CURSO DE ACTUALIZACION PROFESIONALBALOTARIO PARA EL EXAMEN DE MECANICA DE SUELOS

DOCENTE ING. GUSTAVO AYBAR ARRIOLA

1. – EXPLIQUE ACERCA DE Exploración Geotécnica.

“Las propiedades de los materiales de fundación no pueden ser especificadas, tienen que ser deducidas mediante exploración.”Introducción

Se debe contar tanto en la etapa de proyecto como durante la ejecución de la obra de que se trate con datos firmes, seguros abundantes respecto al suelo con el que se esta tratando, resultan asi estrechamente ligadas el muestreo de suelos y la realización de las pruebas necesarias de laboratorio.

Asi mismo se tendrá dos tipos de sondeos: preliminares y definitivos, cada uno con sus métodos propios de muestreo.

Otro aspecto de importancia fundamental en los problemas es de buscar la colaboración de ciencias que, como geología, puedan dar información de carácter general.

Para las exploraciones geotécnicas es necesaria recopilar toda la información que nos sea posible, para un análisis adecuado y posteriormente realizar las conclusiones de la zona de estudio. Luego se procede a:

* Reconocimiento geológico y de sitio que nos da una interpretación del origen y formación de suelos, evaluación geológica, interpretación de posibles condiciones del subsuelo. * Planificación de la exploración y muestreo que permite ubicar y cuantificar el número de sondajes y optimizar el muestreo. * Ejecución de ensayos de laboratorio para la determinación de los parámetros de los materiales. * Ejecución de la exploración y muestreo que son; ejecución de sondajes y obtención de muestras disturbadas e inalteradas. * Interpretación de la investigación geotécnica con evaluación de los datos de campo y laboratorio. * En la tabla se muestra las normas que se deben seguir para realizar los diferentes tipos de ensayos.

Tipos de sondeos Los tipos principales de sondeos que se usan para fines de muestreos y conocimientos del subsuelo, en general son las siguientes:

Métodos de exploración de caracter preliminaro Pozo a cielo abierto, con muestreo alterado o inalterado.o Perforaciones con posteadora, barrenos helicoidales o métodos similares.o Métodos de lavado.o Método de penetración estándar.o Método de penetración conica.o Perforacones en boleos y gravas.

Métodos de sondeos definitivoso Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado.o Métodos con tubo de pared delgada.o Métodos rotatorios para roca.

Métodos geofisicoso Sísmico.o De resistencia eléctrica.o Magnético y gravimétrico.

Objetivos típicos de una exploración

Determinar la ubicación y espesor de los estratos de suelo. Ubicar la napa de agua. Determinar la profundidad de la roca basal y sus características Obtención de muestras para su posterior caracterización. Llevar a cabo ensayos en terreno y/o en el laboratorio para definir problemas especiales

que puedan generarse durante o después de la construcción.

Etapas típicas de una exploración Estudio preliminar. Reconocimiento del terreno. Exploración. Ensayos de laboratorio. Interpretación y análisis

A.- Estudio PreliminarPor lo general el primer paso en la obtención de información consiste en revisar material ya publicado. Estos datos permiten a menudo reducir la extensión de la exploración.

- Mapas geológicos□ Representan los tipos de suelo y roca expuestos en la superficie.□ Usualmente muestran la extensión de formaciones geológicas, fallas, deslizamientos de tierra importantes, etc.□ En ocasiones se pueden encontrar perfiles transversales.

- El estudio de la geología local nos ayuda a predecir posibles problemas.□ Ayudan a interpretar los datos obtenidos de la exploración del terreno.

-Reportes geotécnicos□ Se pueden obtener de proyectos realizados en la cercanía.□ Pueden ser de gran ayuda, ya que generalmente incluyen sondajes, ensayos de suelo, e información relevante.

- Fotografías aéreas deslizamientos de tierra, fallas, problemas de erosión, etc.□ Ayudan a comprender la topografía del terreno y patrones de drenaje

B.- Reconocimiento del terrenoConsiste en recorrer el sitio y evaluar visualmente las condiciones locales.Generalmente sirve para responder a respuestas tales como:

- Si hay evidencia de construcciones previas en el sitio.- Si hay evidencia de problemas de estabilidad de taludes.- Si existen construcciones cercanas.- Cuales son las condiciones de drenaje.- Que tipos de suelo y/o rocas se encuentran en la superficie.- Si existen problemas de acceso que puedan limitar los tipos de exploración.

C.- ExploraciónEl objetivo de esta etapa es obtener el perfil de subsuelo, tomar muestras de suelo, realizar ensayos in-situ pare estimar parámetros de los materiales, y determinar la profundidad de la roca basal y el nivel freático si es necesario.En exploraciones de poca profundidad se recurre a calicatas y/o zanjas.En exploraciones más profundas se realizan perforaciones

Calicatas: No siempre es necesario realizar exploraciones profundas. Por ejemplo, el caso de estructuras livianas en sitios de condiciones bien conocidas.La ventaja es que entregan bastante información, ya que el suelo queda expuesto.No es posible realizarlos en suelos arenosos, sobre todo bajo la

napa.Sondajes.- El método más común para explorar el subsuelo es a través de sondajes, que consiste en realizar una perforación y extraer muestras del fondo.

Tienen típicamente un diámetro entre 75 y 600 mm, y una profundidad entre 2 y 30 m.

Existe una gran variedad de equipos (pueden ser operados a mano o montados en camiones).

El método de sondajedepende de las condiciones del suelo.

Se puede realizar otros ensayos de penetracion como: sondajes de rotacion, sondajes sondajes con barrena, sondajes con barrena hueca, No existe una regla absoluta para especificar el número de sondajes; se requiere juicio y experiencia del ingeniero.

En general el número de sondajes debería aumentar a medida que:- La variabilidad del suelo aumenta.- La carga aumenta.- La estructura sea mas crítica.

No existe una regla absoluta para especificar la profundidad de los sondajes.

En general el sondaje debería alcanzar una profundidad a la cual el incremento de esfuerzos sea menor a un 10% de la generada por la estructura a nivel de la fundación.

Ensayos.- Se utilizan cuando es difícil obtener muestras inalteradas, en arenas por ejemplo, Sirven para estimar propiedades y parámetros del suelo.

Ensayos típicos en terreno son:- Ensayo de penetración estándar (SPT)- Ensayo de penetración de cono (CPT)- Placa de carga- Ensayo de corte in-situ (Vane shear tests, VST)

Ensayo de penetración estándar (SPT) Procedimiento ampliamente utilizado para determinar caracteristicas de resistencia

y compresibilidad de suelos. Norma: NTP 339.133 – ASTM D1586. Determinacion de la consistencia y resistencia cortante de los suelos en

profundidad Suelos adecuados para el ensayo (arenosos, limo arenosos, arena limoso y

arcillas) Suelos inadecuados para el ensayo (aluvionales, aluviales, suelosgravosos y

heterogeneos con gravas).

1. Permite tomar muestras y realizar ensayo in-situ. 2. La muestra sin embargo es alterada.3. Este ensayo se utiliza para estimar parámetros como la densidad relativa,

ángulo de fricción y cohesión.4. Se introduce un tubo hueco cilíndrico mediante golpes de un martillo

de 63.5 Kg. de una altura de 76 cm.5. Se introduce el tubo 45 cm., registrando el número de golpes

necesario para avanzar tramos de 15 cm.6. NSPT = número de golpes necesarios para avanzar los últimos 30 cm.

a. Este resultado debe ser corregido antes de poder ser utilizado (N).b. Suelos muy sueltos tienen valores típicos de N menores a 5.c. Suelos muy resistentes tienen valores del orden de 50 o superior.

Ensayo de penetración de cono (CPT) 1. Este ensayo mide la resistencia de punta del cono y la resistencia

2. por fricción.3. Es un ensayo rápido y entrega un perfil continuo.4. La desventaja es que es relativamente caro y no se obtienen muestras.5. Es más adecuado para suelos con cohesión.

Exploración Geofísica1. Existen varios métodos de exploración geofísica para investigar el perfil del subsuelo.2. Ondas (mecánicas)

a. Refracción sísmicab. Crossholec. Downholed. Ondas electromagnéticase. Resistividadf. Radarg. No alteran las condiciones del suelo (no-destructivos).

3. Método de exploración geofísica fueron originalmente desarrolladas por la industria minera y petrolera.

4. Para la ingeniería geotécnica tiene la ventaja de cubrir grandes áreas a un relativo bajo costo.

5. Pueden utilizarse como primer paso en un proceso de exploración.6. La desventaja es que no se obtienen muestras.7. Se debe complementar con sondajes.

Refracción Sísmica:1. Método de exploración para estimar el espesor de los estratos y la velocidad de

propagación de onda.2. Se basa en las leyes de propagación de las ondas.3. Consiste en generar ondas en el terreno mediante golpes o detonaciones, y medir el

tiempo de llegada a distintos puntos.

2 . EXPLIQUE ACERCA DE ENSAY O D E COMPACTACION

GeneralidadesEl ensayo de C.B.R. permite determinar si un material es apto para su uso como base o como subase de pavimentosEl propósito de un ensayo de compactación en laboratorio es determinar la curva de compactación para una determinada energía de compactación. Esta curva considera en abscisas el contenido de humedad y en ordenadas la densidad seca. A partir de ella, se podráobtenerlahumedadllamadaóptimaqueeslaquecorrespondealadensidadmáxima. Con estos resultados se podrá determinar la cantidad de agua a usar cuando se compacta el suelo en terreno para obtener la máxima densidad seca para una determinada energía de compactación. Para cumplir este propósito, un ensaye de laboratorio debe considerar un tipo de compactación similar a la desarrollada en terreno con los equipos de compactación a especificar.

El agua juega un papel importante, especialmente en los suelos finos. Hay que hacer notar que cuando hablamos en este párrafo de suelos finos, no estamos refiriéndonos a suelos que contengan más de un 50% de finos, sino a la fracción fina que controla este comportamiento. Esta fracción fina, que puede ser para gravas sobre un 8% y para arenas sobre un 12% (Holtz1973), lleva a limitar el uso de la densidad relativa y, por lo tanto, obliga a su reemplazo por el ensayo de compactación.

El agua en poca cantidad, se encuentra en forma capilar produciendo tensiones de compresión entre las partículas constituyentes del suelo que llevan a la formación de grumos difíciles de desintegrar y que terminan por dificultar la compactación. Mirado desde un punto de vista físico-químico, se produce una tendencia a la floculación entre las partículas arcillosas, lo que produce uniones entre partículas difíciles de romper. El aumento del contenido de humedad hace disminuir la tensión capilar – y a nivel físico- químico facilita la separación de las partículas - haciendo que una misma energía de compactación produzca mejores resultados en el grado de consistencia del suelo, representado por un menor índice de vacíos y un mayor peso unitario seco. Si por otra parte, el agua pasa a existir en una cantidad excesiva antes de iniciar la compactación, ella dificultará el desplazamiento de las partículas de suelo– debido a la baja permeabilidad del suelo y por ende a la dificultad de su eliminación - produciendo una disminución en la eficiencia de la compactación. En consecuencia, existirá para un determinado suelo fino y para una determinada energía de compactación, una humedad óptima para la cual esta energía de compactación producirá un material con densidad seca máxima.

Al compactar un suelo se persigue lo siguiente:

(a) disminuir futuros asentamientos (b) aumentar la resistencia al corte (c )disminuir la permeabilidad

Para asegurar una compactación adecuada deben realizarse canchas de prueba en terreno que permitirán definir los equipos de compactación más adecuados para esos materiales, losEspesores de capa y número de pasadas del equipo seleccionado para cumplir con las especificaciones técnicas de densidad seca. El control de la obra final se realizará a través de determinaciones de los parámetros densidad seca y humedad de compactación de los rellenos colocados. Las especificaciones para la compactación en terreno exigen la obtención de una densidad mínima que es un porcentaje de la densidad máxima seca obtenida en el laboratorio. Una práctica común para numerosas obras es exigir a lo menos el 95% del Proctor Modificado.

DefinicionesEn 1933, R.R. Proctor definió el ensayo conocido como Proctor Estándar, el cual consiste en tomar una muestra de 3kg de suelo, pasar la por el tamiz#4, agregarle agua cuando sea necesario, y compactar este suelo bien mezclado en un molde de 944cm3 en tres capas con 25golpes por capa de un martillo de compactación de 24.5N con altura de caída de 0.305 m. Esto proporciona una energía nominal de compactación de 593.7kJ/m3.

S

Cuando el ensayo incluye el reuso del material, la muestra es removida del molde y se toman muestras para determinar el contenido de humedad para luego desmenuzarla hasta obtenergrumosdetamañomáximoaproximadoaltamiz#4.Seprocedeentoncesaagregar más agua, se mezcla y se procede a compactar nuevamente el suelo en el molde. Esta secuencia se repite un número de veces suficiente para obtener los datos que permitan dibujar una curva de densidad seca versus contenido de humedad con un valor máximo en términos de densidad seca, y suficientes puntos a ambos lados de éste. La ordenada de este diagrama se conoce como la densidad máxima, y el contenido de humedad al cual se presenta esta densidad se denomina humedad óptima.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los nuevos y pesados equipos de aviación pasaron a exigir densidades de subrasante en las aeropistas, mayores que el 100 % del Proctor Estándar. Se introdujo entonces el ensayo de compactación modificado (Proctor Modificado, ensayo modificado AASHTO, o ensayo de compactación modificado) en el que se utiliza una mayor energía de compactación.

Las características básicas del ensayo son la misma del ensayo estándar de compactación. El ensayo de compactación modificado aplica una energía nominal de compactación al suelo de 2710 kJ/m3 lo que representa cerca de 5 veces la energía de compactación del ensayo estándar produciendo un incremento entre un 5 y un 10 % de la densidad y una disminución en la humedad óptima.

Todacurvadecompactaciónestarásiemprepordebajodelacurvadesaturación,S=100% la que puede ser graficada en la curva de compactación una vez conocido el peso específico de los granos, Gs.En el mismo gráfico se pueden incluir las curvas para S=90y80%.

La curva S=100% se obtiene calculando, para cualquier contenido de humedad w, su peso unitario seco:

y GS ywd 1 sG

donde :

GS: densidad de los suelos y w : peso unitario del agua

w: contenido de humedad

Ladensidadsecalapodemosexpresarenfuncióndeladensidadhúmedayelcontenidode humedad:

y ytd 1 s

donde:

yt: densidad húmedaw: contenido de humedad

Las curvas para otros grados de saturación, pueden ser fácilmente calculadas.

Equipo

Molde de compactación con base collar Martillo de compactaciónLatas para contenido de humedad Espátula metálica

De

ns

ida

dS

ec

a[t/

m3

]Procedimiento (Proctor Modificado)

1. Cada grupo debe tomar 7kg (peso nominal) de suelo secado al aire, desmenuzado para que pase a través del tamiz # 4; luego debe ser mezclado con la cantidad de agua necesaria para alcanzar el contenido de humedad basado en porcentaje de peso seco; la humedad deberá ser, para este primer ensayo, aproximadamente un 4 a 5% menor que la humedad óptima estimada; debe quedar claro que el suelo y el agua en un ensayo deberían mezclarse con anterioridad y dejarse curar - para asegurar su distribución homogénea –durante 24 horas cuando se trabaja con suelos cuyos finos sean plásticos; sin embargo, en esta sesión laboratorio para estudiantes, esta etapa podrá omitirse.

2. Pesar el molde de compactación, sin incluirla base ni el collar.

3. Medir las dimensiones internas del molde de compactación para determinar su volumen.

4. Compactar el suelo en 5 capas aplicando 56 golpes sobre cada una (para molde grande); se debe procurar que la última capa quede por sobre la altura del molde de compactación; en caso que la superficie de la última capa quedara bajo la altura del molde, se debe repetir el ensayo; se debe evitar además que esta última capa exceda en altura el nivel del molde en más de 6mm ya que al enrasar se estaría eliminando una parte significativa del material compactado, disminuyendo la energía de compactación por unidad de volumen.

5. Retirar cuidadosamente el collar de compactación, evitar girar el collar; en caso que se encuentre muy apretado, retirar con espátula el suelo que se encuentra adherido a los bordes por sobre el nivel del molde; finalmente enrasar perfectamente la superficie de suelo a nivel del plano superior del molde.

6. Pesar el molde con el suelo compactado y enrasado.

7. Extraer el suelo del molde y tomar una muestra representativa para determinar el contenido de humedad.

8. Desmenuzar el suelo compactado y mezclarlo con suelo aún no utilizado; agregar un 2% de agua (en relación a los7kg) y repetir los pasos 4ª 8; realizar la cantidad de ensayos que el instructor indique, suficientes para obtener una cantidad de puntos que permita determinar la humedad óptima y la densidad máxima.

9. Volver posteriormente al laboratorio para obtener los pesos secos de las muestras de humedad.

Cálculos

Calcular el peso unitario seco y hacer un grafico de ?d versus contenido de humedad. Dibujar en este gráfico la curva de saturación; sino se conoce GS, suponer que la densidad saturada correspodiente a la humedad óptima es 5% mayor que la densidad máxima seca; con este valor calcular el valor de GS; la curva de saturación en ningún caso debe intersectar la curva de compactación; en caso que esto suceda, incrementar en un 1 % adicional el valor de la densidad saturada hasta asegurar que la curva de saturación pase por sobre la de compactación.

Ensayo de Compactación

2,2

2 1,8

curvade saturación

De

ns

ida

dS

ec

a[t/

m3

]1,6

1,4 1,2

1Densidad máxima seca humedad óptima4 6 8 10 12 14 16 18 20

Contenido de humedad [%]

3.EXPLIQUE ACERCA DE EL-ENSAYO DE CORTE DIRECTO

OBJETIVO

Determinar la cohesión y el Angulo de rozamiento interno que permitan establecer la resistencia al corte de los suelos ensayados.

DESCRIPCION DEL ENSAYO

Este ensayo consiste básicamente en someter una muestra de suelo de sección cuadrada de 2.5 cm de espesor, confinada lateralmente dentro de una caja metalica a una carga normal (S) y a un esfuerzo tangencial (T), los cuales se aumentan gradualmente hasta hacer fallar a la muestra por un plano preestablecido por la forma misma de la caja (consta de dos secciones, una de las cuales es móvil y se desliza respecto a la otra que es fija produciendo el esfuerzo de corte.En el ensayo se determinan cargas y deformaciones.

EQUIPO:- Dial de corte horizontal- Dial de corte vertical- Pesas de carga- Horno- Cuchillo de arco con alambre acerado- Muestra inalterada- Maquina de corte directo (placa de 5x5x5, caja de corte)

El aparato de corte directo consta de una caja de corte y dispositivos para aplicación de cargas verticales y horizontales así como también deformaciones verticales y horizontales.

DIAGRAMA ESQUEMATICO DE LA CAJA DE CORTE DIRECTOTECNICA DEL ENSAYO

Preparación de la muestra. - El ensayo se puede puede realizar sobre muestras inalteradas a fin de obtener

resultados que se aproximen a las características que tiene el suelo en su estado natural.

- Tambien es posible realizarlo sobre muestras alteradas, previamente preparadas en el laboratorio a fin de obtener características similares de compacidad y contenido de humedad a los que tendrá puesto en obra.

- Ademas se puede ensayar la muestra tal como viene del campo o como haya sido preparada en el laboratorio utilizando el molde respectivo o tallando 4 probetas cuadradas con las siguientes dimensiones 5*5*1.8 cm.

- Seguidamente se determina el peso, el volumen y el contenido de humedad de la muestra correspondiente.

- Colocar la muestra en la caja de corte directo e inmovilizarla con ayuda de los seguros

- Enseguida colocamos la placa con los resaltos sobre la muestra.- Colocar la esfera de acero sobre la placa de reparto y situar sobre ella, el yugo de

aplicación de la carga vertical. Bajar dicho yugo con ayuda del tornillo de seguridad de la palanca de carga.

- Sobre el yugo colocar el extremo móvil de un deflectómetro para medir las deformaciones verticales de la caja.

- Colocar en la palanca las pesas necesarias para dar una presión vertical prevista. Leer el asiento registrado en el deflectómetro vertical.

- Mover el volante del aparato hasta que el piston toque la caja - Encerar el deflectometro de desplazamiento vertical y el del anillo de carga - Quitar los seguros de la carga- Comenzar el corte con una velocidad constante equivalente a 1 divison del anillo por

segundo.(0.002 mm/seg).- Tomar lecturas del deflectometro de deformaciones horizontales, verticales y del

anillo de carga dada 30 divisiones (30 segundos).- El corte se continua hasta alcanzar una estabilización de las lecturas del

deflectometro del anillo de carga o hasta superar las dos unidades de la caja de 6 mm.

- Después de descargar el aparato accionado el volante en el sentido contrario. Quitar el deflectometrode corrimiento vertical. Quitar la caja de yugoy desmontar la caja de corte.

- Las cargas en el plano de corte pueden conocerme mediante el ábaco respectivo.- Estas operaciones se repiten tres o cuatro veces, diferenciándose los ensayos en la

presión vertical aplicada.CALCULOS:

- La fuerza cortante en el estrato del suelo puede ser calculado con la siguiente expresión.

Fuerza cortante= Anillo de carga * factor de calibraciónDonde el factor de calibracion: es 0.134161

- La resistencia de esfuerzo cortante se determina mediante la expresión:

Resistencia esfuerzo cortante = fuerza cortante25

CRITERIO DE RUPTURA

ESQUEMA DE CORTE DIRECTO

DETERMINACION DE LA COHESION c Y EL ANGULO DE FRICCION ᵩ

Durante el corte se presenta a veces un aumento de volumen, el motivo es que los granos de suelo seencuentran lubricados y para que pueda producirse un desplazamiento entre ellos, tiene que desencajarse unos de los otros huecos, este fenómeno se conoce como Dilatancia Positiva o simplemente dilatancia.Mediante el grafico siguiente se determinan los esfuerzos de corte pico, residuales y caracteristicos de dilatación del material.

EsfuerzosTangenciales

Máximo

DeformaciónTangencial

EsfuerzodeCorte

Ejemplo:

Movimiento de los Granos de una Arena

Densa sometida a Esfuerzo Cortante

CORTEDIRECTO

0,80,70,60,50,40,30,20,10

0,7080,625

0,5138

c = 0.25

0.750 0,5 1 1,5

0.5138 0.25Tag 0.35173

0.75 019.3784o

0,43050,3472

0,25

4.-PARA Q UE SIRVE LAESTABILIZACION DE SUELOS

Suelo estable: Un suelo es estable cuando presenta buena resistencia a la deformación y es poco

sensible a la presencia de agua.

Capacidad portante: Carga crítica que aportada a un suelo produce en él una deformación irreversible

consistente, normalmente, en un deslizamiento de capas adyacentes. Cuanto mayor sea la capacidad portante mayor es la carga crítica.

La capacidad portante es el límite de resistencia y se mide a través del CBR. A mayor CBR mayor es la capacidad portante.

También influye la relación entre las cargas cortantes, que regía la Ley de Coulomb y las tensiones normales.

Un suelo estable es el que tiene cierta cohesión y cierto rozamiento entre partículas. En un suelo de arcilla pura no hay rozamiento interno entre las partículas y,

exclusivamente, tendrá cohesión. La relación entre tensiones cortantes y normales será constante, c.

En un suelo con gravas y arenas no hay cohesión, por no haber elementos finos (c es cero) y sólo hay rozamiento interno.

Estabilización de suelos: La estabilización del suelo, respecto a la característica de dar resistencia a la

deformación, añade al suelo aquello de lo que adolece. Si hay un suelo arcilloso hay que añadir material granular. Si es un suelo granular hay que añadir un ligante (material arcilloso).

Respecto a la baja sensibilidad a la presencia de agua se obtiene compactando el suelo. Con esto disminuimos el número de poros, con lo que entra menos cantidad de agua en los poros.

Tipos de estabilización: Se mezcla un suelo con otro para conseguir una mejor granulometría.

Hay dos maneras:

* Estabilización granulométrica, mecánica o natural: se mezclan dos, o más, tipos de suelo de diferente granulometría, y que sean complementarios.

* Estabilización química: se le añade al suelo algún producto industrial, o un ligante, para darle cohesión, o disminuir la excesiva plasticidad. Se le suele añadir cemento, cal o productos bituminosos.

Estabilización granulométrica:

Hay mezclas binarias (lo más normal) y terciarias. Sólo suelen ser viables mezclas binarias por el coste.

Se busca una combinación de material granular y limo-arcilloso. Si hay exceso de material limo-arcilloso hay problemas por entumecimiento. Si hay exceso de material granular hay una falta de cohesión y la única interacción es el rozamiento.

Se llegó a la conclusión de que la capacidad de compactación (mayor o menor posibilidad de compactar un suelo, es decir, conseguir mayor o menor densidad) tiene relación con la granulometría de la mezcla. Una buena compacidad va a implicar que sea mayor la densidad seca, con lo que la permeabilidad es menor, lo mismo que la sensibilidad al agua. Además aumentamos el rozamiento interno de las partículas y hay mayor capacidad cementante de la arcilla.

Cuánto más compactado está un material la capacidad de la arcilla es mayor.

Para establecer las granulometrías existen dos métodos:

- Según la ecuación de Talbot

P=%, en peso, de las partículas que pasan por el tamiz de apertura dD= tamaño máximo de las partículas que pasan

n= valor que varía en función de DD=2'' n=0.5D=11/2'' n=0.4D=1'' n=0.33

- Según el huso granulométrico (límites entre los que se comprenden diferentes granulometrías).

Esos husos se han ido comprobando experimentalmente, y se comprobó que para cada tamiz no se desvirtúa la capacidad estabilizante del suelo cuya granulometría esté comprendida entre los máximos y los mínimos.Se establecieron diferentes husos (B, C, D, A, ¾). El huso B tiene como tamiz máximo el de 2'', el C el de 1 ½'', el D y el A usa el de 1''.Estos husos son experimentales.

Consejos:+ Evitar la estabilización con el huso de ¾, porque tiene poca cantidad de elementos gruesos+ Evitar que el tamaño máximo sea superior a 1/3 del espesor de la capa de camino a estabilizar.+ El material retenido en el tamiz de ½´´ debe tener más del 50% del material procedente de machaqueo con 2 caras de fracción como mínimo.

Las caras de fractura son más irregulares y se favorece la unión con el resto de las partículas.La curva debe tener una curvatura continua y no tener codos.

Características: Suelo pesado, denso y de resistencia notable De bajo hinchamiento; su fracción fina (>tamiz nº 200) es inferior al 25% En un suelo arcilloso aportamos arena para reducir la plasticidad. En un suelo arenoso

aportamos arcilla para que tenga coherencia. El aporte de arcilla no debe ser superior al 15-18%. Los elementos que se suelen usar suelen ser arenas angulosas y de sílice. Las arcillas

deben ser homogéneas, de plasticidad moderada y bajo hinchamiento. Para realizar la mezcla se suele pedir un control de la humedad. Si la arcilla está muy

húmeda dificulta la mezcla. Si está más dura se van a formar terrones. La arcilla debe estar entre el límite de retracción y el límite plástico.

Los condicionantes del suelo para esta estabilización son: Granulometría: Prácticamente admite cualquier tipo de suelo. Influirá en el % de

cemento a emplear. Con un % de cemento superior al 7% se desaconseja económicamente su uso

Plasticidad: No apto para suelos con elevada plasticidad. Hay de cumplir con LL< 40 y IP<18.

Contenido máximo de sulfatos (SO3):1% (PPTP Xunta) Suelo sin materia orgánica. (PPTP Xunta)

Estabilización con cal

Se mezcla cal aérea, con el suelo arcilloso y con agua. Se recomienda en suelos arcillosos, porque facilita la floculación (las partículas se unen unas a otras y precipitan) de partículas de arcilla.Disminuye el límite líquido y el índice de plasticidad, aumenta la resistencia a compresión y el CBR y disminuye la capilaridad.El de cal no debe superar al 7%.

Los condicionantes del suelo para estabilizar son:

- Granulometría: < ½ espesor tongada compactada< 75 mm (PPTP Xunta)- Tamiz nº 40 ----------------" 75% en peso que pasa- Tamiz nº 200 --------------" 35% en peso que pasa- Plasticidad: 17" IP" 40- Suelos sin materia orgánica (PPTP Xunta)

Estabilización grava-cemento

Tiene un alto coste y es poco usada.La mezcla se ha de hacer en planta y se usa grava que se mezcla con cemento.El cemento no debe ser superior al 5%.

Estabilización con productos bituminosos

Son de elevados costes y poco usadas.Es una mezcla de suelo, agua y producto bituminoso.Mejora las características resistentes, disminuye la absorción de agua y aumenta la cohesión.Se impermeabiliza la arcilla.

5.-DETALLE EL FENOMENO DE LICUACION DE SUELOS

Durante los terremotos el movimiento del terreno puede causar una pérdida de la firmeza o rigidez del suelo que da como resultados el desplome de edificaciones, deslizamientos de tierra, daños en las tuberías, entre otros. El proceso que conduce a esta pérdida de firmeza o rigidez es conocido como licuación del suelo. Este fenómeno está principalmente, más no exclusivamente, asociado con suelos saturados poco cohesivos. El término licuación, incluye entonces todos los fenómenos donde se dan excesivas deformaciones o movimientos como resultado de transitorias o repetidas perturbaciones de suelos saturados poco cohesivos. Debido a las enormes magnitudes de los efectos destructivos de la licuación durante el terremoto de Niigata, Japón en 1964, los ingenieros se vieron en la obligación de brindarle toda su atención. Desde entonces se ha avanzado a pasos agigantados para entender el fenómeno, sus consecuencias, analizando y evaluando el potencial de licuación de un lugar y desarrollando nuevas tecnologías que mitiguen las acciones destructoras de un terremoto. El conocimiento del proceso y sus efectos se ha basado en tres diferentes principios: Observaciones de campo durante y después de los terremotos. Experimentos en el laboratorio en muestras de suelos saturados, y en modelos de

fundaciones y estructuras. Estudios teóricos. Algunos de los efectos de licuación del suelo son catastróficos, tales como la falla de grandes pendientes o presas, el desplome de edificios y puentes, el colapso parcial o total de muros de contención. Otros sin embargo son un poco menos dramáticos como largas deformaciones de la superficie terrestre, el asentamiento y consecuente inundación de grandes áreas, etc. Aún estos efectos laterales en muchos terremotos causan daños de grandes proporciones a carreteras, vías férreas, tuberías y edificios. Las pruebas de laboratorio han demostrado que un drenaje oscilatorio puede causar el aumento en la presión del agua en los poros en un suelo saturado como resultado del reordenamiento de las partículas del suelo con una tendencia a compactarse entre ellas. Si el agua en los poros no

puede drenar durante la filtración, la carga gravitacional no será soportada por la estructura mineral, sino más bien por el agua capilar (en los poros), lo que conlleva a una reducción en la capacidad del suelo para soportar un esfuerzo. También se han dado a conocer aquellos factores de mayor influencia para la licuación en los suelos: Suelos granulares saturados sin la presencia de fuerzas cohesivas (entre partículas), son más susceptibles a un aumento de la presión del agua en los poros. La densidad de un suelo poco cohesivo también es un importante factor ya que la alta presión en los poros da como resultado arenas muy sueltas, y puede alcanzarse un punto donde la arena pierda su resistencia inicial al corte. Otros factores que afectan el grado de aumento de presión en los poros incluyen la amplitud de la filtración oscilatoria, el tamaño, la forma y gradación de las partículas, la presión de confinamiento que actúa en el suelo, la textura del suelo y la rata de sobre consolidación de éste. Efectos sobre las tuberías enterradas Las experiencias japonesas indican que el daño en las tuberías enterradas es mucho mayor en los terremotos asociados con licuación del suelo que en aquellos que no están a asociados a tal efecto. A grandes rasgos existen dos formas de deformaciones sísmicas en el suelo, que están ligadas directamente a la licuación y que podrían causar daños sobre las tuberías enterradas. Una es la deformación dinámica o tensión y compresión alternantes. La otra es deformación estática o en una sola dirección. Las tuberías salen a flote sobre la superficie debido a que son cuerpos de mucho volumen y poco peso. Se da entonces el efecto conocido como empuje: ya que el suelo saturado tiene un comportamiento similar al de un fluido estático, la tubería inmersa en él recibe de parte del suelo una fuerza vertical ascendente igual al peso del volumen de suelo desalojado. Además existe un gran aumento en la presión del agua en los poros del suelo que contribuye en este proceso. Los suelos susceptibles a la licuación generalmente forman topografía plana. Por esta razón grandes deformaciones en el terreno no pueden ser vistas con facilidad. Este hecho dificulta después de un terremoto determinar el tipo de deformación del suelo que ha causado el daño en una tubería. La evaluación del grado de vulnerabilidad de las tuberías existentes es esencial para establecer medidas efectivas, siendo particularmente importante para redes de distribución de gas y agua, las cuales están extendidas en una amplia variedad de suelos.Los efectos de unas pocas formas típicas de desplazamiento del suelo, tales como movimientos de falla y expansiones laterales, en la vulnerabilidad de las tuberías han sido estudiadas por muchos investigadores. Todavía no se ha propuesto un método general para evaluar los efectos de las condiciones del suelo, pero una forma de análisis estadístico permite determinar la correlación entre las condiciones del suelo y la susceptibilidad a los daños en cierto tipo de tuberías. Las estadísticas de los daños obtenidas durante terremotos pasados indican lo siguiente: 1. Los daños se concentran en áreas donde se presentan condiciones irregulares del suelo;

la causa de las mayores deformaciones del suelo es la no uniformidad en el desplazamiento debido a tal condición irregular.

2. El grado de vulnerabilidad depende en gran medida del tipo de sistema de tuberías. Entre menos flexible sea la tubería (respecto tanto a las uniones como a los materiales), presenta mayor grado de vulnerabilidad.

3. La vulnerabilidad depende también de la intensidad del movimiento sísmico, el cual está representado por la máxima aceleración.

Es conveniente entonces, investigar las fallas en tuberías continuas de acero que ofrecen rigidez, ductilidad y son menos susceptibles de fallar que cualquier otro tipo de tuberías. Debido principalmente a la ductilidad, el proceso de fractura se ve reflejado en el modo de deformación en las partes fracturadas, lo cual sugiere o da una idea del proceso de carga durante el terremoto.No se ha observado daños sísmicos en las tuberías continuas de acero de grandes diámetros, excepto en las uniones de aquellas más viejas que fueron mal soldadas. Aunque las fallas encontradas en tuberías de diámetros pequeños (100mm o menos), en algunos casos pueden ser debido a una mala soldadura, parece que estas todavía se encuentran sujetas al complejo proceso de deformación durante el terremoto. La licuación es considerada entonces como la principal causa de daño del sistema de tuberías durante un terremoto. Las condiciones del subsuelo original afectan la extensión del levantamiento de las tuberías: Una capa licuada presionará el suelo existente sobre este. Una capa impermeable evitará la disipación de la alta presión del agua en los poros del

suelo. Una amplificación del movimiento sísmico aumentará el grado de licuación del suelo que

está sobre esta capa de subsuelo. Estos tres factores darán como resultado un mayor levantamiento y desplazamiento de las tuberías. Se han desarrollado estrategias de mitigación, tales como el uso de material poco o no licuable en el suelo que está sobre el subsuelo, el método del gato horizontal, paredes aislantes en la interfase entre el subsuelo original y el que se encuentra sobre este, y fundaciones relativamente pesadas sujetas a la estructura, que pueden ser efectivas en la reducción del levantamiento y sus consecuentes daños. Sin embargo su relación eficiencia-costo es otro importante factor que debe ser considerado desde un punto de vista práctico.

INTRODUCCIÓNLas cargas dinámicas que actúan sobre cimentaciones y estructuras de suelo pueden originar se por terremotos, explosiones de bombas, operaciones de maquinarias y martillos, operaciones deconstrucción (hincado de pilotes), explosiones en canteras, tráfico intenso (incluyendo aterrizaje de aviones), viento, carga debido a la acción de las olas en el agua, etc. La naturaleza de cada una de estas cargas es bastante diferente una de otra, siendo los terremotos los que constituyen la fuente más importante de cargas dinámicas sobre estructuras y cimentaciones. En determinados suelos de naturaleza contractiva, es decir, con tendencia a la disminución de volumen durante el corte, la ocurrencia de un terremoto severo puede producir el incremento gradual de las presiones de poro, reduciendo la resistencia del suelo y su rigidez. A este fenómeno se le conoce como licuación y sus efectos asociados han sido responsables de una gran cantidad de daños en terremotos históricos alrededor del mundo. La licuación ocurre en suelos saturados, esto es, suelos en los cuales los espacios entre las partículas individuales están completamente llenos de agua. Esta agua ejerce una presión sobre las partículas de suelo lo cual influencia la forma como las partículas por sí mismas son presionadas juntas. Antes del terremoto, la presión de agua es relativamente baja. Sin embargo, el movimiento sísmico puede causar que la presión de agua se incremente al punto donde las partículas de suelo puedan fácilmente moverse una con respecto a la otra.

EL FENÓMENO DE LICUACIÓNLa licuación se define como “la transformación de un material granular de un estado sólido aun estado licuado como consecuencia del incremento de la presión de agua de poros” (Youd,1973).

La causa más dramática de daños a edificaciones y obras civiles durante un terremoto es el fenómeno licuación, el cual es un proceso en el cual el suelo cambia de un material firme a un material viscoso semi-líquido y bajo condiciones similares a una arena movediza. La licuación ocurre cuando suelos arenosos son sometidos a vibración, por lo tanto, cuando un estrato de suelo se licua y empieza a fluir por la acción del terremoto, éste no es capaz de soportar el peso de cualquier suelo o estructura encima de él, debido a esto, es posible que ocurran una serie de efectos, algunos catastróficos, como: deslizamientos, flujos, hundimiento o inclinación de edificaciones, volcanes de arena, asentamientos diferenciales, etc., como ha quedado evidenciado en numerosos terremotos ocurridos en diferentes partes del mundo.

Factores que Determinan el Fenómeno de LicuaciónEntre las causas que originan el fenómeno de licuación se encuentran:

Magnitud del Movimiento SísmicoLa magnitud del movimiento está relacionada con la magnitud de los esfuerzos y deformaciones inducidos en el terreno por este movimiento. Dependiendo de la distancia hipocentral, la magnitud del movimiento producirá cierto valor de aceleración máxima en la roca basal, la cual sufrirá amplificación, dependiendo de las condiciones locales del suelo hasta llegar a la superficie, de esta manera la propagación de las ondas de corte durante un terremoto a través del esqueleto del suelo, producirá una complicada distribución de esfuerzos de corte en función del tiempo, causando así deformaciones en la masa de suelo cuya magnitud dependerá de la magnitud del terremoto.

Duración del Movimiento SísmicoNormalmente la duración de un movimiento sísmico es corto (entre 5 a 40 segundos), pero si este es intenso, predominará la condición no drenada, es decir la disipación de la presión de poros se verá restringida, y por el contrario se evidenciará el aumento de la misma, produciendo en algún momento condiciones de esfuerzo efectivo nulo, y por lo tanto, licuación.Granulometría del sueloLos suelos más susceptibles a sufrir licuación son aquellos que poseen una granulometría uniforme, siendo las arenas finas uniformes las que son más propensas a licuar que las arenas gruesas uniformes. Además, según algunos autores las arenas limosas poseen mayor resistencia a sufrir licuación con respecto a las arenas limpias o con escaso contenido de finos. El problema de licuación será más serio si el suelo tiene un coeficiente de uniformidad mayor o igual a 2.

Densidad RelativaDurante la ocurrencia de un terremoto, una arena suelta puede sufrir licuación mientras que este mismo suelo en un estado más compacto puede no evidenciar el fenómeno. Una arena con un valor de resistencia a la penetración estándar de 40 golpes/30cm (densidad relativa de70 a 80%) puede mostrar evidencias de licuación en la forma de volcanes de arena, pero no es probable que experimente más del 10% de deformación por corte bajo la influencia de la vibración sísmica, aún después de que se hayan desarrollado altas presiones de poros. En contraste con ello, arenas con valor de 20 golpes/pie (densidad relativa de 30 a 60%), pueden desarrollar relaciones de presiones de poro de 100% y experimentar deformaciones por corte muy grandes del orden del 25-30%, bajo la acción de los esfuerzos de corte aplicados (Seedetal, 1984).

Profundidad del Nivel FreáticoEs una condición necesaria para que ocurra licuación. La presión de poros, producida por el agua que ocupa los vacíos existentes entre las partículas del material debido a la posición del nivel freático, se incrementa por efecto de la vibración producida en el movimiento sísmico. Por consiguiente, la ubicación del nivel freático cuando se produzca

un terremoto en un depósito arenoso, será de mucha importancia porque regirá la condición de saturación y por lo tanto, influirá también en el esfuerzo efectivo.

Efectos Dañinos que Produce la LicuaciónYoud (1978), propone tres tipos de falla del terreno asociados al fenómeno de licuación de suelos:

Desplazamiento LateralEs el tipo más común de falla del terreno por licuación de suelos. Este tipo de falla involucra el movimiento lateral de las capas superficiales como resultado de la licuación y la pérdida transitoria de la resistencia de las capas inferiores. El desplazamiento lateral ocurre generalmente en terrenos relativamente llanos (con pendientes comprendidas entre el 0.5 y5%). En condiciones normales el desplazamiento lateral tiene un rango de pocos metros, y en condiciones anormales pueden ocurrir desplazamientos laterales de varias decenas de metros acompañados de grietas en el terreno y desplazamientos diferenciales verticales. Los desplazamientos laterales muy a menudo distorsionan las cimentaciones de edificios, dañan las tuberías de desagües y otras estructuras a lo largo de la zona afectada. El daño ocasionado por este tipo de falla no es siempre espectacular y raras veces catastrófico, sin embargo es muy destructor. Existen técnicas de estabilización contra fallas de desplazamiento lateral, pero son relativamente caras y sólo únicamente justificables en lugares críticos. Las técnicas de estabilización incluyen la remoción, compactación, inyección, drenaje o la utilización de contrafuertes.

Falla de FlujoSon las fallas del terreno más catastróficas causadas por el fenómeno de licuación. Los flujos pueden movilizarse a grandes distancias (decenas de metros) a altas velocidades (decenas de Km/h). Los flujos pueden involucrar suelo completamente licuado o bloques de suelo firme viajando sobre una capa de suelo licuado. Este tipo de falla se desarrolla generalmente enarenas saturadas, sueltas, con pendiente del terreno mayor que 5%.Muchas de las mayores y más dañinas fallas de flujo se han desarrollado bajo agua en áreas costeras.

Pérdida de la Capacidad PortanteCuando el suelo que soporta una edificación licua y pierde su resistencia, pueden ocurrir grandes deformaciones en el suelo, que ocasionan que la edificación se asiente, se incline o sumerja. Aunque esta es una falla espectacular, es la menos común producida por licuación.

6.-APLICACIÓN DE LA NORMA E.050 PARA ESTUDIOS DE SUELOS EN LA LOCALIDAD DONDE LABORA.

OBJETIVOEl objetivo de esta Norma es establecer los requisitos para la ejecución de Estudios de Mecánica de Suelos (EMS), con fines de cimentación, de edificaciones y otras obras indicadas en esta Norma. Los EMS se ejecutarán con la finalidad de asegurar la estabilidad y permanencia de las obras y para promover la utilización racional de los recursos.

ÁMBITO DE APLICACIÓNEl ámbito de aplicación de la presente Norma comprende todo el territorio nacional.Las exigencias de esta Norma se consideran mínimas.

La presente Norma no toma en cuenta los efectos de los fenómenos de geodinámica externa y no se aplica en los casos que haya presunción de la existencia de ruinas arqueológicas; galerías u oquedades subterráneas de origen natural o artificial. En ambos casos deberán efectuarse estudios específicamente orientados a confirmar y solucionar dichos problemas.OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOSCasos donde existe obligatoriedadEs obligatorio efectuar el EMS en los siguientes casos:a) Edificaciones en general, que alojen gran cantidad de personas, equipos costosos o peligrosos, tales como: colegios, universidades, hospitales y clínicas, estadios, cárceles, auditorios, templos, salas de espectáculos, museos, centrales telefónicas, estaciones de radio y televisión, estaciones de bomberos, archivos y registros públicos, centrales de generación de electricidad, sub-estaciones eléctricas, silos, tanques de agua y reservorios, empresas prestadoras de servicios públicos, entidades públicas y privadas e instalaciones militares en general.b) Cualquier edificación no mencionada en a) de uno a tres pisos, que ocupen individual o conjuntamente más de 500 m2 de área techada en planta.c) Cualquier edificación no mencionada en a) de cuatro o más pisos de altura, cualquiera que sea su área.d) Edificaciones industriales, fábricas, talleres o similares.e) Edificaciones especiales cuya falla, además del propio colapso, represente peligros adicionales importantes, tales como: reactores atómicos, grandes hornos, depósitos de materiales inflamables, corrosivos o combustibles, paneles de publicidad de grandes dimensiones y otros de similar riesgo.f) Cualquier edificación que requiera el uso de pilotes, pilares o plateas de fundación.g) Cualquier edificación adyacente a taludes o suelos que puedan poner en peligro su estabilidad.En los casos en que es obligatorio efectuar un EMS, de acuerdo a lo indicado en este numeral, el informe del EMS correspondiente deberá ser firmado por un Profesional Responsable (PR).Casos donde no existe obligatoriedad de elaborar un EMS de acuerdo al numeralSólo en caso de lugares con condiciones de cimentación conocida debidas a depósitos de suelos uniformes tanto vertical como horizontalmente, sin los problemas especiales de cimentación indicados en el Capitulo 6, con áreas techadas en planta de primer piso menores que 500 m2 , de hasta tres pisos y sin sótano, el PR podrá asumir los valores de la Presión Admisible del Suelo, profundidad de cimentación y cualquier otra consideración concerniente a la Mecánica de Suelos, basándose en no menos de 3puntos de investigación hasta la profundidad mínima “p” indicada en el numeral 2.3.2.c.Estos datos, incluyendo los perfiles de suelos, plano de ubicación de los puntos de investigación y fotografías, deberán figurar en un Informe Técnico que deberá elaborar el PR, el que no constituye un EMS.

ESTUDIOS

Del terreno a investigara) Plano de ubicación y accesos.b) Plano topográfico con curvas de nivel. Si la pendiente promedio del terreno fuera inferior al 5%, bastará un levantamiento planimétrico. En todos los casos se harán indicaciones de linderos, usos del terreno, obras anteriores, obras existentes, situación y disposición de acequias y drenajes. En el plano deberá indicarse también, la ubicación prevista para las obras. De no ser así, el programa deinvestigación (ver el numeral 2.3), cubrirá toda el área del terreno.c) La situación legal del terreno.De la obra a cimentara) Características generales acerca del uso que se le dará, número de pisos, niveles

de piso terminado, área aproximada, tipo de estructura, número de sótanos, luces y cargas estimadas.b) En el caso de edificaciones especiales (que transmitan cargas concentradas importantes, que presenten luces grandes, alberguen maquinaria pesada o que vibren, que generen calor o frío o que usen cantidades importantes de agua), deberá contarse con la indicación de la magnitud de las cargas a transmitirse a la cimentación y niveles de piso terminado, o los parámetros dinámicos de lamáquina, las tolerancias de las estructuras a movimientos totales o diferenciales y sus condiciones límite de servicio y las eventuales vibraciones o efectos térmicos generados en la utilización de la estructura.c) Los movimientos de tierras ejecutados y los previstos en el proyecto.d) Para los fines de la determinación del Programa de Investigación Mínimo (PIM) del EMS (ver el numeral 2.3.2), las edificaciones serán calificadas, según la Tabla 1, donde A, B y C designan la importancia relativa de la estructura desde el punto de vista de la investigación de suelos necesaria para cada tipo de edificación, siendo el A más exigente que el B y éste que el C.

Aplicación de las Técnicas de InvestigaciónLa investigación de campo se realizará de acuerdo a lo indicado en el presente Capítulo, respetando las cantidades, valores mínimos y limitaciones que se indican en esta Norma y adicionalmente, en todo aquello que no se contradiga, se aplicará lo indicado en la NTP 339.162:2001.Pozos o Calicatas y TrincherasSon excavaciones de formas diversas que permiten una observación directa del terreno, así como la toma de muestras y la realización de ensayos in situ que no requieran confinamiento. Las calicatas y trincheras serán realizadas según la NTP 339.162:2001. El PR deberá tomar las precauciones necesarias a fin de evitar accidentes.b) Perforaciones Manuales y MecánicasSon sondeos que permiten reconocer la naturaleza y localización de las diferentes capas del terreno, así como extraer muestras del mismo y realizar ensayos in situ.La profundidad recomendable es hasta 10 metros en perforación manual, sin limitación en perforación mecánica.Las perforaciones manuales o mecánicas tendrán las siguientes limitaciones:b-1) Perforaciones mediante Espiral MecánicoLos espirales mecánicos que no dispongan de un dispositivo para introducir herramientas de muestreo en el eje, no deben usarse en terrenos donde sea necesario conocer con precisión la cota de los estratos, o donde el espesor de los mismos sea menor de 0,30 metros.b-2) Perforaciones por Lavado con Agua.Se recomiendan para diámetros menores a 100 mm. Las muestras procedentes del agua del lavado no deberán emplearse para ningún ensayo de laboratorio.c) Método de Ensayo de Penetración Estándar (SPT) NTP 339.133:1999d) Ensayo de Penetración Cuasi-Estática Profunda de Suelos con Cono y Cono dee) Prueba de Penetración Dinámica Superpesada

NOTA: los métodos de ensayos mencionados en parte arriba en mi localidad no contamos con los instrumentos para realizar con estos ensayos y recurrimos a las provincias colindantes de Apurímac que son Cusco o Ica.Igualmente para la extracción de la muestra se realiza en forma manual (calicatas-muestras alteradas) por no contar con los instrumentos adecuados para la exploración y extracción de muestra.

7.-INTERACCIÓN SUELO ESTRUCTURA - AMPLIFICACIÓN SÍSMICA FENÓMENO DE RESONANCIA

Interacción Suelo EstructuraEntre los problemas estructurales más comunes y peligrosos se encuentra el llamado primer piso blando, es decir el primer entrepiso de un edificio cuenta con una rigidez considerablemente menor en relación con el siguiente nivel. El problema en este caso es que la amplificación dinámica de la respuesta, y por tanto la distorsión de entrepiso a la que estará sujeto el piso blando, no se disminuye al aumentar la rigidez cuando se considera únicamente el comportamiento elástico.

Desde el punto de vista de la dinámica del sistema, tanto el primer piso blando como los efectos de interacción suelo estructura se reflejan en un cambio de la rigidez, lo que lleva a pensar que ambos fenómenos podrían tener características similares. Si se hace una analogía entre ambos efectos (interacción suelo estructura y entrepiso blando), se piensa lógico considerar la presencia de un primer piso blando como un estrato de suelo en el cuál está desplantada una estructura equivalente a los niveles superiores, en otras palabras, un caso de base flexible igual al de los efectos de interacción suelo estructura. De esta manera, se puede ver que la diferencia principal desde el punto de vista estructural entre ambos efectos es la menor capacidad de deformación que tiene el piso blando antes de colapsar, en comparación a las deformaciones que puede sufrir el suelo sin fallar.

La respuesta sísmica de la estructura está íntimamente ligada a la forma como los movimientos sísmicos del terreno afectan la estructura a través de su cimentación. Las características dinámicas del suelo subyacente, la rigidez, disposición de la cimentación y el tipo de sistema estructural de la edificación interactúan entre sí para caracterizar los efectos sísmicos sobre ella. En ese sentido la respuesta de la estructura ante las solicitaciones estáticas verticales y dinámicas (sismo) puede variar con respecto al estimativo que se realiza sin tener en cuenta la interacción suelo estructura en los siguientes aspectos:

- La distribución de esfuerzos y deformaciones bajo la cimentación varía por la presencia de suelos blandos

- Los períodos de vibración de la edificación generalmente aumentan.

Falla por cambio de estructuración en planta baja(Pisco, 15 de agosto 2007)

- Aumenta el amortiguamiento viscoso equivalente del sistema estructura-cimentación-suelo.

- Dado que la cimentación puede rotar y trasladarse, los desplazamientos de la estructura se incrementan, magnificando los efectos P-Δ (deficiente desempeño de columnas debido a la presencia de efectos de segundo orden), especialmente en los edificios de gran altura.

- Cambian las fuerzas cortantes horizontales producidas por el movimiento sísmico.- Cambian todas las solicitaciones en los elementos estructurales.

Los efectos de interacción suelo estructura no deben confundirse con los efectos de sitio, los causados por la amplificación de la onda sísmica al viajar desde la roca hasta la superficie

Al considerar la estructura cimentada sobre un suelo flexible y no sobre un soporte rígido se modifican significativamente los parámetros dinámicos de la estructura, así como las características del movimiento del terreno cerca a la cimentación.

El fenómeno de interacción suelo-estructura puede ser discriminado en dos aspectos diferentes:

a) Interacción "cinemática": Es el fenómeno asociado a la modificación del ambiente sísmico como consecuencia de una inclusión rígida o casi rígida en un medio deformable. Esto ocurre con las plateas de fundación asentadas en suelos cuya rigidez es muy inferior a la propia de la platea.

b) Interacción "dinámica": Es el fenómeno asociado a la modificación de amplitudes y frecuencias como consecuencia del acoplamiento dinámico entre la superestructura y el suelo de fundación.

Ambos efectos se combinan de manera tal que los movimientos del suelo en la superficie libre en el lugar de observación, cuando no hay efectos producidos por construcciones, son muy diferentes de los observables en el mismo punto una vez construida la estructura, para el mismo evento sísmico.

Amplificación sísmica fenómeno de resonanciaEste fenómeno se presenta durante sismos que afecten zonas de suelo blando con profundidades de sedimentos superiores a los 70 m el cual consiste en un movimiento armónico de la superficie del terreno el que es transmitido a los edificios los cuales vibran de una manera particular

Existen dos parámetros que influyen en mayor medida sobre la forma del espectro de la respuesta, o su contendido de la frecuencia, son el tipo de sismo y las condiciones locales del suelo.La influencia de estos dos parámetros sobre la forma de la respuesta se produce como resultado del fenómeno de la resonancia. En realidad, el hecho de que un sismo concreto tenga una predominancia de energía centrada en un campo de frecuencia en particular provoca que el espectro de la respuesta tenga amplitudes mayores en ese mismo campo de la frecuencia. Dos aspectos que pueden producir diferencias en los espectros son la distancia del emplazamiento a la fuente sísmica y las características locales del suelo. Las grandes distancias hipocentrales tienden a disminuir los componentes de alta frecuencia del movimiento local del suelo. Asimismo, los suelos blandos también tienden a amplificar los componentes de baja frecuencia del movimiento del suelo, mientras que en el caso de los suelos duros, los componentes de alta frecuencia se amplifican.

Finalmente, los depósitos de suelo tipo que pueden amplificar el movimiento sísmico tienen las siguientes características: consistencia blanda, con un grado de consolidación bajo, caracterizados por velocidad de ondas sísmicas de cizalla bajas y el caso típico es la arcilla. También es importante el espesor de los sedimentos y las características de la columna estratigráfica.

Las causas de esta amplificación del suelo se deben, principalmente, al contraste de impedancias entre dos medios en contacto y al efecto de resonancia debida a la diferencia de frecuencias entre la correspondiente al depósito sedimentario y a la del movimiento sísmico.

Los principales factores que intervienen en la respuesta sísmica del suelo incluyen la edad del depósito de suelo, el comportamiento no lineal del mismo y la potencia de la columna litológica.

Los estudios de respuesta sísmica del suelo (conocidos como estudios de zonación sísmica) tienen que describir claramente las propiedades geotécnicas y dinámicas del depósito de suelo.

Las características geotécnicas más importantes son el índice de plasticidad, la densidad y la historia de tensiones del suelo estudiado. Las propiedades dinámicas más importantes son la rigidez y el amortiguamiento del material y dependen de la deformación experimentada durante la sacudida sísmica. Dichas propiedades también varían en función de las características físicas del suelo. En definitiva, los estudios de respuesta sísmica deben mostrar los perfiles de variación de la velocidad de las ondas sísmicas de cizalla con la profundidad, perfiles de densidad del material y perfiles de variación del módulo de corte con la profundidad.

En estudios futuros relacionados con la respuesta sísmica del suelo sería interesante analizar la influencia de las variaciones del nivel freático en la amplificación sísmica ya que introducen variaciones en la historia de tensiones del suelo. Asimismo se podrían estudiar posibles efectos topográficos, interacciones suelo-estructura y valorar el grado de daño estructural que producirían posibles eventos sísmicos.

8.-Colapsabilidad de suelos potencial de colapso

Los suelos colapsables llegan a causar granes movimientos diferenciales en las estructuras debido a un excesivo levantamiento o asentamiento. Problemas similares también surgen cuando las cimentaciones se construyen sobre rellenos sanitarios.

Definición Se pueden definirse como aquellos suelos que presentan colapso, definiendo este término como cualquier disminución rápida de volumen del suelo, producida por el aumento de cualquiera de los siguientes factores:

- Contenido de humedad (w)- Grado de saturación (Sr)- Tensión media actuante (τ)- Tensión de corte (σ)- Presión de poros (u)

El colapso por hundimiento son aquellos suelos, en que un aumento en el contenido de humedad, provoca una brusca disminución de volumen, sin la necesidad de un aumento en la presión aplicada. Por tanto se advierte:

- Por un lado una destrucción o un cambio en la estructura que el suelo tenía originalmente, y

- Por el otro lado, un agente externo: el agua, que provoca este fenómeno.

En el proceso de consolidación de suelos saturados (Teoría clásica de Terzaghi) también se produce una disminución de volumen, pero puede decirse que en muchos aspectos el colapso es lo contrario de la consolidación.

Tipos de suelo colapsablesSe identifican como suelos Colapsables aquellos depósitos formados por arenas limos y en algunos casos cementados por arcillas y sales que si bien resisten cargas considerables en estado seco sufren pérdidas de su conformación estructural acompañadas de severas reducciones en el volumen exterior cuando su humedad aumenta o se saturan, en ese orden de ideas pueden clasificarse los suelos Colapsables en:

- Aluviales y Coluviales- Eólicos - Cenizas volcánicas - Suelos residuales

Este tipo de suelos se caracterizan por poseer estructura macro porosa, con relación de vacíos (e), entre relativamente alto, a muy alto, granulometría predominantemente fina, con predominio de fracciones de limos y de arcilla. El tamaño de los granos es generalmente poco distribuido y con los granos más grandes escasamente meteorizados. La mayoría de las veces, la cantidad de la fracción arcilla es relativamente escasa, pero sin embargo, tiene una influencia importante en el comportamiento mecánico de la estructura inter granular.

Para determinar el tipo de colapsabilidad del suelo se hacen pruebas de consolidación de laboratorio (ensayos de colapso: endométricos, triaxiales, etc.), en estas pruebas se reproduce el efecto de saturación súbita del terreno cuando se lo somete a una carga de magnitud prefijada.

Además de los ensayos en laboratorio, se realiza una estimación del emplazamiento y se consideran los siguientes puntos:

- Cota del nivel freático y sus oscilaciones estacionales - Antigüedad del terreno y consolidación - Determinar tipo de cimentaciones a construir

Los ensayos y análisis de colapsabilidad de estos suelos se identifican cuando el volumen de vacíos iguala a la cantidad de agua en el límite líquido para mayor cantidad de agua o menor volumen de vacíos el suelo es inestable

Diseño de cimentaciones en suelo no susceptibles a la humedadPara fines de diseño real de cimentaciones, se llevan a cabo algunas pruebas de carga estándar en campo en depósitos de loes en Nebraska y en Iowa, en la figura siguiente note que las relaciones carga-asentamiento son esencialmente lineales hasta cierta presión crítica, pcr, en la cual se tiene una ruptura de la estructura del suelo y por consiguiente un asentamiento considerable. Las rupturas repentinas de la estructura de suelos son más comunes en suelos con contenido de agua natural alto que en suelos normalmente secos.

Resultados de prueba de carga estándar en depósitos tipo Loes en Iowa y Nebraska.

Si se toman suficientes precauciones en el campo para impedir que la humedad se incremente bajo las estructuras, se construyen cimentaciones corridas y losas de cimentación sobre suelos potencialmente colapsables. Sin embargo, las cimentaciones deben proporcionarse de manera que los esfuerzos críticos en el campo nunca se excedan. Un factor de seguridad de aproximadamente 2.5 a 3 debería usarse para calcular la presión admisible del suelo, o

padm=pcrFS

Donde:padm : presión admisible del suelopcr: presión críticaFS : factor de seguridad (entre 2.5 y 3)

Los asentamientos diferenciales y totales de esas cimentaciones deben ser similares a los de las cimentaciones diseñadas para suelos arenosos.

Las cimentaciones continuas son más seguras que las cimentaciones aisladas sobre suelos colapsables, ya que minimizan efectivamente los asentamientos diferenciales.

En la construcción de estructuras pesadas, como silos para granos, sobre suelos colapsables, a veces son permitidos asentamientos de aproximadamente 1 pie (0.3 m). En este caso no es probable que ocurra una inclinación de la cimentación debido a que no hay una carga excéntrica. El asentamiento total esperado para tales estructuras debe estimarse por medio de pruebas de consolidación estándar en muestras con contenido de agua de campo. Sin carga excéntrica, las cimentaciones exhibirán un asentamiento uniforme sobre depósitos tipo loes; sin embargo, si el suelo es de naturaleza aluvial natural o residual, el asentamiento podrá no ser uniforme. La razón es la no uniformidad generalmente encontrada en los suelos residuales.

En la construcción de estructuras pesadas deberá tenerse un cuidado extremo al plantarlas sobre suelos colapsables. Si se esperan grandes asentamientos deberán considerarse cimentaciones a base de pilotes o pilas perforadas. Ese tipo de cimentaciones transfieren la carga a un estrato con mayor capacidad de carga.

Cimentación con contratrabes de carga

Diseño de cimentaciones en suelo susceptibles a la humedadSi es probable que el estrato superior de suelo se humedezca y se colapse algún tiempo después de la construcción de la cimentación, deben considerarse varios procedimientos para evitar la falla de la cimentación, tales como:

a) Si la profundidad esperada de humedecimiento es aproximadamente de 5 a 6.5 pies (4.5 a 2 m) desde la superficie del terreno, el suelo debe ser humedecido y recompactado por medio de rodillos pesados.

Zapatas corridas y losas pueden construirse sobre el suelo compactado. Una alternativa a la recompactación por medio de rodillos pesados es el apisonado pesado a veces denominado cornpactación dinámica, consistente principalmente en dejar caer repetidamente un gran peso sobre el terreno. La altura de caída varía de 25 a 100 pies (8 a 30 m).

b) Si las condiciones son favorables, zanjas de cimentación se inundan con soluciones de silicato de sodio y cloruro de calcio para estabilizar el suelo químicamente. El suelo se comportará como una arenisca blanda y resistirá el colapso al saturarse. Este método tiene éxito sólo sí las soluciones penetran a la profundidad deseada; el método es entonces principalmente aplicable a depósitos de arena fina. Los silicatos son algo costosos y en general no se usan. Sin embargo, en algunas partes de Denver, los silicatos han sido usados con mucho éxito.

La inyección de una solución de silicato de sodio (estos son muy costoso y en general no se usan), se usa para suelos colapsables secos y para suelos colapsables húmedos que se compriman bajo el peso adicional de la estructura a construirse sobre ellos.

c) Cuando el estrato de suelo es susceptible al humedecimiento hasta una profundidad de aproximadamente 10 m, se usan varios procedimientos para ocasionar el colapso del suelo antes de la construcción de la cimentación. Dos de ellos son la vibroflotación y el embalse. La vibroflotación se usa con éxito en suelos de drenaje libre. El procedimiento de embalse (por medio de la construcción de diques de baja altura) se utiliza en sitios que no tienen capas impermeables. Sin embargo, aún después de la saturación y del colapso del suelo por embalse, algún asentamiento adicional del suelo llega a ocurrir después de la construcción de la cimentación.

d) Si el precolapso del suelo no es práctico, las cimentaciones pueden extenderse más allá de la zona de posible humedecimiento, requiriendo pilotes y pilas perforadas. El diseño de estas cimentaciones debe tener en consideración el efecto de la fricción negativa que resulta del colapso de la estructura del suelo y del asentamiento asociado de la zona de humedecimiento subsecuente.

Medidas preventivas

a) Remoción del suelo colapsable, cuando su profundidad y espesor lo hacen factibleb) Restricción o minimización del humedecimiento, por medio de drenaje y reglamentación

del uso de aguac) Transferencia de las cargas a suelos inertes, mediante cimentaciones profundas o

semiprofundas, cuando la profundidad de estos es razonable. Debed tenerse en cuenta sobre los pilotes la posible fricción negativa originada en el fenómenocolapsable

d) Estabilización por inyección de agentes químicos, puede aplicarse localmente o en reparación de estructuras dañadas. Su costo lo hace prohibitivo en grandes extensiones.

e) Prehumedicimiento, se recomienda el procedimiento en combinación con algún tipo de sobrecarga de manera que se logre el colapso anticipado del material defectuoso, es importante verificar el destino del agua agregada, porque es factible que a causa de la estratificación natural, su flujo se efectúe más horizontalmente que en forma vertical y no se logre el efecto esperado.

f) Compactación, puede lograrse con compactadores vibratorios convencionales, en combinación con humedecimiento moderado. También debe considerarse la factibilidad de instalar pilotes de desplazamiento por hincado o pilotes de grava, hasta la profundidad requerida para pasar la capa potencialmente problemática.

g) Diseño estructural tolerable, en los casos donde se demuestra que el asentamiento resultante del colapso no es inadmisible, debe diseñarse la estructura para resistir dicho movimiento sin distorsión ni daño aparente.

9.-Problemas de suelos dispersivos

Los suelos dispersivos son aquellos que por la naturaleza de su mineralogía y la química del agua en el suelo, son susceptibles a la dispersión y a la posterior erosión de estas muy pequeña partículas a través de grietas o fisuras finas o de hendiduras en el suelo. Son altamente erosivos a bajos gradientes hidráulicos del flujo del agua. Incluso en algunos casos en agua en reposo.

Tipos de suelosSe distinguen dos tipos de suelos muy sensibles a la presencia de agua, éstos son:

a) Suelos dispersivos, arcillas cuya concentración de sales de sodio (Na) en el agua intersticial pasa de 40% o 60% del total de sales disueltas.

b) Suelos erodables, arenas finas, polvo de roca, limos no cohesivos y depósitos eólicos, propios de ambientes aluviales tranquilos y constantes que resultan en una granulometría relativamente homogénea.

Tipos de ensayosLos suelos dispersivos no pueden ser identificados con una clasificación visual del suelo o con un índice de normas de ensayos tales, como el análisis granulométrico o los límites de Atterberg y por lo tanto a causa de éstos han sido ideados otros ensayos. Las arcillas deben ser ensayadas por características dispersivas como un procedimiento, de rutina realizable durante los estudios para presas de tierra y otras estructuras hidráulicas en el cual estas puedan ser empleadas.

Ensayos Químicos:Estos ensayos analizan la composición química del agua de poros de una muestra de suelo para determinar su grado de dispersividad, entre éstos están:

- Proporción de Absorción de Sodio (SAR): es un parámetro que refleja la posible influencia del Ion sodio sobre las propiedades del suelo. Se basa en una fórmula empírica que relaciona los contenidos de sodio, calcio y magnesio y que expresa el porcentaje de sodio de cambio en el suelo en situación de equilibrio

SAR= Na

(Ca+Mg2 )1/2

- Porcentaje Intercambiable de Sodio (ESP)

Ensayos Físicos:

- El Ensayo de Crumb, este fue desarrollado como un procedimiento simple para identificar el comportamiento dispersivo en campo, pero ahora es muy frecuente usado en el Laboratorio. El ensayo de Crumb entrega una buena indicación del potencial de erodibilidad de los suelos de arcillas; sin embargo un suelo dispersivo puede a veces dar una reacción no dispersiva en el ensayo de Crumb. Si el ensayo de Crumb señala dispersión, lo más probable es que el suelo sea dispersivo.

- El Ensayo de Pinhole: La clasificación de dispersión de Pinhole, conocido también como el Ensayo de Pinhole, o el ensayo de PinholeSherard.

Consiste en perforar un hueco de 1.0 mm de diámetro en el suelo a ser ensayado, y a través del agujero se pasa agua bajo diferentes cargas y duraciones variables. El suelo es tamizado a través del tamiz de 2.36 mm y compactado aproximadamente en el límite plástico a una proporción de densidad del 95% (las condiciones a simular en un terraplén de presa con una fisura o agujero en el suelo).

Consecuencias de la construcción sobre suelos salinosEs conocido que la acumulación de cationes dispersantes como el sodio en la solución del suelo, afecta negativamente algunas propiedades físicas del mismo, tales como la estabilidad estructural, la conductividad hidráulica y la tasa de infiltración, causando una reducción de su capacidad productiva y estabilizante

En las represas ocurren fallas por tubificación debidas a suelos dispersivos, se presentan en el cuerpo de la presa: en sus paramentos, en contactos con la fundación o con los conductos. Hay muy pocos casos por debajo de sus cimientos. Aún el mismo peso de la presa puede cerrar las incipientes. Al parecer las aguas subterráneas con altos contenidos de sales impiden el lavado de los iones sodio en las arcillas dispersivas, y el reemplazo gradual por aguas más limpias procedentes del reservorio permite que los suelos disminuyan su contenido de sodio en el agua de poro.

Ya que los suelos dispersivos no son fácilmente detectables sin estudios de laboratorio, puede ocurrir que al momento de realizar una carretera o hacer taludes, éstos deslicen y colapsen bajo lluvias fuertes o filtraciones de agua si no se refuerzan contra la erosión.

Las edificaciones, de cualquier envergadura, si no poseen el estudio adecuado de suelos, podrían presentar problemas de asentamiento y/o colapsar debido a la socavación de sus bases

Características de su comportamientoLos suelos dispersivos entran de manera espontánea en solución en presencia de agua primero como una nube de materia en suspensión y luego como extensión generalizada del fenómeno. Los duelos erodables en cambio no se disuelven pero si son afectados por corrientes de agua de menor caudal, inclusive a bajos niveles del gradiente hidráulico, formando carcavamientos, tubificación y erosión retrogresiva o remontante.

Medidas preventivas

a) Remoción del suelo erosionable, cuando la operación es económicamente factible y cuando se ha identificado con antelación la extensión y profundidad de la zona vulnerable.

b) Restricción severa del humedecimiento, por medio de una combinación de drenajes, subdrenajes, pavimentos impermeables y reglamentación del uso de agua.

c) Recubrimiento impermeable, terraplén debidamente gradado, colocado sobre una capa doble de geotextil impermeable, debajo y geotextil tejido encima

d) Recubrimiento vegetativo, aplicable en las laderas de poca pendiente (< 20%), consistente en sembrar especies vegetales sobre geomalla, diseñada para el efecto, con restricciones laterales en maderas o cañas colocadas paralelamente a la curva de nivel, para evitar el transporte longitudinal del material a lo largo del plano de la pendiente.

PrecauciónNo debe n utilizarse por ningún motivo materiales identificados como dispersivos o erosables como materia prima para rellenos o terraplenes. Tampoco se deben utilizar materiales sospechosos de serlo.

10.-Clasificación de suelos métodos SUCS y AASHTO

Teniendo en cuenta que en la naturaleza existe una gran variedad de suelos, la ingeniería de suelos ha desarrollado algunos métodos de clasificación de los mismos. Cada uno de estos métodos tiene prácticamente, su campo de aplicación según la necesidad y uso que los haya fundamentado.

El objetivo de la clasificación de suelos es de ordenarlos en grupos en base a su granulometría, esto nos facilita la comparación de sus propiedades entre distintos tipos de suelos.

La clasificación del suelo es de suma importancia para la creación del modelo geotécnico y el diseño de cimentaciones en un terreno en específico, debido a que se requiere conocer el tipo de suelo en el lugar a realizar la futura obra de índole civil.

Existen dos métodos estándar de clasificación se suelos según su granulometría que son:

a) Sistema de clasificación según SUCS (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos). La clasificación SUCS se usa para cimentaciones.

b) Sistema de clasificación según AASHTO (Asociación Americana de Funcionarios de Carreteras Estatales y Transporte). La clasificación AASHTO se usa en vías.

Clasificación de suelos métodos SUCSEste sistema clasifica los suelos en dos amplias categorías: “suelos de grano grueso que son de naturaleza tipo grava y arenosa con menos del 50% pasando la malla 200 y los suelos de grano fino con 50% o más pasando la malla 200”.Para clasificar apropiadamente un suelo utilizando este sistema, deben conocerse lo siguiente:

- El porcentaje de grava, el porcentaje de arena, el porcentaje de limo y arcilla

Serie de Tamices

Serie de TamicesTamizado

- Los coeficientes de uniformidad y curvatura - El límite líquido e índice de plasticidad.

Los primeros cinco datos se obtienen a partir de un análisis granulométrico.

El método SUCS presenta diversa nomenclatura; para suelos granulares, las siglas son G (grava), S (arena), W (bien graduada) y P (mal graduada). Para suelos finos la nomenclatura es M (limo), C (arcilla), H (alta compresibilidad) y L (baja compresibilidad). Y para los suelos orgánicos la sigla es Pt (turba).

A continuación se muestra un cuadro con un resumen de las divisiones principales, símbolos del grupo, nombres típicos e identificación de laboratorio

DIVISIONES PRINCIPALESSímbolos del grupo

NOMBRES TÍPICOS

IDENTIFICACIÓN DE LABORATORIO

SUELOS DE GRANO GRUESOMás de la mitad del material retenido en el tamiz n° 200

GRAVASMás de la mitad de la fracción gruesa es retenida por el tamiz n° 4 (4,76 mm)

Gravas limpias(sin o con pocos finos)

GW

Gravas, bien graduadas, mezclas grava-arena, pocos finos o sin finos.

Determinar porcentaje de grava y arena en la curva granulométrica. Según el porcentaje de finos (fracción inferior al tamiz número 200). Los suelos de grano grueso se clasifican como sigue:<5%->GW,GP,SW,SP.>12%->GM,GC,SM,SC.5 al 12%->casos límite que requieren usar doble símbolo.

Cu=D60/D10>4 Cc=(D30)2/D10xD60 entre 1 y 3

GP

Gravas mal graduadas, mezclas grava-arena, pocos finos o sin finos.

No cumplen con las especificaciones de granulometría para GW.

Gravas con finos(apreciable cantidad de finos)

GMGravas limosas, mezclas grava-arena-limo.

Límites de Atterberg debajo de la línea A o IP<4.

Encima de línea A con IP entre 4 y 7 son casos límite que requieren doble símbolo.

GC

Gravas arcillosas, mezclas grava-arena-arcilla.

Límites de Atterberg sobre la línea A con IP>7.

ARENASMás de la mitad de la fracción gruesa pasa

Arenas limpias(pocos o sin finos)

SW

Arenas bien graduadas, arenas con grava, pocos finos o sin finos.

Cu=D60/D10>6 Cc=(D30)2/D10xD60 entre 1 y 3

SP Arenas mal graduadas, arenas con

Cuando no se cumplen simultáneament

por el tamiz n° 4 (4,76 mm)

grava, pocos finos e las condiciones

Arenas con finos (apreciable cantidad de finos)

SMArenas limosas, mezclas de arena y limo.

Límites de Atterberg debajo de la línea A o IP<4.

Los límites situados en la zona rayada con IP entre 4 y 7 son casos intermedios que precisan de símbolo doble.

SC

Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla.

Límites de Atterberg sobre la línea A con IP>7.

SUELOS DE GRANO FINOMás de la mitad del material pasa por el tamiz n° 200

Limos y arcillas:Límite líquido menor de 50

ML

Limos inorgánicos y arenas muy finas, limos limpios, arenas finas, limosas o arcillosas, o limos arcillosos con ligera plasticidad.

CL

Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas.

OL

Limos orgánicos y arcillas orgánicas limosas de baja plasticidad.

Limos y arcillas:Límite líquido mayor de 50

MH

Limos inorgánicos, suelos arenosos finos o limosos con mica o diatomeas, limos elásticos.

CHArcillas inorgánicas de plasticidad alta.

OH

Arcillas orgánicas de plasticidad media a elevada; limos orgánicos.

Suelos muy orgánicos PT

Turba y otros suelos de alto contenido orgánico.

LIMITES DE ATTERBERGCarta de Plasticidad

El sistema unificado de clasificación de suelos no se concreta a ubicar el material dentro de uno de los grupos enumerados, sino que abarca, además, una descripción del mismo, tanto alterado como inalterado. Esta descripción puede jugar un papel importante en la formación de un sano criterio técnico y, en ocasiones, puede resultar de fundamental importancia para poner de manifiesto características que escapan a la mecánica de las pruebas que se realizan.

En los suelos gruesos en general, deben proporcionarse los siguientes datos: nombre típico, porcentajes aproximados de grave y arena, tamaño máximo de las partículas, angulosidad y dureza de las mismas, características de su superficie, nombre local y geológico y cualquier otra información pertinente de acuerdo con la aplicación ingenieril que se va a hacer del material.

En suelos gruesos en estado inalterado, se añadirán datos sobre estratificación, compacidad, cementación, condiciones de humedad y características de drenaje.

IP = 0.90(LL-8)

IP = 0.73(LL-20)

En suelos finos, se proporcionaran en general, los siguientes datos: nombre típico, grado y carácter de su plasticidad, cantidad y tamaño máximo de las partículas gruesas, color del suelo húmedo, olor, nombre local y geológico y cualquier otra información descriptiva pertinente de acuerdo con la aplicación que se vaya a hacer del material.

Respecto del suelo en estado inalterado, deberá agregarse información relativa a su estructura, estratificación consistencia en los estados inalterados y remoldeados, condiciones de humedad y características de drenaje

Clasificación de suelos métodos AASHTOEsta clasificación Es una de las populares en carreteras y originalmente fue desarrollada por los ilustres geotécnicos Terzaghi y Hogentogler, inspirada en el modelo de Casagrande.Considera la categoría de los suelos granulares; gravas, arenas y zahorras; está compuesta por los grupos A-1, A-2 y A-3, y su comportamiento en explanadas es, en general, de bueno a excelente, salvo los subgrupos A-2-6 y A-2-7, que se comportan como los suelos arcillosos debido a la alta plasticidad de los finos que contiene, siempre que el porcentaje de estos supere el 15%. Los grupos incluidos por los suelos granulares son los siguientes:

A-1: Corresponde a una mezcla bien graduada de gravas, arenas (gruesa y fina) y finos no plásticos o muy plásticos. También se incluyen en este grupo las mezclas bien graduadas de gravas y arenas sin finos.A-1-a: Incluye los suelos con predominio de gravas, con o sin material fino bien

graduadoA-1-b: Incluye suelos constituidos principalmente por arenas gruesas, con o sin material

fino bien graduado.A-3: Corresponde a suelos constituidos por arena fina de playa o de duna, de origen eólico,

sin finos limosos o arcillosos o con una pequeña cantidad de limo no plástico. También incluyen este grupo, los depósitos fluviales de arena fina mal graduada con pequeñas cantidades de arena gruesa o grava.

A-2: Este grupo comprende a todos los suelos que contienen un 35% o menos de material que pasa por el tamiz nº 200 y que no pueden ser clasificados en los grupos A-1 y A-3, debido a que el porcentaje de finos o la plasticidad de estos están por encima de los límites fijados para dichos grupos. Por todo esto, este grupo contiene una gran variedad de suelos granulares que estarán entre los correspondientes a los grupos A-1 y A-3 y a los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7.

A-2-4 y A-2-5: En estos subgrupos se incluyen los suelos que contienen un 35% o menos de material que pasa por el tamiz nº 200 y cuya fracción que pasa por el tamiz nº 40 tiene las características de los grupos A-4 y A-5, de suelos limosos. En estos subgrupos están incluidos los suelos compuestos por grava y arena gruesa con contenidos de limo o índices de plasticidad por encima de las limitaciones del grupo A-1, y los suelos compuestos por arena fina con una proporción de limo no plástico que excede la limitación del grupo A-3.

A-2-6 y A-2-7: En estos subgrupos se incluyen suelos como los descritos para en los subgrupos A-2-4 y A-2-5, excepto que los finos contienen arcilla plástica con tienen las características de los grupos A-6 y A-7.

La categoría de los suelos limo-arcillosos está compuesta por los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7, cuyo comportamiento en explanadas ve de regular a malo. En esta categoría los suelos se clasifican en los distintos grupos atendiendo únicamente a su límite líquido y a su índice de plasticidad, según las zonas del siguiente gráfico de plasticidad. De esta forma se clasifican también los suelos del grupo A-2 en los distintos subgrupos.

La clasificación realizada de esta manera se complementa con el índice de grupo, que permita caracterizar mejor cada suelo dentro de los grupos, ya que estos admiten suelos con porcentajes de finos y plasticidad muy diferentes. El índice de grupo de obtiene mediante la siguiente expresión:

IG=(F−35 ) [0.2+0.005 (¿−40 ) ]+0.01 (F−15 ) (IP−10 )

Siendo:F: % en peso que pasa por el tamiz 200 del material inferior a 75 mm, expresado en

número entero.LL: Límite líquidoIP: Índice de plasticidad.

Cuando se aplica esta fórmula se deberá observar las siguientes reglas.

- Cuando el IG calculado resulte negativo, será reportado como cero- Se reporta el número entero más cercano- Cuando se calcule el IG de los suelos pertenecientes a los subgrupos A-2-6 y A-2-7,

deberá emplearse solo la porción de la fórmula que contenga el IP

El IG generalmente se muestra entre paréntesis después del símbolo de grupo. Debido al criterio que define a los subgrupos A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-3-5 y al grupo A-3, sus IG = 0, por lo que en la clasificación usualmente se omite el IG de dichos suelos.

Originalmente el IG fue utilizado directamente en el diseño de espesores de pavimentos por medio del Método del Indice de Grupo, pero este enfoque ya ha sido superado por metodología más racionales y los valores de índice de grupo se usan actualmente sólo como una guía.

11.- Cimentaciones superficiales

Son aquellas en las cuales la relación Profundidad / ancho (Df / B) es menor o igual a cinco (5), siendo Df la profundidad de la cimentación y B el ancho o diámetro de la misma.Son cimentaciones superficiales las zapatas aisladas, conectadas y combinadas; las cimentaciones continuas (cimientos corridos) y las plateas de cimentación.

Las Cimentaciones Superficiales reparten la fuerza que le transmite la estructura a través de sus elementos de apoyo sobre una superficie de terreno bastante grande que admite esas cargas.

PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓNLa profundidad de cimentación de zapatas y cimientos corridos, es la distancia desde el nivel de la superficie del terreno a la base de la cimentación, excepto en el caso de edificaciones con sótano, en que la profundidad de cimentación estará referida al nivel del piso terminado del sótano. En el caso de plateas o losas, la profundidad de cimentación será la distancia del fondo de la losa a la superficie del terreno natural.La profundidad de cimentación quedará definida por el PR y estará condicionada a cambios de volumen por humedecimiento-secado, hielo-deshielo o condiciones particulares de uso de la estructura, no debiendo ser menor de 0,80 metros en cualquier tipo de cimentación de elementos portantes o no portantes no arriostrados lateralmente.En el caso de cimentación sobre roca, el PR definirá la profundidad de cimentación, pudiendo en este caso ser menor a 0,80 metros.Las plateas de cimentación deben ser losas rígidas de concreto armado con acero en dos direcciones, apoyadas en toda su extensión sobre un Relleno Controlado con una viga perimetral confinante de concreto armado. El fondo de la viga deberá llegar hasta el nivel de la sub-rasante, con un peralte mínimo de 0,40 metros. En el caso que el Relleno Controlado tuviera un espesor mayor de 0,80 metros la viga deberá tener un peralte mínimo de 0,80 metros. La necesidad de incluir vigas interiores rigidizantes adicionales a las perimetrales, el espesor de la losa y el peralte de las vigas, serán determinados por el PR del diseño estructural, para garantizar la rigidez de la cimentación.Si para una estructura se plantean varias profundidades de cimentación, deben determinarse la carga admisible y el asentamiento diferencial para cada caso. Deben evitarse la interacción entre las zonas de influencia de los cimientos adyacentes, de lo contrario será necesario tenerla en cuenta en el dimensionamiento de los nuevos cimientos.Cuando una cimentación quede por debajo de una cimentación vecina existente, el PR deberá analizar el requerimiento de calzar la cimentación vecina.No debe cimentarse sobre turba, suelo orgánico, tierra vegetal, relleno de desmonte o rellenos sanitario o industrial, ni rellenos No Controlados. Estos materiales inadecuados deberán ser removidos en su totalidad, antes de construir la edificación y ser reemplazados con materiales que cumplan con la Norma e0.50.

Debe considerarse como posible que en un mismo solar se encuentren distintos tipos de terreno para una misma edificación; esto puede provocar asientos diferenciales peligrosos aunque los valores de los asientos totales den como admisibles.

CIMENTACIÓN SOBRE RELLENOSLos rellenos son depósitos artificiales que se diferencian por su naturaleza y por las condiciones bajo las que son colocados.Por su naturaleza pueden ser:

a) Materiales seleccionados: todo tipo de suelo compactable, con partículas no mayores de 7,5 cm (3”), con 30% o menos de material retenido en la malla ¾” y sin elementos distintos de los suelos naturales.

b) Materiales no seleccionados: todo aquél que no cumpla con la condición anterior.

Por las condiciones bajo las que son colocados:a) Controlados.b) No Controlados.

Rellenos Controlados o de IngenieríaLos Rellenos Controlados son aquellos que se construyen con Material Seleccionado, tendrán las mismas condiciones de apoyo que las cimentaciones superficiales. Los métodos empleados en su conformación, compactación y control, dependen principalmente de las propiedades físicas del material.El Material Seleccionado con el que se debe construir el Relleno Controlado deberá ser compactado de la siguiente manera:

a) Si tiene más de 12% de finos, deberá compactarse a una densidad mayor o igual del 90% de la máxima densidad seca del método de ensayo Proctor Modificado, NTP 339.141:1999, en todo su espesor.

b) Si tiene igual o menos de 12% de finos, deberá compactarse a una densidad no menor del 95% de la máxima densidad seca del método de ensayo Proctor Modificado, NTP 339.141:1999, en todo su espesor.

En todos los casos deberán realizarse controles de compactación en todas las capas compactadas, a razón necesariamente, de un control por cada 250 m2 con un mínimo de tres controles por capa. En áreas pequeñas (igual o menores a 25 m2) se aceptará un ensayo como mínimo. En cualquier caso, el espesor máximo a controlar será de 0,30 m de espesor, excepto en el caso de arenas finas del tipo SP o SW, donde el PR propondrá el procedimiento a seguir.

Cuando se requiera verificar la compactación de un Relleno Controlado ya construido, este trabajo deberá realizarse mediante cualquiera de los siguientes métodos:

a) Un ensayo de Penetración Estándar NTP 339.133:1999 por cada metro de espesor de Relleno Controlado o auscultaciones dinámicas con el Cono Dinámico Tipo Peck (CTP) o con el Penetrómetro Dinámico Ligero (DPL), estos dos últimos deberán correlacionarse con el SPT según se indica en los numerales 2.2.2. (f) y 2.2.2 (g) respectivamente. El resultado de cualquiera de estos ensayos debe ser mayor a 25 golpes por cada 0,30 metros en el Ensayo de Penetración Estándar (N).

b) Un ensayo con Cono de Arena, NTP 339.143:1999 ó por medio de métodos nucleares, NTP 339.144:1999, por cada 0,50 metros de espesor. Los resultados deberán ser: mayores a 90% de la máxima densidad seca del ensayo Proctor Modificado, si tiene más de 12% de finos; o mayores al 95% de la máxima densidad seca del ensayo Proctor Modificado si tiene igual o menos de 12% de finos.

Rellenos No ControladosLos Rellenos No Controlados son aquellos que no cumplen con el numeral 4.4.1. Las cimentaciones superficiales no se podrán construir sobre estos Rellenos No Controlados, los cuales deberán ser reemplazados en su totalidad por materiales seleccionados.

CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN TALUDES

En el caso de cimientos ubicados en terrenos próximos a taludes o sobre taludes o en terreno inclinado, la ecuación de capacidad de carga debe ser calculada teniendo en cuenta la inclinación de la superficie y la inclinación de la base de la cimentación, si la hubiera.Adicionalmente debe verificarse la estabilidad del talud, considerando la presencia de la estructura.El factor de seguridad mínimo del talud, en consideraciones estáticas debe ser 1,5 y en condiciones sísmicas 1,25.

Existen varios tipos de Cimentaciones Superficiales, los cuales se detallan a continuación:

Terreno Firme a Profundidad Asequible

Cimentación Continua de Mampostería u Hormigón en Masa. Cimentación Continua de Hormigón Armado. Macizos Aislados de Hormigón en Masa. Zapatas Aisladas de Hormigón Armado (rígidas y flexibles).

Terreno Firme a Profundidad Media

A esta profundidad no permite las cimentaciones enunciadas en ítem anterior pero no justifican la cimentación profunda:

Cimentación por pilares y arcos. Cimentación por pilares y vigas.

Terreno Firme a Gran Profundidad

(Pero con posiblidad de cimentación superficial con tensiones bajas) Cimentación por vigas flotantes de hormigón armado. Cimentación por losa de hormigón armado.

12.-Plateas de cimentación tipos usos

Cimentaciones corridas.El uso de cimentaciones corridas es muy común sobre todo cuando se trata de edificios o casas-habitación con estructura libre o especial; se pueden inclusive tener una combinación de concreto y piedra, si el terreno es suficientemente resistente para soportar ducha carga. Hay puntos en toda la estructura de la cimentación que se tiene una superposición de cargas (en un cruce de ejes) que se debe tomar en cuenta y que puede ser necesario el empleo de refuerzos (dados).Si se tiene un terreno poco resistente se utilizara, por supuesto, la cimentación corrida, la cual se presta tanto para el tipo de estructura de muros de carga como para una estructura sobre columnas; en el caso de cimentación de un muro de carga la zapata se diseña y calcula por flexión y adherencia, calculando su superficie de acuerdo con la resistencia o fatiga unitaria del terreno; si la cimentación es para una estructura sobre columnas, la liga debe hacerse por medio de contratrabes, las cuales soportan los esfuerzos de flexión producidos por la reacción del terreno y las transmiten de reacción a las columnas.

Cimentaciones directas

Básicamente se consideran cuatro tipos: zapatas aisladas, combinadas o corridas, emparrillados y losas.

a) Zapatas aisladas Las zapatas aisladas son bloques de hormigón armado de planta cuadrada o rectangular. Normalmente soportan un único pilar salvo en casos excepcionales, por ejemplo cuando por motivos de la longitud de la sección del edificio se requiere duplicar la estructura en algún punto para establecer juntas de dilatación. Se utilizan cuando el terreno es firme, con presiones medias altas y se esperan asientos diferenciales reducidos.

Cuando las zapatas sufran una elevada excentricidad en una o las dos direcciones principales (soportes medianeros y de esquina) es necesaria la disposición de vigas centradoras o de atado entre las zapatas con objeto de disminuir los momentos aplicados. En todo caso, resulta conveniente la disposición de estos elementos en el perímetro de la cimentación al objeto de disminuir la incidencia de los asientos diferenciales.

b) Zapatas combinadas o corridas Este tipo de cimentación se emplea cuando las zapatas aisladas se encuentran muy próximas o incluso se solapan. Las causas que originan esta situación son varias: la proximidad de los pilares, la existencia de fuertes cargas concentradas que pueden dar lugar a elevados asientos diferenciales, la escasa capacidad resistente del terreno o la presencia de discontinuidades en este. Si el número de pilares que soporta es menor de tres se denominan combinadas y corridas en caso contrario. También se utilizan para apoyar muros con capacidad portante (muros de carga o muros de contención de tierras) ya tengan o no soportes embutidos en cuyo caso la anchura de la zapata puede ser variable.

c) Emparrillados En el emparrillado, la estructura se asienta en una única cimentación constituida por un conjunto de zapatas corridas dispuestas en forma de retícula ortogonal. Este tipo de cimentación se emplea cuando la capacidad portante del terreno es escasa o cuando presenta una elevada heterogeneidad, lo que hace prever que puedan producirse asientos diferenciales importantes que constituyan un riesgo elevado para la integridad del edificio.

d) Losas La cimentación por losa se emplea como un caso extremo de los anteriores cuando la superficie ocupada por las zapatas o por el emparrillado represente un porcentaje elevado de la superficie total. La losa puede ser maciza, aligerada o disponer de refuerzos especiales para mejorar la resistencia a punzonamiento bajo los soportes individualmente (denominados pedestales si están sobre la losa y refuerzos si están bajo ella) o por líneas (nervaduras).

En particular, también cabe emplear este tipo de cimentaciones cuando se diseñan cimentaciones “compensadas”. En ellas el diseño de la edificación incluye la existencia de sótanos de forma que el peso de las tierras excavadas equivale aproximadamente al peso total del edificio; la losa distribuye uniformemente las tensiones en toda la superficie y en este caso los asientos que se esperan son reducidos. Si el edificio se distribuye en varias zonas de distinta altura deberá preverse la distribución proporcional de los sótanos así como juntas estructurales.

La cimentación por losa en terrenos compresibles, al crear un hundimiento generalizado de los estratos inferiores, requiere un estudio adicional de los asientos inducidos en las edificaciones colindantes.

13.-Cimentaciones en suelos arenosos y cimentaciones en suelos arcilloso.

Cimentaciones de Estructuras Sismorresistentes: Cargas que debe trasmitir la cimentación al terreno. Tipos de terrenos. Efectos de las acciones dinámicas del sismo. Momento de Vuelco. Incremento sísmico. Interacción Suelo-Estructura. Clasificación de las fundaciones. Zapata aislada. Zapata medianera. Zapata corrida. Viga de fundación. Platea de fundación. Pozo de fricción o Pilarote. Pilotes, de fricción y de punta. Prevenciones en suelos potencialmente licuables.Cargas que debe trasmitir la cimentación al terreno: cuando se habla de cimentaciones se habla también de la parte más importante de una construcción y a la cual no debe ahorrarse ni materiales ni cuidados, pues a su deficiencia se deben siempre las grietas producidas al recibir una cimentación una carga superior a su capacidad resistente. Es un grave error reducir, por economía, las dimensiones, calidad y proporciones de los materiales a emplear en las fundaciones por cuanto será muy costoso pretender subsanar los defectos originados por estas deficiencias, lo cual no se logrará sin recurrir al refuerzo de los cimientos construídos defectuosamente, con el consiguiente incremento del costo original de la estructura.La función de una cimentación ante un sismo es brindar al edificio una base rigida y capaz de trasmitir al suelo las acciones que se generan por la interacción entre los movimientos del suelo y de la estructura, sin que se produzcan fallas o deformaciones excesivas en el terreno.

De una fundación correcta depende el éxito de una estructura. La cimentación de un edificio debe cumplir con:

Trasmitir al terreno las cargas estáticas. Trasmitir las cargas dinámicas. Dimensiones ajustadas a la capacidad de resistencia del suelo en el tiempo. Que los asentamientos no superen los límites admisibles. Prevenir los asentamientos por sobreconsolidación. Prevenir la licuefacción del suelo en caso de sismos. Trabajar en conjunto, limitando los desplazamientos diferenciales, horizontales y

verticales, entre los apoyos.

Cuando es factible elegir el sitio donde se ubicará el edificio, es conveniente un lugar de terreno firme, libre de problemas de las amplificaciones locales del movimiento del terreno que suelen presentarse en los terrenos blandos, y de asentamientos excesivos y pérdida de capacidad de apoyo que ocurre en alguna arenas poco compactas con un sismo.

Tipos de terrenosLos terrenos que pueden encontrarse al proyectar una cimentación se pueden clasificar en:

Terreno vegetal: es un tipo de terreno absolutamente prohibido para cimentar una estructura, por pequeña que sea. Se exige siempre su remoción o excavación total hasta alcanzar el terreno natural. Se entiende por terreno vegetal a la capa o porción donde alcanza la vida de los vegetales de superficie, o en la que se encuentren las raices de los mismos. Un sondeo nos indicará a que distancia de la superficie dejan de encontrarse raíces vegeatles, vivas o en descomposición, y así, conocer exactamente hasta donde debe excavarse para remover la capa de suelo vegetal.

Rellenos: Esta clase de terrenos, realizados siempre por intervención humana, se comporta de forma parecida al terreno vegetal. Por la gran reducción de huecos que sufre en el transcurso del tiempo, al irse ocupando los huecos grandes con los áridos que de las partes superiores van arrastrando las aguas, y por su falta de homogeneidad, sufren asientos grandes y desiguales, siendo necesario, por ello, profundizar las

cimentaciones hasta que alcancen el terreno natural. El relleno se reconoce con facilidad porque en el se encuentran restos de mampostería, mortero,otros restos de obras, o bien cenizas u otros residuos de materia orgánica, según su origen sea de demoliciones o de residuos urbanos. Su estratificación “caprichosa” o irregular es, asimismo, inconfundible.Es posible que en algunos casos no se pueda identificar el relleno, en el caso de terrenos terraplenados, en ese caso debe apelarse a los especialistas en mecánica de suelos para conocer el nivel del terreno natural y su resistencia.

Terrenos naturales: Prescindiendo de los terrenos formados por rocas óptimas para cimentar podemos dividirlos en dos grandes grupos, arcillosos y arenosos.

Suelos Arcillosos: En mecánica de suelos se define como arcilla a las partículas de cualquier sustancia inorgánica menores a 0,02 mm, tamaño para el cual empiezan a tener influencia las acciones fisicoquímicas. Los terrenos arcillosos son en principio, los más peligrosos para cimentar. En ellos se pueden producir grandes asientos en un largo o aun larguisimo plazo de tiempo, y es en los que el conocimento de su comportamiento bajo cargas ha progresado más en los últimos años. Experimentalmente se determinó que el tiempo de asentamiento de los estratos arcillosos es proporcional al cuadrado de su espesor es decir, que si por ejemplo la fundación de un edificio descansa sobre un estrato de 2 metros de espesor y el asiento se produce en cuatro años, esta duración seria de 16 años si el espesor fuera de cuatro metros y de 100 años si el espesor fuera de diez metros. Si el espesor del estrato arcilloso es de muchos metros, hecho que se ha comprobado en algunos edificios famosos como el Duomo de Koenigsberg que 500 años despues de haber sufrido un cedimiento de 180 cm no ha llegado aún a su posición de equilibrio. Otro edificio conocide que ha sufrido el mismo fenómeno es la célebre Torre de Pisa, que recientemente ha sido consoliadada y reforzada en su cimentación. En este tipo de terrenos las pruebas de carga son inútiles para conocer su comportamiento.Lo que más influye en la duración del asentamiento es el contenido de agua del estrato y su permeabilidad, así como la del terreno adyacente, pues si una arcilla con un elevado contenido de agua es sometida a una carga, su asentamiento instantáneo es casi nulo, ya que el agua ( que es incomprensible ) es quien soporta la carga. La presión hace que el agua trate de fluir desocupando los huecos que ocupa la arcilla, pero este fluir es lento y dificultado cuanto más impermeable es el estrato, por lo que se comprende que en terrenos de arcilla muy pura y gran espesor el equilibrio demore muchos años en ser alcanzado.De lo dicho deducimos que puede cimentarse en terrenos arcillosos, pero cuidando que las cargas estén uniformemente repartidas en la planta del edificio, dando a las bases las dimensiones necesarias para que la carga por unidad de superficie sea la misma

Suelos arenosos: se incluyen en esta categoría no solo los terrenos formados por partículas de tamaño superior a las partículas de arcilla, sino los que contengan cantidad o porcentajes de arcilla inferior al volumen de huecos que dejan las partículas de mayor tamaño, pues su comportamiento será como un suelo arenoso. La aplicación de las cargas en estos terrenos produce rápidamente un asiento, que termina cuando se llega a la posición de equilibrio. Según las cargas a que están sometidos, son los asientos que se producen. Estos son inversamente proporcionales al tamaño del árido, aumentando con el árido de menor tamaño. No pueden darse datos ni resultados prácticos debido a la gran variabilidad de clases de terrenos que pueden presentarse, pero todos ellos son buenos para cimentar. En este tipo de terreno puede realizarse una prueba de carga, sobre la mayor superficie posible para conocer el asiento.

De lo anterior vemos que el comportamiento del suelo es complejo y no se puede manejar con una simple planilla como ocurre con los otros materiales. Toda estructura se

divide en dos partes fundamentales, la que está sobre el suelo y la que está debajo del suelo, diferentes y que deben diseñarse razonamientos diferentes.

Cargas admisibles: para el diseño de una cimentación debemos conocer la capacidad de carga del terreno, esta capacidad se determina generalmente mediante ensayo del suelo. La carga admisible depende de los siguientes elementos:

Del tipo de terreno. De la construcción en si y su conjunto. De los asientos que se pueda producir. De las dimensiones de la cimentación. Del tiempo de carga en la construcción. De las vibraciones que puedan afectar a la construcción.

La carga admisible depende de los asientos, que deben ser compatibles con la capacidad de deformación de la estructura, o depender unicamente de condiciones de resistencia. En este caso, es el cociente entre la carga de rotura del terreno y el coeficiente de seguridad.Como coeficiente de seguridad es habitual considerar 3 para la combinación más desfavorable de las acciones de peso propio, sobrecarga normal de uso y viento; y 2 para la combinación más desfavorable de las acciones de peso propio, sobrecargas máximas, viento y sismo.

Definimos como distorsión angular al cociente entre el asentamiento diferencial entre dos columnas vecinas y la distancia entre ejes. Se acepta que si la distorsión es menor a 1/500 no aparecen fisuras en los muros de cierre; que hasta 1/360, se produce sólo una ligera fisuración en los cerramientos; hasta 1/250 no es visible a simple vista; para 1/180 puden aparecer lesiones en la estructuras de hormigón armado; y para 1/150 pueden dañarse las estructuras metálicas. Las estructuras metálicas admiten,en general, mayores deformaciones que las de hormigón, aunque las de hormigón armado tienen un mejor comportamiento frente a las deformaciones lentas debido a la fluencia del hormigón.Para evitar los asientos diferenciales debe procurarse que la tensión del terreno bajo las zapatas sea la misma. Sin embargo, como el terreno no es de calidad uniforme, hay inevitablemente asientos diferenciales que pueden alcanzar a 2/3 del asiento total. Puede admitirse un asentamiento total entre 2 y 4 cm para estructuras con mampostería, y entre 4 y 7 cm para estructuras con pórticos de hormigón armado o metálicos.

El asentamiento total depende, entre otros factores, de:

La distribución de los distintos estratos de suelo y sus espesores, que detrermina por medio de sondeos.

Las características geotécnicas de cada suelo, en especial el índice de poros y el coeficiente de compresibilidad, que se conocen por medio de ensayos ( para arcillas ).

La distribución de tensiones y el valor de la tensión máxima.

Efectos de las acciones dinámicas del sismo:La respuesta de una estructura que está sometida a un sismo, depende de las características dinámicas de la estructura y de las características del sismo. Estas últimas dependen de las propiedades dinámicas del terreno de fundación y la distancia al epicentro. Del tipo de terreno dependen las frecuencias predominantes en las ondas del sismo y la distancia es importante porque las frecuencias más altas se van atenuando a medida que la distancia al foco es mayor.

Es evidente que la naturaleza del terreno tiene una gran importancia en los colapsos de estructuras durante los terremotos. Se ha observado en general, que en suelos firmes. Las construcciones han sufrido menos daños que las estructuras cimentadas en suelos blandos. Pero por otro lado, se han reportado casos en que construcciones situadas en terrenos blandos han sufrido menos daños que otras ubicadas en terrenos firmes. Por ello se recomienda emplear estructuras flexibles en suelos firmes y estructuras rigidas en suelo blando, a pesar de que esto ocasiona problemas de cimentación para las estructuras rigidas apoyadas en suelo blando. Un factor a considerar es que la correlación entre el daño y la duración del sismo es mayor en los suelos blandos.

14.-Dinamica de suelos.

El estudio de la dinámica del suelo muestra que sigue un proceso evolutivo al que son por completo aplicables los conceptos de la sucesión ecológica. La formación de un suelo profundo y complejo requiere, en condiciones naturales, largos períodos de tiempo y el mínimo de perturbaciones. Donde las circunstancias ambientales son más favorables, el desarrollo de un suelo a partir de un sustrato geológico bruto requiere cientos de años, que pueden ser millares en climas, topografías y litologías menos favorables.Los procesos que forman el suelo arrancan con la meteorización física y química de la roca bruta. Continúa con el primer establecimiento de una biota, en la que frecuentemente ocupan un lugar prominente los líquenes, y el desarrollo de una primera vegetación. El aporte de materia orgánica pone en marcha la constitución del edafon. Éste está formado por una comunidad de descomponedores, bacterias y hongos sobre todo, y detritívoros, como los colémbolos o los diplópodos, e incluye también a las raíces de las plantas, con sus micorrizas. El sistema así formado recicla los nutrientes que circulan por la cadena trófica. Los suelos evolucionados, profundos, húmedos y permeables suelen contar con las lombrices de tierra, anélidos oligoguetos comedores de suelo, en su edafon, lo que a su vez favorece una mejor mezcla de las fracciones orgánica y mineral y la fertilidad del suelo.

15.-Usos de geomenbranas y geosinteticos como estabilizadores de suelos.

Existen diferentes tipos de suelo en función de sus propiedades mecánicas, físicas e incluso de conformación.Los suelos blandos, pantanosos o con baja capacidad de carga que son sometidos a esfuerzos generados por alguna carga estática o dinámica, representan un riesgo para las estructuras por su tendencia a deformarse.Existen mecanismos de falla que provocan las deformaciones, agrietamientos o hundimientos del terreno. Cuando el suelo experimenta un esfuerzo de compresión vertical, se presenta en él una deformación y se generan al mismo tiempo esfuerzos de tensión horizontales.Un suelo reforzado con Geomalla ACE GG-I reduce significativamente su deformación absorbiendo los esfuerzos generados. La geomalla ACE GG-I provee un confinamiento lateral en las partículas del suelo aumentando su resistencia a la tensión.Para lograr estos objetivos es importante conocer las siguientes características.

Estratigrafía Sobrecarga Propiedades mecánicas del suelo

El uso de los geosintéticos como las Geomallas y Geotextiles son elementos que permiten estabilizar suelos, incrementar la capacidad de carga, resolver situaciones de nivel freático superficial, entre otras; permitiendo disminuir el tiempo de ejecución, mano de obra y principalmente costosEntre sus principales aplicaciones se encuentra el uso en obras tales como:

Caminos pavimentados o terracerías Vías férreas o pistas de aeropuertos Cimentaciones superficiales para estructuras Plataformas de usos múltiples (vivienda, naves industriales, estacionamiento,

tiendas departamentales, almacenes, etc.

La geomembrana es uno de los tipos más comunes de geosintéticos y se encuentra tipo de manta de plástico, elástico y flexible. Los tipos que se encuentran la mayoría son fabricados con polietileno de alta densidad, poli cloruro de vinilo – PVC. Tienen excelente funcionamiento cuando se utiliza como revestimiento impermeabilizante, podría tener muchas aplicaciones en la impermeabilización, y su principal uso en lagos artificiales, la decantación, por lo tanto, preservan el medio ambiente evitando la contaminación de suelos, aguas subterráneas y afluentes cercanos.

Características:Cada tipo de geomembrana según el material tiene diferentes características que afectan a los procedimientos de instalación, vida útil y el rendimiento. Por ejemplo, las geomembranas de PVC son muy flexibles y en consecuencia, puede ajustarse a superficies UV, por lo tanto, no debe usarse en aplicaciones donde este expuesta o delo contrario se convertiría en quebradizo y frágil.

Uso de la Geomembranas:

Uso en Minería: Se utiliza como revestimiento de suelo por motivos de pilas de lixiviación, en los canales para llevar el líquido lixiviado, almacenamiento de líquidos como lagos y estanques de evaporación.También se pueden utilizar para sellar los depósitos de minas en la evaporación de litio, y en los procesos en las minas de oro y cobre.

Ingeniería Civil y Construcción: Se usa para construir canales de irrigación y diques, además de ser aplicada en el sellado de los túneles, estanques de almacenamiento y la impermeabilidad de losas.

En vertido de residuos: El uso es para cubrir los vertederos, evita la exhalación de olores y proporciona la captación de gas para uso en la energía.