Bombers sessio 2h_v04

Situacions de risc, emergències i accidents causades pel subsòl

Sessió 1 diap. 1

Situacions de risc emergències iSituacions de risc, emergències i accidents causades pel subsòl


Sessió 1 diap. 2

I t d ió i idè i d l t t l b lIntroducció: incidència dels agents naturals sobre els riscos col·lectius


INCIDÈNCIA DELS “DESASTRES” NATURALS

Sessió 1 diap. 3

EN EL CONTEXT SOCIAL

-ONU: Número de víctimes mortals provocades per fenòmens naturals al p pllarg del S.XX: 4 M, dels quals el 80 % corresponen a fenòmens geològics.

- El 75 % de les víctimes van morir en les dues darreres dècades del S.XX.

- Número total d’afectats: 800 M

- Cost econòmic: 23.000 M $

- Pèrdues econòmiques a Espanya només per inundacions: 0.1 % PIB = 1.352 M €.

- Comparativa Espanya: pèrdues anyals per incendis forestals: 100-200 M €Comparativa Espanya: pèrdues anyals per incendis forestals: 100 200 M €

- 7.300 incendis domèstics i industrials / any pel mal estat de les instal·lacions elèctriques (cost estimat = 50 - 100 M €)


Sessió 1 diap. 4

Normativa estatal reguladorade Protecció Civil i Emergències: actuació sobre

catàstrofes d’abast col·lectiu

-•Directriz Básica de Planificación de Protección Civil de Emergencia por Incendios Forestales. Orden 02/04/1993.

-•Directriz Básica de Planificación de Protección Civil ante el Riesgo de Inundaciones. Resolución 31/01/1995.

-•Directriz Básica de Planificación de Protección Civil ante el Riesgo Sísmico. Resolución 05/05/1995.

-•Directriz Básica de Planificación de Protección Civil ante el RiesgoDirectriz Básica de Planificación de Protección Civil ante el Riesgo Volcánico. Resolución 21/02/1996.


Sessió 1 diap. 5

incidents d’abast restringit no considerats en elsincidents d abast restringit no considerats en els protocols de protecció civil

- problemes d’estabilitat que afecten vies públiques o edificacions

moviments “menors” del subsòl que afecten edificacions:- moviments menors del subsòl que afecten edificacions:

-assentaments i col·lapses

-expansivitat del terreny-expansivitat del terreny


Objectius de la jornada

Sessió 1 diap. 6

Objectius de la jornada

1 - Identificar les relacions entre les estructures i el terreny1.- Identificar les relacions entre les estructures i el terreny

2.- Tipificar els processos patològics del terreny que afecten a les estructures

3.- Valorar quins factors determinants o condicionants que condueixen a una situació d’emergència poden ser corregits de forma ràpida per disminuir el nivell de risc


sumari de la jornada

Sessió 1 diap. 7

comportament del sòl:- influència de l’edificació sobre el sòluè c a de ed cac ó sob e e sò- paràmetres del terreny a considerar

danys en les edificacions:danys en les edificacions:- descàrrega lateral i excavacions- danys per falla generalitzada de la fonamentació

danys per assentament- danys per assentament- col·lapse de sòls- expansivitat

d f t d i- danys per efecte de sisme


Accions de l’edificació sobre el sòl

Sessió 1 diap. 8

Accions de l edificació sobre el sòl

Modificacions de l’estat de càrregues Excavacions / descàrrega (h / v)Modificacions de l estat de càrregues Excavacions / descàrrega (h / v)

Fonamentacions / càrrega (v)

Contenció activa / càrrega (h)

Modificació de la dinàmica hídrica Abatiment del nivell freàtic (cons.)

Recàrrega d’aqüífersEfecte pantalla de soterranisEfecte pantalla de soterranis

Modificació de la humitat Alteració d’equilibri evapotransp.

DessecacióDessecacióAccés d’aigua al sòl


Reaccions del sòl vers les accions de l’edificació

Sessió 1 diap. 9

Reaccions del sòl vers les accions de l edificació

Modificacions de l’estat de càrregues per descàrrega (H) : moviments



Sessió 1 diap. 10


Modificacions de l’estat de càrregues per càrrega (V)g ( )

f llfalla

assentament



Sessió 1 diap. 11


Modificacions de l’estat de càrregues per empentes: moviments diferits



Sessió 1 diap. 12


Modificació de la dinàmica hídrica Empentes laterals

Inestabilitat de talussosInestabilitat de talussosHumitats

modificacions de l’estat tensionalmodificacions de l’estat tensional



Sessió 1 diap. 13


Modificació de la humitat

Expansivitat / l lcol·lapse



Sessió 1 diap. 14

comportament del sòl:- influència de l’edificació sobre el sòluè c a de ed cac ó sob e e sò- paràmetres del terreny a considerar

danys en les edificacions:danys en les edificacions:- descàrrega lateral i excavacions- danys per falla generalitzada de la fonamentació

danys per assentament- danys per assentament- col·lapse de sòls- expansivitat

d f t d i- danys per efecte de sisme


Condició 1: ESTABILITAT

Sessió 1 diap. 15

Resistència del terreny al seu trencament

Pregunta…

C l l “ i è i ” l “d f bili ” d l b òl?Com valorem la “resistència” y la “deformabilitat” del subsòl?

É fi i t b ti ió “ lit ti ”?És suficient amb una estimació “qualitativa”?

Podem fer una estimació “quantitativa”? Com?Podem fer una estimació quantitativa ?... Com?


Sessió 1 diap. 16

RESISTÈNCIA del terreny


condicions d’aptitud de les estructures

Sessió 1 diap. 17

i paràmetres del terreny a considerar

Condicions d’aptitud d’una

estructura

Estabilitat(estat límit últim del

terreny)

Deformació

(estat límit de servei)estructura terreny) (estat límit de servei)

Paràmetres del terreny a

id

cohesió angle de fregament

i

mòdul de deformació(d f ió

coeficient de compressibilitat(d f ióconsiderar intern (deformació

immediata)(deformació a llarg termini)


Resistència: estimació quantitativa:cohesió i angle de fregament intern

Sessió 1 diap. 18

cohesió i angle de fregament intern

La condició per a l'inici dels lliscament s'estableix segons les següents expressions:

)()tgN(T Ac+≥ φ )()tgN(T Ac+≥ φ

c+≥ φtgNT

cA

+≥ φtg A

≥ )t( φ c+≥ )tg( φστ


paràmetres resistents: el criteri de Coulomb

Sessió 1 diap. 19

paràmetres resistents: el criteri de Coulomb

estudi sobre els murs de conenció

1776:

τf = c + σ n * tg Φ


paràmetres resistents: les tensions efectivesllei de Terzaghi: influència de l’aigua

Sessió 1 diap. 20

llei de Terzaghi: influència de l aigua

forces considerades per CoulombCoulomb

)1(s

uNN

Tots els processos de tipus mecànic dels sòls (resistència i deformació entre

)1(S

uNNi −−=

ells) estan governats per les tensions efectives

σ’ = σ - u τ = C’ + σ’ tg ϕ’


Sessió 1 diap. 21

DEFORMACIÓ del terreny


Assentaments: evolució amb el temps i deformació del sòl

Sessió 1 diap. 22

Assentaments: evolució amb el temps i deformació del sòl

Si: assentament immediat

Sc: assentament per consolidació

Ss: assentament per consolidació secundària o fluència


Principis teòrics del càlcul d’assentaments

Sessió 1 diap. 23

Condicions d’estabilitat d’un fonament

Estat límit últim del sòl

Estat límit de servei de l’estructura

Mòdul de deformació elàstica (E)

C fi i t d ió (C ’)

Paràmetres “deformacionals” del terreny

Coeficient de compressió (Cc’)y

Model de Winkler: ks = q / s

“Llei” elàstica ajustada: dH = (H·Dp) / EsLlei elàstica ajustada: dH = (H Dp) / Es

(dH = assentament; H: gruix del nivell en qüestió; Es = mòdul elàstic equivalent del terreny; Dp =

sobrepressió induïda per la fonamentació)

“Ll i” d l lid ió“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. 24

evolució amb el temps i deformació del sòl



Sessió 1 diap. 25

comportament del sòl:- influència de l’edificació sobre el sòl

di i d’ tit d d l t t i à t d l t- condicions d’aptitud de les estructures i paràmetres del terreny a considerar

danys en les edificacions:- descàrrega lateral i excavacions- danys per falla generalitzada de la fonamentacióy p g- danys per assentament- col·lapse de sòls- expansivitatexpansivitat- danys per efecte de sisme


problemes d’estabilitat de talussos: esfondraments

Sessió 1 diap. 26

problemes d estabilitat de talussos: esfondraments


Sessió 1 diap. 27


Sessió 1 diap. 28


Sessió 1 diap. 29


Sessió 1 diap. 30


Sessió 1 diap. 31


causes dels problemes d’estabilitat de talussos

Sessió 1 diap. 32

i estructures de contenció en sòls


causes dels problemes d’estabilitat de talussos

Sessió 1 diap. 33

i estructures de contenció en sòls

c+≥ )tg( φστ c+≥ )tg( φστ


situació d’emergència: com actuar?

Sessió 1 diap. 34

situació d emergència: com actuar?


causes dels problemes d’estabilitat de talussos de roca: importància de les discontinuïtats

Sessió 1 diap. 35

importància de les discontinuïtats


problemes d’estabilitat de talussos de roca: lliscaments

Sessió 1 diap. 36

com afontar-ho?



Sessió 1 diap. 37





Danys per falla generalitzada de la fonamentació

Sessió 1 diap. 38

Danys per falla generalitzada de la fonamentació


l'estat límit últim d’una fonamentació

Sessió 1 diap. 39


falla generalitzada: conclusions

Sessió 1 diap. 40

-L’enfonsament d’una fonamentació o el trencament d’un talús depèn de:p

- Les característiques pròpies del sòl (cohesió, angle de fregament intern)

- La pressió intersticialNO hi podem

inervenir

- La sobrecàrrega de terres

i i t i it i d d ll l’ f t d’

SI hi podem inervenir

exercici: comentar quines situacions poden donar lloc a l’enfonsament d’una fonamentació que fins al moment havia estat estable


falla generalitzada: exemple

Sessió 1 diap. 41



Sessió 1 diap. 42



Sessió 1 diap. 43



Sessió 1 diap. 44



Sessió 1 diap. 45





Danys per assentament / definicions

Sessió 1 diap. 46

Danys per assentament / definicions

Definicions bàsiques del moviment de fonamentacions

s: assentament: sa

δs: assentament diferencial: sb saδs: 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 fonamentacióde la fonamentació


Valors límit de deformabilitat (CTE DB SE-C)

Sessió 1 diap. 47

Valors límit de deformabilitat (CTE DB SE-C)


Deformacions en arruf o “quebrant”

Sessió 1 diap. 48

Deformacions en arruf o quebrant

expansivitat (en general)assentaments

(en general)(en general)


Arcs de descàrrega per assentament d’arruf

Sessió 1 diap. 49

Arcs de descàrrega per assentament d arruf


Esquerdes típiques de cantonada

Sessió 1 diap. 50

Esquerdes típiques de cantonada


Danys per assentament

Sessió 1 diap. 51


Resposta unitària de l’estructura Esquerda per assentament diferencial d’un mur

Situacions de risc, emergències i accidents causades pel subsòlSessió 1 diap. 52


p

Esquerda per assentament d’un pilar en la junció amb l’envàpilar en la junció amb l envà



Sessió 1 diap. 53

Esquerda per assentament d’un envà afavorida per la presència d’una finestra



Sessió 1 diap. 54

Esquerdes per flexió de murs de càrrega



p

Assentament generalitzat d’un replè estructural: afecció a cobertaAssentament generalitzat d un replè estructural: afecció a coberta



Sessió 1 diap. 56

Assentament generalitzat d’un replè: deformació cobertaAssentament generalitzat d un replè: deformació coberta



Sessió 1 diap. 57

Assentament generalitzat d’un replè: trencament envansAssentament generalitzat d un replè: trencament envans



Sessió 1 diap. 58

Assentament generalitzat d’un replè: distorsió finestralsAssentament generalitzat d un replè: distorsió finestrals



Sessió 1 diap. 59

Assentament generalitzat d’un replè: distorsionsAssentament generalitzat d un replè: distorsions



Sessió 1 diap. 60

Assentament generalitzat d’un replè: trencament envans - forjatAssentament generalitzat d un replè: trencament envans forjat



Sessió 1 diap. 61

Assentament generalitzat d’un replè (detall afecció forjat i pilar)Assentament generalitzat d un replè (detall afecció forjat i pilar)



Sessió 1 diap. 62

Assentament generalitzat d’un replè: sostre envans distorsionsAssentament generalitzat d un replè: sostre, envans, distorsions



p

Assentament generalitzat d’un replè detallsAssentament generalitzat d un replè, detalls



Sessió 1 diap. 64

comentar: direcció dels moviments?comentar: direcció dels moviments?



Sessió 1 diap. 65

Estructura de contenció del replè estructural: comentarEstructura de contenció del replè estructural: comentar direcció dels moviments



Sessió 1 diap. 66





Col·lapse de sòls: naturalesa

Sessió 1 diap. 67

-Sòls col·lapsables o metaestables: pateixen un assentament sense necessitat de càrrega per efecte de l’increment d’humitat al passar a un estat de consistència en el que la resistència al tall és nul·la.es a de co s s è c a e e que a es s è c a a a és u a

-Causes:

-Sòls coherents susceptibles d’incorporar un grau d’humitat suficient p p gcom per arribar al límit líquid

-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

-Comentar: porositat i estats de consistència en relació al potencial col·lapsable.co apsab e


Col·lapse de sòls: estats de consistència

Sessió 1 diap. 68

resistència nul·laLímite líquido

(W )

Estado líquido

ente

Mezcla fluidade agua y suelo

elasticitat

plasticitat sobresaturat(WL)

Límite plástico(WP)

Lí it d t ió

Estado plástico

Estado semisólido

med

ad c

reci

eg y

fragilitat subsaturat

Límite de retracción(WP)

Estado sólido

Hum

Suelo seco


Col·lapse de sòls: efectes

Sessió 1 diap. 69

-Amb molta posterioritat a la construcció de l’edificació pot produir un p p passentament 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 nod 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’Igualada

- Formacions evaporítiques de la conca central

- Replens antròpics antics



Sessió 1 diap. 70





Expansivitat

Sessió 1 diap. 71

-Conceptes bàsics:

-Estructura mineralògica de les argiles

-Humitat de saturació / estats de consistència en relació al potencial pexpansiu.

-Qüestió:

-Hi ha argiles expansives o condicions favorables a l’expansivitat?


Expansivitat: factors condicionants

Sessió 1 diap. 72

-Mineralogia del sòl: Esmectites Na > Esmectita Ca > Illita > Caolinita

Densitat (+Gn +Sw)-Densitat (+Gn +Sw)

-Estat de tensions (+σ - Sw)

-Humitat inicial (+H - Sw)-Humitat inicial (+H - Sw)

Expansivitat: factors determinants

-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. 73

IL = (w – wp) / Ip


Danys per processos d’expansivitat

Sessió 1 diap. 74

E i l t ( “ tit t i”) l d it l f ò

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 y p pfinestres (problemes d’ús)

-Danys mitjans: deformacions importants de paviments, afecció inicial a estructura Aparició d’esquerdes en tancamentsa 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.


Esquerdes divergents per trencament “a quebrant”

Sessió 1 diap. 75

Esquerdes divergents per trencament a quebrant


Evolució típica d’un problema d’expansivitat

Sessió 1 diap. 76

-Estat inicia d’ús de l’habitatge increment de la humitat en la zona interior edificada per descompensació de l’equilíbri hídric del sòl danys ymenors (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-Aportació d aigua per rec continuat i intens o pèrdues lleus de canonades deformacions inicials de l’estructura. Esquerdes properes als

tancaments.

A t i d’ i i t t ( è d d i i t t d-Aportacions d’aigua importants (pèrdues de piscines, trencament de canonades...) 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. 77

Al f i d òl i di t t i i d l lit l-Algunes formacions de sòls i sediments terciaris de les conques prelitorals (Vallès – Penedès).

-Casos més significatius en formacions terciàries de la fossa del Camp g p(Santa Oliva).

-Materials margosos Pliocè del pla de Barcelona en cas de descàrrega significativament important per la construcció de soterranissignificativament important per la construcció de soterranis.



Sessió 1 diap. 78





Danys per efecte de sisme

Sessió 1 diap. 79

Danys per efecte de sisme

-incidència directa sobre el terreny: liqüefacció del sòl i falla-incidència directa sobre el terreny: liqüefacció del sòl i falla general de la superestructura

-Incidència directa sobre l’estructura:

-Cisalla

-Ressonància

-Palmeig


Falla generalitzada del

Sessió 1 diap. 80

Falla generalitzada del terreny: efecte sísmic

trencament del terreny pertrencament del terreny per efecte de sobrecàrrega dinàmica i liqüifacció

Kobe


Dany per sisme: liqüifacció del sòl (Nagata)

Sessió 1 diap. 81

Dany per sisme: liqüifacció del sòl (Nagata)


Danys per sisme: esquerdes en “creu de Sant Andreu” (Cali)

Sessió 1 diap. 82

Danys per sisme: esquerdes en creu de Sant Andreu (Cali)


Dany per sisme: cisalla a nivell dels forjats (Cali)

Sessió 1 diap. 83

Dany per sisme: cisalla a nivell dels forjats (Cali)


Danys per sisme: ressonància

Sessió 1 diap. 84

Danys per sisme: ressonància


Danys per sisme: “palmeig” (Ciutat de Mèxic)

Sessió 1 diap. 85

Danys per sisme: palmeig (Ciutat de Mèxic)


Sessió 1 diap. 86

moltes gràcies per la vostra atencióo tes g àc es pe a ost a ate c ó

Documents

Bombers sessio 2h_v04