Mecánica de suelos y diseño geotécnico de cimientaciones para puentes

Este documento tiene como objetivo general describir las actividades que se realizarán dentro del estudio para obtener suficientes criterios geológicos y geotécnicos para el diseño de la cimentación de un puente, y su relación con las demás actividades del estudio.

Se incluye también una breve descripción de los procesos para perforación, ensayos de campo, muestreo, recuperación de testigos y ensayos de laboratorio tanto en el puente como en las vías de acceso, los trabajos de gabinete, cálculos, evaluaciones, conclusiones y recomendaciones para la cimentación.

El estudio geotécnico para puentes igual que otros estudios, puede dividirse en 1) investigación preliminar para seleccionar de entre las varias posibilidades el o los sitios más adecuados para la implementación de un puente, 2) investigación de detalle para definir las características del sitio, 3) análisis y diseño geotécnico de la interpretación de la cimentación y 4) obras de protección que podrán adoptarse.

Proyecto fin de carrera: PROYECTO DE EJECUCIÓN DE TÚNEL CARRETERO EN LA N-611

La realización de este trabajo se produce como consecuencia de la necesidad de hacer una mejora de los accesos a los pueblos del valle de Iguña, los cuales debido a sus condicionantes geográficos y orográficos han quedado relegados a unas vías de comunicación muy deficientes. Otro aspecto a mejorar es su seguridad vial, dado que los estudios previos de siniestralidad de esta carretera indican un alto índice de accidentes. Además de esto la N-611 es la única alternativa de acceso a la meseta desde Cantabria por lo que debido a su expansión comercial hacia esta zona es muy importante tener una alternativa de acceso en buenas condiciones.

Pasados todos los antecedentes históricos y técnicos con fecha 12 de enero de 2015 se formalizó el documento administrativo contrato "Concurso para la redacción del proyecto de construcción de túnel carretero para la eliminación de curva peligrosa en la N-611 desde el PK 166 al PK 167” con el que se pretende dar solución a los antecedentes.

Análisis de estabilidad sísmica para una presa utilizando relave grueso con el método de suelo armado (Hachocolpa uno - Huancavelica)

El desarrollo de la investigación denominada análisis de estabilidad sísmica para una presa utilizando relave grueso con el método de suelo armado (Huachocolpa uno – Huancavelica), cuyo objetivo es garantizar la estabilidad sísmica de una presa usando como herramienta el programa slide para obtener como resultado los factores de seguridad de acuerdo a la normativa peruana.

La metodología de suelo armado consiste en el reforzamiento del suelo de relave con geo mallas y una compactación adecuada a fin de alcanzar la estabilidad de talud de la presa. Los indicadores considerados se seleccionaron según la Guía ambiental para la estabilidad de taludes de depósitos de desechos sólidos de minas (1997), Guía para el manejo de relaves mineros (2008), son proporcionadas por el Ministerio de Energía y Minas.

La investigación determinó que la construcción de presas de relaves con métodos tradicionales tiene un 54 por ciento de aplicación de los factores de seguridad establecidos por la DGAA del MEM, técnicas de diseño, parámetros ambientales y factibilidad económica utilizando la metodología de suelo armado.

Finalmente se concluye que la presa utilizando relave grueso por el método de suelo armado tiene un factor de seguridad de 2.35 y 1.42 en condición estática y pseudo-estática respectivamente cumpliendo con las recomendaciones del Ministerio de Energía y Minas.

Cálculo de capacidad portante basado en geofísica y método convencional. El caso del puente sobre el río Maicito

El tema de esta tesis es muy actual en el ámbito científico de todas las naciones y a la vez, y también bastante discutido. La aplicación de las investigaciones geofísicas, en general, y de sísmica de refracción, en particular, se utiliza ampliamente en las obras de ingeniería civil, como en las construcciones hidroeléctricas, puentes, túneles y otras de gran envergadura.

Dentro del ámbito de la geotecnia, este método ha tenido gran protagonismo por la diversidad y naturaleza de los problemas que pueden ser resueltos. Al mismo tiempo, se trata de metodología no invasiva que permite conocer las características físicas del terreno, determinar su carga portante y grado de compactación evitando perforaciones generalmente costosas.

Investigaciones realizadas en los últimos veinte años (Jardine et al., 1986; Batagglio y Jamiolkowsky, 1987; Burland, 1989; Fahey y Carter, 1993; Mayne, 2001) han demostrado la gran utilidad de esta metodología para estudios geotécnicos, como es el diseño de cimentaciones.

«La prueba de penetración estándar (SPT) fue una de las primeras empleadas para dichos fines, y sigue siendo ampliamente utilizada, pero también criticada por la inconsistencia en sus resultados; su popularidad disminuirá en los próximos años, debido a la cada vez mayor aceptación de otras pruebas que se han desarrollado»,1 como es la metodología a la que se refiere en la tesis.

Es muy importante contar con equipos especializados de prospección sísmica en las investigaciones del subsuelo para obtener la información geotécnica necesaria, lo que permite establecer un servicio continuo a la comunidad en las aplicaciones de esta metodología que involucra la cimentación de obras civiles en general, de tal forma que la información suministrada contribuya hacia una oportuna y eficiente toma de decisiones.

Por este motivo se consideró muy interesante y sustancial realizar una comparación de los resultados obtenidos en base a diferentes metodologías: SPT y método de refracción sísmica, tema que se desarrolla a continuación.

Correlaciones entre algunas variables geotécnicas y velocidades de onda compresiva (vp) y de corte (vs)

El objetivo principal de este estudio fue establecer correlaciones entre variables geofísicas y parámetros geotécnicos, que permitan visualizar las velocidades de onda no solo como diferenciadoras de estratos, sino como soporte a extrapolación de parámetros geotécnicos. Se tomaron 538 datos de proyectos de ingeniería reales estudiados en el departamento de Antioquia y suministrados por empresas privadas, los cuales tenían la condición que en un mismo sitio se hubiesen hecho estudios sísmicos y de exploración directa con ejecución de ensayos de laboratorio para que se pudiesen correlacionar.

Se hicieron correlaciones cualitativas de acuerdo con la Norma NSR-10, la cual permite clasificar el suelo con base a las velocidades de onda cortante Vs en los primeros 30m. Para esto se tomaron las descripciones de las perforaciones y los apiques en cada proyecto, relacionándolas con las velocidades de onda S para cada estrato, obteniendo así una categorización de acuerdo con sus propiedades físicas como densidad, compacidad, grado de meteorización, cohesión y dureza.

Las correlaciones cuantitativas se realizaron por medio de gráficos de dispersión, relacionando las variables geotécnicas como compresión simple, densidades, cohesión y ángulo de fricción con las velocidades de onda P y S. Estas fueron las variables que mostraron una correlación significativa y por ende replicable en suelos con características similares, mientras que la correlación resultante entre velocidades de onda y granulometría no puede ser explicada a través de esta única variable, ya que se deben tener en cuenta otros parámetros que condicionan la velocidad de propagación de las ondas en el suelo.

Se recomienda para próximas investigaciones que los datos obtenidos sean tomados por el mismo equipo de medición para obtener una mejor comparabilidad entre los datos.

Estudio de los mecanismos de inestabilidad en taludes y laderas del Flysch carbonatado de Alicante

La secuencia del Flysch de Alicante objeto de estudio abarca una zona densamente poblada, por la que discurren las principales vías de comunicación de la provincia. Los acantilados costeros y los taludes generados por estas vías de comunicación se ven afectados por numerosos episodios de inestabilidad, produciendo daños y un considerable coste de mantenimiento. Con el fin de caracterizar estos mecanismos de inestabilidad que afectan a los taludes de estas formaciones carbonatadas heterogéneas, uno de los objetivos de este trabajo, se ha realizado un extenso inventario de 194 taludes. Ello ha permitido generar una base de datos que incluye las litologías, su competencia y la posición relativa entre ellas, las relaciones geométricas entre talud y estratificación y los mecanismos de inestabilidad asociados. También se ha inventariado las medidas correctivas observadas, ligándolas al tipo de afloramiento y a sus inestabilidades asociadas, y valorado su efectividad. Para caracterizar sistemáticamente la extensa y compleja tipología de afloramientos rocosos en el área de estudio, se ha propuesto un sistema jerárquico basado en unidades básicas denominadas columnas litológicas patrón, a las cuales se les ha asociado los mecanismos de inestabilidad observados, que previamente han sido clasificados.

Por otra parte, las medidas correctivas implementadas han sido evaluadas para determinar su idoneidad, comportamiento y, en su caso, las causas de su mal funcionamiento, lo que constituye el segundo de los grandes objetivos de la investigación. Muchas de las inestabilidades que se dan en este tipo de taludes, y por ende las medidas de corrección a adoptar, están estrechamente relacionadas con el comportamiento diferencial frente a la degradación ambiental de las diferentes litologías aflorantes, siendo por tanto éste, un aspecto clave en el estudio de los procesos de inestabilidad y el último de los objetivos principales tratados en esta tesis. En este trabajo se ha caracterizado el comportamiento frente al slaking de la roca matriz a través de cinco ciclos de slake, basado en los índices Id1, Id5, y en el Index of Weathering propuesto (IW5).

Estos parámetros, junto con la identificación litológica y las propiedades mecánicas de las litologías representativas de la zona de estudio han permitido caracterizar su comportamiento frente a la degradación ambiental. Además, el comportamiento frente al slaking, obtenido en laboratorio, ha sido relacionado con los patrones, longitudes y tasas de degradación observados in situ. Como resultado de lo anteriormente expuesto, este trabajo proporciona una nueva herramienta básica que puede utilizarse fácilmente en la fase de anteproyecto para conocer los mecanismos de inestabilidad que pueden afectar a estos taludes, u otros de características similares. También se propone una guía de recomendaciones de medidas correctivas basada en el comportamiento observado y la idoneidad de la medida de corrección, que es función del tipo de inestabilidad y columna patrón a la cual está asociada. Por otra parte, la relación que se ha establecido entre los datos de laboratorio, los de campo y las observaciones in situ, proporciona una herramienta muy útil en las fases preliminares de diseño, para poder evaluar el comportamiento frente a la degradación ambiental de los taludes, a partir de su excavación.