Estudios geotécnicos: ¿Qué son?¿para que sirven?¿son necesarios?
7 de junio de 2024
En este artículos vamos a explicar con todo lujo de detalles como se realiza en un estudio geotécnico, pero antes de leer este artículo debes haber empezado por este más básico sobre los estudio geotécnicos: https://estudiolg.es/estudios-geotecnicos-que-son-para-que-sirvenson-necesarios/
Como habrás leído en el artículo básico son obligatorios para construir una vivienda y hay muchos tipos de estudios geotécnicos, de hecho existe un reglamento por el cual identificando que tipo de vivienda unifamiliar vas a construir nos indicará que tipo de estudio debemos realizar:
TIPO C-O
Aplica a:
Viviendas unifamiliares aisladas o pareadas de menos de 4 plantas y superficie construida inferior a 300 m2.
Se realizará:
1 calicata (C)
2 penetraciones dinámicas (PD)
TIPO C-1
Aplica a:
– Viviendas unifamiliares aisladas o pareadas de menos de 4 plantas y superficie construida superior a 300 m2
– Viviendas unifamiliares adosadas en uno o varios grupos de viviendas (Cada bloque se considerará como una
unidad de edificación independiente).
Se realizará:
De 300 a 800 m2 -> 1 sondeo (Sl) y 2 ensayos de penetración dinámica (PD).
De 800 a 1.500 m2 -> 2 sondeos (SI) y 2 ensayos de penetración dinámica (PD).
De 1.500 a 2.000 m2 -> 2 sondeos (SI) y 3 ensayos de penetración dinámica (PD).
De 2.000 a 2.500 m2 -> 3 sondeos (SI) y 3 ensayos de penetración dinámica (PD).
De 2.500 a 3.000 m2 -> 3 sondeos (SI) y 4 ensayos de penetración dinámica (PD).
De 3.000 a 3.500 m2 -> 3 sondeos (SI) y 5 ensayos de penetración dinámica (PD).
De 3.500 a 4.000 m2 -> 4 sondeos (SI) y 5 ensayos de penetración dinámica (PD).
De 4.000 a 4.500 m2 -> 4 sondeos (SI) y 6 ensayos de penetración dinámica (PD).
De 4.500 a 5.000 m2 -> 4 sondeos (SI) y 7 ensayos de penetración dinámica (PD).
De 5.000 a 5.500 m2 -> 5 sondeos (SI) y 7 ensayos de penetración dinámica (PD).
Además en dicho reglamento se define las profundidades de sondeos y ensayos in situ:
TIPO C-0 y C-1. Construcciones de menos de 4 plantas:
Sin sótano: 7,00 m de profundidad.
1 sótano: 10,00 m de profundidad.
2 sótanos: 14,00 m de profundidad.
TIPO C-2. Construcciones entre 4 y 10 plantas:
Sin sótano 7,00 m de profundidad.
1 sótano 10,00 m de profundidad.
2 sótanos 14,00 m de profundidad.
3 sótanos 18,00 m de profundidad.
TIPO C-3. Construcciones entre 11 y 20 plantas:
1 sótano 12,00 m de profundidad.
2 sótanos 17,00 m de profundidad.
3 sótanos 22,00 m de profundidad.
El Plan de Ensayos depende de forma directa de la naturaleza del terreno, por lo que sólo se pueden establecer unos criterios básicos:
– Campañas que llevan una calicata:
Granulometría
Límites de Atterberg
Sulfatos
Baumann Gully
Agua
Ensayos de expansividad
– Campañas entre 1 y 2 sondeos
Humedad
Densidad
Compresión Simple
Granulometría
Límites de Atterberg
Sulfatos
Baumann Gully
Agua
Ensayos de expansividad
– Campañas de más de 2 sondeos:
Se incrementará una identificación y ensayo de resistencia a compresión simple por cada sondeo.
Sulfatos se incrementa en un 50% a lo arriba indicado.
Cortes directos, expansividad, Baumann Gully y análisis de agua (queda a libre criterio de cada técnico.
¿Que nos encontramos en el estudio geotécnico?
Calicatas
Definirán cuantas se hacen, las coordenadas de las mismas y su profundidad.
También se informa de la presencia de nivel freático en el caso de alcanzarlo.
Pruebas de penetración dinámica superpesada (DPSH)
Nos indicarán el número de ensayos de penetración dinámica realizados y el modelo del penetrómetro dinámico superpesado utilizado, las coordenadas donde se realizan dichas penetraciones, la profundidad alcanzada y el motivo de finalización de prueba.
El ensayo consiste en contabilizar el número de golpes necesarios para hincar tramos de varillaje de 20 cm (N20). Los golpes son dados por una maza de peso conocido que cae libremente desde una altura fija. En el extremo inferior del varillaje se coloca una puntaza de mayor diámetro con el fin de reducir el rozamiento parásito por fuste y facilitar su extracción, ya que la puntaza queda perdida en el interior del suelo al finalizar el ensayo.
El parámetro N20 permite calcular la resistencia dinámica por punta utilizando la fórmula de hinca de los holandeses:
Rd = (M . M . H) / [A . e (M+P)]
donde:
Rd = resistencia dinámica, en kg/cm2
M = peso de la maza (63.5 kg)
H = altura de caída (76 cm)
A = sección de la puntaza (20 cm2 )
e = penetración unitaria del penetrómetro por golpe, en cm (20/N20)
P = peso de la puntaza y cabeza de golpeo (1.5 kg) + varillaje (6 kg/m)
La prueba se dará por finalizada cuando se dé alguna de las siguientes condiciones:
- Se alcance la profundidad previamente establecida.
- Se superen los 100 golpes para una penetración de 20 cm. Es decir, N20>100.
- Cuando tres valores consecutivos de N20 sean iguales o superiores a 75 golpes.
- El valor del par de rozamiento supere los 200 N.m.
Trabajos de laboratorio
Las muestras extraídas durante la realización de la calicata han sido analizadas con el fin de obtener la información necesaria para la elaboración del presente estudio geotécnico, adoptando criterios de representatividad de la naturaleza del subsuelo por debajo de la cota de cimentación.
Ensayos de identificación
Granulometría de suelos por tamizado UNE 103-101-95
Límite líquido por el método de la cuchara UNE 103-103-94
Límite plástico UNE 103-104-93
Ensayos químicos del suelo
Contenido de sulfatos solubles UNE 83963-2011
Determinación del grado de Acidez Baumann-Gully UNE-EN 16502-2015
Ensayos químicos del agua
Determinación del valor del Ph UNE 83952
Determinación del Residuo seco a 110ºC (mg/l) UNE 83957
Determinación de sulfatos (SO4 + ) (mg/l) UNE 83956 Doc. Nº: 015 – GTL/24 Ref. Determinación de contenido
de magnesio (Mg2 + ) (mg/l) UNE 83955
Determinación dióxido de carbono libre (CO2) (mg/l) UNE EN 13577
Determinación de contenido en amonio (NH4 + ) (mg/l) UNE 83954
Se nos informará de todos estos parámetros. Tal vez los más relevantes son los factores que pueden ser agresivos al hormigón ya que hay que tenerlos en cuenta en la elección del tipo de hormigón a emplear en la cimentación.
Por ejemplo los del agua si llegamos a ella con la calicata ya que nos identifican en cierta medida su pH así como su agresividad al hormigón. El de los sulfatos en el terreno que también puede afectar a la elección del hormigón así como la acidez.
Lo mejor es obtener que ninguno de los parámetros es agresivo al hormigón ya que podremos aplicar el estándar el cual es más habitual y económico.
Descripción del terreno
Nos suelen poner una descripción geológica general de la zona la cual suele ser común en todo el municipio o incluso en la región.
También nos describen el solar a nivel de estratos del mismo, es decir según se vaya realizando la calicata se irán tomando medidas de las diferentes capas que se encuentran y dando su composición, por ejemplo:
De 0,00m a 0,70m -> Cubierta vegetal formada por arenas limosas de color negro con restos de raíces.
De 0,70m a 1,60m -> Arenas limo-arcillosas con algo de materia orgánica de color marrón grisáceo y de compacidad floja a media.
De 1,60m a 2,70m -> Nivel de bolos y gravas cuarcíticas heterométricas, subredondeadas, de origen aluvial, en matriz arenolimosa, de color marrón y de compacidad media a densa.
Durante la realización de los ensayos se detectó la presencia del nivel freático a una profundidad de 2,00 m.
Análisis de soluciones
Vamos a una de las partes más importante de este informe, la gráfica/tabla que nos informa de los resultados de los penetros. Cogiendo los datos de la profundidad y en número de golpes calcularemos la Rd (resistencia dinámica) con la fórmula de los holandeses como ya hemos comentado anteriormente.
Rd = (M . M . H) / [A . e (M+P)]
Rd = (63,4 . 63,5 . 76) / [20 . (20/N) . (63,5+1,5+(6.m))] = (N . 306,451) . [1/(26+2,4.m)]
Sustituyendo N y m iremos calculando Rd
Una vez tenemos calculada Rd utilizaremos el coeficiente de BUISSON para relacionar Rd con Re:
Re = Rd . B
Re: Resistencia Estática
Rd: Resistencia dinámica
B: Coeficiente de transformación de Buisson (0 – 1)
El coeficiente de transformación de Buisson trabaja de forma habitual entre 0.3 y 0.75. En este ejemplo utilizaremos el valor de 0.35 guiandonos de esta tabla:
Obteniendo así la fórmula:
Re = Rd . 0,35
Que nos da los siguientes valores:
Ahora es el momento de obtener la presión admisible del terreno Qadm según la fórmula de MEYERHOF simplificada:
Qadm = Re / F
Qadm: Presión admisible de cálculo (Kg/cm2)
Re: Resistencia estática
F: Coeficiente de seguridad (1,2,3,4…10…20)
Cogiendo un coeficiente de seguridad teniendo en cuenta la zona en la que nos encontramos, la sismicidad de la misma, etc… un valor muy conservador sería 20 dejando así la fórmula:
Qadm = Re / 20
Lo que nos da una tabla con los siguientes datos:
El parámetro Qadm será el que defina la profundidad de nuestros cimientos y podemos representarlo también en forma gráfica para entenderlo más rápidamente. No todos los geotécnicos dan gráficas lo más habitual es que den una profundidad y un valor de cálculo pero puede que nos adjunten una gráfica de esos valores:
Una vez nuestro arquitecto cuenta con estos valores podrá calcular la estructura de la vivienda y sus cimientos con la seguridad de conocer que sustenta la vivienda.
Como podemos ver la línea roja muestra una situación habitual donde aumentando la profundidad aumenta de forma progresiva la resistencia del terreno.
En la línea azul vemos que según aumentamos la profundidad en los primeros metros la resistencia va en aumento de forma progresiva. Pero en la zona de los 1,8 m a 2 m de profundidad hay una capa de poca resistencia aproximadamente de unos 40 cm (según las tablas calculamos un valor entre 20 cm y 60 cm). Esta capa de poca resistencia llega a entregar una resistencia de valor de 1,56 kg/cm2 en torno a los 2m de profundidad. A partir de los 2,2m el terreno se vuelve a comportar de forma progresiva aumentando su valor nuevamente.
A la hora de realizar los penetros se observó que el rojo fue entrando en la tierra cada vez con más dificultad hasta llegar al punto de rechazo. Mientras que el azul empezó presentando el mismo patrón hasta que a partir de los 1.7m aprox. empezó a bajar con bastante facilidad durante unos 40 cm hasta los 2,1m aprox. donde empezó presentar de nuevo elevadas resistencias.
La parte más interesante para el arquitecto es la siguiente:
Será el arquitecto quien defina que Qadm va a utilizar para el cálculo de la estructura por ejemplo para una vivienda unifamiliar sería correcta la de 1,5 kg/cm2 o superior.
Si cogemos 1,5 kg/cm2 encontramos que a partir de los 40 cm de excavación tenemos dicha resistencia o superior.
Si cogemos 2 kg/cm2 encontramos que a partir de los 2,2m de excavación tenemos dicha resistencia o superior. Ojo que en este supuesto de 2,2m podríamos ya haber superado el nivel freático ubicado por ejemplo en 2m y eso haría que realmente se disminuyese la resistencia en 0,5 kg/cm2. Con lo cual a la profundidad de 2,2m sin sobrepasar el nivel freático tendríamos una resistencia de 6,5 kg/cm2 mientras que si lo hemos sobrepasado tendríamos solo 6 kg/cm2
Si cogemos 3 kg/cm2 encontramos que a partir de los 2,2m de excavación tenemos dicha resistencia o superior.
Conociendo estos valores y relacionándolos con el nivel freático podemos realizar esta tabla de resistencias:
Posteriormente se nos indican los asientos recomendados para la edificación, las zapatas, como realizar la cimentación en relación al nivel freático, etc… Todos estos indicadores serán tenidos en cuenta por el arquitecto pero será este quien realice los cálculos finales y exactos atendiendo a edificación que se va a construir.
También se nos informa de la peligrosidad sísmica de la zona y la expansividad del suelo para tener en cuenta a la hora de que el arquitecto realice el diseño del edificio.
Por último nos hablarán de la facilidad de excavación indicando si el procedimiento de destierre para los cimientos presentará complicaciones etc.
Exposición al Gas Radón
Se define que es el gas radón y su importancia así como se indica en que zona de gas radón nos encontramos. Si quieres ampliar información sobre este gas no te pierdas nuestra articulo https://estudiolg.es/sabes-si-en-el-municipio-de-tu-futura-vivienda-aplica-normativa-de-gas-radon-ahorra-hasta-10-000e/
Más o menos todos los estudios presentan un modelo similar así que una vez tengas el tuyo podrás ir descubriendo y entendiendo cada una de las partes que hemos explicado en este artículo.
