07 - Cimentaciones Superficiales en Roca

CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN ROCA Mecánica de Rocas Básica

DORIS LILIANA CIFUENTES Código: 296496 FELIPE ANDRÉS LIS RAMÍREZ Código: 296498 PABLO NARVÁEZ Código: 296502

Presentado a: Ing. JORGE PUERTO

MAESTRÍA EN INGENIERÍA – GEOTECNIA FACULTAD DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA BOGOTÁ D.C., 15 DE MAYO DE 2008

Cimentaciones Superficiales en Roca

1. INTRODUCCIÓN

Es común suponer que diseñar cimentaciones superficiales en roca es una tarea sencilla, que no requiere un cuidado especial porque se considera la roca como un material muy competente a la hora de soportar cargas, pero no siempre es así porque en cimentaciones como en muchas aplicaciones de la Mecánica de Rocas se deben tener en cuenta las particularidades del macizo rocoso. Por lo tanto diseñar cimentaciones en roca requiere una atención similar a mayor a la que se requiere cuando el material de fundación es un suelo. La capacidad portante y los asentamientos de un cimiento en roca son función de las características del macizo rocoso como la orientación, el espaciamiento, el espesor y el estado de las discontinuidades, cómo de la meteorización del macizo, entre otras propiedades de este. A grandes rasgos se puede decir que los métodos de diseño se dividen entre los que usan roca competente como material de fundación y las que no, como es de esperarse en estas últimas requieren un análisis más minucioso de las condiciones del macizo rocoso. Para algunos autores la Roca competente se define como aquella que se encuentra en un macizo con discontinuidades cerradas o abiertas con un ancho no mayor de 0.3 cm. (CCP, 1995); mientras que otros la definen como la masa de roca con espaciamiento entre las discontinuidades mayor a 0.3 m. (CGS, 1992) En este trabajo se abordarán inicialmente los métodos para determinar la capacidad portante y posteriormente el cálculo de los asentamientos.

2. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD PORTANTE EN ROCA Cuando se usan cimentaciones superficiales en roca se busca un a presión admisible que evite una falla repentina del material de fundación, para hallar esta presión se puede recurrir a varios métodos que son función de la calidad de la masa rocosa. En la siguiente tabla se muestran diferentes metodologías para determinar la presión admisible en la roca. Aplicabilidad de los métodos para la determinación de la presión admisible en roca, CGS Pag. 155

Base del método diseño Descripción de la roca Resistencia de núcleos

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de Calidad del Macizo rocoso Roca Sana o MR con discontinuidades separadas o muy separadas* MR con discontinuidades próximas, espaciadas y

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Presurómetro Aproximación a la mecánica de suelos

muy espaciadas* Roca con baja o muy baja resistencia, MR con discontinuidades próximas a muy próximas* Roca de muy baja resistencia, MR con discontinuidades muy próximas*

* Ver definiciones de la siguiente tabla(CGS Tabla 3.5).

El método del presurómetro es similar al que se usa en suelos, además no se usa en nuestro medio, por ello no se profundizará en este trabajo sobre este método. Clasificación de los Espaciamientos Extremadamente próximas Muy próximas Próximas Moderadamente próximas Separadas Muy Separadas Extremadamente separadas

Espaciamient o (m) 6.0

Capacidad Portante en Roca Sana Método Manual de Fundaciones Canadiense El Manual de Fundaciones Canadienses considera una roca sana cuando el espaciamiento de las discontinuidades excede los 0.3 m. aunque esto incluye materiales rocosos muy débiles. Además del espaciamiento de las discontinuidades se debe: 

 

Identificar y mapear todas las discontinuidades en la zona de influencia de la cimentación, incluir la apertura de las diaclasas y fracturas. Buscar posibles orientaciones desfavorables Evaluar las propiedades mecánicas de esas discontinuidades (c’, Φ’), incluido su eventual relleno. Evaluar la resistencia del material rocoso.

La presión admisible de contacto se determina a partir de la siguiente expresión: q a = K sp ⋅ q u −núcleo

Donde:

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qa = Presión admisible qu-núcleo = Promedio de la compresión inconfinada de las muestras de roca Ksp = coeficiente empírico, adimensional que incluye un factor de seguridad de 3, que varía entre 0.1 y 0.4. Ksp se puede determinar de gráficos como el siguiente que es válido para discontinuidades especiadas más de 300 mm y con una apertura de 5 mm (o 25 mm. si se encuentran llenas de suelo).

Determinación del coeficiente Ksp CGS Pag. 157

Método de Peck El qadm se determina a partir únicamente del RQD promedio de la roca dentro de una profundidad B (ancho del cimiento) por debajo del cimiento, a menos que el RQD bajo 0.5 B sea mucho menor que el antes considerado, en este caso se usa este último valor, el qadm se determina de la siguiente figura.

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Presión de contacto admisible sobre roca con discontinuidades cerradas (Peck, 1974) CCP pag A.6-30

Cimentaciones sobre Roca Fracturada o Diaclasada En este caso se determina la influencia de las discontinuidades y de su estado mediante un coeficiente Nms que afecta la resistencia a la compresión inconfinada Co realizados sobre roca dentro de una profundidad de 2B medida desde la base de la zapata. En este caso se determina una resistencia última qult

qult = NmsCo

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Valores

del

coeficiente

Nms

RMR

para

Calidad MR

Descripción

NGI

Excelente

Roca Intacta, S>10 ft

100

500

Muy Buena

Roca inalterada, juntas rugosas, 3.0