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Geotecnia y cimientos III .Cimentaciones,excavaciones y aplicaciones de la geotecnia

Autor:

Descripción

En el tercer tomo, la obra trata de las aplicaciones de la Geotecnia. Estas aplicaciones son extensísimas. Por ello, lo que se había proyectado como un volumen único, ha venido a necesitar finalmente dos, divididos solo materialmente, a fin de mantener su concepto unitario


Características

  • Páginas: 2115
  • Tamaño: 17X25
  • Edición: Primera
  • Idioma: Español
  • Año: 1981

Disponibilidad Inmediata

Contenido Geotecnia y cimientos III .Cimentaciones,excavaciones y aplicaciones de la geotecnia

Con este tercer tomo de «Geotecnia y Cimientos» hemos puesto la clave del arco. Se nos puede perdonar que nos sentemos al borde del camino y volvamos la vista al trecho recorrido. No es orgullo, ni tampoco nostalgia. Es interés por comprender, pasado el calor de la acción, el significado de nuestro esfuerzo. Cuatro años transcurridos desde la aparición del segundo tomo de esta obra. Mucho más tiempo de lo que hubiéramos querido, y el doble de lo que habíamos planeado. Pero, durante este lapso, el libro ha ido creciendo, desbordando las manos de los autores, con esa vida propia que siempre tienen las cosas reales, aun aquellas que decimos inanimadas. Y así, lo que se pensó que fuera un volumen, ha venido a necesitar dos, que no hemos querido dividir más que materialmente, para que no se pierda su concepto unitario. Y aunque es costumbre que las gratitudes se hagan constar al final, no queremos seguir sin expresar nuestro agradecimiento a nuestro editor D. Rafael Rueda, a cuya comprensión, paciencia, tacto y dominada energía se debe el que esta obra haya llegado a su feliz término, todo esto aparte de los elogios que merece su esfuerzo editorial para que haya tenido su excelente y cómoda presentación. El crecimiento de la misma durante su proceso de redacción —que en algunos momentos nos llegó a parecer incontrolable, _v temimos que diera al traste con nuestro proyecto— tiene una raíz profunda y llena de significado: este Tercer tomo trata de las Aplicaciones de la Geotecnia. Pues bien, estas aplicaciones son extensísimas. Continuamente se encuentra alguna en la que no se había pensado, y, además, nace una cada día. Ha supuesto una decisión traumática el poner fin a cada capítulo y que el libro pudiera entrar en la imprenta. Ha sido preciso un cuidado constante de concisión y densificación para que su volumen se mantuviera dentro de límites abordables. Todo esto viene de un hecho: la Geotecnia sirve. Cuando en 1925 se publica la Erdbaumechanik de Terzaghi; antes aún, cuando en 1773 Coulomb presenta a la Academia de Ciencias francesa su Memoria sobre la aplicación de los máximos y los mínimos a los problemas de la Estática, la esperanza que el lector podía concebir de que aquellos razonamientos pudieran servir en la práctica para prever unos asientos o para dimensionar un muro tenía que ser tenue. Pero el tiempo ha emitido su dictamen, y hoy, el técnico de obra más pragmático conoce la realidad de la cuña activa, pregunta con interés qué índice de plasticidad tiene la capa de arcilla con la que se tropezó, y el tiempo que tardará en alcanzar el 90 de su consolidación definitiva. Y es esta incidencia sobre el mundo real la que legitima toda actividad humana, y no digamos ya si es técnica. Siempre nos acecha la tentación idealista, tan peligrosa por ser tan atractiva: tendemos a encontrar las teorías, más bellas, cuanto más inútiles. Y de todas éstas, la más bella y la más destructiva es la concepción idealista del mundo: éste existe tan solo en nosotros, porque nos lo representamos. Pero el técnico no puede pensar así sin traicionar su vocación, su compromiso. No tiene motivo, por otra parte, para no resolver su duda. Las cosas que ve no son sombras proyectadas en las paredes de su caverna. Son reales, puesto que actúa constantemente sobre ellas. La Geotecnia es eficaz porque ha escogido el método correcto, porque ha puesto en marcha, para sí, el ciclo del riguroso conocimiento: observar, pensar sobre lo observado, y, basándose sobre lo observado, hacer. Y, después, vuelta a observar sobre lo hecho, iniciando así un nuevo ciclo, o, por mejor decir, una nueva espira, que le llevará más lejos. En el libro, en su conjunto, creemos que se ha conseguido un equilibrio entre las tres facetas, y también que cada una de ellas se encuentra presente, en mayor o menor grado en cada uno de los tres tomos, ya que, como dijimos en el prólogo del segundo, este libro no ha sido concebido como un esquema intelectual, sino que es el resultado del desarrollo de una realidad, que es simultáneamente didáctica y operativa. Las realidades vivas no pueden separarse limpiamente en trozos. Esto queda para las mesas de disección. En la imbricación entre las distintas fases del quehacer geotécnico es donde está la Geotecnia misma. En las figuras adjuntas hemos querido detallar este quehacer, pero las diversas tareas de Observación y de Cálculo podrían llevarse a cabo como Ciencia. Y los problemas podrían resolverse con la experiencia práctica rutinaria. La Técnica está representada por las matrices mismas, en la decisión de trascender el conocimiento intelectual a una actuación sobre el entorno. Una ojeada sobre las matrices nos enfrenta con la gran complejidad de los temas que teníamos que tratar, y esto explica una característica de este tercer tomo: el número de sus autores. La complejidad es todavía mucho mayor de lo que pudiera sospecharse, porque llegamos en este tomo al estado de la aplicación. Es un hecho que muchas veces se olvida. El conocimiento científico puede ser fragmentario: es a veces más perfecto cuanto más dividido. Pueden estudiarse las propiedades térmicas de una arenisca, o su origen geológico, de forma completamente aislada. La acción, en cambio, podrá ser más o menos perfecta, acertada o erronea, pero es siempre definida y completa. Si se trata de excavar una caverna en esa misma arenisca, habrá que tener en cuenta, de una manera u otra, todas sus propiedades, más los métodos de cálculo de las tensiones que se van a producir, más las tecnologías de perforación, voladura y transporte. No se podrá prescindir de los aspectos de organización y económicos. La resolución de un problema científico llega muchas veces por el camino analítico. La de un problema técnico es un proceso coalescente, en el que se ponen a contribución tanto las adquisiciones científicas como la experiencia práctica y todos los métodos y tecnologías que puedan tener uso en los muy diversos aspectos que haya que contemplar. Una tal diversidad requería igualmente una diversidad de autores. Gente que hubiese practicado directamente cada tema, y, así, hubiera conocido sus facetas. Esto se ha logrado, u podemos asegurar que el grupo, así reunido, constituye un núcleo muy significativo que cubre los distintos campos de la Geotecnia española. Sin embargo, todos ellos tienen algo de común. La mayor parte son o han sido profesores de la Cátedra de Geotecnia y Cimientos de la Escuela S. T. de Ingenieros de Caminos de Madrid, y todos, sin excepción, han sido alumnos de la misma. De ella han recibido este concepto sintético de la Técnica como sinapsis entre la Ciencia y la Acción, y el gusto por su ejercicio. Este concepto proviene de su primer Catedrático, D. José Entrecanales Ibarra, y ésta tan solo sería razón suficiente para que, como en otro sitio se indica, le dediquen este libro los autores. ,Nuestro deseo es llevar a nuestros lectores esta misma convicción y que así, el cúmulo de datos que estas páginas contienen, pueda servirles, empleado bajo esa correcta perspectiva, en la resolución de sus problemas profesionales. J.A.J.S.
Tabla de contenidos


PRIMERA PARTE  
Indice
 
 
Dedicatoria  
 
Prólogo  
 
Capitulo 1. Cimentaciones superficiales

 
1.1. Viga flotantes  
1.1.1. Introducción  
1.1.2. Método del coeficiente de balasto  
1.1.3. Estimación del coeficiente de balasto  
1.1.4. Determinación de las ecuaciones diferenciales  
1.1.5. Resolución de algunos casos particulares de vigas infinitas y semiinfinitas  
1.1.6. Vigas de longitud finita  
1.1.7. Viga continua sobre apoyos elásticos  
1.2. Zapatas  
1.2.1. Introducción  
1.2.2. Disposiciones constructivas  
1.2.3. Precauciones durante la construcción  
1.2.4. Planteamiento general del problema del cálculo estructural  
1.2.5. Comprobaciones estructurales  
1.3. Losas  
1.3.1. Introducción  
1.3.2. Asiento de cimentaciones sobre losas  
1.3.3. Levantamiento del fondo de la excavación durante la ejecución de la cimentación  
1.3.4. Proyecto de cimentaciones sobre losas  
1.3.5. Comprobaciones estructurales  
Tablas  
 
Capítulo 2. Cimentaciones semiprofundas
  
2.1. Cimentación por pozos  
2.1.1. Generalidades  
2.1.2. Tipos de pozos  
2.1.3. Cálculo de los pozos o pilares de fundación  
2.1.3.1. Teoría del bloque rígido: cálculo para P, M y Q  
2.1.3.2. Análisis del pozo rígido por el método del estado límite  
2.1.3.3. Teoría del pilote corto. Cálculo para M y Q  
2.1.3.4. Cálculo de los pozos a compresión  
2.1.3.5. Cálculo del pozo a tracción  
2.1.3.6. Armado del pozo sometido a T y M  
2.2. Cimentación con cajones indios y de aire comprimido  
2.2.1. Cimentaciones con cajones indios  
2.2.1.1. Procedimientos y problemas de hinca  
2.2.1.2. Formas y elementos fundamentales  
2.2.1.3. Fuerzas actuantes durante la hinca  
2.2.1.4. Esfuerzos del cajón durante la hinca  
2.2.2. Cajones de aire comprimido  
2.2.2.1. Elementos principales de aire comprimido  
2.2.2.2. Hinca de los cajones  
 
Capítulo 3. Pilotajes

3.1. Proyecto y construcción  
3.1.1. Proyectos y construcción de pilotajes  
3.1.2. Normas y reglamentos  
3.1.3. Procedimientos constructivos especiales  
3.1.4. Criterios para la selección del tipo de pilote  
3.2. La hinca dinámica de pilotes  
3.2.1. El equipo de hinca  
3.3. Grupos de pilotes verticales  
3.3.1. Introducción  
3.3.2. Influencia del proceso constructivo  
3.3.3. Métodos empíricos de estimación del efecto de grupo  
3.3.4. Análisis teóricos  
3.3.5. Efecto de grupo en arcillas  
3.3.6. Efecto de grupo en arena  
3.3.7. Recapitulación  
3.3.8. Grupos de pilotes en distintas direcciones  
3.3.9. Planteamiento del problema elástico  
3.3.10. Construcción de la matriz de rigidez del pilotaje  
3.3.11. Solución del problema elástico  
3.3.12. Centro elástico y ejes principales  
3.3.13. El caso especial de pilotajes planos  
Apéndice 1. Algunas matrices elásticas  
3.4. Interacción pilotes-terreno. Acciones laterales exteriores  
3.4.1. Problemática  
3.4.2. Métodos de cálculo en servicio  
3.4.3. Método práctico de cálculo en servicio  
3.4.4. Situación de rotura  
3.4.5. Métodos mixtos  
3.4.6. Esfuerzos alternativos y dinámicos  
3.5. Interacción pilotes-terreno: Acciones internas  
3.5.1. Acciones internas  
3.5.2. Rozamiento negativo. Morfología y magnitud  
3.5.3. Métodos de estimación global y reducción del rozamiento negativo  
3.5.4. Métodos de estimación de esfuerzos máximos inducidos por empujes laterales
3.5.5. Influencia de la deformabilidad en la estimación de empujes laterales  
3.5.6. Empujes horizontales debidos a fenómenos de inestabilidad  
3.5.7. Problemas de inestabilidad estructural  
 
Capítulo 4. Mejora del terreno de cimentación

4.1. Precarga  
4.1.1. Introducción  
4.1.2. Control del asiento de consolidación primaria  
4.1.3. Control del asiento de compresión secundaria  
4.1.4. Precarga con drenes verticales  
4.1.5. Proyecto de precarga con drenes verticales  
4.1.6. Tipos de drenes verticales  
4.1.7. Control durante la construcción  
4.1.8. Conclusiones  
4.2. Procedimientos de mejora y consolidación del terreno  
4.2.1. Introducción  
4.2.2. Vibroflotación  
4.2.3. Terra-probe  
4.2.4. Consolidación dinámica  
4.2.5. Compactación por explosiones  
4.2.6. Pilotes de compactación  
 
Capítulo 5. Cimentaciones en terrenos expansivos o colapsables
 
5.1. Introducción  
5.2. Problema general de la cimentación sobre arcillas expansivas  
5.3. Clasificación de las soluciones constructivas  
5.4. Metodología del proyecto  
5.5. El proyecto de la cimentación. La solución palafito  
5.6. La cimentación flotante  
5.7. La estabilización de arcillas expansivas. La inundación. La sustitución  
5.8. Los suelos colapsables  
 
Capítulo 6. Casos especiales de cimentación

6.1. Cimentación de torres y edificios de gran altura  
6.1.1. Introducción  
6.1.2. Tipos de cimentaciones para edificios de gran altura  
6.1.3. Problemas especiales de las cimentaciones de los edificios altos  
6.1.4. Cimentaciones de torres de gran altura  
6.2. Cimentaciones de puentes y estribos  
6.2.1. Introducción  
6.2.2. Tipos de cimentaciones  
6.2.3. Estribos de puentes  
6.2.4. Impacto de buques  
6.2.5. Socavación  
6.3. Cimentaciones de tanques  
6.3.1. Generalidades  
6.3.2. Tipos de cimentaciones  
6.3.3. Cálculo de las cargas de hundimiento para cimentaciones de tanques flexibles  
6.3.4. Cálculo de asientos  
6.3.5. Diseño del anillo perimetral  
 
Capítulo 7. Cimentaciones sometidas a efectos dinámicos

7.1. Cimentación de máquinas  
7.1.1. Introducción  
7.1.2. Vibraciones de modelos discretos de 1 y 2 grados de libertad  
7.1.3. Determinación de constantes para modelos discretos  
7.1.4. Estudio de algunos casos particulares  
7.1.5. Resumen del estado actual de conocimientos  
7.1.5.1. Introducción  
7.1.5.2. El método de Winkler-Voigt  
7.1.5.3. El método de Boussinesq  
7.1.5.4. Conclusiones Efectos sísmicos. Licuefacción  
7.2. Nociones generales sobre sismicidad  
7.2.1. Magnitud  
7.2.2. Intensidad  
7.2.3. Atenuación  
7.2.4. Sismicidad mundial y española  
7.2.5. Análisis del riesgo sísmico  
7.2.6. Espectro de respuesta  
7.3. Propiedades dinámicas de los suelos  
7.3.1. Rigidez dinámica  
7.3.2. Amortiguamiento  
7.3.3. Licuefacción y movilidad cíclica  
7.4. Ensayos de campo y laboratorio  
7.4.1. Ensayos de campo  
7.4.2. Ensayos de la columna de resonancia  
7.4.3. Ensayos de torsión cíclica  
7.4.4. Ensayo triaxial cíclico  
7.4.5. Corte simple cíclico  
7.4.6. Ensayos de mesa vibrante  
7.5. Modelos matemáticos del comportamiento dinámico  
7.5.1. El modelo lineal viscoso equivalente  
7.5.2. Modelos matemáticos de la licuefacción  
7.6. Análisis de la respuesta del suelo  
7.6.1. Fenómenos de amplificación  
7.6.2. Interacción suelo-estructura  
7.6.3. El análisis modal  
7.6.4. La integración directa  
7.6.5. Solución en el dominio de frecuencias  
7.6.6. Ejemplos de interacción  
7.7. Análisis del potencial de licuefacción  
7.7.1. Métodos empíricos basados en el SPT  
7.7.2. Método del número de ciclos equivalente  
7.7.3. Método del daño acumulado  
7.7.4. Métodos numéricos  
7.8. Análisis de la estabilidad dinámica de obras de tierra  
7.8.1. Experiencia pasada  
7.8.2. Método estático equivalente  
7.8.3. Cálculo dinámico  
7.8.4. Método simplificado  
 
Capítulo 8. Patología de las cimentaciones. Recalces
 
8.1. Efecto de la construcción de cimentaciones sobre las estructuras vecinas  
8.1.1. Introducción  
8.1.2. La construcción de pilotes y tablestacados  
8.1.3. El drenaje de excavaciones  
8.1.4. Movimientos producidos por la excavación  
8.2. Fenómenos de subsidencia. Cimentaciones en las zonas afectadas  
8.2.1. Fenomenologia  
8.2.2. Métodos semiempíricos de estimación de movimientos  
8.2.3. Estimación por métodos numéricos  
8.2.4. Repercusión en edificios próximos  
8.3. Recalces  
8.3.1. Introducción  
8.3.2. Refuerzo y apoyo provisional de la estructura existente  
8.3.3. Transferencia de cargas de la cimentación primitiva al apoyo provisional  
8.3.4. Construcción de las nuevas cimentaciones  
8.3.5. Transferencia de las cargas a la nueva cimentación  
8.3.6. Procedimientos especiales de recalce  
8.3.7. Recalces por medio de inyecciones  
8.3.8. Micropilotes  
8.3.9. Empleo del pretensado en recalces  
8.3.10. Pilotes de control  
 
Capítulo 9. Excavaciones en roca.Voladuras

9.1. Mecanismo de explosión  
9.2. Formación de cráteres  
9.3. Transmisión de la onda de choque  
9.4. Resumen de reglas de diseño de voladuras  
9.5. Daños causados por voladuras  
9.6. Efectos de la detonación  
9.7. Proyección de rocas  
9.8. Daños en edificaciones próximas a causa de las vibraciones  
9.9. Sensibilidad del hombre a las vibraciones  
9.10. Daños en la roca remanente  
 
SEGUNDA PARTE  
 
 
Indice
 
 
Capítulo 10. Tablestacados y entibaciones  

 
Tablestacados  
10.1. Tablestacas. Materiales. Otras aplicaciones  
10.2. Tablestacas de madera  
10.3. Tablestacas de hormigón armado  
10.4. Tablestacas metálicas  
10.5. Cálculo de pantallas de tablestacas  
10.6. Entibaciones. Introducción  
10.7. Sistemas de entibación  
10.8. Empuje sobre las entibaciones  
10.9. Rotura de fondo  
 
Capítulo 11. Ataguías celulares  
 
11.1. Introducción  
11.2. Tipología  
11.3. Elementos estructurales  
11.4. Diseño  
11.5. Permeabilidad y drenaje  
11.6. Ejecución  
 
Capítulo 12. Pantallas de hormigón  
 
12.1. Introducción  
12.2. Ejecución de pantallas  
12.3. Excavación del recinto  
12.4. Proyecto y ejecución de obras de pantalla  
 
Capítulo 13. Anclajes  

 
13.1. Introducción  
13.2. Características de los anclajes  
13.3. Capacidad resistente  
13.4. Proyecto y ejecución de sistemas anclados  
 
Capítulo 14. Agotamientos. Rebajamiento del nivel freático. Electroósmosis  
 
14.1. Agotamiento  
14.2. Cálculo de la seguridad frente al sifonamiento  
14.3. Procedimiento de rebajamiento del nivel freático  
14.4. Proyecto de un rebajamiento del nivel freático  
14.5. Pozos de descarga o sangradores  
14.6. Drenaje por vacío  
14.7. Electroósmosis  
14.8. Estabilización electroquímica  
 
Capítulo 15. Geotecnia vial
 

 
15.1. Terraplenes y pedraplenes  
15.1.1. Introducción  
15.1.2. Proyecto  
15.1.3. Materiales  
15.1.4. Construcción  
15.2. Tratamiento de taludes. Lucha contra la erosión  
15.2.1. Principales fallos de taludes  
15.2.2. Preparación del proyecto de prevención o corrección de fallos en taludes  
15.2.3. Clasificación de las medidas de consolidación de taludes  
15.2.4. Predicción de fallos  
15.2.5. Bases de cálculo para el proyecto de medidas de consolidación de taludes .  
15.2.6. Fichas técnicas de diseño de las principales medidas específicas de consolidación de taludes  
15.2.7. Degradación del terreno por la erosión  
15.2.8. Mejora de la estructura del suelo  
15.2.9. Fijación de dunas  
15.3. Suelo reforzado  
15.3.1. Generalidades  
15.3.2. Métodos de refuerzo de suelos  
15.3.3. Tierra armada  
 
Capítulo 16. El frío, la helada, congelación de terrenos  
 
16.1. Introducción  
16.2. Propiedades físicas de los suelos congelados  
16.3. Congelación natural  
16.4. Estabilización del terreno por congelación  
16.5. Características mecánicas del suelo congelado  
16.6. Proyecto de ejecución de un tratamiento de congelación  
 
Capítulo 17. Obras subterráneas  

 
17.1. Túneles  
17.1.1. Introducción  
17.1.2. Análisis del sistema túnel-terreno  
17.1.3. Sostenimiento de la cavidad  
17.1.4. Drenaje e impermeabilización  
17.1.5. Túneles especiales  
17.2. Grandes excavaciones subterráneas  
17.2.1. Introducción  
17.2.2. Aplicaciones  
17.2.3. Procedimientos constructivos  
17.2.4. Diseño y cálculo  
17.3. Tubos y galerías enterradas  
17.3.1. Introducción  
17.3.2. Tipología y clasificación de las construcciones enterradas  
17.3.3. Formas de instalación y apoyo  
17.3.4. Acciones sobre las tuberías enterradas  
17.3.5. Patología de las conducciones enterradas  
17.3.6. Galerías  
 
Capítulo 18. Presas  
 
18.1. Presas de materiales sueltos  
18.1.1. Introducción  
18.1.2. Tipos de presas  
18.1.3. Los problemas en el proyecto de una presa de materiales sueltos  
18.1.4. Los materiales  
18.1.5. Tensiones y deformaciones en el cuerpo de una presa  
18.1.6. Estabilidad estática de la presa  
18.1.7. Estabilidad interna  
18.1.8. Estabilidad dinámica  
18.1.9. Algunos aspectos del diseño definitivo de la presa  
18.2. Presas mineras  
18.2.1. Introducción  
18.2.2. Balsas mineras  
18.2.3. Propiedades de los lodos mineros  
18.2.4. Estabilidad de las balsas mineras  
18.2.5. Escombreras  
 
Capítulo 19. Silos  
 
19.1. Generalidades  
19.2. Empujes en paredes y presiones verticales  
19.3. Formas y construcción de silos  
19.4. Causas de los fracasos y averías más corrientes  
 
Capítulo 20. Obras marítimas  
 
20.1. Características geotécnicas de los fondos marítimos y peculiaridades del reconocimiento  
20.2. Muelles de atraque  
20.3. Dragados. Tipos de dragas  
20.4. Cajones flotantes  
20.5. Construcción de cajones flotantes  
20.6. Algunos aspectos del diseño de cajones flotantes  
20.7. Transporte y fondeo  
20.8. Preparación del cimiento  
20.9. Uniones entre cajones flotantes  
20.10. Estabilidad naval de los cajones flotantes  
20.11. Diques secos y esclusas de navegación. Introducción  
20.12. Aspectos geotécnicos y funcionales de los diques secos  
20.13. Aspectos geotécnicos del proyecto y la construcción de diques secos  
20.14. Ideas generales sobre el reconocimiento del terreno para el proyecto de diques secos  
20.15. Aspectos fundamentales del trabajo estructural de los diques secos  
20.16. Clasificación tipológica de los diques secos  
20.17. Esclusas de navegación  
 
Capítulo 21. Terramecánica. Locomoción extraviaria  
 
21.1. Introducción  
21.2. Interacción entre rueda y terreno  
21.3. Utilización de penetrómetros  
 
Capítulo 22. Cartografía geotécnica y evaluación del terreno  

 
22.1. Introducción  
22.2. Clasificación de los mapas geotécnicos  
22.3. Aspectos metodológicos  
22.4. Aplicaciones de la cartografía geotécnica  
 
Capítulo 23. Métodos numéricos en la Geotecnia  
 
23.1. Introducción  
23.2. Métodos numéricos  
23.3. Modelos del comportamiento elemental  
23.4. Aplicaciones  
 
Bibliografía  
 
Indice de términos

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