UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
GEOTECNIA Y LA INGENIERIA CIVIL. GEOTECHNIA AND CIVIL ENGINEERING
116
EL APORTE DE LA GEOTECNIA, AL DISEÑO Y CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS DE ESTRUCTURAS Ing. William Rodríguez Serquén V FORO NOR‐PERUANO DE LA CONSTRUCCION
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EL APORTE DE LA GEOTECNIA, AL DISEÑO Y CONSTRUCCION
DE ESTRUCTURASDE ESTRUCTURAS
Ing. William Rodríguez SerquénV FORO NOR‐PERUANO DE LA CONSTRUCCION
“En vista de que no hay gloria en las cimentaciones, y de que las fuentes delcimentaciones, y de que las fuentes del éxito o fracaso están escondidas profundamente en el terreno lasprofundamente en el terreno, las cimentaciones de los edificios son tratados como hijastros y las consecuencias debidas a esa falta de atención son por lo general, muy penosas”penosas
Karl Terzaghi
PELIGROS DE LA NATURALEZAPELIGROS DE LA NATURALEZA
Huascarán Huascarán
PELIGROS DE LA NATURALEZAPELIGROS DE LA NATURALEZA
Norte(6,655 m.)
Sur(6,768 m.)
Yungay
C t i
Yungay(2485 msnm)
Ranrahirca
CementerioYungay
Río SantaRanrahirca
Río Santa
AvalancheAvalanche, , MayMay 31, 197031, 1970YUNGAY. PERU. EARTHQUAKEYUNGAY. PERU. EARTHQUAKE
TERREMOTOTERREMOTOEARTHQUAKEEARTHQUAKE
PELIGROS DE LA NATURALEZAPELIGROS DE LA NATURALEZAEARTHQUAKEEARTHQUAKE
EMBASSY HOTEL PISCO EARTHQUAKE AUGUST 15th 2007EMBASSY HOTEL PISCO EARTHQUAKE AUGUST 15th 2007EMBASSY HOTEL, PISCO EARTHQUAKE AUGUST 15th, 2007EMBASSY HOTEL, PISCO EARTHQUAKE AUGUST 15th, 2007
HUARAZ. Terremoto de 1970HUARAZ. Terremoto de 1970
TAMBO DE MORA, AUGUST 15th, 2007TAMBO DE MORA, AUGUST 15th, 2007LICUACION DE SUELOSLICUACION DE SUELOS
PACIFIC OCEAN
TSUNAMI IN PARACAS, TSUNAMI IN PARACAS, AUGUST AUGUST 15th, 200715th, 2007
TSUNAMI IN PARACAS, TSUNAMI IN PARACAS, AUGUST AUGUST 15th, 200715th, 2007
Hospital IPSS deHospital IPSS deChachapoyasp y
PELIGRO GEOTECNICO
SUELO EXPANSIVO EN HOSPITAL IPSS. CHACHAPOYAS. 1985
PELIGRO GEOTECNICO
SUELO EXPANSIVO EN HOSPITAL IPSS. CHACHAPOYAS. 1985
PELIGRO GEOTECNICO
Fexpans. = 4 kg/cm2
SUELO EXPANSIVO EN MALECON TARAPACA. IQUITOS.
PELIGRO GEOTECNICO
RIO AMAZONAS
PELIGRO GEOTECNICO
Fexpans. = 4 kg/cm2
SUELO EXPANSIVO EN MALECON TARAPACA. IQUITOS.
PELIGRO GEOTECNICOASENTAMIENTO DEL SUELO
Sede de la Fiscalía en la ciudad de Lambayeque, en donde se presentan fallas por asentamientos. La capacidad portante de diseño fue calculada erróneamente en 4 kg/cm2, siendo en realidad de 0.70 kg/cm2. El diseño original fueen realidad de 0.70 kg/cm2. El diseño original fuede cinco niveles con zapatas conectadas.
LA METODOLOGIA PARA LA ELABORACIONDE MAPAS DE PELIGROS Y VULNERABILIDADDE MAPAS DE PELIGROS Y VULNERABILIDAD
Dr. Ing. Julio Kuroiwa H.
1. LA GEOTECNIA APORTA AL MAPA DE PELIGROS
Se debe considerar el Mapa de Peligros, de la zona donde se va a construir una edificación Este seedificación. Este se confecciona después de zonificar las áreas de peligros p gdebido a la geodinámica interna y externa.
Mapa de peligros de MorropeMapa de peligros de Morrope
SONDAJES
80°00'42'' 80°00'09''
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EL MAPA GEOTECNICOSP
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LAGUNA DEOXIDACION
6°31'44''6°31'44''
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El diseño estructural y de edificaciones, deben
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ACEQUIA CHIRRON
29.0
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CASETA DEBOMBEO
28.0
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24.0
25.0
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31.030.0
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DUNAS CON VEGETACIONAISLADA (ALGARROBOS)
TERRENOSAGRICOLAS
TERRENOSAGRICOLAS
considerar el Mapa geotécnico, porque allí
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SIN VEGETACIONHONDONADA
TERRENOSSIN CULTIVAR
se registra el tipo de suelo, que nos indica el comportamiento del
CL SP
SC
SP-SC
6°32'17'' 6°32'17''
22.5
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DUNAS PLANTACIONDE ALGARROBOS
el comportamiento del mismo, que va a estar en contacto con la
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TERRENOSARIAZOS
estructura a construir.PROYECTO :
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80°00'42''
23.0
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21.5
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A C H I C L A Y O
TERRENOSARIAZOS
MORROPE
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MAPA GEOTECNICO DE LA CIUDAD DE MORROPESM SP
SP
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SP
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SP‐SC
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SP
23.0
LAGUNA DEOXIDACION
6°31'446°31'44''
80°00'42'' 80°00'09
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MAPA EXPANSIBILIDAD DE SUELOS
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TERRENOSAGRICOLAS
TERRENOSAGRICOLAS
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SIN VEGETACIONHONDONADA
TERRENOSSIN CULTIVAR
SUELOS DEEXPANSIBILIDAD MEDIA A BAJA
6°32'17'' 6°32'17
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INDECI PNUD PER / 02 / 051PROYECTO :
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TERRENOSARIAZOS
INDECI - PNUD - PER / 02 / 051CIUDADES SOSTENIBLES
MAPA PELIGRO GEOLÓGICOS:SUELOS EXPANSIVOS
MAPA DE PELIGROS DE LA CIUDAD DE MORROPE
ESCALA :
MAPA :
ESTUDIO :
ES-1ABRIL-2004
FECHA :
PLANO Nº :
1:2500
LEYENDA
SC, SM,SM-SC
CLASIFICACION SUCS
CL, SP-SC
SP, GM
Suelos De Expansibilidad
DESCRIPCION
Suelos No Expansibles.
SIMBOLO
Media a Baja.
MAPA DE LICUACIONDE SUELOS
EFECTOS DE LICUACION DE SUELOS
Terremoto en Niigata. Japón. 1964
LICUACION DE SUELOS
H2 > H1H2 > H1B2 > B1
VIDEO DE LICUACIONDE SUELOSDE SUELOS
MAPA LICUACION DE SUELOS23.5
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SUELOS 23.5
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31.0
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N I
S
L A
C A
L L
E
AV. 28
A L F O N S OU G A R T E
C A L L E
B E N I T O V E N T U R A
C A
L L
E
P R I M E R O
D E M A Y O
C A
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EP
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.
J
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C A L L E
T U P A C Y U P A N Q U I
AV. P A N A M E R I C A
DIVERSIONES
ELECTRICA
C E O
PLA
TAFO
RM
AD
EP
PO
RTI
VA
INS
T ITU
TO
PLANTA
PARQUE DE
DUNAS PLANTACIONDE ALGARROBOS
23.5
21.5
25.0
24.0
22.0
23.0
22.0
21.5
22.5
25.0
C
H U A Y N A C A P A C
S I N C H I R O C A
P A C H A C U T E C
H U A S C A R
C A L L E C H I N C H
A N A
TERRENOSARIAZOS
80°00'42''
23.0
23.5
24.0
22.023.0 22.0 22.0
21.5
23.5
H U A S C A RC H A Y S U Y O
A C H I C L A Y O
TERRENOSARIAZOS
PROYECTO :
GRIFOTOBY
CENTRO
NORTENORTE
SURSUR
ESTEESTE
MAPA DE PELIGROS DE MORROPE
MEDIOMEDIO
ALTO
MUY ALTO
ALTO
MUY ALTOALTO MEDIOMEDIO
MUY ALTOMUY ALTO
ºFALLA DE EDIFICACIONES EN MOCCE. LAMBAYEQUE
º
Efectos de Inundación en conjunto habitacional de Mocce, en la ciudad de Lambayeque. El sueloera arena arcillosa (SC).
MOCCE
MAPA DE PELIGROS DE LAMBAYEQUE
MOCCE
MUY ALTOMUY ALTO
ALTO
UNPRGMEDIO
2. LA GEOTECNIA EXPLICA EL COLAPSO DEL SUELO
Excavación de sótano de 4m de profundidad, en Iglesia del MMM, de 4 m de profundidad, en Chiclayo‐Lambayeque, sin calzadura.
COLAPSO DEL SUELO DEBIDO A EXCAVACION
Varios accidentes se han producido por elhan producido por el colapso del suelo, ocasionando muertes
l t b j da los trabajadores. Además se ocasionan daños a las propiedades adyacentes, cuando se hacen excavaciones, ,para colocar tuberías de agua o desagüe, o para construirpara construir cimentaciones. Masa de tierra sepultó y mató a dos obreros, en la
calle Próceres, en el Distrito de Jose´LeonardoOrtiz, en obra de reeestructuración de las redes de alcantarillado.alcantarillado.
COLAPSO DEL SUELO DEBIDO A EXCAVACION
Por tanto, es ,objetivo, conocer la teoría que explica las fuerzas internas, de una masa de suelo, durante el colapso de los lados de una zanjade los lados de una zanja de excavación, para prevenirlos, mediante el p ,uso de soportes, excavando con
l d l dtalud inclinado, o haciendo calzaduras
COLAPSO DEL SUELO DEBIDO A EXCAVACION
Dos obreros murieron por derrumbe de ió d j d d ü b
Dos obreras del proyecto Construyendo Perú, de alcantarillado, fueron cubiertas por suelo debido a derrumbe,
excavación de zanja de desagüe, en obra de Saneamiento, el 26 de Setiembre del 2006, en Cayalti, Departamento de Lambayeque. El suelo era arenoso y la
en el pueblo Joven Santa Rosa, provincia y departamento de Lambayeque, el 29 del Abril del 2008. El tipo de suelo era arena limosa (SM) y q y
excavación era de 3m de profundidad. Instantes en que son sacados.
suelo era arena‐limosa (SM) .
COLAPSO DEL SUELO DEBIDO A EXCAVACION
Tres obreros encontraron la muerte cuando instalaban tuberías para una red de alcantarillado en el poblado Puente Virú en la provincia del mismode alcantarillado en el poblado Puente Virú, en la provincia del mismo nombre (La Libertad).
TEORIA QUE EXPLICA EL COLAPSO DEL SUELO
DERRUMBESDERRUMBES
TEORIA DE MOHR
Mohr presentó en 1900 una teoría sobre la1900, una teoría sobre la ruptura de materiales, según la cual, la falla de un suelo se presenta debido a la
bi ió íti dEsfuerzos normal y cortante, en el interior de un bloque de suelo, producidos por esfuerzos externos: vertical y horizontal.
combinación crítica de esfuerzos verticales y horizontales esfuerzos externos: vertical y horizontal.horizontales.
TEORIA DE MOHRTEORIA DE MOHR
Del equilibrio de fuerzas en ambas direcciones, del bloque triangular se obtiene: g
Esfuerzos normal y cortante, en el interior de un bloque de suelo, producidos por esfuerzos externos: vertical y horizontal.esfuerzos externos: vertical y horizontal.
TEORIA DE MOHR
Las dos ecuaciones se pueden representar enpueden representar en un diagrama de Mohr:
Diagrama de Mohr.
TEORIA DE MOHR
Di d M hDiagrama de Mohr.
“Los grandes proyectos están en las“Los grandes proyectos, están en las manos de grandes hombres. Sin embargo, en la oscuridad de las cimentaciones, existen hombres que hacen pequeños aportes,al monumento del conocimiento”al monumento del conocimiento
Charles‐Augustin de Coulomb1736‐1806
TEORIA DE COULOMBTEORIA DE COULOMB
La teoría deLa teoría de Coulomb, relaciona el esfuerzo cortante t, como función del esfuerzo normalesfuerzo normal n, la tangente del ángulo de fricción ginterna, y la cohesión c:
TEORIA DE COULOMB La resistencia al esfuerzo cortante de un suelo sigue una ley linealde un suelo, sigue una ley lineal,en un diagrama esfuerzo normal vs. esfuerzo cortante:
TEORIA DE COULOMBTEORIA DE COULOMB
1,400
0,800
1,000
1,200
o C
orta
nte
0,400
0,600
0,800
Esfu
erzo
0,000
0,200
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
Esfuerzo Normal
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
TEORIA DE MOHR- COULOMBRelaciona el esfuerzo horizontal y vertical, con la cohesión, y el ángulo de f ó d l l d l lfricción interna del suelo del suelo
TEORIA DE MOHR- COULOMB
OBTENCION DE LA EC. DE MOHR- COULOMB
TEORIA DE MOHR- COULOMB
ECUACIONECUACION DE MOHR- COULOMB
TEORIA DE MOHR- COULOMB
La ecuación representa, la relación de Mohr-relación de MohrCoulomb, o el estado de esfuerzos en una masa de suelo, cuando hay fuerzas verticales y horizontales. R l i l fRelaciona los esfuerzos efectivos horizontales, con los esfuerzos verticales alos esfuerzos verticales, a través de los parámetros, ángulo de fricción interna y la cohesión.
TEORIA DE MOHR- COULOMBRelaciona el esfuerzo horizontal y vertical, con la cohesión, y el ángulo de f ó d l l d l lfricción interna del suelo del suelo
ESFUERZOS DURANTE EL COLAPSO DEL SUELO
z
ESFUERZOS DURANTE EL COLAPSO DEL SUELO
Peso
H críticaPeso
T
N
Durante el colapso en el punto de falla:Durante el colapso, en el punto de falla:
Reemplazando el esfuerzo vertical por γh, en la ecuación de Mohr-Coulomb, y despejando h se obtiene h = H crítica:
El esfuerzo vertical es igual a la presión efectiva de suelo = γ h.
El empuje producido por la fuerza horizontal, tiene dos componentes que se oponen. Este empuje, cambia de
tid i t f did dsentido a una cierta profundidad.
En términos de esfuerzo, en el fenómeno del colapso delfenómeno del colapso del suelo, hay dos tensiones horizontales, que actúan en sentido contrario: Una desentido contrario: Una de empuje y otra de retención. El empuje crece con la profundidad z mientras queprofundidad z, mientras que la componente de cohesión que retiene, se mantiene
t t A i tconstante. A cierta profundidad, la primera tensión vence a la segunda
ALTURA MÁXIMA DE EXCAVACIÓNALTURA MÁXIMA DE EXCAVACIÓN
Altura crítica.‐
Cohesión, ARCILLAS ARENAS ARENAS c (kg/cm2) f=0
(m)c = 0(m)
CON FINOS
(m)
0.050.100.200.300 40
0.51.12.23.34 4
00000
1.12.24.36.58 70.40 4.4 0 8.7
Talud de reposo natural de la arena
CON EL ENSAYO DE CORTE DIRECTO, SE DETERMINA : EL PESO VOLUMETRICODETERMINA : EL PESO VOLUMETRICO,LA COHESION, Y EL ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO.INTERNA DEL SUELO.
3. LA GEOTECNIA APORTA AL DISEÑO DE CIMENTACIONESDISEÑO DE CIMENTACIONES
Nathan Mortimer NewmarkNathan Mortimer Newmark
Ing. Consultor de laTorre Latinoamericana.
Torre Latinoamericana. 44 Pisos. 188 m.
3. LA GEOTECNIA APORTA AL DISEÑO DE CIMENTACIONESDISEÑO DE CIMENTACIONES
Torre Latinoamericana en pie, después del terremoto de 1985. México.
PREMIO AISC
Placa recordatoria.
La torre ganó prestigio a nivel mundial cuando resistió un fuerte terremoto el 28 de julio de 1957, de magnitud 7.7 (Mw), gracias a su construcción con estructura de acero y pilotes profundos, que fueron y p p qnecesarios dada la frecuencia de sismos en la Ciudad de México, y la composición lodosa del suelo que hace complicada la construcción sobre ese terreno. Gracias a ello recibió el premio del Americansobre ese terreno. Gracias a ello recibió el premio del American Institute of Steel Construction (Instituto Americano de la Construcción de Acero), por ser el edificio más alto que jamás haya sido expuesto a una enorme fuerza sísmica como atestiguan inscripciones en placasuna enorme fuerza sísmica, como atestiguan inscripciones en placas colocadas en el vestíbulo y mirador del edificio. En 1985 la torre resistió el terremoto del 19 de Setiembre, cuya magnitud fue de 8,1 (Mw) con
i t l t d Mi h á d ió i d depicentro en la costa de Michoacán, y con duración aproximada de poco más de 2 minutos; el 20 de septiembre de 1985 soportó la réplica más grande de este terremoto, que alcanzó una magnitud de 7,5 (Mw), con epicentro cerca de Zihuatanejo, Guerrero.Actualmente se le considera uno de los edificios más seguros de la ciudad y del mundo a pesar de su ubicación potencialmente peligrosa.
CIMENTACION DE LA TORRE LATINOAMERICANA
CIMENTACION DE TANQUES
Tanque Villa Hermosa en Leonardo Ortiz. Chiclayo. Perú.
FUERZAS EN EL TANQUE
CIMENTACION DE TANQUE
Cimentación de Tanque Villa Hermosa en Leonardo Ortiz. Chiclayo. Perú.
CIMENTACION DE TANQUE
PILOTESPILOTES
EN GEOTECNIA SE DISEÑAN LAS CIMENTACIONES PROFUNDASPROFUNDAS
EN GEOTECNIA SE DISEÑAN PILOTESRESISTENCIA POR FUSTE
RESISTENCIA POR PUNTA
EN GEOTECNIA SE DISEÑAN PILOTES
QlímiteQlímite
as
d L
d/2Qs sv = Pe*L/2
mediosh
as
d=L
B
medioshss
sv = Pe*Lfondo
Qp
Elementos de un pilote
Ti l i d Pil t (P j ió )
EJECUCION DE PILOTES
Tipologia de Pilotes (Por su ejecución)
Pilotes Apisonadosp
Tipologia de Pilotes (Por su ejecución)
Pilotes Excavados
EJECUCION DE PILOTES APISONADOS
ELABORACION DE ARMADURA DE PILOTE
MARTILLO DE 2 toneladas FUSTE C iMARTILLO DE 2 toneladas FUSTE o Camisa
MARTILLO DE 2 toneladas FUSTE C iMARTILLO DE 2 toneladas FUSTE o Camisa
Grava con que se tapona el tubo
Martillo
Fuste
Colocación del concreto
COMPACTACION DEL CONCRETO Parte superior delPilote
EXCAVACION PARA PILOTESEXCAVACION PARA PILOTES
IZAJE DE ARMADURA EN PILOTES EXCAVADOSIZAJE DE ARMADURA EN PILOTES EXCAVADOS
4. CON LA GEOTECNIA SE HACEN DIAGNOSTICOS IN SITU.
STANDAR PENETRATION TEST
ENSAYO DE PENETRACION (SPT)ENSAYO DE PENETRACION (SPT)
GOLPEO E HINCADOGOLPEO E HINCADOCON MARTILLOCON MARTILLO
EXTRACCION DE MUESTRASEXTRACCION DE MUESTRAS
"If you can't reduce a difficult engineeringIf you can t reduce a difficult engineering problem to just one 8.5 by 11 inch sheet of
ill b bl d dpaper you will probably never understand it."
Ralph Brazelton Peck. Canadá 1912 New Mexico 2008Canadá 1912 – New Mexico 2008
ENSAYO DE PENETRACION (SPT)ENSAYO DE PENETRACION (SPT)
Ralph Brazelton Peck.
ENSAYO DE PENETRACION (SPT)ENSAYO DE PENETRACION (SPT)
Correcciones:
Ralph Brazelton Peck.
ENSAYO DE PENETRACION
ENSAYO DE PENETRACION
CIMENTACION DE PUENTE PITIPO
PLANTA
PUENTE COLGANTE PITIPO EN FERREÑAFE LAMBAYEQUEPUENTE COLGANTE PITIPO EN FERREÑAFE – LAMBAYEQUE
10.80 mSegún el “EMS” iSegún el “EMS” i“EMS”, existe grava (GP) a 10.80 m de profundidad.
“EMS”, existe grava (GP) a 10.80 m de profundidad.
PUENTE COLGANTEELEVACION
profundidad. A ese nivel se proyecta el fondo de un
i
profundidad. A ese nivel se proyecta el fondo de un
icaisson.caisson.
CONSTRUCCION DEL ESTRIBO IZQUIERDO DEL PUENTEQ
CONSTRUCCION DEL ESTRIBO DERECHO DEL PUENTE
Tipo de suelo a ‐Tipo de suelo a ‐p10.80m:Arcilla de mediana plasticidad, CL
p10.80m:Arcilla de mediana plasticidad, CLNo hay grava (GP).No hay grava (GP).
Se tuvo que realizar otro EMS hasta encontrar un estrato más resistente,
Resultados del ensayo dePenetración estándar.
estrato más resistente,de tal manera que soportelas cargas impuestas por elpuente. p
"The intense technical nature of engineering e te se tec ca atu e of e g ee gcan lead to a deficiency in an engineer's social spiritual and cultural life and ansocial, spiritual and cultural life, and an inability to communicate effectively“
“La intensa naturaleza técnica de la i i í d d i d fi i iingeniería, puede conducir a una deficiencia en la vida social, espiritual y cultural, y unaincapacidad para comunicarse efectivamente”
Ralph Brazelton Peck. Canadá 1912 New Mexico 2008Canadá 1912 – New Mexico 2008
