Contenido 1: EL SUELO

 

SUELO

El Suelo es la parte más superficial de la corteza terrestre. En el que está constituido por material sólido-líquido-gaseoso. Aproximadamente podemos decir que está formado por 45 % material mineral, 25% Aire, 25 % H2O y 5 % material orgánico.

Para nosotros, los técnicos, arquitectos e ingenieros, el término suelo es un conjunto de materiales no consolidados, compuesto de distintas partículas sólidas con gases o líquidos incluidos. La ciencia que estudia el suelo es la geología.

 

Gráfico de la relación entre los componentes del suelo.

El suelo puede contener una amplia variedad de materiales, cuentos como la grava, arena y las mezclas arcillosas. Los suelos pueden ser mezclas bien definidas de minerales específicos o mezclas heterogéneas.

El suelo está formado por materia no consolidada, contiene una amplia variedad de sustancias orgánicas e inorgánicas a diferencia de la roca que es un material endurecido que no puede ser excavado a mano por su tamaño, son de gran dureza.

El Suelo Orgánico está compuesto por C (carbono), O (oxígeno) e H (hidrógeno), es un mal suelo para la construcción.

El Suelo Inorgánico está compuesto por metales y no metales, es un buen suelo para la construcción.

En general estos se presentan mezclados entre sí, por ejemplo: gravas y arenas en diferentes proporciones y granulometrías.

 

 

 

 

 

·           Los granos de tamaño mayor a 0,06 mm pueden ser examinados a simple vista o con lupa y constituyen la “fracción gruesa” de los suelos.

·           Los granos de dimensiones inferiores a 0,06 mm se consideran pertenecientes a la “fracción fina” y para su análisis deben ser examinados en microscopios.

 

Dinámica de suelos:

Los suelos pueden ser Suelos Estables , son aquellos cuya formación se produjo mucho tiempo atrás.

Y Suelos Transportados, son los suelos movilizados por: los ríos y se denominan aluvionales , los transportados por el viento son eólicos , los transportados por los glaciares se llaman glacial , los que se encuentran bajo los lagos se llaman depósitos lacustres, hay depósitos también marinos provenientes de yeguas y océanos.

 

Tipos de Suelos

Arenosos: los granos de arena son sueltos y fácilmente visibles.

 

Franco arenosos: contiene abundante arena, pero con suficiente limo y arcilla que le proporciona cierta cohesión.

 

Francos: son suelos que tienen una mezcla pareja de arena, limo y arcilla.

 

Franco Limosos: son suelos en los cuales más de la mitad son limo.

 

Limoso: es un suelo de grano fino, que puede parecerse a la tierra y tiene materia orgánica. Es un suelo compacto.

Franco arcilloso: son suelos de textura fina, en seco forman terrones que son duros.

 

Arcillosos: son suelos de textura fina, en seco forman terrones muy duros y en húmedo son muy plásticos y adhesivos.

 

Pedregoso: piedras sueltas de más de 25 cm de diámetro. 

 

SUELOS

Introducción 

Siempre que analizamos un cuerpo en equilibrio, en este caso, una obra de arquitectura o ingeniería, por ejemplo un edificio, un puente, etc., tienen la necesidad de la existencia de otro cuerpo sobre el cual apoyarse.

En caso que el cuerpo en equilibrio sea una estructura, la misma se apoyará en el suelo, y entre ambos existirá una zona de transición entre la estructura y el suelo, que se denomina fundación o cimentación.

Desde el punto de vista estructural, las fundaciones conforman aquella parte de las estructuras que estará encargada de transferir las cargas recibidas hacia el suelo de fundación .

En la cadena de transferencias de cargas, la fundación siempre es el último eslabón, y quizás uno de los más importantes.

Siempre que analizamos una estructura en equilibrio encontramos 3 elementos:

 

1.     Estructura superior : es el cuerpo que se requiere apoyar, es el que recibe las cargas y las canaliza a través de una serie de elementos estructurales hacia los puntos de apoyo, las fundaciones.

 

2.     Fundaciones : es la parte final o inferior de la estructura superior, son los apoyos, este elemento es el nexo entre la estructura superior y el suelo de fundación, disipando las cargas recibidas.

 

3.     Suelo de fundación: parte del suelo donde se apoya la estructura, es el encargado de recibir y terminar de disipar las cargas que les transfieren la fundación.

 

 

Estos tres elementos son iguales de importantes al momento de proyectar la estructura, para el correcto funcionamiento del conjunto.

PROPIEDADES DE LOS SUELOS

 

Son las características que prevalecen en determinados tipos de suelos para el uso del suelo en las cimentaciones.

Muchas de estas propiedades deben ser determinadas por ensayos de laboratorio. Sin embargo, un profesional del suelo, experimentado, puede estimar la mayor parte de ellas son:

 

·      Resistencia a la compresión del esfuerzo cortante

Es la capacidad portante de los suelos, es un concepto asociado a la presión, es decir cuanta carga puede soportar, es una propiedad fundamental de los suelos cohesivos, el conocimiento es necesario para resolver diversos problemas. Esta irá cambiando conforme varía la profundidad de la muestra tomada. La unidad de tensión más común es Kg/cm². 

 

 

Un estudio de suelo , se denomina al análisis de las características y posibilidades de cargas que puede soportar un suelo, realizado por un profesional competente. Se realiza una prueba de compresión con una máquina llamada Prensa Hidraúlica, con el esfuerzo de corte que se produce en una muestra de suelo no alterado de forma cilíndrica.

 

 

·       La compacidad es tan importante para los suelos no cohesivos, como lo es la resistencia para los cohesivos. Se puede encontrar comparando la relación de vacíos reales del suelo, con la variación de la relación de vacíos de ese suelo al pasar del estado suelto al compacto. Se puede estimar por la facilidad con que penetra en el suelo una barra de acero, ver tabla 2:7

 

 

 

·      Compresibilidad

La compresibilidad se determina directamente por ensayos de laboratorio o se estima de acuerdo con el límite líquido y la relación y la relación con los vacíos.

La compresibilidad es el grado en que una masa de suelo disminuye su volumen bajo el efecto de una carga. Es mínimo en los suelos de textura gruesa, que tienen las partículas en contacto. Aumenta a medida que crece la proporción de partículas pequeñas y llega al máximo en los suelos de grano fino que contienen materia orgánica. A continuación se dan algunos ejemplos de compresibilidad para diversos suelos:

Las gravas y las arenas son prácticamente incompresibles. Si se comprime una masa húmeda de estos materiales no se producirá ningún cambio significativo en su volumen;

Las arcillas son compresibles. Si se comprime una masa húmeda de arcilla, la humedad y el aire pueden ser expulsados, lo que trae como resultado una reducción de volumen que no se recupera inmediatamente cuando se elimina la carga.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

Prueba de laboratorio

 

·      Permeabilidad

   La permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y el aire y es una de las cualidades más importantes que han de considerarse para la piscicultura. Un estanque construido en suelo impermeable perderá poca agua por filtración.

También se determina por ensayos directores de laboratorio y en el campo.

    

 

Suelo	Textura	Permeabilidad
Suelos arcillosos	Fina	De muy lenta a muy rápida
Suelos limosos	Moderadamente fina
	Moderadamente gruesa
Suelos arenosos	Gruesa

 

 

·      Color

Aunque el color no es una propiedad importante por si misma, es una indicación de otras propiedades más importantes. Por ejemplo: matices amarillos y rojos indican que un suelo ha sufrido una severa meteorización, porque los colores están los óxidos de hierro. Un color castaño verdoso oscuro es a menudo una indicación de materia orgánica. Si durante la excavación se encuentra un cambio de color, es con frecuencia una indicación de que se ha descubierto un estrato diferente de suelo con propiedades diferentes.

Los colores del suelo se describen fácilmente con la ayuda de las cartas de colores de Munsel.

·      Inyección

La composición incluye el tamaño de los granos, la graduación, la forma de los granos, la composición mineralógica (de los granos gruesos) y la plasticidad. Se consideran dos grupos de suelos: aquellos en que predominan los granos gruesos (mayores de 0,074 mm), y los otros, en que predominan los granos finos (menores a de 0,074 mm). Los suelos de granos gruesos se describen en primer lugar en el tamaño de los granos, los suelos de granos finos calculan en la plasticidad. La cantidad de granos gruesos o finos que se requieren para considerar cuales predominan en un suelo, no es fija, porque depende de la estructura del suelo. ·      Estructura del suelo La estructura del suelo se debe determinar mediante una cuidadosa observación del mismo. Se pueden usar los términos descriptivos siguientes: Homogénea: presentan propiedades uniformes. Estratificadas: presentan capas alternadas de suelos diferentes. Laminadas: repetición de capas alternadas de espesor menor que 3 mm.

 

 

 

 

 

 

DETERMINACIÓN DE LA CLASE DE CAPAS DEL SUELO

 

Reconocimiento de terreno

 

Para realizar el estudio de las condiciones geotécnicas del terreno, exige métodos para la investigación del mismo.

A continuación se indican técnicas de reconocimiento normalmente empleadas para su análisis.

 

Investigación in situ 

 

a)    Calicatas

Son excavaciones de diversas formas, realizadas mediante medios mecánicos convencionales, que permiten la observación directa del terreno a cierta profundidad para compresión del suelo, esto permite la toma de muestras y la realización de ensayos in situ.

La calicata tiene 3 paredes verticales para observación en detalle del perfil y sus horizontes y una cuarta inclinada con escalones para facilitar el ingreso.

Los resultados de este tipo de reconocimientos, indican la profundidad de estratos o capas de suelo, descripciones de los mismos, presencia de filtraciones, situaciones de las muestras, etc.

 

Presentan las siguientes limitaciones:

·      La profundidad máxima de reconocimiento es de 4 a 5 metros.

·      Los terrenos deben ser excavables con medios mecánicos.

·      Los terrenos deben tener ausencia de nivel freático o mínima aportación de agua.

·      El sitio debe tener ausencia de instalaciones, conexiones, cables, etc.

·      Deben realizarse en terrenos que no afecten estructuras colindantes.

 

Hacer una calicata: excavación de 100 cm de largo por 70 cm de ancho. Su profundidad debe ser tal que permita llegar a comprender la organización del suelo como un todo, esta se estima entre 1,5 y 2 m. La excavación debe hacerse en forma tal, que la pared a analizar quede orientada para recibir luz solar, a fin de poder observar con claridad los colores y demás rasgos de los horizontes del suelo.

b)     Sondeos mecánicos

Son perforaciones de pequeño diámetro que permiten reconocer la naturaleza y la localización de las diferentes capas del terreno. Dichas perforaciones pueden realizarse a presión (suelos blandos), percusión (gravas, materiales cementados) o rotación (rocas, suelos duros), con diámetros que oscilan entre los 65 mm y 140 mm y que sirven para la extracción y reconocimiento del terreno.

Para la obtención de muestras del terreno se utilizan tomas de muestras. En suelos no muy duros, se emplean sondeos helicoidales con barrena maciza o hueca, sobre todo cuando se requieren muestras alteradas.

Para la obtención de muestras inalteradas se usan barrenas huecas.

ü Sondeo a rotación

Este sistema permite extraer muestras inalteradas del suelo, consta de una corona de corte, manguito portaextractor, extractor, tubo portatestigo y cabeza; la cabeza es la pieza de unión entre el tubo portatestigo y el varillaje que trasmite el movimiento de rotación y empuje, que lo realiza la máquina de perforación.

ü Sondeo a barrena helicoidal

Se emplea en suelos relativamente blandos y cohesivos, no siendo recomendable para suelos duros o cementados. Este tipo de perforaciones no permite precisiones inferiores a +- 0,50 m, la muestra es alterada. 

Las barrenas son de dos tipos, huecas y normales. Las primeras están formadas por un tubo central de mayor diámetro que en las normales y permiten obtener muestras inalteradas. 

ü Sondeos a percusión

Se utilizan tanto en suelos granulares como cohesivos, pudiendo atravesar suelos de consistencia firme a muy firme. Las profundidades alcanzadas mediante este sistema rondan los 15 a 20 m. El sistema de perforación consiste en la hinca de tubos de acero mediante el golpeo de una maza de 120 kg que cae de una altura de 1m, lo que permite conocer la compacidad del suelo atravesado. Las tuberías usadas pueden tener diámetros exteriores de 91, 128, 178 y 130 cm.

TOMA DE MUESTRAS

La toma de muestras es una de las actividades importantes de las campañas de reconocimiento geotécnico.

Las muestras se obtienen de sondeos, de calicatas o de lugares especificados donde no se haya hecho perforación o excavación previa.

Las muestras pueden ser alteradas, esto es, que después de tomadas tengan otra densidad o humedad distintas de las originales, o inalteradas, en la humedad y la densidad, por lo tanto la resistencia, la deformabilidad y la permeabilidad son lo más próximas a las originales. En ambos casos, las muestras han de ser representativas del suelo que se quiere ensayar.

 

Las muestras alteradas pueden tomarse manualmente, con pico y pala, con excavadoras mecánicas o proceder de testigos de sondeos.

 

Las muestras inalteradas o poco alteradas pueden tomarse con tomamuestras específicas (hincando tubos cortos biselados) de paredes de pozos, zanjas o calicatas. Deben empaquetarse, transportarse y conservarse en laboratorio hasta su ensayo de manera que no sufran alteraciones.

 

La toma de muestras más habituales de los reconocimientos geotécnicos se realiza en sondeos mediante tomas específicas adaptadas al tipo de terrenos. En la tabla siguiente se resume la información relativa a los más empleados.