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• Rolando Becerra Muñoz

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09/05/2018

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO:

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09/05/2018

CAPÍTULO

VI_GEOLOGÍA

CONSTRUCCIÓN DE

APLICADA

A

LA

EDIFICACIONES EXPLORACIÓN Y

EMPLAZAMIENTO, CIMENTACIÓN

6.1. Influencia de las condiciones geológicas en las cimentaciones. 6.2. Problemas de emplazamiento, exploración y cimentación. 6.3. Cimentación sobre suelos inestables. Problemas de aguas subterráneas en la cimentación. 6.4. Programasexploratorios

para

diversas

categorías e

edificaciones:

6.1. Influencia de las condiciones geológicas en las

cementaciones. •Toda estructura ha de apoyarse necesariamente en el terreno, que puede considerarse un material más de

los que la

conforman.

•Sin embargo, en comparación con el resto de los materiales estructurales, como el hormigón o el acero, el suelo es menos resistente y más deformable.

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• Por consiguiente, no puede resistir las mismas tensiones Y resulta preciso dotar a la

cimentaciones

estructura de unos apoyos o

que repartan y transmitan al terreno unas

presiones que sean compatibles con su resistencia y con su deformabilidad

• Existe así una inevitable conexión entre las

condiciones

geológicas, el diseño de la cimentación y la construcción. • Por lo tanto se debe ser cuidadoso en el estudio geológico ‐ geotécnico, aún en los proyectos ingenieriles más pequeños.

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• La planificación de las cimentaciones en la construcción y de todas otras cimentaciones consiste

en tres operaciones

esenciales: 1. Determinar exactamente la naturaleza de los suelos que van actuar como apoyo en la cimentación. 2. Calcular las cargas que serán transmitidas por la estructura de la cimentación a los suelos que la soportan. 3. El proyecto de una estructura de la cimentación, adecuada a las condiciones que dieran orígenes a las operaciones 1 y 2.

REQUISITOS PARA HACER UNA BUENA CIMENTACION

a) Estudio del terreno b) Conocer los esfuerzos a los que va estar

sometida dicha

cimentación. c) No deberá producir un asiento en el

terreno que no sea

absorbible por la estructura.

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6.2.Problemas de emplazamiento, exploración y

cimentación. •La diversidad del medio geológico y la

complejidad de sus

procesos hacen que en las obras de ingeniería se deben resolver situaciones donde los factores geológicos son condicionantes de

un proyecto de ingeniería.

• En primer lugar, por su mayor importancia, estarían los riesgos geológicos, cuya incidencia puede afectar a la seguridad o la viabilidad del proyecto. • En segundo lugar están todos aquellos factores geológicos

cuya presencia condicione técnica o económicamente la obra.

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Estos factores y su influencia en los problemas geotécnicos se muestran a continuación: 1.Influencia de la litología en el comportamiento geotécnico del terreno

2.Estructuras geológicas y problemas geotécnicos 3.Efectos de los procesos geológicos relacionados con el agua y su influencia geotécnica 4.Influencia de los procesos

geológicos en la ingeniería y el

medio ambiente

INFLUENCIA

DE

LA

LITOLOGIA

EN

EL

COMPORTAMIENTO GEOTECNICO DEL TERRENO

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GRANITOS CON CUARZO, PLAGIOCLASAS Y MICAS

LITOLOGIA Rocas duras

FACTORES CARACTERISTICOS Minerales duros y abrasivos

PROBLEMAS GEOTECNICOS Abrasividad

Rotura en taludes mineros

LITOLOGIA FACTORES CARACTERISTICOS Resistencia media a baja Rocas blandas

Minerales alterables

PROBLEMAS GEOTECNICOS Roturas de Taludes Deformabilidad en túneles Cambio de propiedades con el tiempo

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LA TORRE INCLINADA DE PISA

LITOLOGIAFACTORES CARACTERISTICOS Suelos Blandos Resistencia baja a muy baja

PROBLEMAS GEOTECNICOS Asientos en cimentaciones

Subsidencia en suelos lacustres afectando a la Basílica de Nª Sª de Guadalupe (Mexico D.C.)

LITOLOGIA Suelos Orgánicos y biogénicos

FACTORES CARACTERISTICOS Alta compresibilidad Estructuras metaestables

PROBLEMAS GEOTECNICOS Subsidencia y colapso

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FALLA NORMAL

ESTRUCTURAS GEOLOGICAS Fallas y Fracturas

FACTORES CARACTERISTICOS Superficies muy continuas : Espesor variable

PROBLEMAS GEOTECNICOS Roturas, inestabilidades acumulación de tensiones, filtraciones y alteraciones

Estratos y Diaclasas

ESTRUCTURAS GEOLOGICAS Planos de Estratificación

FACTORES CARACTERISTICOS Superficies continuas: poca separación

PROBLEMAS GEOTECNICOS Roturas, inestabilidades y Filtraciones

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Pliegues en Cuarcitas

ESTRUCTURAS GEOLOGICAS Pliegues

FACTORES CARACTERISTICOSPROBLEMAS GEOTECNICOS Superficie de gran continuidad Inestabilidad, filtraciones y tensiones condicionados a la orientación

ESQUISTOS REPLEGADOS

ESTRUCTURAS GEOLOGICAS foliación, esquistosidad

FACTORES CARACTERISTICOS

PROBLEMAS GEOTECNICOS

superficies poco continuas y cerradas

Anisotropía en función de la orientación

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6.3. Cimentación sobre suelos inestables. Problemas de

aguas subterráneas en la cimentación.

• Toda estructura está en contacto con el suelo. Como consecuencia, es indispensable que la interacción entre

la estructura

y el suelo,

definida por los límites impuestos a las presiones de contacto y a los asentamientos, sea claramente entendida. • La utilización de valores empíricos de la capacidad portante del suelo, podrá considerarse adecuada y segura solamente cuando estos valores

hayan sido establecidos mediante la práctica local y experimentada satisfactoriamente en estructuras similares en esa misma localidad.

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• Para el caso de estructuras importantes

siempre será

necesario establecer la capacidad portante en base a estudios de suelos, que contemplen una evaluación de la geología del

lugar, precisen niveles de cimentación y presiones admisibles de carga, establecidas tanto en función de la seguridad como de las deformaciones permisibles para el sistema estructural de que se trata.

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Problemas de aguas subterráneas en la cimentación.

a) El agua en el subsuelo es siempre causa de problemas y dificultades. b) Algunos de los problemas causados por el

agua

son los siguientes:

• Dificultades constructivas, tanto en la excavación como en la colocación del concreto. • Asentamientos debidos a saturación de suelos compresibles. • Reducción en la capacidad portante del suelo al reducirse su resistencia al corte. • Remoción del suelo debajo de las cimentaciones debido a acciones de bombeo. • En climas muy fríos, fallas debidas a heladas. • Problemas de licuefacción, en arenas sucitas, con los asentamientos consecuentes. • Hinchazón o expansión en ciertos tipos de arcillas. • Efectos de subpresión.

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•El problema de los niveles ascendentes y descendentes de las napas freáticas. Es uno de los problemas más difundidos en los trabajos de ingeniería civil.

• La mayoría de los edificios en altura, han tenido problemas con la fluctuación de las napas freáticas, a pesar de contar con un buen estudio

de mecánica de suelo y si se

cumplieron las premisas impuestas por tales estudios, No

debemos olvidar que a pesar de todos los avances en las aproximaciones teóricas, el asentamiento es perfectamente previsible,

si

se

efectuó

el

estudio

geológico

correspondiente, con todas las variantes en las condiciones

del subsuelo que producen las características geológicas.

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EFECTOS DE LOS PROCESOS GEOLOGICOS RELACIONADOS

CON

EL

AGUA

Y

SU

INCIDENCIA GEOTECNICA

INFLUENCIA DE LOS PROCESOS GEOLOGICOS EN

LA INGENIERIA Y EN EL MEDIO AMBIENTE

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INFLUENCIA DE LOS PROCESOS GEOLOGICOS EN LA INGENIERIA Y EN EL MEDIO AMBIENTE

6.4. Programas exploratorios para diversas categorías de edificaciones: • La geología ayuda a ver cómo las condiciones geológicas afectan las actividades del Ingeniero

y

cómo

pueden

simplificar o complicar su trabajo.

• Para ello se establecen los siguientes objetivos específicos, que consisten en:

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• Conocer el funcionamiento global de la tierra a nivel de procesos internos (endógenos) y superficiales (exógenos)

• Entender los procesos relacionados con la deformación dúctil y frágil de las rocas, que condicionan el comportamiento mecánico de los macizos rocosos • Ser capaz de interpretar un mapa geológico

sencillo y

comprender su utilidad para la ubicación y el trazado de obras civiles

• Reconocer en campo y laboratorio los distintos tipos de rocas • Conocer e interpretar en términos genéticos las formas del relieve y su importancia

principales

para la ordenación del

territorio • Entender la influencia del clima sobre el relieve y su control sobre los principales procesos geomorfológicos • Conocer la importancia del agua en el modelado del relieve

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‐ Ser capaz de evaluar la peligrosidad asociada a

los procesos geológicos superficiales.

EN EDIFICACIONES •La geología en las edificaciones constituye la zapata en la

cual se apoyan todas las

edificaciones existentes en la

actualidad, pues, se debe realizar siempre un estudio del suelo sobre la cual los ingenieros civiles deben construir. •Sino se realizan los estudios del suelo debido la mayoría de las edificaciones con el tiempo pueden tener problemas los cuales son muy

difíciles de reparar estando ya la

edificación terminada.

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FUERZAS INTERNAS Y EXTERNAS • La Geodinámica es una rama de la Geología, que trata de los agentes o fuerzas que intervienen en los procesos dinámicos de la Tierra. Se subdivide en:

• Geodinámica interna o procesos endógenos: De

los

factoresy fuerzas profundas del interior de la Tierra; así como de las técnicas y métodos especiales para el conocimiento de la estructura

de las capas más

profundas (técnicas geofísicas).

• Geodinámica externa o procesos exógenos: De los factores y fuerzas externas de la Tierra (viento, agua, hielo, etc, ligada al clima y a la interacción de éste sobre la superficie o capas más externas).

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ASPECTOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS A CONSIDERAR •Los

estudios

geológicos

y geotécnicos

considerar los siguientes aspectos para el

deben diseño

adecuado y construcción eficiente de carreteras:

a) En la conformación de terraplenes: • Conformación con suelos apropiados.

• El

material

de los terraplenes tiende a consolidarse.

• Es

necesaria

la compactación

enérgica

y sistemática.

• Propiedades del terreno natural de cimentación. • Estabilidad de taludes. • Problemas

de corrimientos

o

deslizamientos

rotacionales. • Zonas de capa freática somera.

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b) En cortes o desmontes:

•Reconocimiento geotécnico adecuado. •Estabilidad de taludes. •Naturaleza de los materiales.

c) En explanadas: •Es apoyo para el firme •El comportamiento del firme está ligado a las características resistentes de los suelos de la explanada. •El firme protege a la explanada de los agentes atmosféricos.

•Capacidad soporte de la explanada adecuada. •Los suelos de la explanada deben seleccionarse

con criterios más

estrictos que para el resto del terraplén.

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d) Otros problemas geotécnicos: •Zonas de turbas o de arcillas muy compresibles.

•Zonas de nivel freático muy superficial. •Zonas de rocas alteradas. •Erosiones y arrastres de materiales en laderas. •Vados o zonas inundables. •Carreteras en la proximidad de ríos y arroyos. •Zonas de gran penetración de la helada. •Fallas geológicas.

Gracias por su atención

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