) reconocer el terreno bajo el nivel freático ;

c) perforar capas rocosas , o de alta resistencia;

d) extraer muestras inalteradas profundas;

e) realizar pruebas in situ de deformabilidad o resistencia de tipo

presiométrico, molinete, penetración estándar, etc;

f) tomar muestras de acuíferos profundos o realizar ensayos de

permeabilidad in situ;

g) detectar y controlar las variaciones del nivel freático , para lo

cual se instalarán tubos piezométricos

1.3.1. TIPOS DE SONDEO MECÁNICOS

SONDEOS A ROTACION

El principio general consiste en ejercer con un útil, llamado corona , una

presión en el terreno y al mismo tiempo una acción rotativa mediante un varillaje

conectado a la cabeza giratoria, conocida como mandril, de una sonda

accionada por un motor. El avance de la corona se obtiene accionando sobre el

mandril solidario al varillaje al cual se le transmite la rotación.

La evacuación de los detritus de perforación se efectúa por bombeo de

agua u otro líquido de perforación.




La profundidad que se pueden alcanzar depende de los diámetros de

perforación, varillaje y sonda, hasta un máximo de unos 100 m. En cuanto al

rendimiento depende principalmente del tipo de roca y el diámetro de la batería

de perforación, siendo mayor conforme la roca es más blanda y menor el

diámetro de la batería. Este tipo de perforación funciona mal cuando los

terrenos son poco cohesivos.

La perforación a rotación se puede efectuar con circulación de agua, lodo

bentonítico o aire comprimido, o en seco sin circulación aunque haya presencia

de agua o lodo en el taladro. La circulación es normalmente directa con flujo

descendente a través de varillaje, pero puede ser también inversa para lo cual

es necesario disponer de un varillaje especial.

En la batería a rotación se habla de “tubo testigo”, el cual está

constituido por una corona que al avanzar en el terreno va obteniendo una barra

cilíndrica llamada testigo, y que va entrando en el tubo portatestigo.

Las coronas pueden ser de widia, constituida por carburo de wolframio, y

usada en rocas blancas, y de diamantes , para terrenos duros, muy abrasivos o

no tan duros pero en los que se requiere una buena recuperación de testigo

En función del “tubo testigo” se diferencian tres tipos de baterías de

rotación:

-Tubo testigo simple : se obtiene calidad menor del terreno recuperado,

al ser reblandecido el testigo por el fluido que circula y por estar en contacto con

el tubo en movimiento.

-Tubo testigo doble: el agua circula entre los dos tubos y por tanto el

testigo no es mojado. Este tipo de tubo testigo puede ser rígido, donde el testigo




está en contacto con el tubo interior en rotación, por lo que se destruye también

parte del testigo, o giratorio, donde el tubo interior va montado sobre un

rodamiento y en consecuencia no tiene porque girar. Este último es el tubo más

apropiado para obtener un buen testigo y alta recuperación.

-Tubo testigo triple: compuesto por un tubo interior que contiene un

estuche de latón; en su base se encuentra una zapata cortante que sobresale

bajo la corona con objeto de extraer el testigo por punzonamiento.

Estas baterías se emplean en sondeos cuya profundidad máxima es de

unos 100 m; para profundidades mayores es utilizado el tubo testigo con cable,

el llamado wire-line, que ayuda a reducir el tiempo de maniobra. El testigo se

extrae mediante un cable provisto de un gancho que va por dentro del varillaje y

que al llegar encima de la cabeza del tubo testigo interior, la engancha para

extraer a superficie el tubo interior con su testigo. En este caso el testigo

obtenido tiene un diámetro más pequeño que el de los otros tipos de perforación

Sonda rotativa montada sobre camión




Baterías simple y doble

Juegos de coronas y baterías




Wire line

BARRENAS HELICOIDALES

Otro sistema de perforación a rotación es mediante el empleo de

barrenas continuas helicoidales. Es un método rápido y económico para extraer

muestras alteradas del subsuelo y suelen ser usados en sondeos previos de

reconocimiento. Durante la extracción se puede intercalar la extracción de

muestras inalteradas.

Las barrenas helicoidales son de acero de gran resistencia, y las aletas

semiconcavas han sido diseñadas para que lleven la mayor cantidad de terreno

triturado con la mínima obstrucción y fricción. Estas barreras pueden ser

normales y huecas , permitiendo estas últimas la extracción de inalteradas

Los sondeos con barrena helicoidal podrán utilizarse cuando:

a) no sea necesario obtener testigo continuo de material no

remoldeado;

b) el terreno sea relativamente blando y cohesivo;

c) no existan capas cementadas o de gravas, ni capas arenosas

fluyentes, bajo el nivel freático;




d) no sea necesario atravesar o penetrar en rocas;

e) no se requiera una precisión superior a ±0,5 m en la localización

en profundidad de las diferentes capas;

SONDEOS A PERCUSION

El principio general consiste en el empleo de un útil que avanza por

golpes sucesivos producidos por la caída del útil en el fondo del taladro o bien

por hinca de una tubería mediante una maza.

Los sondeos a percusión pueden realizarse cuando el terreno pueda

atravesarse con la energía disponible y el ruido asociado al golpeo no rebase los

límites establecidos en cada caso




Este método está especialmente indicado para reconocer suelos

granulares gruesos, adaptando el diámetro del sondeo al tamaño de las gravas

o bolos a atravesar.

El exacto conocimiento de la energía empleada en la hinca da una

primera información de las características mecánicas del terreno, por lo que es

importante realizar esta operación en condiciones normalizadas.

La perforación consiste en la hinca en el terreno de tubos de acero que

harán de entibación, y la extracción del material contenido dentro del taladro

mediante cucharas, trépanos, etc.

Este tipo de sondeos no se emplea mucho en España, aunque está muy

extendido su uso en otros países de Europa.

SONDEOS ESPECIALES

Además de los anteriores métodos de perforación, en ocasiones se utiliza

la perforación con trépano, martillo de fondo o rotopercusión, y la trituración con

tricono.

La perforación realizada con el martillo de fondo se caracteriza por sus

altos rendimientos y el empleo en determinadas investigaciones para hacer

taladros que a continuación han sido destinados para voladuras, ensayos in situ,

instrumentación…Consiste en un martillo neumático de menor tamaño que los

normales y que es introducido en la perforación.

Este tipo de métodos se denominan métodos de perforación a destroza,

debido a que en ellos no se obtiene testigo sino un ripio do material pulverizado




que sale por el emboquille del sondeo.

.La perforación a destroza se emplea para perforar bolos o bloques

sueltos, roca…otro empleo de estos métodos es la detección de huecos o

cavidades.

1.3.2. SEGUIMIENTO Y TESTIFICACION EN LOS SONDEOS

La testificación geotécnica consiste en la descripción geológico-

geotécnica de los testigos y muestras obtenidas en los sondeos, así como datos

de diversa índole en relación al desarrollo de la perforación.

Esta tarea debe ser llevada por un especialista en ingeniería geológica,

normalmente un geólogo, que controle el proceso de perforación y estudie

detalladamente los testigos recuperados, de tal manera que la información

obtenida en un sondeo está directamente relacionada con su seguimiento a pie

de máquina , si bien es cierta que su repercusión económica en el metro de

perforación hace que normalmente no exista, que se tenga bajo su cargo un

número excesivo de sondas o que alterne esta misión con labores puramente

logísticas (búsqueda de permisos, accesos…)

OJO: UN SONDEO NO ES UNICAMENTE UN “BOQUETE”, ES UN

“EXPERIENCIA” MUCHO MÁS COMPLEJA

Las labores que deberán ser tenidas en cuenta en el desarrollo del

sondeo son:

- la definición de los criterios de los ensayos in situ (SPT,

permeabilidad…) y las tomas de muestra

- la descripción del testigo o detrito de perforación, color del agua,

realizando para ello los ensayos rápidos necesarios para caracterizar al

material (molinete, penetrómetro de bolsillo)




- registrar los incidentes:

profundidad de las tuberías de revestimiento

pérdidas de agua

caídas bruscas o cambios en la velocidad de avance

desgastes anormales de las coronas

inestabilidades, sifonamientos, encalles…

La descripción geológico-geotécnica debe incorporar:

� descripción litológica sistemática:

Naturaleza, litología y composición de visu

Granulometría, color y consistencia (manualmente o

mejor con ayuda de algún instrumental)

En material rocoso, deben incluirse características de

meteorización, fisuración-continuidad del testigo (RQD)

� Datos de los ensayos realizados en el interior del sondeo

� Fotografías de las cajas, de forma que sean claramente

identificables en las tablillas separadoras con sus cotas, colores,

texturas, fracturas de los testigos, así como el número de la caja y

las profundidades perforadas

Testificación de sondeo a cargo de geólogo




Registro completo de sondeo en suelos




Registro completo en roca




Debe controlarse la situación del agua en los sondeos durante su

ejecución y una vez completados:

- al comenzar cada jornada de trabajo

- cada vez que se pare la perforación se llenará de agua y antes de

comenzar la perforación se medirá el descenso de la columna de

agua en su interior

- Una vez finalizado el sondeo, debe colocarse una tubería

piezométrica, que generalmente es de plástico rasurado de al menos

50 m de diámetro, disponiendo una arqueta protegida. La frecuencia

de lecturas es función del tipo de obra, materiales afectados, y

climatología.

Disposición en cajas de sondeo:

Los testigos deben colocarse y conservarse en cajas de madera o

cartón parafinado, etiquetadas, señalándose con tablillas las cotas en las que

se produce un cambio litológico o aparece alguna estructura de importancia.




1.3.3. TOMA DE MUESTRAS

Las muestras geotécnicas son tomadas en sondeos (y también en catas u

otro tipo de excavaciones) con el fin de obtener testigos representativos de las

características y propiedades del terreno para efectuar ensayos de laboratorio.

Los tipos de muestras pueden ser:

Muestras inalteradas o de categoría A (según CTE): no sufren

alteraciones en su contenido en humedad ni en su estructura. Nos servirán para

realizar todos los ensayos, incluidos los de resistencia, deformabilidad,

permeabilidad…

Estas muestras se toman con los tomamuestras adecuados, para lo cual

tienen que asegurar unas condiciones geométricas determinadas..También

pueden obtenerse por parafinado de muestras de roca o cohesivas recien

extraídas y convenientemente protegidas.

Muestras alteradas representativas o de categoría B (según CTE), que

mantienen su composición pero han perdido su estructura original: permiten

realizar los ensayos de identificación, esto es, ensayos granulomértricos,

plasticidad, pero no deformabilidad o resistencia

Muestras de agua: Se obtienen de los niveles acuíferos detectados

durante la perforación, para la realización de los análisis químicos

correspondientes. Las muestras no deben tomarse inmediatamente después de

la perforación, dejando que desaparezcan los residuos debidos a la ejecución

del sondeo, tanto partículas sólidas en suspensión como restos del agua de

inyección o de lodos empleados en la perforación. El agua se recoge en botellas

limpias de plástico. Cada muestra debe llevar indicada la fecha y los datos de

identificación del sondeo y profundidad.




TIPO DE TOMAMUESTAS A PRESIÓN Y GOLPEO

Se les confiere esta nombre en contraposición a las tomas de muestra a

rotación, que en realidad son las propias baterías (simples o dobles) de los

sondeos a rotación previstas de coronas

La toma de muestras a presión y a golpeo consiste en la sustitución de la

batería de perforación por un tomamuestras que se hinca a presión o golpeo

Los tomamuestras pueden ser abiertos o cerrados, dependiendo de que

estén siempre abiertos en su extremo inferior o temporalmente cerrados. Los

abiertos, a su vez pueden ser de pared grueso o delgada.

Dentro de los tomamuestras abiertos y de pared gruesa se sitúan los

bipartidos, los más habituales en la práctica española: consiste en una camisa

metálica divida en dos partes entre las cuales se aloja un tubo ranurado en el

que se introduce la muestra en su borde inferior, y para facilitar la penetración,

se dispone generalmente una zapata biselada, uniéndose al varillaje por la parte

superior.

En este tipo de tomamuestras hincadas por golpeo, se registra el número

de golpes necesario para hincar tramos sucesivos de 15 cm. Este golpeo se

correlaciona con el valor N del SPT (la cuchara del SPT es un tipo especial de

tomamuestras bipartido)

Dentro de los tomamuestras abiertos de pared delgada se encuentran los

llamados Shelby, hincado a presión, de uso recomendado para arcillas blandas

o medias, limos y arenas limosas o arcillosas; disponen de un borde biselado

para facilitar la penetración.

Dentro de los tomamuestras cerrados están los de pistón , que permiten

obtener inalteradas de mejor calidad en suelos blandos a muy blandos.




Restricciones geométricas s/CTE para tomamuestras de cat A




Tomamuestras de pared gruesa Shelby




Tomamuestras

1.3.4. ENSAYOS IN SITU EN EL INTERIOR DE LOS SONDEO S

SPT (STARDARD PENETRATION TEST)

Este ensayo de penetración dinámica se realiza en el interior del sondeo

durante la perforación. Permite obtener un valor N de resistencia a la

penetración que puede ser correlacionado con parámetros geotécnicos como la

densidad relativa, el ángulo de rozamiento, la carga admisible y los asientos en

los suelos granulares. En el ensayo también se obtiene una muestra alterada,

para realizar ensayos de identificación en laboratorio.

El ensayo SPT puede ejecutarse prácticamente en todo tipo de suelos,

incluso en roca muy alterada, aunque en los suelos granulares donde se realiza

preferentemente: la dificultad e obtener muestras inalteradas en este tipo de

suelos añade relevancia al SPT. La frecuencia habitual para la realización del

SPT es de un ensayo cada 1.5-3.0 m o incluso mayor en función del terreno.

El procedimiento a seguir consiste en limpiar cuidadosamente la

perforación al legar a la cota deseada para el ensayo, tanto las paredes como el

fondo, retirando la batería de perforación e instalando en su lugar el

tomamuestras de dimensiones estándar. El tomamuestras consta de tres partes:

zapata, tubo bipartido y cabeza de acoplamiento con el varillaje. Éste se debe

hincar en el terreno 45 cm, contando el número de golpes necesarios para

hincar tramos de 15 cm. El golpeo para la hinca se realizar con una maza de

63.5 kg cayendo libremente desde una altura de 76 cm sobre una cabeza de

golpeo o yunque. La lectura del golpeo del primer tramo no se tiene en cuenta,

pro la alteración del suelo o derrumbes de la paredes del sondeo, siendo el N el

numero obtenido de sumar el segundo y tercer tramo de golpeo (a veces se

continua con un cuarto tramo de golpeo, pero no se tiene en cuenta para el N,

ya que este tramo puede tener un efecto de sobrecompresión). En ocasiones,




dada la alta resistencia del terreno, no se consigue el avance del tomamuestras;

en estos casos el ensayo se suspende cuando se exceden de 50 golpes para

avanzar un tramo de 15 cm, y se considera rechazo.

El resultado del SPT puede verse afectado por factores como:

-preparación y calidad del sondeo: limpieza y estabilidad de las

paredes de la perforación

-longitud del varillaje y diámetro del sondeo: condicionan el peso

del elemento a hincar y la fricción con las paredes del sondeo

-dispositivo de golpeo: puede ser manual o automático, existiendo

diferencias notables entre los resultados de ambos: deben empelarse

dispositivos automáticos, pues garantizan la aplicación de la misma

energía de impacto en todos los casos.

Existen unas correcciones necesarias, debido al los factores que se

relacionan:

� Corrección por freático

Cuando el ensayo se realiza por debajo del nivel freático se

emplea la siguiente corrección (Terzagui –Peck 1948) aplicable a suelos

poco permeables

N = 15 + [(N´ - 15) / 2]

Válida para N´>15, siendo N el valor corregido y N´ el valor medido

� Corrección por puntaza maciza en lugar de cuchara:

En el caso de que en el terreno se encuentren materiales

granulares gruesos, y para evitar que estos doblen el borde cortante de la

zapata, se suelen emplear una puntaza cónica de acero macizo de 51

mm de diámetro y 60º de ángulo cónico.




El número N que ese obtiene así es mayor y debe ser corregido,

pero no existe consenso general sobre el asunto. Un valor razonable de

corrección oscila entre 1.3-1.5, valor por el que hay que dividir el N

obtenido en el ensayo.

� Influencia de la profundidad:

La profundidad influye de dos maneras distintas:

Por un lado, determina un estado de tensiones distinto y mayor

cuanta más profundidad, influyendo el en valor de la resistencia a la

penetración. Por otro lado, hay una influencia por la longitud del varillaje,

con un peso creciente en profundidad, y absorbiendo parte de la energía

de golpeo (aunque actualmente se piensa que no es muy importante este

efecto)

El extendido uso del SPT ha permitido establecer una serie de

correlaciones con diferentes parámetros geotécnicos (con la densidad relativa,

compacidad, ángulo de rozamiento, para suelos granulares)




Esquema SPT Cucharas y zapatas SPT

Interpretación datos SPT

ENSAYO DE MOLINETE O VELETA (VANE TEST)

Este ensayo se realiza habitualmente en el fondo del un sondeo en

ejecución o una vez que éste ha finalizado.

Es un procedimiento de prospección de campo que permite obtener de

una manera directa y sencilla la resistencia al corte sin drenaje del suelo

ensayado. Su aplicabilidad está dirigida fundamentalmente a suelos cohesivos

blandos

El ensayo consiste en introducir en el terreno a la profundidad deseada

cuatro láminas de acero dispuestas en forma de aspa y girarlas con un par

torsor del cual se registra su valor máximo, momento en el que se produce la

rotura del terreno ensayado. Una vez alcanzada la profundidad de investigación

deseada, con el moliente protegido y entubado el terreno que lo circunda, el




procedimiento de operación es el siguiente: las aspas se introducen en el

terreno sin entubación e inmediatamente se comienza a aplicar el momento

torsor a velocidad constante.

Esquema de funcionamiento del Vane Test

Existen también molinetes y penetrómetros “de bolsillo”, que permiten la

ejecución de ensayos semicuantitativos sobre muestras recuperadas frescas:

Vane test y penerómetro de bolsillo




ENSAYOS PRESIOMETRICOS

Este tipo de ensayo se realiza en el interior de un sondeo de diámetro

ordinario y consiste en aplicar escalonadamente una presión radial, mediante

una sonda delatable, en el interior del sondeo, midiendo el desplazamiento que

se induce en el terreno circundante. Una vez alcanzada la presión máxima

admisible se procede a descargar el presiómetro, de forma escalonada,

midiendo las deformaciones durante la descarga. La presión se aplica a través

de una camisa de caucho por medio de agua o gas. La mayor parte del os

equipos trabaja con presiones menores de 10 MPa pero algunos permiten

alcanzar hasta 20 MPa.

Dependiendo del tipo y características del terreno ensayado se obtiene la

curva de presión-deformación, en la que se distingue una fase inicial o de

puesta en contacto de la sonda con las pareces del sondeo, una fase elástica

lineal que representa el comportamiento elástico del suelo y una plástica

irrecuperable hasta llegar a la rotura del suelo. A partir de esta curva se calcula

la presión de fluencia o presión a la que el material deja de comportarse

elásticamente y la presión límite que es la presión a la cual el terreno se cizalla,

no admitiendo ningún incremento de presión

El ensayo presiométrico se viene empleando con mucha frecuencia en el

diseño de cimentaciones profundas y pantallas, estando incorporado en las

sucesivas legislaciones métodos de cálculo que utilizan los resultados de este

ensayo.




Esquema realización Equipo presiométrico

Gráfica de resultados




ENSAYOS DE PERMEABILIDAD

Ensayo Lefranc (suelos)

Este ensayo se utiliza para medir el coeficiente de permeabilidad en

suelos permeables o semipermeables, de tipo granular, y en rocas muy

fracturadas. El ensayo se efectúa en el interior de sondeos y puede realizarse

durante la ejecución de la perforación o una vez finalizada ésta.

El procedimiento consiste en rellenar de agua el sondeo y medir el caudal

necesario para mantener el nivel constante (ensayo a régimen permanente) o

bien medir la velocidad de descenso del nivel de agua (ensayo a régimen

variable). La medida del caudal de admisión debe realizarse cada 5 minutos,

manteniendo el nivel constante en la boca del sondeo durante 45 minutos. Si la

admisión es muy alta, debe medirse cada minuto durante los 20 primeros y

después cada 5 minutos hasta llegar a los 45 minutos.

La realización del ensayo requiere que, antes de medir tiempos y

caudales, se llene el sondeo de agua, observando que el aire es expulsado y

que se estabiliza el nivel y la velocidad de descenso, lo que indica que se ha

alcanzado el régimen permanente. Para los cálculos posteriores es necesario

determinar la cota del nivel freático.

Descensos del nivel de agua

2,68

2,702,72

2,74

2,762,782,80

2,82

0 5 10 15 20 25 30 35

T iempo (min.)




Ensayo Lugeon (rocas)

Permite calcular semicuantitativamente la permeabilidad de los macizos

rocosos, en cualquier tipo de litología y estado de fracturación. El ensayo

consiste en introducir agua a presión constante (10 kg/cm2) en el sondeo,

midiendo las admisiones durante un periodo de 10 minutos. Normalmente se

ensayan tramos de 5 m de sondeo, aislando el tramo de ensayos del resto del

sondeo mediante dos obturadores;

La unidad de medida del ensayo es el lugeon, que corresponde a la

absorción de 1 litro por minuto por metro de sondeo, realizando el ensayo a 10

atmósferas. Una unidad lugeon equivale a una permeabilidad de 10-5 cm/seg




1.4. CALICATAS

Las calicatas, zanjas, rozas, pozos, consisten en excavaciones realizadas

mediante medios mecánicos convencionales, que permiten la observación

directa del terreno a cierta profundidad, así como la toma de muestras y la

realización den ensayos in situ.

Tiene la ventaja de que permiten acceder directamente al terreno,

pudiéndose observar las variaciones litológicas, estructura, discontinuidades,

etc, así como tomar muestras de gran tamaño para la realización de ensayos y

análisis.

Las calicatas son uno de los métodos más empleados en el

reconocimiento superficial del terreno, y dado su bajo coste y rapidez de

realización, constituyen un elemento habitual en cualquier tipo de investigación

si situ. Sien embargo, cuentan con las siguientes limitaciones:

� La profundidad no suele exceder de 4m

� La presencia de agua limita su utilidad

� El terreno debe poderse excavar con medios mecánicos

Para su ejecución es imprescindible cumplir las normas de seguridad

frente a derrumbes de las paredes, así como cerciorarse de la ausencia de

instalaciones, conducciones, cables…

Los resultados de este tipo de reconocimientos se registran en estadillos

en los que se indica la profundidad, continuidad de los diferentes niveles,

descripción litológica, discontinuidades, presencia de filtraciones, situación de

las muestras tomadas y fotografías.




Toma de muestras en calicatas

Durante la realización de calicatas u otro tipo de excavaciones en suelos,

pueden tomarse muestras alteradas e inalteradas., Las muestras alteradas se

extraen mediante palas o métodos manuales, introduciéndolas en sacos

estancos de plástico. La cantidad de muestra a tomar depende de la

granulometría de los materiales y del tipo de ensayos a realizar. Para terrenos

arcillosos y ensayos de identificación suelen ser suficiente con 2-3 kg. Si se

pretende realizar, por ejemplo, ensayos de proctor o CBR, la cantidad mínima

será de 25 kg. En arenas y gravas estás cantidades se pueden duplicar o más,

en función del tamaño de grano.




Las muestras inalteradas pueden extraerse mediante dos

procedimientos:

Muestras en bloque: el procedimiento consiste en el tallado manual de un

bloque de suelo, y su inmediato sellado y protección con parafina y vendas

Hinca de tubos tomamuestras. El sistema consiste en clavar un tuvo

tomamuestras en las paredes o en el fondo de excavación, mediante empuje

manual (en suelos blandos) o mecánico con la propia pala de la excavadora (en

suelos firmes). Los extremos del tubo se parafinan y se protegen para su envío

a laboratorio.

El tamaño de las muestras inalteradas está condicionado a las exigencias

de los ensayos de laboratorio. Lo diámetros más usados están comprendidos

entre 55-100 mm. Para ensayos de compresión simple pueden ser suficientes

un diámetro de aproximadamente 55 mm, mientras que para los edométricos es

conveniente un diámetro mínimo de 80 mm. Si se requiere obtener 3 muestras

en el mismo plano para el ensayo traixial, será necesario un diámetro al menos

de 100 mm. La longitud mínima de la muestra debe permitir obtener un tramo

central suficientemente largo lo más intacto posible, ya que es inevitable una

cierta alteración en los extremos de la muestra.

En el transporte de las muestras inalteradas deben evitarse el calor, las

vibraciones y los golpes. Su almacenamiento hasta la realización de los ensayos

se efectúa en la cámara húmeda del laboratorio.

1.5. ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA

Estos ensayos son sencillos y económicos y permiten estimar la

resistencia a la penetración de los suelos en función de la profundidad. Cuando

se dispone de información geológica (sondeos o catas en zonas próximas) se




pueden correlacionar las diferentes capas de suelos. Son muy utilizados en

estudios geotécnicos para la cimentación de estructuras, en obras lineales y en

edificación.

El método consiste en la hinca en el terreno de una puntaza metálica,

unida a un varillaje, mediante golpeo. El equipo de golpeo se compone de una

maza, un yunque y unas guías. El yunque transmite la energía recibida a la

puntaza mediante unas varillas que se van acoplando sucesivamente según

progresa el ensayo. La maza cae libremente, y la velocidad en el momento de

iniciar la caída debe ser igual a cero. El yunque se une rígidamente al varillaje y

su diámetro es igual o superior a 100 mm y menor o igual que la mitad del

diámetro de la maza. Existen varios tipos de ensayos en función de la energía

de golpeo, estando justificado el uso de cada equipo según sea la consistencia

del terreno.

1.5.1. Modo de ejecución.

Una vez determinado y fijado el punto de ensayo se realizará el

emplazamiento de la máquina de forma que el eje de las varillas coincida en la

misma vertical que el elemento de golpeo y la guiadera de las varillas. Esta

verticalidad se deberá mantener durante todo el ensayo, siendo muy

recomendable el anclaje de la máquina al suelo evitando su movimiento.

Una vez colocada la máquina en posición, se colocará la primera varilla

con la puntaza en contacto con el terreno, comprobando la correcta verticalidad

de la varilla (2% de desviación con la vertical) y que la longitud exenta se inferior

a 1.2 m para evitar problemas de deformabilidad de ésta.

Se comenzará a golpear a un ritmo inferior a 30 golpes/minuto anotando

el número de golpes necesarios para introducir la puntaza 10 ó 20 cm. La maza

que cae libremente tiene un peso variable para cada tipo de penetro (10-65 kg),




así como la o la altura de caída (50-75 cm). En el caso de detenerse el ensayo

durante más de 15 minutos se indicará en los resultados.

Cada m de profundidad se detendrá el golpeo y se girará el varillaje

registrando el par necesario . En el caso de que se supere los 200 N.m se

detendrá el ensayo ya que el rozamiento sobre la varilla es demasiado elevado e

introduce errores en los registros.

Cuando se desee añadir una varilla, se bloqueará el tren de varillaje para

evitar que este ascienda, descienda o gire, se comprobará que la varilla recién

colocada esté roscada a tope y con una inclinación inferior al 5% con respecto a

la vertical.

El ensayo se detendrá , además de al superar el citado valor de giro,

cuando se alcance la profundidad inicialmente establecida, o cuando se hayan

dado 100 o más golpes para una penetración de 20 cm. En éste último caso se

registrará la penetración alcanzada a los 100 golpes.

Existe una gran variedad de ensayos de penetración dinámica continua y,

por ejemplo, el Eurocódigo 7 recoge cuatro modalidades del DP (Dymanic

Probing Test): ligera, media, pesada y superpesada, DPL, DPM, DPH y DPSH,

respectivamente, que se distinguen por la energía aplicada, el tamaño de la

punta y la penetración para la que contabilizan los golpes. En España está

normalizado el ensayo de penetración dinámica pesado (DPH, por UNE 103802)

y el superpesado (DPSH, por UNE 103801); precisamente, el ensayo más

extendido hasta la fecha, el Borros, no está normalizado.

1.5.2. Ensayo Borros

La maza que cae libremente tiene un peso de 65 kg, siendo la altura de

caída de 50 cm. Los golpeos que se anotan se miden cada 20 cm. Pueden

penetrar con garantías de resultado hasta unos 25 m.




1.5.3. Ensayo DPL (Dynamic probing light)

Es un ensayo muy ligero aplicable a profundidades de hasta 8 m. SE

emplea una maza de 10 kg con una altura de caída de 0.50 m. El área de la

puntaza es de 10 cm2. Se debe contar el número de golpes necesario para

hacer avanzar la puntaza 10 cm (N10). Se obtiene un registro del golpeo a lo

largo de toda la profundidad del ensayo en intervalos de 10 cm.

1.5.4. Ensayo DPM (Dynamic probing mediun)

Permiten estudiar profundidades de hasta 20 m. La maza tiene una masa

de 30 kg cayendo libremente desde 0.50 m (N10)

1.5.5. Ensayo DPH (Dynamic probing heavy) Para profundidades de hasta 20-25 m. La maza es de 50 kg y la altura de

caída de 0.50 m. El registro de golpeo se toma cada 10 cm(N10)




1.5.6. Ensayo DPSH (Dynamic probing super heavy)

Pueden realizarse a profundidades mayores de 25 m. La maza es de 63.5

kg, siendo la altura de caída de 75 cm. Los golpes necesarios para la hinca se

registran cada 20 cm (N20).

La gran variedad de equipos existentes, con distintas puntas, pesos de

mazas, alturas de caída, mecanismos de escape de la maza, etc. hace que

deban aplicarse correlaciones para poder compararlos.

Borros DPL DPM DPH DPSH

Maza KG 65 10 30 50 63.5

Altura CM 50 50 50 50 75

Registro N20 N10 N10 N10 N20

Ello obliga a recomendar que, con los resultados del ensayo, se incluya

en los partes claramente la información sobre:

• Peso y forma de la maza.

• Altura de caída y mecanismo de escape (manual, automático).

• Croquis con la forma y dimensiones de la puntaza.

• Penetración que corresponde a los golpes contabilizados.

• Velocidad de aplicación de golpeo.

• Interrupciones prolongadas (más de cinco minutos).

• Par aplicado para girar el varillaje, si se mide.

• Cualquier medida que se haya empleado para disminuir el

rozamiento, corrección aplicada

o procedimiento no habitual.

• Cualquier incidencia especial que se quiera hacer constar.

La equivalencia entre dos ensayos de penetración dinámica continua se

basa en que el número de golpes debería ser inversamente proporcional a la




energía específica de cada uno. Para dos ensayos con penetrómetros distintos,

1 y 2, en el mismo terreno, debería cumplirse:

Donde:

Ni = Número de golpes en el ensayo tipo i.

di = Penetración correspondiente al número de golpes Ni en el

ensayo i.

Ai = Área de la sección transversal de la punta del penetrómetro i.

hi = Altura de caída de la maza del ensayo i.

Wi = Peso de la maza del ensayo i.

En la práctica habitual, el resultado del ensayo Borro (en su variante

normal, de 50 cm de altura de caída, con escape automático de la maza) NB es

superior al índice del ensayo de penetración estándar, N del ensayo SPT, a gran

profundidad (a partir de 6 ó 10 m), pero a pequeñas profundidades su resultado

es menor, en parte por influencia del rozamiento en el varillaje del Borro, aunque

esta relación puede variar mucho7. La experiencia local suficientemente

contrastada es imprescindible si se quiere aplicar alguna correlación entre estos

ensayos y el SPT.

Se debe ser muy prudente al emplear una correlación de las existentes

para el ensayo SPT a los resultados de los penetrómetros dinámicos, después

de aplicar la equivalencia de energías. No deberían usarse estos resultados

para el cálculo de cargas de hundimiento o asientos, salvo que se cuente con

experiencia anterior suficiente en terrenos similares de la zona.




Dhalberg (1974) propuso dos correlaciones, no estrictamente

equivalentes, aplicables a suelos arenosos:

Log (Nb) = 0.035 N + 0.668 ± 0.044

N= 25 logNb – 15.16 ± 1.16

La presentación de los resultados de los ensayos de penetración se

realiza en un estadillo con el parte de trabajo (localización, profundidad, equipos,

incidencias, observaciones) y los gráficos resultantes, en los que se representan

los valores de golpe de N10 o N20 en el eje de abcisas y la profundidad de

penetración en el eje de ordenadas.

Golpeo en materiales aluviales




Golpeo sobre rellenos y firme

Golpeo sobre un macizo alterado




Golpe sobre una zona blanda/marisma

1.6. ENSAYO DE PENETRACION ESTÁTICA

También llamados ensayos CPT (cone penetration test), miden la

reacción del suelo ante la penetración continua de una punta cónica mediante

dos parámetros: la resistencia en punta (qc) y el rozamiento lateral (fs). La

instalación de un sensor adicional de la presión intersticial constituye un equipo

denominado piezocono (CPTU) que demás de medir qc y fs registra las

presiones intersticiales, u, que se van generando durante la hinca; también se

pueden instalar sensores adicionales de temperatura, inclinación, etc.




El ensayo CPT consiste en hincar en el suelo una punta cónica a presión

o velocidad constante midiendo el esfuerzo necesario para la penetración del

cono qc. Si se emplea un tipo de cono móvil se puede medir el rozamiento lateral

local fs, y en el caso de utilizar un piezocono se registrará además la presión

intersticial que ese va generando durante la hinca. Los parámetros medidos

durante el ensayo qc, fs y u se representan gráficamente respecto a la

profundidad.

Los picos que se producen en la presión intersticial permiten determinar

la presencia de pequeñas capas limosas o arenosas intercaladas entre los

paquetes más impermeables, así como detectar las capas impermeables

intercaladas entres los estratos arenosos, obteniendo de esta manera una

interpretación de la estratigrafía del terreno

.

Los ensayos CPT se realizan en suelos granulares y en suelos cohesivos

de consistencia blanda. La presencia de bolos, gravas, suelos cementados y

roca produce rechazos y daños en los equipos. Estos ensayos se utilizan para el

cálculo de cimentaciones y proporcionan información continua del terreno

ensayado.

El resultado del ensayo permite conocer la resistencia al corte sin drenaje

de arcillas blandas. Suele emplearse la siguiente expresión:

Donde:

su = Resistencia al corte sin drenaje del terreno atravesado.

NK = Factor adimensional de proporcionalidad.

qc = Resistencia unitaria por la punta al avance del cono

(descontado el rozamiento en el fuste).

σv = Presión vertical total al nivel del ensayo.




A partir de los datos obtenidos se pueden establecer correlaciones con

otros parámetros geotécnicos

-con el ángulo de rozamiento interno en suelos granulares

-con el módulo de elasticidad para suelos granulares E=2.5qc

Piezocono montado sobre camión

Conos de penetración




Esquema de Presentación de datos

1.7. ENSAYOS DE LA PLACA DE CARGA

Consisten en medir el asiento de una placa rígida apoyada sobre el

terreno al aplicarle cargas crecientes generalmente en ciclos, con el objetivo de

determinar las características de deformación vertical y resistencia de suelos y

masas rocosas.

Puede realizarse sobre la superficie horizontal del terreno o en el fondo

de una excavación, y sus resultados son aplicables al estudio de asientos y

cargas de hundimiento de cimentaciones superficiales, o a la deformabilidad de

rellenos artificiales o terraplenes compactados.




El tamaño de la placa debe ser suficiente para que el ensayo no se vea

afectado por variaciones aleatorias en terrenos muy heterogéneos si bien, en

general, sus dimensiones suelen ser moderadas (cuadradas o más

generalmente circulares de 30, 60 ó 76,2 cm de diámetro), por lo que los

resultados son aplicables a un espesor de terreno pequeño bajo la placa.

El ensayo se realiza aplicando una carga vertical de forma escalonada,

sobre la placa de la dimensión elegida; se suele mantener la carga en cada

escalón hasta que el incremento de asiento sea inferior a 0.010 mm, con un

intervalo entre las lecturas de 5 minutos. El escalón máximo a alcanzar es

conveniente que sea 3 veces superior a la carga de trabajo de la estructura

proyectada. En un ensayo pueden realizarse varios ciclos de carga y descarga.

La carga se ejerce mediante gatos hidráulicos que actúan contra una carga de

lastre, como un camión pesado o anclando dichos gatos. Los parámetros

medidos durante el ensayo son el tiempo, la carga aplicada y los asientos,

representándose en diagramas carga-asiento, y tiempo-asiento.

Se puede obtener el módulo de elasticidad del terreno E mediante la

expresión E=1.5 (Ps/S) r , siendo r el radio de la placa, Ps la presión media bajo

la placa y S el asiento de la placa

El módulo de balasto Ks puede obtenerse mediante la relación Kx =P/S

(presión/asiento)

No hay que dejar de insistir en el hecho de que el suelo prospectado

mediante este sistema, se reduce al inmediato inferior al de aplicación del

ensayo (un par de veces su ancho), por lo que no es aplicable a suelos

heterogéneos y estratificados. Si se usa, en cambio, para verificar la

compactación de capas granulares en viales, ya que prospecta el espesor de la

tongada.




1.8. ENSAYOS GEOFÍSICOS

La prospección geofísica es un MÉTODO INDIRECTO y constituyen un

conjunto de técnicas que investigan el terreno a partir de las variaciones

detectadas en parámetros físicos significativos y de su correlación con las

características geológicas. Son técnicas no destructivas y de investigación

“extensiva” o de gran cobertura, complementarias de los ensayos in situ y

técnicas de investigación directa, como los sondeos mecánicos o calicatas.

Su aplicación requiere una especialización. Se emplean habitualmente

para determinar espesores de rellenos, excavabilidad de materiales, posición del

nivel freático, localización de cavidades y otras heterogeneidades del subsuelo,

cubicación de zonas de préstamo, estructura del subsuelo, propiedades

geomecánicas de materiales, localización de fallas o superficies de

deslizamiento, espesor de roca alterada, índices de figuración , localización de

conducciones subterráneas y evolución de fenómenos dinámicos.




Los diferentes métodos geofísicos para el reconociendo del subsuelo se

dividen según el parámetro físico investigado:

� Gravimetría (densidad)

� Magnético (susceptibilidad magnética)

� Sísmicos (velocidad de propagación de las ondas sísmicas)

� Eléctricos (resistividad)

� Electromagnéticos (conductividad eléctrica y permeabilidad

magnética)

� Radiactivos (niveles de radiación natural o inducida).

Su empleo en superficie o en el interior de sondeos diferencia las técnicas

de puesta en campo.

El CTE recoge expresamente el empleo de estas técnicas de la siguiente

forma:

Cuando se trate de grandes superficies a construir, y con el fin de obtener información complementaria que ayude a distribuir los puntos de reconocimiento así como la profundidad a alcanzar en cada uno de ellos, se podrán utilizar (estas) técnicas:

1.9. GEOFISICA DE SUPERFICIE

1.9.1. Métodos eléctricos

Son aquellos que estudian la respuesta del terreno cuando se propagan a

través de él corriente eléctricas continuas. El parámetro físico que se controla es

la resistividad, y la interpretación final se hace en función de las características

geológicas de la zona en que se aplican. La resistividad es una propiedad de las

rocas y depende de la litología, estructura interna y del contenido en agua

Los métodos más comunes son :




Sondeos eléctricos verticales (SEV)

Se separan progresivamente los electrodos de corriente del punto central

a investigar, en línea recta, y se mide la resistividad en cada disposición,

correspondiente cada uno a una profundidad mayor del punto central.

Su aplicación habitual es en interpretación geológica, grados de

alteración de los materiales, cubicación y contenido en agua y salinidad

Esquema medida de resisitividades y equipo resistivímetro

Calicatas eléctricas

Empleadas para los mismos fines que el anterior, pero enfocada a

variaciones laterales

Método dipolo-dipolo

Con el fin de obtener un perfil de resistividades del terreno (una

pseudosección)

Al respecto, el CTE recoge:

resistividad eléctrica: técnica SEV “sondeo eléctrico vertical” para obtener información sobre la profundidad del nivel freático y los espesores de las distintas capas horizontales del terreno (ASTM: G 57-78). Técnica tomografía eléctrica para identificar los diferentes niveles del subsuelo y sus cambios laterales, identificación del nivel freático (detección de cavidades o desarrollos cársticos);




1.9.2. Métodos sísmicos

Estudian la propagación en el terreno de ondas sísmicas producidas

artificialmente, estableciendo una relación con la configuración geológica del

subsuelo. La velocidad de propagación depende básicamente de las constantes

elásticas y de la densidad del medio. Los contactos entre los cuerpos geológicos

con diferente velocidad de transmisión de las ondas sísmicas definen superficies

de separación en las que las ondas sufren refracción , reflexión o difracción

Sísmica de refracción

Es el método más habitual, que estudia la energía que vuelve a la

superficie tras sufrir refracción total en superficies límite del subsuelo.

Permite la obtención de la velocidad de propagación de las ondas P y, en

determinadas condiciones, también de las ondas S, en una cierta dirección y a

distintas profundidades. Esta técnica tiene como limitación que para que se

produzca la refracción, es necesario que la velocidad de propagación de las

ondas a través del terreno sea siempre creciente con la profundidad. Con

dispositivos normales es posible que las profundidades de reconocimiento

alcancen los 20 a 30 m.

Consiste en la realización de perfiles longitudinales instrumentados con

sensores (geófonos), espaciados entre sí una distancia conocida y

generalmente regular. La energía que libera el disparo llega a los sensores

provocando una perturbación que se registra en un sismógrafo. La longitud de

los perfiles suele situarse entre los 25 y 100 m, con separación entre geófonos

que no suele exceder los 5 m, con objeto de garantizar el detalle de la

investigación . Los puntos de golpeo suelen ser como mínimo tres en cada perfil.

Si loa perfiles exceden longitudes de 60 m, el número de puntos de golpeo suele

ser 5. La medida de los tiempos de llegada de las ondas elásticas a los




geófonos proporciona el valor de la velocidad de propagación y espectro de los

materiales atravesados.

Se mide el tiempo transcurrido entre el momento del dispar y la llegada

de la primera perturbación a cada geópono. Las primeras en llegar son las

ondas directas; sin embargo, a partir de un punto, llegan primero las ondas

refractadas, esto es, las que circulan por los niveles inferiores del subsuselo. La

mayor distancia recorrida por estas ondas es compensada por la mayor

velocidad.

Así, pueden establecerse las dromocronas o funciones lineales que

relacionan el tiempo de llegada con la distancia recorrida, permitie4ndo calcular

la velocidad del medio y la profundidad a ala que se encuentra la superficie de

refracción.

La velocidad de transmisión de las ondas sísmicas es buen indicador de

las características geotécnicas de los materiales. Son comunes en la literatura

las tablas de velocidades de los diversos materiales rocosos, aunque se observa

una importante dispersión en los valores de velocidad debido a la variabilidad de

las composiciones litológicas o de la estructura interna, al porcentaje de poros y

la saturación de agua. A medida que los materiales se degradan y aumenta el

grado de alteración, la velocidad disminuye. El grado de alteración de las rocas

condiciona la velocidad de propagación de las ondas: una roca sana como un

granito puede presentar una velocidad de 5000 m/seg mientas que si está

fuertemente alteradas, puede bajar a 1000 m/seg

Su aplicabilidad en geotecnia pasa por la determinación de espesores de

recubrimiento, escalabilidad, cubicación de préstamos, calidad de la roca…




Refracción de las ondas

Sismógrafo




Velocidad de propagación para distintos materiales

Sísmica de reflexión

Poco empleado, con su campo de aplicación en la definición de

estructuras geológicas profundas (proyectos de túneles, deslizamientos

profundos)

Lo recogido en el CTE viene como sigue:

sísmica de refracción: para obtener información sobre la profundidad a la que se encuentran el nivel freático y la unidad geotécnica resistente, siempre y cuando se trate de formaciones relativamente horizontales (buzamiento inferior a 15º) y la velocidad, Vp, de las ondas P aumente con la profundidad. El valor Vp que se obtenga en cada una de las capas analizadas podrá utilizarse para estimar su grado de ripabilidad;

1.9.3. Métodos electromagnéticos.

Son aquellos que estudian la respuesta del terreno cuando se propagan a

través de él campo electromagnético. La gran variedad de formas de generación

o detección de estos campos, así como la diversidad de sus características dan




lugar a un mayor número de técnicas de aplicación que cualquier otro método

geofísico.

El más comúnmente utilizado es el denominado georradar (GPR). Este

método funciona por reflexión, obteniéndose perfiles continuos de gran

resolución. Sus ventajas principales son la rapidez de toma de datos y su

versatilidad. La principal desventaja es la excesiva dependencia de las

características superficiales del terreno en que se aplica. Su empleo suele

hacerse para la detección de contactos de materiales, huecos y elementos

enterrados…

Georradar

El CTE recoge el empleo de “otras técnicas”, dentro de la cual se

encuentra el georradar:

(…) otras técnicas geofísicas tales como Geo-radar (para obtener información sobre servicios enterrados, conducciones, depósitos, fluidos, nivel freático, unidades geológicas y cambios laterales de las litologías),

1.9.4. Métodos gravimétricos.

Se basan en el estudio de las diferencias entre los valores medidos del

campo gravitatorio terrestre en un lugar y el valor que teóricamente debía tener




en ese lugar (anomalía gravimétrica). Las anomalías están originadas por

heterogeneidad en la densidad del subsuelo y son positivas o negativos según

que exista en el lugar un cuerpo de mayor o menor densidad que la del entrono.

La unidad de medida es el miligal (10-3 cm/s).

Los métodos gravimétricos son útiles para localizar cualquier fenómeno

en el que la variación de la densidad sea su característica fundamental, por

ejemplo, la detección de huecos y su cubicación, localización de galerías, zonas

con importantes perdidas de finos con la consiguiente disminución de densidad,

zonas con tratamientos del terreno con aumento de densidad, etc.

Esta técnica se aplica generalmente mediante la realización de perfiles

longitudinales a base de puntos alineados de medida, o retículas con espaciado

constante. La separación de los puntos de medida debe plantearse en función

de la magnitud y profundidad de la anomalía a investigar.

También tiene gran aplicación la microgravimetría , útil para investigar

anomalías gravimétricas de pequeña escala, generalmente con espaciados

entre puntos de medida de 1 m o menos, y con sensibilidad de los equipos de

1microgal (10-6 cm/s2)

Al respecto, el CTE recoge:

En zonas cársticas o cuando se sospeche la existencia de cavidades relativamente superficiales se podrán utilizar, además de las antes mencionadas, técnicas microgravimétricas siempre y cuando se den las condiciones ambientales adecuadas y se utilicen equipos que permitan expresar los perfiles finales de las anomalías de Bouguer en unidades de 10-7 m/s2.




Equipo gravimétrico y perfil interpretativo

1.9.5. Geofísica en el interior de los sondeos

Las técnicas geofísicas en el interior de sondeos constituyen una

herramienta de gran utilidad para la medida de determinadas propiedades

físicas de las formaciones geológicas atravesadas por las perforaciones,

complementando la información obtenida en la testificación de los sondeos y los

resultados de la geofísica de superficie.

Sísmica en el interior de sondeos

Se realiza mediante la introducción en un sondeo previamente revestido

de un sensor triaxial que registra los tiempos de llegada de las ondas P y S, a

partir de los cuales se calculan las velocidades de transmisión y los módulos de

deformación dinámicos del terreno. Estas constantes dependen de la velocidad

de las ondas elásticas longitudinales y transversales y de la densidad del

material.

El cálculo de la velocidad de las ondas P a partir de la sísmica de

refracción desde superficie es una práctica habitual, usando para ello las

dromocronas de los perfiles sísmicos. Las dificultades aparecen en la

localización de la llegada de las ondas S en los sismogramas.




Para mejorar la recepción e identificación se utilizan básicamente dos

técnicas que se realzan en el interior de sondeos y que se denominan down-

hole y cross-hole. Tanto los sensores como los instrumentos de golpeo y la

propia ejecución del golpeo exigen una cierta especialización para trabajar en el

interior del sondeo y recoger de forma adecuada las ondas transversales o de

cizalla:

Así, se tienen:

Cross Hole

Se realiza entre dos o tres sondeos próximos. En dos de ellos se

introduce la sonda triaxial a distintas profundidades y en el otro se realiza el

golpeo también a profundidad variable. El resultado es una sección de las

diferentes velocidades del terreno entre los sondeos-

Down Hole

Se lleva a cabo en un único sondeo en el que el sensor triaxial se dispone

a distintas cotas, generalmente con un espaciado regular entre ellas,

procediendo a realizar los golpeos desde la superficie del sondeo, Los impulsos

en superficie se realizan por golpeo lateral sobre un cuerpo fijado al suelo con

un peso que lo inmoviliza. Se obtiene un perfil de velocidades del terreno.

El geófono que ese emplea tiene tres componentes, dos dispuestas

horizontalmente y ortogonales entre sí, y una tercer vertical. Esta configuración

permite identificar la llegada de las ondas S por comparación de los

sismogramas recibidos en la misma componente pero procedente de golpeo en

direcciones contrarias. Identificando el tiempo de llegada de las ondas P y S, la

representación de curvas tiempo-distancia permiten calcular las velocidades Vp

y Vs y a partir de ahí los parámetros elásticos del terreno.

Estas técnicas son empleadas habitualmente en geotecnia en el diseño

de obras subterráneas y cimentaciones singulares




Sistemas down hole y cross hole

El CTE, al respecto de esto ensayos, recoge:

En zonas sísmicas y para edificios de los tipos C-1 y C-2 se recomienda la utilización de ensayos “down-hole” o “cross-hole” (norma ASTM: D 4428) con el fin de identificar la velocidad de propagación Vs de las ondas S que permite clasificar las distintas unidades geotécnicas de acuerdo con la Norma de Construcción Sismorresistente NCSE vigente. Para edificios de los tipos C-2 y C-3 será obligatoria la realización de dicho tipo de ensayos cuando la aceleración sísmica básica sea superior a 0,08 g

Testificación geofísica en sondeos

Las técnicas geofísicas en el interior de sondeos constituyen una

herramienta de gran utilidad para la medida de determinadas propiedades

físicas de las formaciones geológicas atravesadas por las perforaciones,

complementando la información obtenida en la testificación de los sondeos

Los llamados logs o diagrafías de sondeos determinan las propiedades

físicas como la densidad, porosidad, grado de saturación, etc. Utilizando la

información proporcionada por registros eléctricos, nucleares y acústicos.

Además de estos parámetros físico s del terreno se obtiene información acerca

de las propiedades mecánicas y del estado natural de los materiales. Es

aconsejable su empleo en todos los sondeos profundos. Los logs o diagrafías se

realizan introduciendo una sonda hasta el fondo del sondeo y midiendo según




asciende, en modo continuo o a intervalos. Los equipos constan de cuatro

partes: el instrumento que realiza las medidas o sonda, el cable de conexión y el

dispositivo de extensión y recogida del mismo, la batería y la unidad de control y

registro.

Este tipo de técnicas permite investigar únicamente las zonas

circundantes de los sondeos, con lo que los resultados a priori no pueden

extrapolarse a otro ámbitos, aunque tienen la ventaja de que pueden realizarse

hasta varios cientos de metros de profundidad. Los equipos empleados en

geotecnia permiten testificar sondeos de pequeño diámetro entre 55-150 mm.

La realización de registros en varios sondeos permite la correlación entre los

mismos. En función del parámetro físico medido, los registros pueden

clasificarse en :

- Eléctrico: miden la resistividad eléctrica, potencial

espontáneo y conductividad eléctrica

- Nucleares o radiactivos: gamma natural, gamma espectral,

neutrón –neutrón o neutrón-gamma y gamma-gamma

- Sónicos o acústicos

- Fluidos: temperatura, conductividad y velocidad de flujo

- Geométricos: calibre, diámetro y registro de televisión




Testificación geofísica en sondeos

El CTE recoge expresamente esta técnica:

Con el fin de contribuir a una mejor definición de los perfiles geotécnicos del terreno mejorando las correlaciones que se puedan establecer entre sus distintas unidades geotécnicas, para la realización del estudio geotécnico se podrá exigir la testificación geofísica de los sondeos que se realicen, debiendo para ello elegir la combinación más adecuada de las siguientes diagrafías:

a) gamma-natural; b) gamma-gamma; c) neutrón-neutrón; d) resistividad y potencial espontáneo; e) sónica; f) térmica.

2. ALGUNAS NOTAS SOBRE INSTRUMENTACION

La instrumentación geotécnica tiene como finalidad determinar el

comportamiento y las características del terreno para predecir su evolución

frente a cargas, movimientos, empujes y demás acciones, tanto naturales como

inducidas por las obras.




La planificación de un programa de instrumentación requiere elegir las

magnitudes a medir y el tipo de instrumentos a utilizar, tales como:

� movimientos superficiales

� Movimientos en el interior del terreno

� Movimientos de apertura de grietas y entre diferentes

puntos

� Presiones intersticiales

� Empujes de l terreno sobre elementos de

construcción

La frecuencia de las lecturas depende de las magnitudes a medir y la

velocidad del proceso a controlar. Las lecturas pueden ser manuales o

automáticas; las primeras están indicadas en los casos en que el número de

sensores sea pequeño, la periodicidad en la toma de datos sea semanal o

mayor y los puntos de lectura sean fácilmente accesibles.

La elección del sistema de toma de datos viene condicionada por el

número de sensores y características de los mismos, frecuencia de lecturas,

número de datos a tratar, rapidez con la que han de realizarse los tratamientos e

interpretación, situación y accesibilidad del lugar y ubicación de los sensores.

2.1.1. Medidas de desplazamientos

Desplazamientos entre puntos próximos:

� Equipos con sistema de lectura mecánico (cintas de

convergencia, calibres, flexímetros)

� Equipos con lectura eléctrica (potenciómetros, LVDT,

cuerda vibrante)




Cinta de convergencia

Desplazamiento de puntos situados en superficie

� Metodos geodésicos y topográficos (nivelación, colimación)

Desplazamientos profundos

Inclinómetros

Los inclinómetros constituyen uno de los principales métodos de

investigación de deslizamientos y, en general, de control de movimientos

transversales a un sondeo (movimientos en el plano horizontal). Consisten en la

medida de inclinaciones en diversos puntos del interior de un sondeo mediante

una sonda que transmite una señal proporcional a la inclinación. Las diferencias

entre las medidas realizadas en diversos puntos y los tiempos en que se toman

las medidas permiten conocer y cuantificar los movimientos transversales al

sondeo.

Para ello, una vez acabado de perforar un sondeo y en lugar de introducir

la habitual tubería piezómetrica, se introduce una tubería de aluminio biranurada

que se solidariza al terreno, y se protege superficialmente con una arqueta. Con

la frecuencia que se determine, se acude al emplazamiento y se introduce el

inclinómetro hasta el fondo de la tubería y se comienza la medida.




Los inclinómetros pueden ser de resistencia eléctrica , de cuerda vibrante

y servoacelerómetros, alcanzando este último precisiones en la medida de giros

de 2x 10-4 radianes

Equipo de investigación inclinométrica

.

Junto al uso habitual en el seguimientos de deslizamientos o reptaciones

en las laderas (de no mucha magnitud, ya que en caso contrario terminan por

romperse), se emplea de forma muy frecuente también embebidas en pantallas

para excavaciones urbanas, con el fin de verificar que no se inducen

movimientos en edificios vecinos en el transcurso de las excavaciones. En este

último caso, no es necesario realizar un sondeo mecánico, sino que es puede

“atar” la tubería de aluminio al enrejado de la pantalla previo al hormigonado de

ésta.




Investigación de deslizamientos y registro del inclinómetro

Hay un procedimiento rudimentario para verificar roturas en el terreno,

que consiste en la introducción de un tubo testigo en el fondo del sondeo,

midiendo la profundidad a la que queda interceptado al intentar subirlo a

superficie con un cable.




Extensómetros

Miden movimientos entre dos puntos, uno situado en la parte superior del

sondeo y otro situado en su interior, al que se fija mediante un anclaje. Los

desplazamientos de los puntos de anclaje se transmiten al emboquille del sonde

mediante hilos o varillas, midiéndose dichos desplazamientos por

procedimientos mecánicos o eléctricos.

Para longitudes menores de 40 m se utiliza el extensómetro de varillas, y

para longitudes mayores de 60 ml de hilos.




2.1.2. Medidas de presiones intersticiales.

Tubería piezométrica ranurada.

Consiste en la instalación de una tubería de PVC ranurada y abierta en

los dos extremos, colocada a lo largo de todo el sondeo. En el interior de la

tubería se mide la altura que alcanza el agua, generalmente algún tiempo

después de finalizada la perforación, y a lo largo del tiempo que se determine. El

control del nivel de agua en el sondeo es de gran importancia y su medida

permite obtener información muy significativa sobre el tipo de acuífero y sus

implicaciones en la permeabilidad del terreno y otros problemas hidrogeológicos

y geotécnicos.

La altura medida representa la profundidad del nivel freático, que

corresponderá a la altura piezométrica sólo si el terreno atravesado es un

acuífero libre en régimen estacionario de alta permeabilidad, homogéneo e

isótropo

Piezómetro abierto:

Consiste en aislar un ramo de sondeo mediante tapones e instalar una

tubería ranurada solo en el tramo de estudio, estando abierto en su extremo

superior

Piezómetro cerrado.

El procedimiento consiste en instalar un sistema de lectura o transductor

en un punto previamente aislado de un sondeo, registrándose la presión

intersticial en dicho punto que se transmite a una unidad de lectura situada en el

exterior del sondeo.

Este tipo de piezómetros se utilizar en terrenos poco permeables,




permitiendo la lectura de las presiones intersticiales en varios tramos o niveles.

Tiene la ventaja de quedar menos afectados por los posibles movimientos del

terreno. Son, sin embargo, mucho más caros que los anteriores.

2.1.3. Medidas de presiones

La medida de presiones debidas a cargas, empujes, tanto del terreno

como de las estructuras se realiza mediante células de presión total. En el caso

de medidas de tensiones o cargas transmitidas a anclajes se utilizan células de

carga.

Célula de presión total Célula de carga




3. ALGUNA NOTA SOBRE EL COSTE-BENEFICIO DE LAS DISTINTAS PRUEBAS

En la figura adjunta se muestra la relación entre el resultado del método

o beneficio y el coste. Las técnicas de geología de superficie y los

reconocimientos de campo son los que presentan mayores índices de beneficio-

coste. Los trabajos geológicos de campo no solo son altamente rentables sino

imprescindibles para determinar tanto los métodos reinvestigación como sus

características




El reconocimiento in situ a base de prospecciones mecánicas son

imprescindibles, si bien es cierto que su coste también puede ser elevado, de

ahí su posición en el gráfico.

Los ensayos de laboratorio ocupan un lugar intermedio entre el

reconocimiento geológico de campo y las prospecciones, ya que si bien la

información suministrada puede oscilar bastante , su coste es mínimo.




4. BIBLIOGRAFÍA - Código Técnico de la Edificación CTE.

- RECOMENDACIONES PARA LA CIMENTACION DE OBRAS DE

CARRETERA, Ministerio de Fomento

- GEOTECNIA Y CIMIENTOS. Jiménez Salas et al.

- MECÁNICA DE SUELOS. P. Berry-D. Reid.

- GEOTECNIA. Lambe & Withman.

- INGENIERIA GEOLÓGICA, Luis González de Vallejo

- MASTER DE MECÁNICA DEL SUELO E INGENIERÍA DE CIMENTACIONES,

CEDEX 2004

- CURSO APLICADO DE CIMENTACIONES. COAM. J.M. Rodríguez Ortiz et al.

ANEJO. TABLAS DEL CTE

________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________

SEMINARIO SOBRE GEOTECNIA Y CIMIENTOS BASADO En DB SE-C DEL CTE. / LIDYCCE. GEOTECNIA 1 . ESTUDIO GEOTECNICO 1 El reconocimiento de campo. [email protected]

________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________

SEMINARIO SOBRE GEOTECNIA Y CIMIENTOS BASADO En DB SE-C DEL CTE. / LIDYCCE. GEOTECNIA 1 . ESTUDIO GEOTECNICO 1 El reconocimiento de campo. [email protected]

ANEJO IIANEJO IIANEJO IIANEJO II

ALGUNAS DE ALGUNAS DE ALGUNAS DE ALGUNAS DE LAS OBLIGACIONES/COMPETENCIAS LAS OBLIGACIONES/COMPETENCIAS LAS OBLIGACIONES/COMPETENCIAS LAS OBLIGACIONES/COMPETENCIAS

DEL DEL DEL DEL DIRECTOR DE LA EJECUCIÓN DE LA OBRA DIRECTOR DE LA EJECUCIÓN DE LA OBRA DIRECTOR DE LA EJECUCIÓN DE LA OBRA DIRECTOR DE LA EJECUCIÓN DE LA OBRA

(INDICADAS EN LA LOE):(INDICADAS EN LA LOE):(INDICADAS EN LA LOE):(INDICADAS EN LA LOE):

a) Estar en posesión de la titulación académica y profesional habilitante y cumplir las condiciones exigibles para el ejercicio de la profesión. b) Verificar la recepción en obra de los productos de construcción, ordenando la realización de ensayos y pruebas precisas. c) Dirigir la ejecución material de la obra comprobando los replanteos, los materiales, la correcta ejecución y disposición de los elementos constructivos y de las instalaciones, de acuerdo con el proyecto y con las instrucciones del director de obra. d) Consignar en el Libro de Órdenes y Asistencias las instrucciones precisas. e) Suscribir el acta de replanteo o de comienzo de obra y el certificado final de obra, así como elaborar y suscribir las certificaciones parciales y la liquidación final de las unidades de obra ejecutadas. f) Colaborar con los restantes agentes en la elaboración de la documentación de la obra ejecutada, aportando los resultados del control realizado.”

el estudio geotÉcnicoel estudio … · ensayo borros, dpl, dpm, dph y ensayo dpsh ..... 45 2.5....

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