4.0 Exploración de Suelos

7/24/2019 4.0 Exploracin de Suelos

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EXPOSITOR: WILMER ROJAS PINTADO


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TAREAS Y FINES DE LOS ESTUDIOS DE SUELOS:

El objetivo de la investigacin a un suelodepende de que el suelo en estudio representeun suelo de fundacin, material de construccin

o elemento activo.


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TAREAS Y FINES DE LOS ESTUDIOS A LOS SUELOS:

Suelo como suelo de fundacin

Mediante los estudios al subsuelo, se quiere obtener los valoresadmisibles o aplicables para la sobrecarga debido a edificaciones por

construir (resistencia del suelo, presin admisible de contacto,capacidad portante, CBR..etc).

As mismo, si se desea averiguar algo, en cuanto al comportamientodel suelo por efecto del asentamiento que produce la carga de la

edificacin, las vibraciones y otros factores; de los cuales se debenconocer, no slo la magnitud, sino tambin el desarrollo de losasentamientos segn el transcurso del tiempo los cuales puedenvariar en suelos no cohesivos de unos centmetros y en sueloscohesivos de unos decmetros. La medida del asentamiento admisible

depende del tipo de la edificacin y su uso.


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Los resultados de los estudios de los subsuelos representanla base para:

*El trazado de carreteras, canales, donde se debe tomar en cuentaasentamientos no uniformes, deslizamientos y nivel fretico y otros.

*Diseo de pavimentos

*Mejoramiento de suelos

*Proyeccin de drenes y subdrenes

*Diseo de sistemas de tratamiento de aguas (PTAP, PTAR)

*Diseo de cisternas o reservorios para lquidos

*La seleccin de la fundacin ms adecuada y econmica paraedificaciones, puentes, muros en cuanto a la profundidad y tipo decimentacin.

Adems se tiene que tomar en cuenta el sitio de construccin, y elefecto de las edificaciones a las zonas de los alrededores.


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*La investigacin del subsuelo, tambininfluye en la elaboracin de planos

del muestreo del terreno donde sedan todos los perfiles deperforaciones y excavaciones yahechos y otros datos conocidos.

*El tipo de suelo define el talud decorte en obras donde se requiererealizar cortes de terreno oexcavaciones subterrneas.

En obras viales y canales es el tipo desuelo el que define en gran medida elpresupuesto de la obra.


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SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIN:

Este ser empleado.*En la elevacin de terraplenespara carreteras, canales, etc.

*En la construccin de diques

(presas) de lagos de embalses odiques protectores contraavenidas o crecientes de ros.

*En el relleno de muros de

contencin.*Como capas de sub base, base,y desgaste de carreteras,aeropuertos y campos

deportivos, etc


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SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIN:

*Como material filtrante para sistemas de drenaje, pozos,etc.

*Como material impermeabilizante en la elaboracin depresas, canales, etc.

*En el relleno de socavones abandonados en minas

*Agregados de construccin, arena, grava, piedra picada,agregados, etc.

*Como material de afirmado y rellenos controlados

Cuando el suelo es utilizado como material de construccinentonces se requiere una investigacin minuciosa a todas laspropiedades influyentes segn el uso que se le va ha dar


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El efecto del agua encualquier obra

*Normalmente habr que determinarel nivel de la capa fretica y susvariaciones.

*En los suelos cohesivos, adems setiene que averiguar los cambios enel comportamiento fsico del suelo,

segn alteraciones en el contenidode humedad.


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El efecto del agua en cualquier obra

En base a estos estudios; se

puede apreciar lo siguiente:*La decisin en cuanto a la

reduccin de la capafretica (mtodos poremplear)

*Las cotas adecuadas de lascimentaciones y laproteccin contra el aguasubterrnea

*Las fuerzas del aguasubterrnea actuantes a lasedificaciones bajo nivelfretico


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Relacin profundidad versus Ancho de baseCimentacin Superficial Df/B


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CAPTULO 5: CIMENTACIONES PROFUNDAS (NORMAE.050)


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El efecto del agua en cualquier obra

En base a estos estudios; se puede apreciar lo siguiente:

*La decisin en cuanto a la reduccin de la capa fretica (mtodos por

emplear)*Las cotas adecuadas de las cimentaciones y la proteccin contra el agua

subterrnea

*Las fuerzas del agua subterrnea actuantes a las edificaciones bajo nivelfretico

*Tipo de drenaje y proteccin de taludes en desmontes y terraplenes(filtros de drenaje, filtros de taludes)

*Seguridad al deslizamiento por debajo de presas, vertederos,

*Peligro de congelaciones (carreteras y edificaciones en zonas fras)

*Contraccin e hinchamiento del suelo, segn cambios en el contenido dehumedad, lo que produce deformaciones en la obra.

*La compactacin de terraplenes (carreteras) segn el contenido dehumedad

*Propiedades qumicas del agua (pH, bacterias, etc.)


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Mtodos de la exploracin del suelo

*Los mapas geolgicos, cuandoexisten, dan una primera informacinrespecto a las condiciones delterreno; y con aproximacin sepuede pronosticar las propiedadesdel suelo. Y adems son apropiadospara la investigacin previa de zonas

amplias en estudio (p.eurbanizaciones, etc.)

*Muchas veces ya son conocidas lascondiciones del suelo en lasinmediaciones de una obra porconstruir o sea ya han sido obtenidoslos datos en investigaciones previaspara otras edificaciones. Estos datosrepresenta la base de los estudiosnuevos por llevar a cabo.


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Mtodos de laexploracin del suelo:

Excavaciones y perforaciones:

Calicatas, Trincheras, etc

Representan los mtodos msseguros para la exploracin de unsuelo y adems suministran

muestras (alteradas e inalteradas)que sern ensayadas en ellaboratorio.


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Excavaciones y perforaciones

Excavaciones, pozos a cielo abierto

El mtodo ms simple para reconocer al terreno consiste enexcavar un pozo donde se ven las capas de suelo en plena

estratificacin. La profundidad de estas excavaciones es muylimitada, se llega slo a unos 2 4 metros de profundidad.En tales excavaciones se obtienen tanto muestras alteradascomo inalteradas. Una vez encontrada la napa fretica ya nose penetra ms y la excavacin se da por terminada.


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Mtodos de la exploracin del suelo:

Pruebas de carga in-situ.- pueden ser tiles.Sin embargo ests pruebas slo actan en

profundidades limitadas y no tienen muchovalor en caso que haya estratificacin muyheterognea. Pero para la determinacin dela capacidad de pilotes, las pruebas en cargain-situ son las ms adecuadas.

Penetracin estndar:

*Mediante este mtodo, se deja entrar al sueloun penetrmetro dando golpes con un martinetey contando el nmero de golpes efectuados

segn cierta medida de penetracin delpenetrmetro.

*Este tipo de exploracin tiene carcterpreliminar

P f i :


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Perforaciones:* Normalmente es estos sondeos exploratorios, la muestra de suelo obtenida es

completamente alterada (excepto cuando se emplea equipo muy especial)

* Las perforaciones pueden ser llevadas a cabo en estado seco; as mediante el mtodo delavado.

* Las herramientas para sondeo exploratorios por rotacin son barrenos helicoidales(mayormente en perforaciones secas) o barrenos de perforacin (herramientas deataque).

* En ciertos casos, hay que emplear un sondeo entubado (en suelo muy suelto).

* Para el muestreo se utiliza herramientas especiales, como las cucharas muestradoras.

* Cuando un sondeo alcanza una capa de roca ms o menos firme, no es posible lograrpenetracin mediante herramientas (arriba mencionadas), sino se ha de recurrir a

herramientas (brocas de cincel, brocas de diamantes, etc.)


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Por medio de investigaciones geofsicas: se puede averiguarirregularidades del subsuelo. Estas investigaciones a veces

tienen importancia cuando se estudia el subsuelo de presas porlevantar; se conocen los mtodos:

*Prospeccin ssmica.

*Prospeccin dinmica

*Prospeccin geoelctrica


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Investigaciones geofsicasMtodo ssmico

*Este proceso se funda en la diferente velocidad de la propagacin de

las ondas vibratorias de tipo ssmico a travs de diferentes mediosmateriales.

*En los suelos, la velocidad de propagacin vara entre 150 y 2500m/seg. Correspondiendo los valores mayores a mantos de grava muy

compactas y los menores a arenas sueltas; los suelos arcillosos tienenvalores medios, mayores para las arcillas duras y menores para lasblandas. En roca sana la velocidad de propagacin flucta entre 2000y 8000 m/seg.

*El mtodo consiste en provocar explosiones en la zona a explorar,

colocando registradores de ondas (gefonos) que captan lasvibraciones transmitindolas a un oscilgrafo central.

*Las ondas directas y refractadas (por fronteras entre estratos) lleganal gefono en tiempo diferentes. Y por medio de grficos y clculos,

se averigua la estratificacin del terreno.

Ubi i d l d f i i


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ENSAYO DE REFRACCIN SSMICA

Mtodo indirecto ms usualpara estimar el perfilestratigrfico del subsuelo.

Permiten cubrir grandes

extensiones siendorelativamente econmicos.

Ubicacin del ensayo de refraccin ssmica

DETERMINACIN DE LA LONGITUD DE TENDIDO

L

h L > 4h - 3h


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ENSAYO DE REFRACCIN SSMICA

6.1.4.- Tcnicas de prospeccin


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Mtodos dinmicos (mtodos gravimtricos)

*En los mtodos gravimtricos se mide la aceleracin del campogravitacional en diversos puntos de la zona a explorar. Los valoresde dicha aceleracin ligeramente ms alto que normal de la zona,indicaran la presencia de masas duras o rocas; lo contrario ser unndice de la presencia de las masas ligeras o cavernas.

*La interpretacin de los resultados de estos mtodos es errtica ymuy difcil.

Mtodo de resistencia elctrica:

*La principal aplicacin de este mtodo est en el campo de laminera, pero en mecnica de suelos tambin se ha aplicado, paradeterminar la presencia de estratos de roca en el subsuelo.

*La base de este mtodo, consiste en mediciones de la resistividadelctrica de los suelos, la cual vara con la naturaleza del mismo.


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ENSAYO DE RESISTIVIDAD ELCTRICA VERTICAL - SEV

Valores representativos de la resistividad(Tomado de Braja Das, quinta edicin 2006)

Dispositivo tetraelectrdico para lamedida de la resistividad del suelo

Se inyecta una corriente I entre el par de electrodos AB y se mide la tensin DVentre el par de electrodos MN. Si el medio es homogneo de resistividad r, la

diferencia de tensin es (Orellana, 1982)


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d. Los ensayos del laboratorio: suministran datos significativosde todo tipo sobre el suelo; datos que representa la base para:

*La estimacin de medidas de asentamiento

*Los clculos estticos de muros de contencin, muelles, diques,excavaciones de obras, etc.

*En condiciones muy especiales se lleva a cabo ensayos enmodelos; por ejemplo para la determinacin de la corriente de

filtraciones bajo presas, vertederos, etc.


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Esparcimiento y profundidad de las excavaciones yperforaciones exploratorias.

*El nmero, tipo y profundidad de los sondeos que deben ejecutarse,

depende fundamentalmente del tipo de subsuelo y de la importancia dela obra.

*Por ejemplo, en lugares de perfil errtico, tales como cauces fluviales oglaciares, en general se presentan los problemas ms delicados, pues esmuy probable cometer errores que hace que resulte muy difcil una

determinacin precisa de las propiedades bsicas de resistencia ycomprensibilidad. En cambio, en lugares con perfiles de estratificacinms uniforme, los sondeos exploratorios, se llevan a cabo de una formaprecisa y ms segura.

*Un punto que requiere de especial cuidado es la determinacin de la

profundidad a que debe llevarse la exploracin del suelo.


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Esparcimiento y profundidad de las excavaciones y perforaciones exploratorias.

*Para fines de cimentacin, en donde asentamiento y resistencia son losfactores determinantes, el rea en apoyo de las estructuras,

concretamente, el ancho, es de importancia vital, pues el efecto de lasprecisiones superficiales aplicadas al suelo es netamente dependientede este concepto.

*El sondeo debe llevarse a una profundidad tal que los esfuerzostransmitidos bajo la superficie ya no produzcan efectos de importancia,

o sea cuando las precisiones transmitidas llegan a ser del orden del 5 a10% de las aplicadas.


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Profundidadde

lossondeos

segnnorm

aE-050


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EDIFICACION SINSOTANO

EDIFICACIONCON SOTANO


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CIMENTACION PROFUNDA

Profundidadde los sondeos

segnnorma E-050


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Profundidad de los sondeos

Otros autores:

Profundidad de los sondeossegn el ancho del edificio y el

nmero de pisos. Braja Das2005

Para hospitales y edificios deoficinas. Sowers Sowers 1970


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Espaciamiento de los sondeos

Espaciamientosaproximados. Sowers

Sowers 1970

En carreteras cada 250 a 500m, segn el tipo de estudio(factibilidad, detalle).

En puentes, presas depender del criterio del ingeniero

geotcnico en coordinacin con el ingeniero estructural.


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En otras ocasiones, la profundidad de los sondeos se fijar concriterios muy diferentes. Un caso tpico se tiene cuando los sondeosrevelan la presencia de suelos de cimentaciones piloteadas, apoyadosen estratos firmes. En tales casos habr que seguir explorando hastaencontrar tales estratos recientes, si existen a profundidadeseconmicas. En otro caso, se har necesario precisar lascaractersticas del suelo blando para poder estimar los asentamientos

y capacidades de carga con que se diseen los pilotes.

Investigando al subsuelo de una presa por construir de todas manerases necesario encontrar los estratos impermeables y firmes

respectivamente, para reconocer el espesor de las capas superiorespor impermeabilizar y estabilizar.


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TOMA DE MUESTRAS (ALTERADAS E INALTERADAS) PARA ENSAYO DE LABORATORIO


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TOMA DE MUESTRAS (ALTERADAS E INALTERADAS) PARA ENSAYO DE LABORATORIO.

MUESTRAS ALTERADAS

* Estas muestras se obtienen tanto en pozos a cielo abierto como en perforaciones. Latextura original del suelo ya est destruida con estas muestras. No es posible determinar lacapacidad ni el peso volumtrico (densidad aparente) del suelo. No obstante sirven paraprecisar otras propiedades fsicas, tales como la granulometra, lmites de plasticidad, peso

especfico de slidos, otros.

* Las muestras alteradas se sacarn en todo cambio en los estratos, o por lo menos de cadametro de profundidad.

*Para poder determinar el contenido de humedad es necesario poner las muestrainmediatamente dentro de un recipiente hermtico cerrando a menos que exista un equipopara averiguar el contenido de la humedad de agua in situada.

MUESTRAS INALTERADAS


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MUESTRAS INALTERADAS

* Estas muestra que conservan su estado original (la capacidad natural, peso

volumtrico original, etc) sern obtenidas cuando sea necesario determinar ciertaspropiedades del suelo (compacidad, resistencia, asentamiento, permeabilidad, etc)

* En perforaciones es muy difcil obtener muestras inalteradas. Para tales fines, serequiere de equipo muy especial, y adems se obtiene las muestras solamente desuelos cohesivos o de rocas.Sin embargo, en pozos a cielo abierto no es problemticosacar dichas muestras.

* Para este propsito se puede utilizar un cilindro de acero.

* Las muestras inalteradas se obtendrn tambin cortando cubos mediante un cuchillo,de arista de cubo ms o menos 15 cm. Dado el caso, que no se investigue a las

muestras inmediatamente despus del muestreo, entonces las muestras debencubrirse hermticamente con parafina o en caso de que se haya extrado con cilindromuestreado este debe taparse a ambos extremos.


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CUARTEO DE MUESTRAS

* Es reducir una muestra representativa a un tamao conveniente y consiste en:

*Amontonar la muestra formando un cono homogneo.

* Aplastar el cono extendiendo el material formando una capa circular de espesor uniforme

* Dividir la muestra en cuatro partes y descartar dos de ellas situadas diagonalmente(opuestas)

* El material que queda se vuelve a mezclar y se repite el proceso hasta que la muestraquede reducida al tamao deseado.

SECADO DE LA MUESTRA

* Secado al aire.- La muestra se coloca en bandejas o sobre una lona extendida,exponindole a los rayos del sol directamente, o a una corriente de aire. Para acelerar elsecado se revuelve la muestra frecuentemente.

* Secado bajo sombra.- La muestra tambin se seca fcilmente dentro del laboratorio, sepuede facilitar el secado mediante un ventilador

* Secado en estufa.- La muestra se coloca en un recipiente descubierto y se coloca en laestufa que se mantiene entre 105 y 110 C.

REGISTRO DE LAS MUESTRAS:


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REGISTRO DE LAS MUESTRAS:

* Nombre de la obra, lugar.

* Fecha de muestreo.

* Nmero del pozo.

* Nmero de la muestra.

* Profundidad de la muestra extrada.

* Tipo de muestra (alterada, inalterada).

* Marcar lado superior e inferior de la muestra.

* Las muestras deben protegerse contra los rayos del sol y del calor.

Proyecto:

Responsable: Fecha:

Calicata N

Prof. ( m ) Muestra Descripcin del suelo

(Cota: 105)0.00

0.30

Suelo agrcola, color negro oscuro, con vegetacin compuesta y presencia de races

0.60

BolsaN 01

Suelo areno arcilloso de color marrn claro, medianamente suelto y hmedo.

0.90

BolsaN 02

Arcilla medianamente plstica de color marrn claro.

Observaciones:


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EjercicioSe tiene un terreno de 0.5 hectreas sobre el cual se desea realizar un

proyecto de edificacin.Determinar:

*El nmero de exploraciones considerando edificaciones tipo A, B, C. yurbanizacin

*La profundidad y Mtodo de exploracin para los siguientes casos

Edificacin sin stano y cimentacin con. B=1.0m, Df=2.0m

Edificacin con stano con. NPTs=-3.0m, y cimentacin con. B=2.00m,Df=1.0m

Edificacin con stano con. NPTs=-3.0m, y cimentacin con pilotes con. Df=

8m.

Considerando 0.50m. de relleno y dos estratos del mismo espesor,Determinar el nmero aproximado de muestras para ensayos estndar paracada caso


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Calculado Redondeado

A 225.0 m2

22.22 22.00

B 450.0 m2

11.11 11.00

C 800.0 m2

6.25 6.00

URB 3333.3m2

1.50 3.00

A.) Nmero de calicatas

TIPOESPECIF N de calicatas

1 CADA:

B.) Pofundidad de excavacin Y Mtodo de exploracin

Tipo de cim p

Superficial 3.5

Stano 7

Pilotes 17.0

Mtodo de exploracin

Calicata, posteadora, barreno

Calicata, posteadora, barreno

Barreno, Ref. ssmica, Diamantina

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