EstIV Tema 03

Estructuras 3

Tema 3 – Deformación del terreno.Estudio de asientos

por Joaquín Pérez RomeroDr Ing de Caminos, C y P, MSc DIC

Profesor Asociado - ETS Arquitectura – Universidad de Málaga

[email protected]

Estructura del curso

Programa de la asignatura

Unidad Descriptor horas

0 Introducción a la Geología Aplicada y a la Ingeniería Geotécnica 4

1 Propiedades básicas del suelo 4

2 El agua en el terreno - filtración y consolidación 4

3 Deformación del terreno - estudio de asientos 4

4 La resistencia del terreno 4

5 Prospecciones y ensayos geotécnicos 4

6 Cimentaciones superficiales 8

7 Cimentaciones profundas 8

8 Estructuras de contención 4

9 Estabilidad de laderas 4

10 Geotecnia vial / Riesgos geotécnicos 4

Total 52

Estudio de la consolidación:

1. Comportamiento del suelo ante una carga sin drenaje

2. Ecuación de la consolidación 1xD - soluciones

3. Fenómenos de disipación de presiones de agua en el terreno – condiciones de drenaje

4. Procesos naturales de consolidación del terreno

5. Simulación de la consolidación en el laboratorio

Consolidación

Generación de presiones ante una carga sin drenaje en laboratorio

Consolidación

Generación de presiones ante una carga uniforme rápida en superficie (relleno)

Consolidación

Una bajada del nivel freático también genera un proceso de consolidación

Ecuación 1xD de la consolidación

t

u

z

uC ee

v∂

∂=

∂

∂2

2

vw

vm

KC

γ=

Ecuación de Terzaghi-Frölich para la consolidación 1xD

2H

tCT v

v =

Evolución temporal de la consolidación 1xD

Fundamental: condiciones de drenaje / simples o dobles


Fundamental: condiciones de drenaje / simples o dobles


Grado medio de consolidación y factor tiempo


( ) 085,0U1log9332,0T %60U

U4

T %60U

10

2

−−−=→>

π=→<

2H

tCT v

v =

Grado medio de consolidación y factor tiempo

Grado medio de consolidación

( )( )

( )∫

∫−=

D

e

D

e

dzu

dztu

tU

0

0

0

1

qDmDv

∆=∆

Asiento total 1xD

[ ]qDmtUtD v ∆=∆ )()(

Asiento parcial 1xD

Asiento remanente 1xD

[ ][ ]qDmtUtD vrem ∆−=∆ )(1)(

Asiento total = asiento parcial + asiento remanente

Cálculo de asientos y evolución con el tiempo

Condiciones de drenaje en el terreno

Ritmo de aplicación de la carga y perfil estratigráfico

Procesos naturales de consolidación del terreno

Suelos normalmente consolidados (NC)

Suelos sobreconsolidados (OC)

Simulación de la consolidación en el laboratorio

Curva de consolidación normal (NCL)

Curvas de descarga y recarga (URL)

Simulación de la consolidación en laboratorio

Edómetro

Simulación de la consolidación en laboratorio

vo

vvoco Cee

'

''log

σ

σσ ∆+=−

vo

vvoso Cee

'

''log

σ

σσ ∆+=−

Suelos normalmente consolidados (NC) – NCL

Suelos sobreconsolidados (OC) - URL

Índice de Compresión (Cc) e Índice de Esponjamiento (Cs)

Parámetros de compresibilidad

Valores de Cc – correlaciones en función del límite líquido

Suelos reconstituidos

(Burland 1990) Cc*=0.256eL-0.04

(Skempton 1944) Cc*=0.7(lLL-0.1)=[Gs∼27]=0.254eL-0.07

Suelos naturales de susceptibilidad tixotrópica normal

(Skempton 1944) Cc=0.9(LL-0.1)=[Gs∼27]=0.327eL-0.09

Suelos españoles normalmente consolidados

(de Justo 1975) Cc*=0.97(LL-0.1)=[Gs∼27]=0.352eL-0.16

Parámetros de compresibilidad

Coeficiente de compresibilidad volumétrica (mv)

La curva de compresión no es lineal cuando se representa la presión vertical en escala natural

( )( )υ

υυ

−

−−=

1

21'

2

mEE

Módulo edométrico

v

mm

E1

=

Módulo drenado

qDmDv

∆=∆

Parámetros orientativos en función del SPT

Tratamientos de mejora del terreno

1. Sustitución del terreno: saneos.2. Precargas: aceleran la consolidación y reduce el

asiento remanente.3. Mechas drenantes: aceleran la consolidación.4. Columnas de grava: aceleran la consolidación y

reducen el asiento total.

Ver Guía de Cimentaciones – tabla 7.1

Aceleración de la consolidación

Mechas drenantes o columnas de grava


Drenaje vertical y también horizontal – hacia los drenes

Proceso de hinca de los drenes - LIMITACIONES

Drenes mecha

Drenes mecha

Drenes mecha

Columnas de grava

Columnas de grava







Radio equivalente del dren mecha:

rw = (ancho x espesor) / 4

N = re/rw

Uvh = 1-(1-Uv)(1-Uh)

Todos los derechos reservados

CONSOLIDACIÓN – CASO PRÁCTICO

Nueva Pista de Vuelos del Aeropuerto de Málaga

Consolidación – caso práctico

METODOLOGÍA



METODOLOGÍA


PERFIL GEOLÓGICO



3

3

5

3

4

3

6

34

2

1

0m

SIN ESCALA

5m

10m

15m

20m

25m

30m

35m

40m

PERFIL GEOLÓGICO - Aluvial del río Guadalhorce


Nivel freático regional - Río Guadalhorce


METODOLOGÍA


0

10

20

30

40

1E-11 1E-10 1E-09 1E-08 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 1E-03

Coeficiente de permeabilidad (m/s)

Pro

fun

did

ad

(m

)

PARAMETRIZACIÓN – PERMEABILIDAD

Suelos granulares (arenas y gravas)


0

10

20

30

40

1E-11 1E-10 1E-09 1E-08 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 1E-03

Coeficiente de permeabilidad (m/s)P

rofu

nd

idad

(m

)


Suelos arcillosos y limosos


0

10

20

30

40

1E-11 1E-10 1E-09 1E-08 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 1E-03


Pro

fun

did

ad

(m

)

0

10

20

30

40

1E-11 1E-10 1E-09 1E-08 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 1E-03


Pro

fun

did

ad

(m

)



PARAMETRIZACIÓN - COMPRESIBILIDAD

Plano de Compresión Normalizado

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

1 10 100 1000 10000

Presión vertical efectiva (kPa)

Índi

ce d

e hu

ecos

nor

mal

izad

o (I

v)

SR-001-3SR-001-7SR-001-12SR-001-15SR-001-21SR-001-27SR-002-8SR-003-6SR-003-9SR-004-3SR-004-9SR-005-6SR-006-3SR-A01-2SR-A04-6SR-A08-2SR-A08-10I C LS C LSR-A09-2SR-A09-6SR-A11-2SR-A11-6SR-A15-6SR-A19-6SR-A24-12SR-A25-4SR-A26-15SR-A27-14SR-A29-6SR-A33-6SR-A08-20SR-08-4,5SR-11-4,5


PARAMETRIZACIÓN - COMPRESIBILIDAD

0

10

20

30

40

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

OCR

Pro

fund

idad

(m

)


METODOLOGÍA


ESTIMACIONES DE ASIENTOS Y TIEMPOS DE PRECARGA


0

12

3

45

6

78

9

0 - 90 90 - 180 180 - 270 270 - 360 >360

Tiempo necesario de permanencia de precarga (días)

Núm

ero

de c

asos




0

1

2

3

4

5

6

< 30 30 - 60 > 60

Tiempo de espera (días)

Núm

ero

de c

asos


0

12

3

45

6

78

9

0 - 90 90 - 180 180 - 270 270 - 360 >360

Tiempo necesario de permanencia de precarga (días)

Núm

ero

de c

asos


0

1

2

3

4

5

6

< 30 30 - 60 > 60

Tiempo de espera (días)

Núm

ero

de c

asos


METODOLOGÍA


AUSCULTACIÓN DE ASIENTOS

ASIENTOS RESPECTO A 13/02/06

-0,035

-0,030

-0,025

-0,020

-0,015

-0,010

-0,005

0,000

13

/02

/20

06

20

/02

/20

06

27

/02

/20

06

06

/03

/20

06

13

/03

/20

06

20

/03

/20

06

27

/03

/20

06

FECHA

AS

IEN

TO

Nº1

Nº2

Nº3

Nº4

Nº5

MEDIA


¿Quieres verlo?

Columnas de grava (columna + grava): http://www.youtube.com/watch?v=osh3_1KhTto

Drenes mecha (drain + consolidation):http://www.youtube.com/watch?v=W5Uc0-EtOn4http://www.youtube.com/watch?v=xA2GCMebkO0

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