1.2 suelos

SUELOSSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson

SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN

PROFESOR: Dr. Carolina StevensonArquitecta Universidad Nacional

Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UKEspecialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK

INTRODUCCIONSistemas de Construcción y Estimación –

Prof: Carolina Stevenson

Suelos



CONTENIDO

Aspectos generales

Tipos de sueloEstudio de suelosActividades preliminaresMovimiento de tierras

Relación con la topografía



¿ Que voy a construir…

y…donde?


La relación del terreno con el edificio y su implantación, su orientación, las vistas, el respeto por el paisaje, ha sido y es, una constante a lo largo de la historia de la arquitectura.

Petra, Jordania


Proceso de configuración o desarrollo formal de un proyecto arquitectónico. Tomado de “Construir la arquitectura”, Desplazes (2010).

TIPOLOGIA

TECTONICA

TOPOLOGIA

Espacio

Orienta

ci

ón

Lugar

Contexto

País

ReligiónCiudadEconomía

TopografíaPaisaje

Terreno

Forma del

proyecto

Prog

ram

a

Prom

oció

n

EcologíaArte

Socied

ad

Hom

bre

Cul

tura

Filo

sofía

Identi

dad

Funci

ón

Polít

ica

Época

Energía

Procedim

ient

o

Producción

Mate

ria

Técnica

Tecnología

Cie

ncia

Coste

s

Estructura

Siste

ma

Porta

nte

Construcción

Proceso constructivo

Dur

abili

dad



Estudio de la topografía

Estudio del lugar


…el terreno es el encargado de recibir las cargas del edificio que se transmiten a través de la cimentación, estas cargas modifican el estado de equilibrio del mismo…


Cargas transmitidas por la estructura a la cimentaciónFuerzas del terreno que asumen las cargas transmitidas por la cimentación

Acción + Reacción = 0

Reacción

Acción


Tomado de : Control integral de la edificación, Puyana (1991)

Proyecto Arquitectónico

Proyecto Estructural


EL SUELO: Conjunto de materiales originados por la meteorización

Núcleo interior

Núcleo exterior

Manto

Corteza


Meteorización: consiste en la alteración que experimentan las rocas en contacto con el agua, el aire y los seres vivos. Puede ser física o QuímicaErosión: consiste en el desgaste y fragmentación de los materiales de la superficie terrestre por acción del agua, el viento, etc. Los fragmentos que se desprenden reciben el nombre de detritos.

Transporte: consiste en el traslado de los detritos de un lugar a otro.Sedimentación: consiste en el depósito de los materiales transportados, reciben el nombre de sedimentos, y cuando estos sedimentos se cementan originan las rocas sedimentarias.


Èl lecho rocoso empieza a desintegrarse

La materia organiza facilita la desintegración

Se forman los horizontes

El suelo desarrollado sustenta una vegetación densa

TIEMPO


Los suelos se forman en la superficie de la tierra, donde la roca dura o los sedimentos bandos y sueltos superficiales son transformados por numerosos procesos físicos, químicos y bilógicos, dependientes de la proximidad de la atmosfera.

Perfil del suelo


Son más fértiles que los claros . Pero también un suelo oscuro puede significar exceso de humedad no siendo indicador de fertilidad.

Contienen grandes cantidades de óxidos de hierro, lo que significa que es un terreno drenado, fértil y no muy húmedo.

Son poco fértiles debido a que los óxidos de hierro han reaccionado frente al agua, convirtiéndolos en una zona mal drenada.

Grises pueden tener poco hierro u oxígeno y poseer muchas sales alcalinas como carbonato de calcio.

VARIEDAD

CARACTERISTICAS

Según los minerales y elementos orgánicos que tenga el suelo, dependerá la fertilidad y características químicas. A través del color podemos conocer la variedad frente a la que estemos.


Suelos arenosos: No retienen el agua, tienen muy poca materia orgánica y no son aptos para la agricultura, ya que no tienen nutrientes.Suelos calizos: Tienen abundancia de sales calcáreas, son de color blanco, secos y áridos, y no son buenos para la agricultura.

Suelos mixtos: tiene características intermedias entre los suelos arenosos y los suelos arcillosos.

Suelos humíferos (tierra negra): Tienen abundante materia orgánica en descomposición, de color oscuro, retienen bien el agua y son excelentes para el cultivo.

SUELOS IDEALES PARA CULTIVO

Suelos pedregosos: Formados por rocas de todos los tamaños, no retienen el agua y no son buenos para el cultivo.

SUELOS IDEALES PARA LA CONSTRUCCION

SUELOS QUE NECESITAN TRATAMIENTOSuelos arcillosos: Están formados por granos finos de color amarillento y retinen el agua formando charcos. Si se mezclan con humus pueden ser buenos para cultivar.


Los suelos se depositan en capas heterogéneas que conforman la superficie del terreno, y se clasifican según el tamaño de sus partículas.

Suelo orgánico/Relleno/Capa VegetalArcillasLimosArenasGravas

Rocas

Suelos Finos-----------Suelos Granulares

--------

Suelos Gruesos

ó

-------------------------

definición

definición

definición

definición


Suelo Orgánico/RellenoSon terrenos, en general, no aptos para cimentar sobre ellos. Entre ellos se encuentran los fangos inorgánicos, los terrenos orgánicos y los terrenos de relleno. Estos últimos podrían ser aptos para cimentar si poseen buena compactación.


Los rellenos artificiales hacen suelos heterogéneos y de alta deformabilidad.


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Suelos FinosTambién llamados suelos cohesivos o coherentes son aquellos cuyo porcentaje en finos es superior al 35% en peso y están formados fundamentalmente por arcillas, que pueden contener áridos en cantidad moderada. Al secarse forman terrones que no pueden deshacerse con los dedos.


ARCILLAS (C) Partículas microscópicas, alargadas y muy delgadas, con tamaños menores a 0.005 mm. Sus propiedades son diferentes a las de la roca madre, y tienen propiedades cohesivas. Inestables ante la presencia del agua.

Intercalaciones de Limos y arenas


ARCILLAS EXPANSIVAS Son arcillas que presentan cambio de volumen con los cambios de humedad, cuando la arcilla se humedece sufre una fuerte expansión que produce daños en elementos estructurales y de cerramiento, sobre todo en zonas con condiciones climáticas con largas o intermitentes periodos de humedad. Cuando la arcilla se encuentra a una considerable distancia de la superficie, la expansión y contracción se reduce considerablemente.


LIMOS (M)Partículas entre 0.075 y 0.005 mm de tamaño. Conforman depósitos blandos y se encuentran mezclados con arenas y gravas.Volver


Suelos Ganulares o GruesosSon terrenos cuyo porcentaje de finos es inferior al 35% en peso. Están formados principalmente por áridos, grava, arena y limo inorgánico, pudiendo tener arcilla en cantidad moderada, no tienen cohesión (adherencia) entre sus partículas y son permeables al agua. Su resistencia se debe al rozamiento interno entre sus granos. Por tanto, su capacidad portante, o aptitud para soportar las cargas, crece al aumentar el tamaño de los granos, la compacidad y profundidad en que esté situado el estrato.


ARENAS (S)Partículas entre 4.7 y 0.075 mm de tamaño. Su firmeza depende del grado de compactación y de la presencia de agua (nivel freático).


GRAVAS (G)Partículas producto de la meteorización física (erosión, abrasión) de la roca madre. Su tamaño está comprendido entre 75 y 4.7 milímetros.

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ROCAS (R)Agregado de minerales unidos por elevadas fuerzas cohesivas. El mejor terreno de cimentación, resiste mucho a compresión y no presentan, en general problemas de asientos.


ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS IGNEAS

ROCAS METAMORFICAS


Tipos de Rocas (según su origen)

IGNEAS

METAMORFICAS

SEDIMENTARIAS

Volcánicas

Plutónicas

Textura Foliada

Textura no foliada

Detríticas

QuímicasOrganógenas

granito

andesita

pómez

basalto

gabro

peridotita

sienita

pizarra

gneis

Micaesquisto

mármol

cuarcita

yeso

halita

arenisca

conglomerado

arcilla

Caliza conchífera

Carbón. Lignito

Petróleo.


Universidad de Los Andes. Departamento de Arquitectura

GRADO DENOMINACIÓN CRITERIO DE RECONOCIMIENTO

I Roca sana o frescaLa roca no presenta signos visibles de meteorización, pueden existir ligeras pérdidas de color o pequeñas manchas de óxidos en los planos de discontinuidad.

II Roca ligeramente meteorizada

La roca y los planos de discontinuidad presentan signos de decoloración. Toda la roca ha podido perder su color debido a la meteorización y superficialmente ser más débil que la roca sana.

III Roca moderadamente meteorizada

Menos de la mitad del material está descompuesto a suelo. Aparece roca sana o ligeramente meteorizada de forma continua o en zonas aisladas.

IV Roca meteorizada o muy meteorizada

Más de la mitad del material está descompuesto a suelo. Aparece roca sana o ligeramente meteorizada de forma discontinua.

V Roca completamente meteorizada

Todo el material está descompuesto a un suelo. La estructura original de la roca se mantiene intacta.

VI Suelo residualLa roca está totalmente descompuesta en un suelo y no puede reconocerse ni la textura ni la estructura original. El material permanece in situ y existe en cambio de volumen importante.


PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIÓN

TERRENO TIPOS Y CONDICIONES PRESIÓN ADM. (Mpa)

ROCAS -Rocas ígneas y metamórficas. Granito, diorito, basalto, gnesis.

- Rocas metamórficas foliadas sanas. Esquistos, pizarras.

- Rocas sedimentarias sanas. Pizarras cementadas, limolitas, areniscas, calizas sin karstificar, conglomerados cementados.

- Rocas arcillos sanas.

- Rocas diaclasadas de cualquier tipo con esciamiento de discontinuidades superior a 0.30 m, excepto rocas arcillosas.

- Calizas areniscas y rocas pizarrosas con pequeño espaciamiento de los planos de estratificación.

- Rocas muy diaclasadas o meteorizadas.

10

3

1 a 4

0.5 a 1

1

Investigado in situ

Investigado in situ

Mpa= Mega Pascal =10 Kilogramos fuerza/cm2 ; 1 MPa = 10Kgf/cm2


PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIÓN

TERRENO TIPOS Y CONDICIONES PRESIÓN ADM. (Mpa)

SUELOS GRANULARES

(% FINOS INFERIOR AL

35% EN PESO)

-Gravas y mezclas de arena y grava, muy densas.

-Gravas y mezclas de grava y arena medianamente densas a densas.

-Gravas y mezclas de arena y grava, sueltas.

-Arena muy densa

-Arena medianamente densa.

-Arena suelta.

>0.6

0.2 a 0.6

<0.2

>0.3

0.1 a 0.3

<0.1

SUELOS FINOS (% FINOS

SUPERIOR AL 35% EN PESO)

- Arcillas duras

-Arcillas muy firmes

-Arcillas firmes

-Arcillas y limos blandos

-Arcillas y limos muy blandos

0.3 a 0.6

0.15 a 0.3

0.175 a 0.15

<0.075

SUELOS ORGÁNICOS

Estudio Especial

RELLENOS Estudio Especial


EstratificaciónA la secuencia de los depósitos que van formando los suelos, se les denominan estratos, estos son variados en composición, espesor, posición y profundidad.


Se entiende como el nivel en el cual se encuentran las fuentes acuíferas subterráneas presentes en cualquier terreno. Dependiendo del tipo de suelo, su altura y su proximidad a fuentes hídricas, este nivel se puede encontrar a diferentes profundidades (desde pocos cm a varios metros debajo de la superficie) .

NIVEL FREÁTICO:


PRESENCIA DE AGUA EN LOS SUELOS:

DRENAJE: Eliminación de agua de superficie por infiltración, permeabilidad y escurrimiento.

INFILTRACIÓN: Velocidad con que entra el agua en el suelo.PERMEABILIDAD: Movimiento del agua en flujo saturado en

cada uno de los estratos del suelo.ESCURRIMIENTO: Eliminación del agua superficial debida al

relieve.

El agua circula por el espacio poroso, queda retenida en los “huecos” del suelo y está en constante competencia con depósitos de aire por espacio.


PROBLEMAS: humedad, inundación desecamiento

-Impermeabilización- Bombeo del Agua y devolverla al suelo mediante filtración- Dejar pasos de agua al interior de la estructura y luego conducir filtrar el agua de nuevo hacia el suelo

ALTERNATIVAS


Estudio de Suelos y Cimentación

Tomado de : Control integral de la edificación, Puyana (1991)


-revisión de los informes previos del lugar-observaciones del terreno mediante satélites y fotografías aéreas.-consulta de mapas geológicos o de microzonificación e información estadística-sondeos de muestreo -pruebas de resistencia experimentales

Estudio PreliminarManual (barreno) mecánico (trípode)


Microzonificación Sísmica de Bogotá

Microzonificación Sísmica (Bogotá)


ROCAS GRAVAS ARENAS LIMOS ARCILLAS

ARCILLOLITA ROJA


DESECAMIENTO DE LA SÁBANA DE BOGOTÁ:


ESTUDIO DE SUELOS DETALLADOOBJETIVOS DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO:

1. Determinar la adecuación del terreno al proyecto2. Determinar un sistema de cimentación adecuado y económico3. Determinar las dificultades que pueden surgir durante el proceso de la construcción4. Determinar la posible aparición y/o causa de todos los cambios en las condiciones del subsuelo

zapatas pilotes placa flotante


OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELO Calicatas o catas: excavaciones de profundidad pequeña a media,

realizadas normalmente con pala retroexcavadora.Sondeos: perforaciones de pequeño diámetro (65 -140 mm) de

profundidades superiores a las de las calicatas


OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELO Calicatas

- MUESTRAS ALTERADAS: Muestras del suelo obtenidas con sondas manuales. El método de extracción altera la estructura natural del subsuelo. Son útiles para la evaluación visual de los estratos, la estimación del contenido de humedad y ciertos ensayos de laboratorio.- MUESTRAS INALTERADAS: Muestras extraídas por medio de trépanos huecos. Permiten conservar la estructura y propiedades naturales del subsuelo. Método idóneo para subsuelos rocosos o arcillosos.

Muestra alterada Muestra inalterada


OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELO Sondeos

Alcanzar profundidades superiores a las que se consiguen con calicatas.

Reconocer el terreno bajo el nivel freático.Atravesar capas rocosas o de suelo muy resistente.Realizar ensayos "in situ" específicos, como el ensayo de

penetración estándar SPT, presiómetro, molinete, permeabilidad "in situ", etc.

Tubos Shelby


Ensayo de Penetración EstándarConsiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca. Esto permite determinar la resistencia del suelo a la penetración.

70

cm

Sondeo con máquina

Sondeo manual

Ensayo SPT


ENSAYOS GEOTÉCNICOS DE LABORATORIO Pruebas realizadas para la determinación de las características

geotécnicas de un terreno, se clasifican en:

Ensayos de identificaciónFísicos: granulometría, plasticidad o peso específico de partículas.Químicos: contenido en sulfatos, carbonatos o materia orgánica.Ensayos de estado: humedad natural, peso específico seco o aparente. Ensayos de permeabilidad: en permeámetros de carga constante, de carga variable o en célula triaxial.Ensayos de cambio de volumen:Ensayos de resistencia: compresión simple, corte directo (CD, CU, UU), compresión triaxial (CD, CU, UU).Ensayos sobre rocas: compresión simple, carga puntual, corte directo, índice de durabilidad , compresión triaxial.Ensayos químicos sobre agua freática: obtención de pH, de contenido en sales solubles o de elementos contaminantes.



Preliminares


CAPÍTULO

Estudios y DiseñosPreliminaresCimentaciones SuperestructurasCerramientos ExterioresCerramientos InterioresCubiertaInstalaciones e InfraestructuraCarpinteríaAcabadosEquipos de Apoyo InfraestructuraObras ExterioresOtras Actividades


CAMPAMENTO DE OBRAEl tamaño del campamento depende de la magnitud de la obra. Debe funcionar simultáneamente para el almacenamiento de material y herramienta, y como vestuario. Debe contar con servicios sanitarios básicos, luz, teléfono y una oficina provisional. Igualmente se debe prever que su localización no interfiera con la actividad de la construcción del edificio y que su estructura garantice la seguridad de sus ocupantes.


CERRAMIENTO PROVISIONAL

Se debe construir un cerramiento provisional con una estructura que garantice la seguridad de la obra y de los transeúntes. Esto con el fin de delimitar el perímetro de intervención y llevar acabo actividades catalogadas como de alto riesgo (construcción, demolición) en un área controlada.


DEMOLICIONES - DESCAPOTE


REPLANTEO PREVIO:Situar el edificio en la parcela o lote. Determinar con exactitud su ubicación tomando puntos de referencia de elementos inamovibles en el sitio.

REPLANTEO PRINCIPAL:Situar las cimentación y los arranques de estructura.

REPLANTEO SECUNDARIO:Se realiza a lo largo de la ejecución de la obra. Para cualquier elemento que se vaya a construir se debe realizar un replanteo previo. El replanteo secundario se realiza hasta culminar la obra.LOCALIZACIÓN Y REPLANTEO


LOCALIZACIÓN Y REPLANTEO

Plano de definición de ejes

Detalle de módulo estructural


estacas

teodolito

plomadamacetapiqueta

escuadra metálica cinta de medir

hilo

niveljalones

LOCALIZACIÓN

ALINEAMIENTO


NIVELACION:Definir la diferencia de altura entre dos o varios puntos.

- Nivel de burbuja- Goma flexible- Regla de nivelar- Nivel de anteojo- Teodolito

APLOMAR:Definir la verticalidad de cualquier elemento. El más utilizado es la plomada y el nivel.


MOVIMIENTO DE TIERRAS

EXCAVACIONES A CIELO ABIERTO:Son excavaciones que se realizan sin restricciones de espacio

EXCAVACIONES EN ZANJA:Excavaciones restringidas en su ancho. Este tipo de excavaciones presenta problemas de empuje lateral, el cual se aumenta al profundizar.

EXCAVACIÓN SEGÚN TIPO DE SUELO:Dependiendo de la composición del suelo donde se vaya a excavar, debe haber una aproximación con especificaciones técnicas para garantizar la seguridad y la eficacia de la excavación.

SISTEMA DE PUNTALES

ZANJAS

Acodalamiento horizontal

Acodalamiento vertical


MOVIMIENTO DE TIERRAS


EFECTO DE REBOTE DEL SUELO:

Debido a la meteorización y a la comprensión de partículas en el suelo, al realizar una excavación, las cargas de compresión que asumía el material comprimido genera fuerzas de empuje que bien pueden derribar las paredes de una excavación y/o generar un efecto de “rebote” que bien puede curvar el fondo y romper placas de contra piso que no sean capazas de asumir tal empuje.


TRASLADO DE TIERRA

Se debe garantizar la eficacia del proceso mediante la elaboración de un plan de traslado y manejo (responsable disposición) de material y la coordinación de actores de la actividad.


EXCAVACIONES - TALUDES, RELLENOS Y PROTECCIÓN DE EXCAVACIÓN


EXCAVACIÓN MANUAL


EXCAVACIÓN MECÁNICA

http://construccion.arquitectura.uniandes.edu.co/

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CONTENCIÓN DE TIERRAS

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