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SUELOS Y CLASIFICACION DE SUELOS EN LA CONSTRUCCION

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jhon fredy romero goyeneche

on 25 November 2013

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SUELOS, CLASIFICACION DE SUELOS Y DETERMINACION EMPIRICA DE LA CAPACIDAD PORTANTE DE UN TERRENO EN LA CONSTRUCCION

Conjunto de materias orgánicas e inorgánicas de la superficie terrestre, capaz de sostener vida vegetal.
Suelo:
El suelo es la formación superficial de la corteza terrestre, resultante de la alteración de las rocas por meteorización y por la acción de los organismos.
CLASIFICACION DE SUELOS
El suelo es una compleja mezcla de material rocoso fresco y erosionado, de minerales disueltos y redepositados, y de restos de cosas en otro tiempo vivas.

Estos componentes son mezclados por la construcción de madrigueras de los animales, la presión de las raíces de las plantas y el movimiento del agua subterránea.

El tipo de suelo, su composición química y la naturaleza de su origen orgánico son importantes para la agricultura y, por lo tanto, para nuestras vidas.

Existen muchos tipos de suelos, dependiendo de la textura que posean. Se define textura como el porcentaje de arena, limo y arcilla que contiene el suelo y ésta determina el tipo de suelo que será.
Suelo arenoso
suelo limoso
Es estéril, pedregoso y filtra el agua con rapidez.

La materia orgánica que contiene se descompone muy rápido. Consiste en particulas minerales naturales, mas pequeñas de 0.002 pulgadas (0.05mm), las cuales carecen de plasticidad y tienen poca o ninguna resistencia en seco.

suelo arcilloso
Es un terreno pesado que no filtra casi el agua.
Es pegajoso, plástico en estado húmedo y posee muchos nutrientes y materia orgánica.
Es ligero y filtra el agua rápidamente.
Tiene baja materia orgánica por lo que no es muy fértil. Se compone de particulas minerales que varian aproximadamente desde 1/4 de pulgada (6.35mm) a 0.002 pulgadas (0.05mm) en diametro
Grava
Esta formada por grandes granos minerales con diámetros mayores de 1/4 de pulgada (6.35mm) aproximadamente, las piezas grandes se llaman piedras, y cuando son mayores de 10 pulgadas (25.4cm) se llaman morrillos.
Materia Orgánica
Consiste, bien en vegetales parcialmente descompuestos,como sucede en materia vegetal finamente dividida,como sucede en los limos orgánicos y en las arcillas orgánicas
PRINCIPALES TIPOS DE SUELOS

Para su identificación, todos los suelos pueden agruparse en cinto tipos base : arenoso, arcilloso, limosos, grava y materia orgánica; y varias de sus combinaciones. La identificación y clasificación de los suelos se basa en el reconocimiento de los tipos de base de suelos y de las características de los compuestos.
Capacidad portante de un Terreno

En cimentaciones se denomina capacidad portante a la capacidad del terreno para soportar las cargas aplicadas sobre él. Técnicamente la capacidad portante es la máxima presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no se produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo. Por tanto la capacidad portante admisible debe estar basada en uno de los siguientes criterios funcionales:
Si la función del terreno de cimentación es soportar una determinada tensión independientemente de la deformación, la capacidad portante se denominará carga de hundimiento.
Si lo que se busca es un equilibrio entre la tensión aplicada al terreno y la deformación sufrida por éste, deberá calcularse la capacidad portante a partir de criterios de asiento admisible.
De manera análoga, la expresión capacidad portante se utiliza en las demás ramas de la ingeniería para referir a la capacidad de una estructura para soportar las cargas aplicadas sobre la misma.
Capacidad de carga a corto y a largo plazo
Las propiedades mecánicas de un terreno suelen diferir frente a cargas que varían casi instantáneamente y cargas casi permanentes. Esto se debe a que los terrenos son porosos, y estos poros pueden estar total o parcialmente saturados de agua. En general los terrenos se comportan de manera más rígida frente a cargas de variación casi instantánea ya que éstas aumentan la presión intersticial, sin producir el desalojo de una cantidad apreciable de agua. En cambio bajo cargas permanentes la diferencia de presión intersticial entre diferentes partes del terreno produce el drenaje de algunas zonas.
carga a corto plazo
En el cálculo o comprobación de la capacidad portante de un terreno sobre el que existe una construcción debe atenderse al corto plazo (caso sin drenaje), En el comportamiento a corto plazo se desprecian todo los términos excepto la cohesión última
carga a largo plazo
En el cálculo o comprobación de la capacidad portante de un terreno sobre el que existe una construcción debe atenderse al largo plazo (con drenaje). en la capacidad portante a largo plazo (caso con drenaje) es importante también en rozamiento interno del terreno y su peso específico.
SUELOS Y CIMENTACIONES


La cimentación puede definirse en general como el conjunto de elementos de
cualquier edificación cuya misión es transmitir al terreno que la soporta las
acciones procedentes de la estructura. Su diseño dependerá por tanto no solo
de las características del edificio sino también de la naturaleza del terreno.

ESTUDIO GEOTECNICO

El estudio geotécnico tiene por finalidad conocer las características del
terreno que soportará la obra tanto en su fase de ejecución definiendo:
• la naturaleza de los materiales a excavar
• modo de excavación y utilización de los mismos
• los taludes a adoptar en los desmontes de la explanación
• la capacidad portante del terreno para soportar los rellenos y la estructura
• la forma de realizarlos y sus taludes, tanto en fase de obra como en fase
de puesta en servicio previendo los asientos que puedan producirse y el
tiempo necesario para que se produzcan
• los coeficientes de seguridad que deben adoptarse
• las medidas a tomar para incrementarlos caso de no ser aceptables
• las operaciones necesarias para disminuir los asientos y/o acelerarlos

A efectos del reconocimiento del terreno, la unidad a considerar es el edificio
o el conjunto de edificios de una misma promoción. El número de puntos de
reconocimiento, con un número mínimo de tres, debe determinarse
ajustándose a las disposiciones del código técnico de la edificación que
establece las distancias máximas entre ellos y su profundidad en función del
tipo de edificio y de la naturaleza general del terreno. El Código Técnico de la
Edificación (CTE) distingue los siguientes tipos de construcciones y de terrenos:

Construcciones :
C-0: Construcciones de menos de 4 plantas y superficie construida inferior a
300 m2
C-1: Otras construcciones de menos de 4 plantas
C-2: Construcciones entre 4 y 10 plantas
C-3: Construcciones entre 11 a 20 plantas
C-4: Conjuntos monumentales o singulares, o de más de 20 plantas.

Terrenos
T-1 Terrenos favorables: aquellos con poca variabilidad, y en los que la
práctica habitual en la zona es de cimentación directa mediante
elementos aislados.
T-2 Terrenos intermedios: los que presentan variabilidad, o que en la zona
no siempre se recurre a la misma solución de cimentación, o en los que
se puede suponer que tienen rellenos antrópicos de cierta relevancia,
aunque probablemente no superen los 3,0 m.
T-3 Terrenos desfavorables: los que no pueden clasificarse en ninguno de
los tipos anteriores.
En particular se considerarán en el grupo T-3 los siguientes terrenos: suelos
expansivos, colapsables, blandos o sueltos, terrenos kársticos en yesos o calizas,
terrenos variables en cuanto a composición y estado, rellenos antrópicos con
espesores superiores a 3 m, terrenos en zonas susceptibles de sufrir
deslizamientos, rocas volcánicas en coladas delgadas o con cavidades,
terrenos con desnivel superior a 15º, suelos residuales y marismas.
MODIFICACIONES DEL SUELO

Se puede definir la modificación del suelo como todo cambio en las
condiciones naturales de este como consecuencia de las operaciones propias
de la ejecución de la obra (rellenos, desmontes) o las específicamente
dirigidas a mejorar las características resistentes, sean estas derivadas de la
detección de deficiencias durante el estudio geotécnico, previamente
reflejadas en el propio proyecto, o durante la ejecución en cuyo caso
deberán estar debidamente documentadas en el libro de órdenes y disponer
del oportuno proyecto adicional. El resultado final de estas operaciones debe
ser adecuadamente comprobado.

En esencia el movimiento de tierras que más puede afectar a la resistencia del
suelo es el rellenado en las explanaciones. El material de relleno, aunque
pueda con el tiempo dar lugar a suelos con buenas características resistentes,
suele adolecer de una esponjosidad elevada lo que les proporciona unos altos
valores de permeabilidad y compresibilidad y disminuye su capacidad para
evitar la erosión interna debida a la escorrentía del agua. Estos fenómenos son
particularmente importantes cuando se produce un aporte de tierras con un
porcentaje elevado de arcillas. Estas provocan la formación de terrones muy
difíciles de disgregar por presión y que, por lo tanto, originan un porcentaje
elevado de huecos. La disgregación posterior por secado de los terrones tiene
como consecuencia la aparición de importantes asientos de compresión. Es
por esta razón que, además de controlar la naturaleza de las tierras, tras el
aporte del material es necesario proceder al compactado del mismo.

Movimientos de tierras
Estabilización o mejora
Se incluyen en este apartado en sentido amplio todas aquellas operaciones
cuyo objetivo sea aumentar la capacidad portante del terreno o su rigidez, es
decir, la compactación, el drenaje, la pre-consolidación y la protección de la
superficie contra la erosión y la infiltración de la humedad aunque en la
actualidad se va restringiendo a la modificación de la composición del suelo.

Esta modificación suele consistir en la adición de materiales que mejoran la
capacidad portante y reducen la permeabilidad del terreno. Uno de los
métodos más utilizados es la inyección de una mezcla fluida que
posteriormente fragua y endurece. Los principales tipos son:
Impregnación: Sustitución del agua y/o gas intersticial en un medio
poroso, por una lechada inyectada a una presión suficientemente baja,
que asegure que no se producen desplazamientos significativos de
terreno.
• Relleno de fisuras: Inyección de lechada en las fisuras, fracturas
o discontinuidades en general de formaciones rocosas.
• Relleno de huecos: Consiste en la colocación de una lechada, con un
alto contenido de partículas, para el relleno de grandes huecos.
• Inyección por compactación: Consiste en un método de inyección con
desplazamiento del terreno, en el cual se introduce un mortero de alta
fricción interna en una masa de suelo.
• Fracturación hidráulica: Consiste en la inyección del terreno mediante su
fracturación por lechada, con una presión por encima de su resistencia
atracción y de su presión de confinamiento. También se denomina
hidrofracturación, hidrofisuración, “hidrojacking” o “claquage”
A los solos efectos del estudio de la interacción suelo-cimentación, las zapatas
se clasifican en rígidas y flexibles según la relación entre el canto total (h) y el
vuelo máximo (Vmax).

RIGIDA
FLEXIBLE
suelos residuales
son aquellos en los que el material de que están constituidos, ha estado por largo tiempo a la intemperie.
como resultado de este proceso y debido a la variada estructura mineral de la roca, las capas superiores normalmente están constituidas por granos finos, relativamente impermeables.º
El perfil de un suelo residual puede dividirse en tres zonas: a) la zona superior, en la que existe un elevado grado de meteorización, pero también cierto arrastre de materiales; b) la zona intermedia en cuya parte superior existe una cierta meteorización, pero también cierto grado de deposición hacia la parte inferior de la misma; y, c) la zona parcialmente meteorizada que sirve de transición del suelo residual a la roca original inalterada.
suelos transportados
Estos suelos han sufrido un proceso de formación tal como los suelos residuales y luego han sido trasladados y depositados en el Jugar donde actualmente se encuentran.

El traslado de sedimentos lo realizan los llamados agentes transportadores, tales como el agua, el hielo, el viento, la gravedad y ciertos organismos. Dependiendo del tipo de agente las partículas son afectadas especialmente en cuanto a su tamaño forma y textura
características de los suelos
Con respecto al material que se debe excavar y mover, se consideran tres características :
Densidad:
Es la relación entre el peso y el volumen de un material.
La densidad aproximada del material que se va a mover, es una de las características que debe conocerse para evaluar el rendimiento del equipo.
Expansión:

Es el aumento de volumen del material cuando se excava del banco (tierra en estado natural)
Comprensibilidad:
Es la disminución de volumen que se produce en un metro cubico (m3) al compactarlo, y se expresa mediante la relación que tiene con metro cubico en banco.
En ocasiones se requiere hallar el volumen de tierra compactada conociendo el volumen que tenia en estado natural (banco)antes de excavarla para ser utilizada en el relleno.

Contenido de humedad
Todos los materiales, en su estado natural, contienen cierto porcentaje de humedad, de acuerdo con las condiciones de tiempo y drenaje, y las características de absorción del mismo.
propiedades físicas de los suelos
En los trabajos de movimientos de tierras, antes de iniciar los cálculos, es necesario conocer las propiedades físicas de los suelos, a saber:
Estabilidad:
Es la propiedad que tienen los suelos de recobrar su estado natural sin sufrir grandes deformaciones, después de haber sido sometidos a la acción de determinadas cargas.

La estabilidad depende de dos factores :
a) fricción interna y rozamiento :
Es la fuerza que opone el deslizamiento de unas partículas sobre otras, dependiendo de la forma de estas.
b) Cohesión:
Es la fuerza que hace conservar unidas entre si a las partículas, independientemente de la presión externa.
Permeabilidad :
Es la velocidad con que desciende el agua atraves del suelo, por gravedad; las arenas y los suelos de partículas grandes son los materiales permeables.

Los suelos IMPERMEABLES son apropiados para empleo en cimentaciones y rellenos.

capilaridad:
Es la propiedad de los suelos de absorber agua por contacto con na fuente adyacente y de transmitirla en todas las direcciones, sin importar la gravedad. Si un suelo presenta mucha capilaridad, es una desventaja considerable, que se traduce en dificultades`para el drenaje.
Expansión volumétrica :
Es la propiedad que tiene el suelo de aumentar su volumen al ser perturbado su estado natural. Normalmente se expresa mediante un determinado porcentaje de aumento de volumen. El material, al ser excavado, permite el aumento del espacio entre partículas, al penetrar el aire, resultando un aumento en el volumen.
Comprensibilidad ( compactibilidad):
Es la propiedad de un suelo de reducir su volumen al ser comprimido.

El grado de compactibilidad es la diferencia en porcentaje de volumen, entre el material en su estado natural (banco) y el material compactado mecánicamente.

En general, mientras mayor sea el peso,mayor sera la potencia que necesita desarrollar el equipo para acarrearlo.
Otro metodo para resolver el problema de los suelos malos es la ADAPTACION del proyecto a las condiciones existentes.Por ejemplo, los problemas de asentamiento y estabilidad, asociados con los suelos blandos, pueden tratarse mediante las cimentaciones flotantes o profundas.
Existe otro método; que es la MEJORA del suelo, y es el mas utilizado actualmente. También se conoce con el nombre de ESTABILIZACION, que su sentido mas amplio, es la modificación de cualquier propiedad del suelo, para mejorar su comportamiento.

Todos estos métodos, a su vez, pueden clasificarse de acuerdo con la naturaleza del proceso aplicado, del material añadido, del resultado deseado, etc.
Calidad de compactación :
Es el principal método y el mas empleado para la mejora de un terreno, que tiene tres (3) modalidades:


Precarga
: Aumento de su calidad por la colocación de una carga temporal
Drenaje
: Eliminación del agua intersticial y/o reducción de la presión intersticial.

La compactación
: Aumento de la calidad por medio mecánico, generalmente rodillos.
Arcilla :
La arcilla puede definirse en términos mas simples como un material que es plástico cuando esta húmedo y duro cuando se le cuece a fuego; esta es la característica que lo hace valioso comercialmente en la industria de la cerámica. La arcilla esta formada por minerales finamente divididos, principalmente silicatos de aluminio, de estructura cristalizada laminar. las arcillas difieren en composición, características y grado de pureza. La mayoría de las arcillas, inclusive las arcillas cerámicas, las arcillas lutiticas, los lodos, las arcillas glaciales, las oceánicas, la arcilla roja, la azul y el lodo azul, provienen del intemperismo o alteración de las rocas aluminosas y silicosas.


La mayor parte de cualquier arcilla esta formada por los siguientes minerales arcillosos: el grupo de la caolinita, el grupo de la montmorilonita y la arcilla potasica o ilita. La arcilla puede contener otros minerales, predominantemente cuarzo, pero incluyendo tambien calcita, limonita, yeso y mica (muscovita)
Tipos de arcilla :

Hay cuatro (4) clasificaciones principales de arcilla.
La arcilla de china o caolín:
que se usa para papel, hule, refractarios y los grados mas finos de alfarería.
La arcilla de bola:
que se emplea para alfarería, loseta de cerámicas y chapa de cerámicas (terra cotta) para aumentar la plasticidad.
La arcilla refractaria:
que se emplea para materiales refractarios, ladrillo, loseta de cerámica, y loseta o teja estructural.
Las arcillas misceláneas:
que se emplea para ladrillo, loseta de arcilla estructural, chapa de cerámica, loseta de cerámica y cemento.
LIMITES DE ATTENBERG
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