Patologies CAATB Sessió 1 v2011 01

24/12/2011
1
Postgrau de Patologia i Estudi Estructural de Construccions GEOTÈCNIA
Sessió 1 diap. 1Sessió 1 diap. 1
POSTGRAU DE PATOLOGIA I ESTUDIPOSTGRAU DE PATOLOGIA I ESTUDI
ESTRUCTURAL DE CONSTRUCCIONS
GEOTÈCNIA
SESSIÓ 1: Processos relacionats
amb el comportament del terrenyamb el comportament del terreny
Aquest document està protegit per una llicència Creative Commons de classe by-nc-nd. Podeu trobar la font i les condicions d’ús al següent link: http://www.estudiosgeotecnicos.info

24/12/2011
1
Contingut de matèries relatives a geotècnia durant el curs
Sessió 1 diap. 2
Sessió 1: processos relacionats
amb el comportament del terreny
Accions: edificació sòl
Falla del terreny
Assentament
Expansivitat
Col·lapse
Sessió 2: el reconeixement
geotècnic en la rehabilitació
Col lapse
Incidències sobre l’aqüífer
Sisme
Sessió 3: rehabilitació de
fonamentacions i millora del
terreny
OBJECTIUS DEL DIA
Sessió 1 diap. 3
OBJECTIUS DEL DIA:
- IDENTIFICAR ELS PROCESSOS I AGENTS QUE RELACIONEN
EL TERRENY AMB L’EDIFICI I QUE SÓN SUSCEPTIBLES DE
DESENVOLUPAR DANYS / PATOLOGIES
- ENTENDRE LA RELACIÓ ENTRE EL TERRENY I L’EDIFICI,
ESPECIALMENT A EFECTES DE LES ACCIONS QUE PODENESPECIALMENT A EFECTES DE LES ACCIONS QUE PODEN
CONDUIR A DANYS / PATOLOGIES

24/12/2011
2
Sessió 1 diap. 4
Influència de l’edificació sobre el sòl
Accions de l’edificació (o del procés constructiu) sobre el sòl
Sessió 1 diap. 5
Modificacions de l’estat
de càrregues
Excavacions / descàrrega (h / v)
Fonamentacions / càrrega (v)
Contenció activa / càrrega (h)
Modificació de la dinàmica
hídrica (gradients)
Abatiment del nivell freàtic (cons.)
Recàrrega d’aqüífers
Efecte pantalla de soterranis
Arrossegament / rentat de fins / sifonament
Modificació de la humitat Alteració d’equilibri evapotranspiració
Dessecació
Accés d’aigua al sòl
Arrossegament / rentat de fins / sifonament
Alteració de sòls
metaestables

24/12/2011
3
Sessió 1 diap. 6
Reaccions del sòl vers les accions de l’edificació
Sessió 1 diap. 7
Modificacions de l’estat de càrregues per descàrrega: movimentsg p g

24/12/2011
4
Sessió 1 diap. 8
Modificacions de l’estat de càrreguesg
per càrrega
falla
assentament
Sessió 1 diap. 9
Modificacions de l’estat de càrregues per empentes: moviments diferitsg p p

24/12/2011
5
Sessió 1 diap. 10
Modificació de la dinàmica hídrica Empentes lateralsModificació de la dinàmica hídrica Empentes laterals
Inestabilitat de talussos
Humitats
-modificacions de l’estat
tensional
- alteracions del gradient
alteracions del terreny per
edifici
- alteracions del terreny per
modificacions del gradient
terreny
Sessió 1 diap. 11
Modificació de la humitat
Expansivitat /
col·lapse

24/12/2011
6
Sessió 1 diap. 12
Danys per falla generalitzada del terreny
Falla generalitzada del terreny: Ll. Mohr – Coul. i P. De Terzaghi
Sessió 1 diap. 13
Condicions d’estabilitat d’un Estat límit últim del sòlCondicions d’estabilitat d’un
fonament
Estat límit últim del sòl
Estat límit de servei de l’estructura
Cohesió
Angle de fregament intern
Paràmetres resistents del terreny
LLEIS FONAMENTALS:
Criteri o “llei” de Mohr – Coulomb: Tf = C + σ tg ϕ
Principi de Terzaghi: Tots els processos de tipus mecànic (resistència i
deformació entre ells) estan governats per les tensions efectives
σ’ = σ - u Tf = C’ + σ’ tg ϕ’

24/12/2011
7
cohesió i angle de fregament intern
Sessió 1 diap. 14
La condició per a l'iniciLa condició per a l inici
dels lliscament
s'estableix segons les
següents expressions:
)()tgN(T Ac+≥ φ
c
A
+≥ φtg
N
A
T
AA
c+≥ )tg( φστ
paràmetres resistents: el criteri de Coulomb
Sessió 1 diap. 15
estudi sobre elsestudi sobre els
murs de conenció
1776:
τf = c + σ n * tg Φ

24/12/2011
8
paràmetres resistents: les tensions efectives
llei de Terzaghi
Sessió 1 diap. 16
)1(
S
s
uNNi −−=
forces considerades per
Coulomb
Tots els processos de tipus mecànic dels sòls (resistència i deformació entre
ells) estan governats per les tensions efectives
σ’ = σ - u τ = C’ + σ’ tg ϕ’
S
Falla generalitzada del terreny: expressió general
de Brinch - Hansen
Sessió 1 diap. 17

24/12/2011
9
Falla generalitzada del terreny: expressió per sòls coherents
saturats en situació “no drenada” (φ = 0)
Sessió 1 diap. 18
pvh = q + 5.14 Su (1 + sc + dc - ic - bc – gc)
El coeficient de seguretat total
Sessió 1 diap. 19
F = 3?
Perquè?

24/12/2011
10
Danys per falla generalitzada del fonament
Sessió 1 diap. 20
Falla generalitzada del terreny
Sessió 1 diap. 21

24/12/2011
11
Falla generalitzada del
terreny: danys
Sessió 1 diap. 22
falla generalitzada: intervenció
Sessió 1 diap. 23
-L’enfonsament d’una fonamentació o el trencament d’un talús depèn de:
- Les característiques pròpies del sòl (cohesió, angle de fregament
intern)
- La pressió intersticial
- La sobrecàrrega de terres
SI hi d i i
NO hi podem inervenir o la
intervenció és costosa
exercici: comentar quines situacions poden donar lloc a l’enfonsament d’una
fonamentació que fins al moment havia estat estable
SI hi podem inervenir
fàcilment

24/12/2011
12
Sessió 1 diap. 24
Condicions d’estabilitat d’un
f
Danys per assentament
fonament
Assentaments: evolució amb el temps i deformació del sòl
Sessió 1 diap. 25
Si: assentament
immediat
Sc: assentament per
consolidació
Ss: assentament per
lid ióconsolidació
secundària o fluència

24/12/2011
13
Principis teòric del càlcul d’assentaments
Sessió 1 diap. 26
Condicions d’estabilitat d’un
f
fonament
Mòdul de deformació elàstica (E)
Coeficient de compressió (Cc’)
Paràmetres “deformacionals” del
terreny
Model de Winkler: ks = q / s
“Llei” elàstica ajustada: dH = (H·Dp) / Es
(dH t t H i d l i ll ü tió E òd l là ti i l t d l t D(dH = assentament; H: gruix del nivell en qüestió; Es = mòdul elàstic equivalent del terreny; Dp =
sobrepressió induïda per la fonamentació)
“Llei” de la consolidació: dh=H×Cr'×log((po'+Dp1)/po')+H×Cc'×log((pc'+Dp2)/pc'))
(dh: assentament de la capa de sòl de gruix H; Cr’: coeficient de recompressió; Cc’: coeficient de
compressió; Dp1: valor mínim entre Dp i pc’)
Assentaments en sòls coherents:
evolució amb el temps i deformació del sòl
Sessió 1 diap. 27

24/12/2011
14
Danys per assentament / definicions
Sessió 1 diap. 28
Definicions bàsiques del moviment de fonamentacionsq
s: assentament: sa
δs: assentament diferencial: sb-sa
β: distorsió angular: (sb-sa)/La-b
ω: inclinació: angle girat respecte a la vertical segons la línia mitja que defineix la posició deformada
de la fonamentació
Valors límit de deformabilitat (CTE DB SE-C)
Sessió 1 diap. 29

24/12/2011
15
Deformacions en arruf o “quebrant”
Sessió 1 diap. 30
Arcs de descàrrega per assentament d’arruf
Sessió 1 diap. 31

24/12/2011
16
Esquerdes divergents per trencament “a quebrant”
Sessió 1 diap. 32
Esquerdes típiques de cantonada
Sessió 1 diap. 33

24/12/2011
17
Sessió 1 diap. 34
Resposta unitària de l’estructura Esquerda per assentament
diferencial d’un mur
Sessió 1 diap. 35
Esquerda per assentament d’un
pilar en la junció amb l’envà

24/12/2011
18
Sessió 1 diap. 36
Esquerda per assentament d’un envà afavorida per la presència d’una finestra
Sessió 1 diap. 37
Esquerdes per flexió de murs de càrrega

24/12/2011
19
Sessió 1 diap. 38
Assentament generalitzat d’un replè estructural: afecció a coberta
Sessió 1 diap. 39
Assentament generalitzat d’un replè: deformació coberta

24/12/2011
20
Sessió 1 diap. 40
Assentament generalitzat d’un replè: trencament envans
Sessió 1 diap. 41
Assentament generalitzat d’un replè: distorsió finestrals

24/12/2011
21
Sessió 1 diap. 42
Assentament generalitzat d’un replè: distorsions
Sessió 1 diap. 43
Assentament generalitzat d’un replè: trencament envans - forjat

24/12/2011
22
Sessió 1 diap. 44
Assentament generalitzat d’un replè (detall afecció forjat i pilar)
Sessió 1 diap. 45
Assentament generalitzat d’un replè: sostre, envans, distorsions

24/12/2011
23
Sessió 1 diap. 46
Assentament generalitzat d’un replè, detalls
Sessió 1 diap. 47
comentar: direcció dels moviments?

24/12/2011
24
Sessió 1 diap. 48
Estructura de contenció del replè estructural: comentar
direcció dels moviments
Assentaments: proposta d’exercici (grups de 3-4 persones)
Sessió 1 diap. 49
Hem sol·licitat un estudi geotècnic per a un projecte de rehabilitació. En
l’ d i l í l d i dil’apartat de recomanacions, el capítol destinat a assentaments diu
textualment:
-L’assentament màxim que s’estima pugui assolir l’edifici sota les condicions
que haurà de suportar el terreny sota la fonamentació és de 2.54 cm, un
valor que permet assegurar una correcta admissibilitat de l’estructura a les
deformacions induïdes per les càrregues que haurà d’assumir la
fonamentaciófonamentació.
Discutir la suficiència de l’anàlisi. Comentar la validesa de la informació.
Valorar les repercussions d’un assentament com el que s’ha estimat sobre
una estructura nova i sobre una estructura que es preveu rehabilitar.

24/12/2011
25
Sessió 1 diap. 50
Col·lapse de sòls
Col·lapse de sòls: naturalesa
Sessió 1 diap. 51
-Sòls col·lapsables o metaestables: pateixen un assentament sense
necessitat de càrrega per efecte de l’increment d’humitat.
-Causes:
-Sòls granulars amb compacitat molt baixa
-Sòls granulars feblement cimentats per un component soluble
-Sòls o roques formats per íntegrament components solubles
-Sòls susceptibles a la tubificació

24/12/2011
26
Col·lapse de sòls: efectes
Sessió 1 diap. 52
-Amb molta posterioritat a la construcció de l’edificació pot produir un
assentament molt important i sobtat per efecte de col·lapse.
-Problemes importants en casos en que es canvien les condicions d’ús
d’edificacions situades sobre aquests materials que durant molt temps no
han patit problemes.
-Risc proper: baix. Alguns casos a considerar en:
-Sòls llimosos susceptibles de tubificació a la Conca d’IgualadaSòls llimosos susceptibles de tubificació a la Conca d Igualada
-Formacions evaporítiques de la conca central
Col·lapse de sòls: estats de consistència
Sessió 1 diap. 53
elasticitat
plasticitat
resistència nul·la
sobresaturat
Límite líquido
(WL)
Límite plástico
(WP)
Límite de retracción
(W )
Estado líquido
Estado plástico
Estado semisólido
Humedadcreciente
Mezcla fluida
de agua y suelo
fragilitat subsaturat
(WP)
Estado sólido
H
Suelo seco

24/12/2011
27
Valoració de la col·lapsabilitat d’un sòl: criteri de Gibbs
Sessió 1 diap. 54
Col·lapsable si Gn <
2.6
1+(0,026·wL)
Valoració de la col·lapsabilitat d’un sòl: assaig en edòmetre
Sessió 1 diap. 55

24/12/2011
28
Assaig de col·lapse en edòmetre
Sessió 1 diap. 56
Sessió 1 diap. 57
Expansivitat

24/12/2011
29
Expansivitat
Sessió 1 diap. 58
-Conceptes bàsics:
-Estructura mineralògica de les argiles
-Humitat de saturació / estats de consistència en relació al potencial
expansiu.
-Qüestió:
-Hi ha argiles expansives o condicions favorables a l’expansivitat?
Expansivitat: zones de risc
Sessió 1 diap. 59

24/12/2011
30
Expansivitat: factors condicionants
Sessió 1 diap. 60
-Mineralogia del sòl: Esmectites Na > Esmectita Ca > Illita > Caolinitag
-Densitat (+Gn +Sw)
-Estat de tensions (+σ - Sw)
-Humitat inicial (+H - Sw)
Expansivitat: factors determinants
Canvis d’humitat periòdics (clima)-Canvis d humitat periòdics (clima)
-Canvis d’humitat en relació al procés constructiu, a la rehabilitació o
l’ús de l’edificació
-Presència de plantes amb necessitats d’aigua estacionals
Expansivitat: la capa activa
Sessió 1 diap. 61
IL = (w – wp) / Ip

24/12/2011
31
Danys per processos d’expansivitat
Sessió 1 diap. 62
Evolució del procés
-Equivalents (en “sentit contrari”) als descrits pels fenòmes
d’assentament.
-Danys lleus: deformacions lleus de paviments i de marcs de portes o
finestres (problemes d’ús)
-Danys mitjans: deformacions importants de paviments, afecció inicial
a estructura. Aparició d’esquerdes en tancaments.
-Danys importants: aixecament de fonamentacions superant el límit
admissible de servei (tancaments, conduccions afectades...)
-Danys severs: aixecament de fonamentacions superant el límit últim
de l’estructura.
Valoració preliminar de l’expansivitat d’un sòl
Sessió 1 diap. 63

24/12/2011
32
Valoració de l’expansivitat d’un sòl: assaig en edòmetre
Sessió 1 diap. 64
risc potencial inflament lli re tensió mà ima d'inflamentrisc potencial
d'inflament
inflament lliure
%
tensió màxima d'inflament
kPa
baix < 10 < 30
mitjà 10 ‐ 20 30 ‐ 120
alt 20 ‐ 30 120 ‐ 250
molt alt > 30 > 250
Valoració de l’expansivitat d’un sòl: assaig Lambe
NOMÉS
QUALITATIVA
Sessió 1 diap. 65

24/12/2011
33
Evolució típica d’un problema d’expansivitat
Sessió 1 diap. 66
-Estat inicia d’ús de l’habitatge increment de la humitat en la zonag
interior edificada per descompensació de l’equilíbri hídric del sòl danys
menors (portes que no tanquen, paviments lleugerament deformats). El
procés s’estabilitza en poc temps (dos anys...)
-Aportació d’aigua per rec continuat i intens o pèrdues lleus de canonades
deformacions inicials de l’estructura. Esquerdes properes als
tancaments.
-Aportacions d’aigua importants (pèrdues de piscines, trencament de
d ) i t l lit t d’ l f t icanonades...) aixecament localitzat d’algunes fonamentacions,
problemes estructurals greus.
-Zones amb règim climàtic àrid sever en presència d’argiles altament
expansives ruïna de les estructures.
Casos propers a tenir en compte
Sessió 1 diap. 67
-Algunes formacions de sòls i sediments terciaris de les conques prelitorals
(Vallès – Penedès).
-Casos més significatius en formacions terciàries de la fossa del Camp
(p.e. Santa Oliva).
-Materials margosos del Pliocè del pla de Barcelona en cas de descàrrega
significativament important per la construcció de soterranis.

24/12/2011
34
Sessió 1 diap. 68
Aqüífers i construccions sota rasant
Efectes recíprocs aqüífer - edifici
Sessió 1 diap. 69
Efectes aqüífer – edifici (directes):
- modificacions estat de càrregues
- intrusions
Efectes obra –> aqüífer -> terreny -> edifici / obra
- modificacions estat de tensions
- efecte drenefecte dren
- efecte pantalla
- rentat de fins
- sifonament

24/12/2011
35
Efectes / accions directes de l’aqüífer sobre l’edifici
modificació de
l’estat de
Sessió 1 diap. 70
l’estat de
càrregues
Nova
EmpentaAscens de la
cota
piezomètrica
Empenta
hidràulica
Efectes / accions directes de l’aqüífer sobre l’edifici
intrusions
Sessió 1 diap. 71

24/12/2011
36
Efectes de l’obra en execució sobre l’aqüífer i el seu context
modificació de l’estat de tensions local
Sessió 1 diap. 72
Situació inicial
Q(f) Q(i) ?
Q(i)
Descens de
Nivell freàtic
¿ Q(f) = Q(i) ?
Efectes de l’obra sobre l’aqüífer
efecte dren de l’edifici -> abatiment del N.F.
Sessió 1 diap. 73
flux
dren

24/12/2011
37
Efectes de l’obra sobre l’aqüífer
efecte pantalla de l’edifici -> ascens / abatiment del N.F.
Sessió 1 diap. 74
flux
barrera
flux
Efectes de l’obra en execució sobre l’aqüífer -> el terreny
rentat de fins per bombament
Sessió 1 diap. 75
rentat de fins per bombament
flux hídric
grans arrossegats

24/12/2011
38
Sinkholes: cas extrem de dissolució + arrossegament de fins
prof = 100 m
Sessió 1 diap. 76
Sinkholes domèstics... Prof = 12 m
Sessió 1 diap. 77

24/12/2011
39
Sinkholes... a Bellaterra (v = 350 m3)
Sessió 1 diap. 78
Efectes de l’obra en execució sobre l’aqüífer -> el terreny
sifonament
Sessió 1 diap. 79
sifonament
σ’ = σ - u ; (si C = 0) --> τ = σ’ tg ϕ’ ... si u = σ ... σ’ = 0 --> ?

24/12/2011
40
Sifonament... cas pràctic
Sessió 1 diap. 80
Sessió 1 diap. 81
Danys per efecte de sisme

24/12/2011
41
Danys per efecte de sisme
Sessió 1 diap. 82
-incidència directa sobre el terreny: liqüefacció del sòl i falla
general de la superestructura
-Incidència directa sobre l’estructura:
-Cisalla
-Ressonància
-Palmeig
Dany per sisme: liqüifacció del sòl (Nagata)
Sessió 1 diap. 83

24/12/2011
42
Danys per sisme: esquerdes en “creu de Sant Andreu” (Cali)
Sessió 1 diap. 84
Dany per sisme: cisalla a nivell dels forjats (Cali)
Sessió 1 diap. 85

24/12/2011
43
Danys per sisme: ressonància
Sessió 1 diap. 86
Danys per sisme: “palmeig” (Ciutat de Mèxic)
Sessió 1 diap. 87

24/12/2011
44
Sessió 1 diap. 88
RESUM DEL DIA
PROCESSOS I AGENTS QUE RELACIONEN EL TERRENY AMB L’EDIFICI I
QUE SÓN SUSCEPTIBLES DE DESENVOLUPAR DANYS / PATOLOGIES:QUE SÓN SUSCEPTIBLES DE DESENVOLUPAR DANYS / PATOLOGIES:
- PÈRDUA DE CONFINAMENT LATERAL
- SOBRECÀRREGA
- CANVIS EN EL GRADIENT HIDRÀULIC
- CANVIS D’HUMITAT
EFECTES DE LES ACCIONS QUE PODEN CONDUIR A DANYS /
PATOLOGIES
- FALLA GENERALITZADA
- ASSENTAMENT
- AFECCIONS PER O SOBRE L’AQÜÍFER
- INFLAMENT / COL·LAPSE
- SISME
Sessió 1 diap. 89
moltes gràcies per la vostra atenció

Patologies CAATB Sessió 1 v2011 01

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

En vedette

En vedette (16)

Plus de Geotecnia Geosuport

Plus de Geotecnia Geosuport (6)

Patologies CAATB Sessió 1 v2011 01