2. suelos

SUELOSSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Dr. Carolina Stevenson Rodriguez

SUELOS

SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓNPROFESOR: Dr. Carolina Stevenson Rodriguez


CONTENIDO

Aspectos generales

Tipos de suelo

Estudio de suelos

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

Lugar

Terreno

Forma del

proyecto

Energía

Topología viene del griego, formada con la palabra topos (lugar, territorio) y la palabra

INTRODUCCIONSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson

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 cimentación

Fuerzas 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 Química

Erosión: 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 tambiénun suelo oscuro puede significar exceso dehumedad no siendo indicador de fertilidad.

Contienen grandes cantidades de óxidos dehierro, lo que significa que es un terrenodrenado, fértil y no muy húmedo.

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

Grises pueden tener poco hierro u oxígeno yposeer muchas sales alcalinas como carbonatode calcio.

VARIEDAD CARACTERISTICAS

Tipos de suelos

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 TRATAMIENTO

Suelos 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 Vegetal

Arcillas

Limos

Arenas

Gravas

Rocas

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

--------Suelos Gruesosó

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

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.

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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 Químicas Organógenas

granito

andesit

a

pómez

basalto

gabro

peridoti

ta

sienita

pizarra

gneis

Micaesquisto

mármol

cuarcita

yeso

halita

arenisca

conglomerado

arcilla

Caliza conchífera

Carbón. Lignito

Petróleo.

SUELOSSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Dr. Carolina Stevenson Rodriguez Universidad de Los Andes. Departamento de Arquitectura

GRADO DENOMINACIÓN CRITERIO DE RECONOCIMIENTO

I Roca sana o fresca

La 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 residual

La 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 proyecto

2. Determinar un sistema de cimentación adecuado y económico

3. Determinar las dificultades que pueden surgir durante el proceso de la construcción

4. 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



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



SondeosAlcanzar 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 Estándar

Consiste 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.

70cm

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 identificación

Físicos: 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.

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