Para la elección del tipo de penetrómetro a utilizar, se recomienda

176 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
3.5 USO Y ELECCIÓN DE LOS ENSAYOS
DEL TERRENO
3.5.1 Ensayos "in situ"
3.5.1.1 Elección del tipo de ensayo
La elección del tipo de ensayo "in situ" se
realiza en función de los siguientes factores:
• Datos necesarios para el proyecto.
• Naturaleza del terreno.
• Tipo de edificio.
• Costo económico.
En algunos casos la elección está influida
por las características de los instrumentos con
que cuentan los laboratorios encargados de la
realización del estudio.
Generalmente suelen establecerse equivalencias entre distintos tipos de reconocimiento
para poder tener una medida homogénea del
costo de los ensayos.
En términos económicos, se estima que un
sondeo con extracción de muestras es equivalente a 1,8 penetrómetros y 2,5 catas.
Así mismo se considera que, en función del
tipo de terreno, puede plantearse la sustitución
de los sondeos con toma de muestras por ensayos con penetrómetro en la proporción expresada en la figura 3.130. Por sondeos con toma de muestras en %.
Para la elección del tipo de penetrómetro a
utilizar, se recomienda analizar las ventajas e
inconvenientes de cada uno de ellos (figura
3.131 en página siguiente), el uso del penetrómetro según su potencia y la naturaleza del terreno (figura 3.132) y el uso del penetrómetro
atendiendo a la naturaleza del terreno (figura
3.133). De un modo más general, la elección
del tipo de sondeo debe tener en cuenta lo especificado en la figura 3.134.
3.5.1.2 Número mínimo y distancia
estimada entre reconocimientos
No resulta fácil determinar el número mínimo de reconocimientos necesarios para realizar
el proyecto y la ejecución de la edificación con
la calidad óptima. Los factores que deben considerarse son: costo mínimo de ejecución, costo
mínimo de la “no calidad”, seguridad máxima
y adaptación al plazo previsto. Este apartado
analiza la influencia que el reconocimiento del
terreno tiene en el proyecto y en la construcción
del edificio.
A continuación, se realiza un análisis de los
costes del reconocimiento del terreno, encaminado a la máxima optimización del mismo. El coste
total se resume en las siguientes expresiones:
CRT = CDP + CR
Siendo:
CRT: Coste total del reconocimiento.
CDP:Coste de los datos previos. Nunca es
nulo, pero tiene poca incidencia.
CR: Coste del reconocimiento del terreno;
comprende ensayos “in situ”, ensayos
de laboratorios e informes.
Tipo de terreno
%
Homogéneo
70
Variabilidad baja a media
50
CCE = CTS x NT
Erráticos
30
Siendo:
CCE: Coste del cimiento del edificio.
CTS: Coste de la tonelada soportada. En
edificios normales, equivale aproximadamente al coste por m2 construido.
Figura 3.130
Sustitución de penetrómetros por sondeos con toma de
muestras
RECONOCIMIENTO DEL TERRENO 177
Ventajas
Penetrómetros
Desventajas
Estáticos
Registran con gran precisión la resistencia de
punta Rp y el rozamiento por fuste RF
Su manejo es laborioso. La profundidad de penetración depende de los contrapesos y anclajes necesarios para alcanzar la fuerza precisa
Dinámico (S.P.T.)
Standar Penetration Test
Es el ensayo dinámico de mayor fiabilidad; y es
un sustituto satisfactorio del estático. Puede llegar
a gran profundidad y trabajar bajo el agua. Proporciona muestras inalteradas
Es imprescindible el sondeo previo
Dinámicos sin entubamiento1
Determinan con facilidad la secuencia de estratos. El número de golpes da una idea de la compacidad o consistencia del suelo. En terrenos cohesivos no se deben emplear
Pueden llegar hasta unos 20 m. Son fáciles
de operar
Llegan a menos de 15 m en terrenos de resistencia media. Son fáciles de operar
Llegan a unos 10 m como mínimo.
Permiten una gran rapidez de utilización
Se pierde el cono o puede resultar laborioso
recuperarlo
Igual que los pesados.
Son de gran fiabilidad sobre todo en suelos en
que cabe esperar cierta resistencia al deslizamiento del varillaje
Para su utilización se necesita más
tiempo que en el caso de los dinámicos sin entubamiento
Pesados
Medios
Ligeros
Dinámicos con entubamiento1
NT: Peso en toneladas del edificio (peso
propio y sobrecarga de uso).
Otros conceptos relacionados son:
CC: Coste del cimiento por m2 construido.
CNC: Coste de la “no calidad”. Es el que
se origina por la falta de calidad, en
este caso, del cimiento. La incidencia
de éste en este costo de “no calidad”
suele ser grande, pudiendo en ocasiones adquirir un carácter catastrófico.
El coste de “no calidad” debido al terreno puede estimarse como valor medio superior a las 4.000 Pts./m 2
construido, lo que en la mayoría de
los casos se traduce en un valor superior al coste de ejecución del propio
cimiento.
La suma del coste del cimiento (CC) más el
coste de la no calidad (CNC) tiende a un valor
óptimo, casi constante a partir de un cierto coste
total de reconocimiento (CTR), a partir del cual el
Sólo sirven como prueba rápida para reconocer las capas superficiales. En suelos gravosos y arenosos suelen bloquearse produciendo “falsos rechazos”
aumento de éste no trae consigo necesariamente
la reducción de aquellos. Para valores insuficientes de coste de reconocimiento del terreno (CR),
el coste del cimiento (CC) más el coste de la no
calidad (CNC) puede dar lugar a un cimiento
con un coste (CC) muy alto para minimizar el
coste de la no calidad (CNC), o por desconocimiento del terreno se construye el cimiento de
coste mínimo en el que el coste de la no calidad (CNC) puede ser equivalente a la ruina
del edificio.
De acuerdo con lo anterior, las curvas son las
representadas en función del coste de reconocimiento en la figura 3.135, en las que se representan u (= CC + CNC), v (= CR + CDP) y u + v.
El punto B correspondería a un valor óptimo; a
partir de él apenas disminuye el coste del cimiento
más el de la no calidad (CC+CNC) en comparación con lo que aumenta el coste del reconocimiento al que se le suman los costes de los datos previos (CR+CDP).
Figura 3.131
Penetrómetros:
ventajas e
inconvenientes
178 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
Tipo de
penetrómetro1
Estático
Dinámico
Figura 3.132
Uso del
penetrómetro en
función de su
potencia y de la
naturaleza del
terreno
Principio de
funcionamiento
Medición de la
resistencia a la
penetración de
una punta y un
vástago mediante presión
Medición de la
resistencia a la
penetración de
una puntaza
mediante golpeo con energía normalizada (E)
Tipo de
suelo
Tipo de
penetrómetro
Gravas
Estático
Arenas
Suelo más idóneo
Ligero
2,5 - 5 Mkp
Arcillas y limos muy blandos
Arenas finas sueltas.
Medio
6 - 10 Mkp
Arcillas y limos blandos o
medios, arenas finas y medias sueltas a medianamente compactas
Pesado
> 10 Mkp
Arcillas y limos medios a
duros
Arenas medias a gruesas
compactas
Terrenos cementados.
Suelos muy
preconsolidados
Ligero
E=6a
10 Mkp
Arenas sueltas a medias.
Limos arenosos flojos a
medios
Rocas, bolos, gravas.
Terrenos cementados.
Terrenos muy
preconsolidados
Terrenos cohesivos, limo y
pulverulentos muy sueltos
Pesado
E = 30 a
50 Mkp
Arenas medias a muy
compactas
Arcillas preconsolidadas
sobre el N.F.
Gravas arcillosas y arenas
Rocas, bolos, gravas
compactas
Terrenos muy cementados.
Terrenos cohesivos, limos y
pulverulentos muy sueltos
Rocas, bolos, gravas, suelos cementados
Arcillas duras. Arenas muy
compactas. Terrenos muy
preconsolidados
Rocas, bolos, gravas
compactas
Utilización
Necesita un gran contrapeso y construcción muy robusta.
Dinámico
La resistencia del varillaje es muy baja. No existe para los dinámicos con entubado. Sólo debiera utilizarse el entubado.
Estáticos
Igual que las gravas.
Dinámicos
Figura 3.133
Uso del
penetrómetro
según la
naturaleza del
terreno
Terreno en que es
impracticable o
no válido
Potencia
Si se sobrepasa el nivel freático es preferible emplearlos con entubado para
evitar hundimientos. Es preferible el penotrómetro estándar. Siempre es aconsejable el entubado.
Limos
Pueden emplearse todos, pudiéndose eliminar la resistencia del varillaje con
un cono de mayor diámetro que éste.
Arcillas
Pueden emplearse el estático, el estándar y el dinámico entubado. No se
deben emplear los dinámicos sin tubería a causa de la resistencia del varillaje. Es preferible el estático si lo permite la reacción.
RECONOCIMIENTO DEL TERRENO 179
Dispositivo
de avance
Diámetro de
perforación
Ø (mm)
Tipo de terreno en
que es practicable
Tipo de suelo en que
no es practicable
Sondeo
manual
Barrena espiral,
gusanillo, cuchara
cerrada o abierta.
80 -200
Terrenos flojos por encima del nivel freático
Terrenos cohesivos
por debajo del nivel
freático
Suelos duros o compactos, piedras o bolos mayores que
Ø/80 mm. Arenas
sueltas
No
Barrenado
mecánico
Hélice maciza o
hueca, cuchara, etc.
85 - 2000
Todo tipo por encima
del nivel freático (salvo
exclusiones)
Terrenos cohesivos por
debajo del nivel
freático
Suelos duros o
cementados
Piedras o bolos mayores que Ø/80 mm
Rotación
No
Rotación
convencional
en seco
Tubo simple
65 - 150
Arcillas, limos y arenas arcillosas saturadas
o húmedas
Gravas y gravillas
arcillosas Ø< 80 mm
Terrenos duros o ce
mentados
Arenas sueltas.
Gravas y bolos mayores que Ø/80 mm
Rotación
No
Rotación con
tubo simple
Tubo simple
65 - 150
Terrenos cohesivos
muy consolidados.
Rocas competentes y
bloques. Terrenos cementados
Terrenos granulares
Terrenos cohesivos
blandos. Gravas y bolos >Ø/80 mm
Rocas deleznables
Rotación
Sí
Rotación con
tubo doble
Tubo doble
65 - 150
Terrenos con cohesión
compactos, incluso con
arena y gravilla
Terrenos cementados.
Rocas de cualquier tipo
Terrenos granulares
sueltos o medios
Limos flojos. Gravas y
bolos sueltos
Rotación
Sí
Rotación con
tubo doble
Tubo doble
con retenedor
65 - 150
Arcillas y limos de cual
quier consistencia.
Arenas con algunos finos
Gravas medias a
gruesas
Bloques
Percusión
o golpeo
No
Avance por
percusión
Cable con dispositivo
de percusión (cucharas)
150 - 400
Arenas, arenas arcillosas y terrenos de transición (< Ø/80 mm)
Gravas y bolos gruesos.
Terrenos cementados y
arcillas consolidadas
Percusión
o golpeo
No
Avance por
percusión
Tubo con borde
cortante interior
60 - 300
Terrenos con tamaño
máximo Ø/120 mm
Gravas con tamaño
>Ø/50 mm y terrenos muy compactos o
cementados
Percusión
o golpeo
No
Avance por
percusión
Tubo con borde
cortante exterior
60 - 300
Terrenos con tamaño
máximo Ø/80 mm
Gravas con tamaño
> Ø/50 mm y terrenos muy compactos o
cementados
Presión
Sí
Avance por
presión
hidráulica
Tubo con borde
cortante interior
50 - 150
Arcillas y limos
blandos
Arenas finas
Arenas gruesas, gravas. Mezclas granulares con pocos finos.
Arcillas medias a duras
Método
de
avance
Inyección
de agua
Rotación,
percusión
o presión
No
Rotación
Descripción
Figura 3.134
Utilización de los distintos tipos de sondeo. Tabla extraida del Curso de Cimentaciones. C.O.A.M.
180 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
Para superficies mayores, y dependiendo de
las características generales del terreno y del número de plantas del edificio, un programa de reconocimiento puede hacerse tomando como base
los datos de la figura 3.136.
Coste
u+v
B
v
Figura 3 135
En cualquier caso, el número de reconocimientos será función del tipo de terreno: homogéneo, heterogéneo o errático. El número de reconocimientos será tres veces mayor en el errático que en el homogéneo, y 1,5 veces mayor en
el heterogéneo que en el homogéneo. También,
evidentemente, dependerán de la superficie relativa sobre la que se va a edificar.
u
Número
mínimo de
reconocimientos
en función de
CC y de CNC
De todos modos, como en la curva u = CCT
+ CNC de la figura 3.135, con los datos obtenidos correctamente para una planta se está ya
sensiblemente en la parte asintótica horizontal,
bastará con incrementar ligeramente el coste de
los reconocimientos haciéndolos más completos,
pero nunca invertir “n” veces más.
Figura 3.136
Número de
reconocimientos
en función del
tipo de terreno
y del número
de plantas del
edificio
Terrenos
De esta manera y de acuerdo con lo expresado anteriormente, un programa de reconocimiento debe incluir como mínimo un sondeo con toma
de muestras y un penetrómetro estático o dinámico para solares de hasta 300 m 2 de superficie
aunque algunos especialistas fijan este límite en
solares de 500 m2.
Distancia
aproximada entre
reconocimientos
m(1)
Número total de
reconocimientos (N)
(S : Superficie del solar en m2)
Si sobre una superficie determinada se construye un edificio de una planta, el coste del reconocimiento del terreno por m 2 construido, obteniendo análogos datos, será “n” veces mayor
que para un edificio de “n” plantas. A su vez, el
edificio de “n” plantas tendrá un coste de no calidad (CNC) “n” veces mayor.
En función del tipo de edificio y de la heterogeneidad del terreno, la distancia entre sondeos
puede variar entre 20 y 60 m. En el caso de terrenos muy erráticos, en ocasiones es necesario
hacer una penetración por cada una de las zapatas de cimiento.
Con toma de muestra
Sondeo
Número de
penetrómetros
N
mínimo
Nº m
mínimo
Nº p
mínimo
Erráticos
10 - 15
S
S
a
225 100
3
N
3
1
2N
3
2
Heterogéneos
15 - 20
S
S
a
400 225
2
N
3
1
2N
3
1
Homogéneos
20 - 25
S
S
a
625 400
2
N
3
1
2N
3
1
(1) Para edificios de hasta tres plantas pueden utilizarse las distancias máximas. A partir de las nueve plantas, distancias mínimas. Para los intermedios, interpolar linealmente.
RECONOCIMIENTO DEL TERRENO 181
En grandes obras de ingeniería civil la distancia entre sondeos puede encontrarse entre 30 y
80 metros.
Tipo de cimiento
Otro criterio práctico para establecer el número mínimo de sondeos es el siguiente:
• Solares pequeños, menores de 500 m 2:
dos sondeos; uno con toma de muestras en
cada estrato diferente para obtener un corte geotécnico; el segundo puede ser un penetrómetro estático, o un S.P.T.
Macizo o zapata
aislada
Las características
del terreno:
– Mejoran con la
profundidad
– Empeoran con
la profundidad
Distancia entre
zapatas
o losas próximas
Profundidad del sondeo
a partir de la superficie
del cimiento D1
3b
No se superponen
efectos entre zapatas
o losas
mínimo 6 m
b
2b - 3b
• Solares mayores: tres sondeos: uno con
toma de muestras, análogo al anterior, y
dos penetrómetros.
• Solares con superficie superior a 10.000
m 2 : el número aproximado de sondeos
que se utiliza oscila entre uno cada 400
m 2 y uno cada 3.500 m 2 en función del
tipo de edificio y de la variabilidad que
se prevé para el terreno.
3.5.1.3 Profundidad aconsejable de las
prospecciones de reconocimiento
La profundidad de catas y pozos no suele
fijarse, puesto que queda determinada por condicionantes constructivos; en cualquier caso,
nunca suele sobrepasar los cinco metros.
Sin embargo, el resto de las prospecciones
por penetración deben hacerse a profundidad
tal que alcancen todas las capas de terreno
que puedan quedar influenciadas por los esfuerzos que transmite la edificación.
Costet y Sanglerat proporcionan valores para esta profundidad en el caso de que se prevea el empleo de cimientos superficiales. Estos
valores se reflejan en la figura 3.137.
En las figuras 3.138 y 3.139 se presentan valores orientativos de la profundidad del
reconocimiento en función del tipo de edificio, el tipo de terreno y la situación.
Losas o zapatas cuyos efectos se superponen en las capas
profundas
ayb:
c:
D1 :
D:
c<2b
2b < c < 4b
c ≥ 4b
4,5b
3b
1,5b
Dimensiones en planta del cimiento (a > b)
Distancia entre los dos cimientos más próximos.
Profundidad del reconocimiento por debajo
de la base del cimiento.
Profundidad de la base del cimiento.
Figura 3.137
Profundidades orientativas de los reconocimientos
3.5.1.4 Situación de los sondeos
La ubicación de los sondeos debe ser tal
que con un número mínimo se pueda dar la
mayor cantidad de información o que ésta
sea lo más representativa posible de la realidad del terreno.
Uno de los métodos más sencillos y prácticos consiste en realizar los sondeos al tresbolillo comenzando desde las zonas más próximas
a los bordes.
En la figura 3.140 (páginas siguientes) se
exponen diversas disposiciones posibles, entre las que se incluye un caso real efectuado
en Benalmádena, en el que se aprecia la importancia de la ubicación y los errores que
pueden cometerse.
182 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
Tipo de
edificio
Profundidad
(m)
Laderas de montañas suaves
Zonas altas de ríos
Zonas urbanas con cimiento superficial
E1
E2
E3
E4
10
12
14
16
Llanuras
Valles de ríos importantes
Zonas urbanas nuevas
E1
E2
E3
E4
12
15
18
20
Deltas, marismas y albuferas
Tramos finales de ríos importantes
Zonas urbanas nuevas
Industrias antiguas
Zonas tradicionalmente de cimentación
profunda
E1
E2
E3
E4
15
20
25
30
30
Situación
Figura 3.138
Profundidad de reconocimientos en función del tipo de edificio y de la
situación geográfica.
Tipo de
edificio
Profundidad
Kxb
Valores de K
Función de Ph
Valor de np
npráctico = n x Ph
Muy baja
N < 10
qu < 0,08 N/mm2
E1
E2
E3
E4
1,3
1,4
1,5
1,6
0,7
Baja
10 < N < 20
0,8 < qu < 0,15 N/mm2
E1
E2
E3
E4
1,1
1,2
1,3
1,4
0,6
Media
N > 20
qu > 0,15 N/mm2
E1
E2
E3
E4
1,0
1,0
1,1
1,2
0,5
Resistencia del terreno
n: Número de plantas sin contar sótanos.
npráctico: Número de plantas ficticio para determinar el tipo de edificio.
Figura 3.139
Número de reconocimientos en función del tipo de edificio, número de
plantas corregido, resistencia media del terreno y anchura del edificio
En la figura 3.141 (página siguiente), tomada de una publicación sobre cimientos realizada por el C.O.A.M., se indica la situación de sondeos en solares rectangulares o
cuadrados; en L; y de planta irregular.
3.5.2 Elección de ensayos de laboratorio
Al igual que en el caso anterior, los ensayos de laboratorio deben ser escogidos atendiendo a necesidades de diseño, información y economía. La diferencia fundamental
entre un ensayo de laboratorio y un ensayo
"in situ" radica en la gran especificidad de
los primeros, que hace que se utilicen para
determinar propiedades específicas y sea difícil el encontrar dos ensayos alternativos para la medida de la misma propiedad.
Dentro de los ensayos de laboratorio puede distinguirse entre ensayos de clasificación
y ensayos de estado. Los primeros son aquellos que, por medio de relaciones empíricas y límites cuantitativos, sitúan un terreno dentro de
algún orden cualitativo con propiedades específicas. Así, el tamaño de los granos determinado por medio del ensayo de granulometría
permite clasificar un terreno como arena, arcilla con limos o grava arcillosa mientras que
el ensayo de límites de Atterberg indica si un
suelo es más o menos plástico y éste se clasifica atendiendo a esta propiedad.
Los ensayos de estado indican la situación concreta del terreno en lo que se refiere
a propiedades físicas concretas, que pueden
utilizarse para su clasificación. Así, por ejemplo, existen tablas que atienden a la resistencia a la compresión como criterio de clasificación y otras al peso específico del terreno.
Así, si se clasifica un terreno como "de
consistencia media", en tal caracterización
queda implícito que se trata de arcillas de
baja o media plasticidad con una resistencia
a la compresión entre 0,05 y 0,1 N/mm 2 .
RECONOCIMIENTO DEL TERRENO 183
Situación de sondeos
Por ello, los tradicionalmente denominados "ensayos de clasificación", dan una gran idea de
las propiedades de estado de muchos terrenos
y viceversa.
Los ensayos de laboratorio más normalmente realizados son los que se han citado y explicado en el presente Manual; entre ellos se encuentran: curvas granulométricas, límites de Atterberg, determinación de la humedad natural,
pesos específicos, compacidad, índice de huecos, índice de densidad y porosidad, compresión simple, ensayos edométricos, curvas de
consolidación, hinchamiento y expansividad,
ensayos de corte directo y ensayo triaxial. Cada uno de ellos responde a una finalidad específica que hace necesaria su realización para la determinación de la propiedad. En la figura 3.142 se ha presentado un resumen de
ensayos de laboratorio y de resultados obtenidos, así como usos de estos resultados que sirven como criterios para su elección.
600 m2
600 m2
600 m2
Caso real: en Benalmádena
S-1
18 m
S-2
S-1
35 m
S-2
Relleno
15 m
Roca
Figura 3.140
Situación de sondeos
Las curvas granulométricas identifican las
diferentes fracciones que componen el suelo y
las cuantifica dentro del total por tamaño de
los granos, llegándose a una distribución granulométrica. Los resultados rara vez son de
aplicación inmediata. El sistema resulta más
apropiado para definir las propiedades físicas de los terrenos superficiales que de los
profundos. A su vez, la curva granulométrica
puede ayudar a la determinación del origen
geológico de un terreno.
La determinación de los pesos específicos, la humedad natural, la compacidad, el
índice de huecos, el índice de densidad y la
porosidad nos proporciona una serie de resultados que permiten conocer propiedades relacionadas con la estructura interna del material, así como diferentes datos tendentes a la
determinación de otras propiedades.
La determinación de los límites de Atterberg es una de las pruebas más realizadas en
Figura 3.141
Esquemas orientativos para el emplazamiento de puntos de
reconocimiento. Curso COAM
184 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
Tipo
Ensayo de
penetración
estándar
(S.P.T.)
En
sondeo
Ensayo de
corte con
molinete
(“Vane Test”)
Ensayo
presiométrico
En
superficie o pozo
Ensayo de
carga con
placa
Descripción
Nº de golpes N para hincar 30 cm un cilindro hueco de dimensiones normalizadas
Determinación
Compacidad de suelos
granulares
Golpeo con maza de
63,5 kg cayendo desde 76
cm
Resistencia de arcillas
preconsolidadas, encima del nivel freático
Medida del par de giro M
necesario para romper el terreno haciendo girar dos cuchillas en cruz introducidas
verticalmente
Resistencia al corte sin
drenaje de suelos cohesivos blandos
Dilatación por gas a presión de una célula cilíndrica
contra las paredes de un
sondeo midiendo la deformación volumétrica correspondiente a cada presión
hasta llegar eventualmente
a la rotura del terreno
Medida de los asientos S0
de una placa rígida cuadrada o circular (hab.
30x30 cm2) al ir aplicando
cargas crecientes, llegando
o no a la rotura del terreno
Interpretación o
aplicaciones
<4
4 - 10
10-30
30 - 50
> 50
Muy floja
Floja
Media
Alta
Muy alta
< 29
29 - 30
30 - 36
36 - 41
> 41
Sólo orientativa
Cu =
2M
⎛
D⎞
πD2 ⎜ H + ⎟
⎝
3⎠
H = Altura de las cuchillas
D = Diámetro del molinete
Presión límite PL y deformabilidad Ep de suelos
granulares, arcillas dura, etc.
Relación presión-asiento
en suelos granulares
Existen varias fórmulas para
calcular la capacidad portante y el asiento de cimientos a partir de PL y Ep
⎛ 2B ⎞
Δ cim = Δ1 ⎜
⎟
⎝ B + B0 ⎠
2
B = Ancho del cimiento
B0 = Lado o diámetro de la
placa
Coeficiente de balasto
de cualquier terreno
K placa =
Capacidad portante sin
drenaje de suelos
cohesivos
qcim = qplaca
P
Δ0
Figura 3.142
Utilización y resultados de las pruebas “in situ”
RECONOCIMIENTO DEL TERRENO 185
los laboratorios ya que, gracias a la experiencia acumulada, permiten determinar (resultados del límite líquido, límite plástico y límite
de retracción) el tipo de terreno con el que se
trata y sus propiedades.
Los ensayos edométricos permiten determinar las denominadas “curvas edométricas presión–deformación”, presión e índice de poros,
según diferentes condiciones del terreno, tomadas de muestras naturales del terreno o
bien de amasados realizados en laboratorio.
3.6 COSTES
3.6.1 Costes aproximados de diversos
ensayos “in situ” y de Laboratorio
Se incluyen en este apartado los costes
aproximados de los ensayos más usuales que
pueden realizarse “in situ” y en laboratorio.
Los precios, que se han expuesto en la tabla
de la figura 3.143, son orientativos para la
ejecución de estudios geotécnicos en el año
2.002.
Coste (E)
Operación
1. Ud. de implantación del equipo necesario de sonda de rotación o helicoidal en el área
de trabajo y retirada de la misma junto con su equipo auxiliar (L = distancia a la sede
de la empresa, en km)
600,00 + 1 L
2. Ud. de traslado de equipo de sondeo entre puntos de penetración (según dificultad)
90,00
3. m de sondeo mecánico en suelos y rellenos hasta 25 m de profundidad y φ mín 76 mm
50,00
4. Id. en roca
63,00
5. Id. en grava
75,00
6. Ud. de calicata de profundidad mínima 2 m
90,00
7. Ud. de muestra inalterada en bloque mínimo 0,20 x 0,20 x 0,20 m
39,00
8. Ud. de toma de muestra inalterada con tomamuestras tipo Shelby
39,00
9. Ud. de ensayo de penetración estándar (SPT)
33,00
10. m de tubo piezométrico de PVC ranurado (ó 65 mm) incluida colocación
9,00
11. Ud. de tapa de sondeo
30,00
12. Ud. de toma de muestra de agua
18,00
13. Ud. de caja de testigos
15,00
14. Ud. de implantación de penetrómetro dinámico o estático en el área de trabajo y retirada del mismo junto con su personal auxiliar
270,00
15. Ud. de emplazamiento de penetrómetro en cada punto a reconocer
90,00
16. m de penetración dinámica
20,00
17. Ud. de ensayo de carga con placa de 30 x 30 cm
150,00
18. Ensayo de penetración con penetrómetro de bolsillo
50,00
2
Figura 3.143
Costo aproximado de los ensayos más usuales
186 MANUAL DE EDIFICACIÓN: MECÁNICA DE LOS TERRENOS Y CIMIENTOS
APÉNDICE.
CÁLCULO DE LA COHESIÓN EN EL
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
La recta representada en la figura C.1, que
pasa por los tres puntos de coordenadas [σi, τi],
forma un ángulo de valor ϕ.
ϕ = 20,8o
tg ϕ = 0,38
τ1 − τ2
τ−C
=
σ
σ1 − σ 2
τ1 − C τ2 − C
tg ϕ =
=
σ1
σ2
τ=
τ1 − τ2
×σ+C
σ1 − σ 2
[C.3]
De la igualdad [C.2] se deduce que:
C=
σ 2 τ1 − σ1τ2
σ 2 − σ1
Y sustituyendo en [C.3]:
τ − τ2
σ τ − σ1τ2
τ= 1
×σ+ 2 1
σ1 − σ 2
σ 2 − σ1
Se cumplen las siguientes igualdades:
tg ϕ =
Operando en la expresión [C.1]:
[C.1]
[C.2]
Sustituyendo las variables por los valores
obtenidos en los ensayos (véase la figura 3.96 en
el apartado 3.4.2.5.c):
τ = 0,38σ − 8,8 ⋅10 −3
C = −8,8 ⋅10 −3 N mm 2
Figura C.1
Resultados y gráfica del ensayo de corte directo
Se obtiene, de este modo, un valor negativo
para la cohesión. Este resultado no tiene sentido,
puesto que el valor de C no debe ser mayor o
igual que cero, por lo que sólo puede ser
atribuido a ligeras imprecisiones en los resultados
del ensayo.
Para obtener un valor de C más acorde con la
realidad, se toma el valor medio del ángulo de
rozamiento (según los valores de la figura 3.96).
ϕ = 19o
τ = tg 19° ×σ + C = 0,344 σ + C
[C.4]
Se hace pasar a la nueva recta por el punto
σ 1 = 0,16,τ 1 = 0,052. Sustituyendo ambos
valores en la expresión C.4, se obtiene el
resultado final, más acorde con la realidad.
Figura C.2
Corrección de la gráfica para la obtención del valor C
C = −0,344 × 0,16 + 0,052 =
= 0,00304 N / mm 2