Chamba de Geotecnia...6 y 7

GEOTECNIA EN SISTEMAS DE IRRIGACIÓN Los estudios geotécnicos para sistemas de irrigación nos permiten conocer el tipo de suelo sobre el cual se está trabajando y sobre el cual se va a diseñar el proyecto, también brinda información sobre los tipos de rocas existentes en el lugar. Estos resultados se obtienen por los ensayos desarrollados en el laboratorio con el fin de obtener las características físicas y mecánicas del suelo, sus propiedades de resistencia, asentamiento, tipo y profundidad de cimentación donde se implantara las estructuras que compondrá el proyecto, para luego realizar los cálculos de capacidad portante admisible, factor de seguridad en taludes y otros. 1. OBJETIVO DEL ESTUDIO GEOTECNICO: Obtener las características físicas y mecánicas del suelo y de rocas. 1.1 OBJETIVO ESPECÍFICO DEL ESTUDIO GEOTECNICO. 

Distribución y ejecución de calicatas.

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Toma de muestras inalteradas.

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Ejecución de ensayos de laboratorio.

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Evaluación de los trabajos de campo y laboratorio

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Perfiles estratigráficos.

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Análisis de la capacidad portante admisible en roca y suelo.

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Determinar de asentamientos en suelo.

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Caracterización de rocas.

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Calculo de estabilidad de taludes

2. DISTRIBUCION Y EJECUCION DE CALICATAS: CALICATAS: Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa. En suelos con grava, la calicata es el único medio de exploración que puede entregar información confiable, y es un medio muy efectivo para exploración y muestreo de suelos de fundación y materiales de construcción a un costo relativamente bajo. Las calicatas permiten:  Una inspección visual del terreno "in situ".  Toma de muestras.  Realización de algún ensayo de campo.

Las calicatas en obras de irrigación se deben realizar básicamente en la bocatoma, cámara de carga, desarenador, línea de conducción y aducción, etc.

A continuación presentamos la distribución de las calicatas en una obra de irrigación: Primera Etapa.- Se realizó un muestreo sistemático en lugares estratégicos y representativos, mediante calicatas a cielo abierto, efectuándose calicatas de acuerdo a la litología presente del Proyecto como es (Cámaras de Carga, Bocatoma, Obras de Arte y Canteras), la profundidad alcanzada obedece a la intensidad y tipos de carga que serán trasmitidos en el sub-suelo o terreno de fundación, llegando hasta 1.50 – 2.00 m. en lugares más convenientes donde se construirá las estructuras de cámara de carga y a 10 m. en el eje de la Bocatoma, Obras de Arte y Canteras, la ubicación de las calicatas nos permitieron obtener una información confiable y representativa de los suelos potencialmente consideradas como subrasante o terreno de fundación y materiales de construcción ósea canteras. Las muestras se depositaron en bolsas de polietileno con su respectiva tarjeta de identificación, para luego ser remitidos en el laboratorio de suelos y concreto.

3. TOMA DE MUESTRAS INALTERADAS: 4. ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE EN ROCA Y SUELO.  Calculo de la capacidad portante del suelo Técnicamente la capacidad portante es la máxima presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no se produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo. La capacidad portante en cimentaciones se puede determinar aplicando la siguiente expresión general de Karl Terzaghi:

Dónde: qu : Capacidad de carga. c : Cohesión. Nc,Nq, NƔ : Factores de capacidad de carga Ɣ : Densidad natural. Df : Profundidad de desplante B : Ancho de la cimentación. La capacidad admisible de carga es calculada como en la ecuación Nº 03: qadm = qu/FS ………..E- 03 Dónde: qadm : Capacidad admisible de carga.

F. S. : Factor de seguridad A continuación se presenta el cálculo de la capacidad portante del suelo de una bocatoma en un sistema de irrigación:

De acuerdo al análisis efectuado y otras consideraciones de carácter geotécnico, la capacidad de carga admisible a nivel de cimentación a una profundidad de 1.80 m. para la construcción de la Bocatoma será lo siguiente: qadm con agua será : 2.28 kg/cm2. Zapata cuadrada qadm con agua será : 2.40 kg/cm2. Zapata corrida

 Calculo de la capacidad portante de la roca Para la clasificación geomecánica del macizo rocoso, se ha considerado utilizar los parámetros propuestos por Bieniawski (1976), sistema de valoración de macizo rocoso (Rock Mass Rating) comúnmente denominado RMR, cuyo procedimiento consta de los siguientes parámetros. 1. Resistencia a la compresión uniaxial del material rocoso 2. Índice de calidad de roca RQD 3. Espaciamiento de las juntas 4. Estado de las fisuras 5. Condiciones de las aguas subterráneas 6. Corrección por la orientación de las discontinuidades Para calcular el índice de calidad de roca RQD, se ha utilizado una ecuación diferencial propuesta por Priest y Hodsson 1976; en donde,

se considera el número de discontinuidades por metro lineal.

De la misma manera que en cimentaciones en suelos se calcula la carga de hundimiento utilizando el criterio de Mohr-Coulomb, se puede obtener la carga que produce deformaciones plásticas en un macizo rocoso según el método analítico desarrollado por Serrano y Olalla (2001).

A continuación se muestra el cálculo de la capacidad portante de un macizo rocoso en la bocatoma de un sistemas de irrigación. Los datos de campo obtenidos se muestra a continuación:

Luego de la obtención de datos en el campo, debemos procesarlos para asi poder hallar la capacidad admisible de la roca, los resultados de la capacidad admisible de la roca obtenidos se muestra a continuación:

5. DETERMINAR DE ASENTAMIENTOS EN SUELO: Es la deformación vertical en la superficie de un terreno proveniente de la aplicación de cargas o debido al peso propio de las capas. Tipos de Asentamientos:  Inmediatos: por deformación elástica (suelos arenosos o suelos arcillosos no saturados)  Por densificación: debidos a la salida del agua del suelo (suelos arcillosos):  Por flujo lateral: desplazamiento de las partículas del suelo desde las zonas más cargadas hacia las menos cargadas (suelos no cohesivos) Causas de los Asentamientos:  Cargas estáticas: presión transmitida por las estructuras, por el propio peso del suelo, etc.  Cargas dinámicas: clavado de estacas, terremotos, etc.  Erosión del subsuelo  Variaciones del nivel del agua: rebajes

En todo análisis de cimentaciones, se distinguen 2 clases de asentamientos totales y diferenciales, de los cuales estos últimos son los que podrían comprometer la seguridad de la estructura si sobrepasa una pulgada (2.45cm) que es el asentamiento máximo tolerable para estructuras convencionales. El asentamiento de la cimentación de la presente obra, se ha calculado en base a la teoría de la elasticidad (Lambe y Whitman-1969) considerando la cimentación superficial recomendada, se asume que el esfuerzo neto trasmitido en ambos casos será:

A continuación se presenta el cálculo del asentamiento de una estructura del sistema de irrigación: