SUELOS DE FUNDACIÓN © 2.016 CÁTEDRA DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTOS SARKISSIAN – OLANO – MAZZITELLI FACULTAD DE ARQUITECTURA – UNIVERSIDAD DE MORÓN SUELO DESDE EL PUNTO DE VISTA GEOLÓGICO: • CAPA SÓLIDA SUPERFICIAL DE LA CORTEZA TERRESTRE O LITÓSFERA (DIFERENCIADA DE LA PARTE LÍQUIDA <HIDRÓSFERA> Y DE LA GASEOSA <ATMÓSFERA>) • TAMBIÉN LLAMADA “SIAL” (SUS COMPONENTES MÁS ABUNDANTES ADEMÁS DEL OXÍGENO SON EL SÍLICE Y EL ALUMINIO) SUELO DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA ARQUITECTURA: • SUPERFICIE DEL TERRENO QUE SIRVE DE APOYO A LAS ESTRUCTURAS Y SOPORTA LAS CARGAS QUE ELLAS TRANSMITEN IMPORTANCIA DE CONOCER CARACTERÍSTICAS DEL SUELO APORTA DATOS NECESARIOS PARA: • • ELECCIÓN TIPO Y DISEÑO DE LAS ESTRUCTURAS • DETERMINACIÓN FORMA DE EJECUCIÓN DE LA OBRA DETERMINACIÓN DEL DEL VOLUMEN DEL MOVIMIENTO DE SUELO DETERMINACIÓN DE COSTOS CÓMO DETERMINAR LAS CARACTERÍSTICAS DEL SUELO? A TRAVÉS DE LA MECÁNICA DE SUELOS: Aplicación de las leyes de la física y las ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre. • OBRAS IMPORTANTES: ESTUDIO DE SUELOS • OBRAS MENORES: ENSAYOS EMPÍRICOS CARACTERÍSTICAS DEL SUELO • • • • • • • COMPOSICIÓN HUMEDAD PROFUNDIDAD DE NAPA FREÁTICA RESISTENCIA MECÁNICA TALUD NATURAL ESPONJAMIENTO RECOMPACTACIÓN CARACTERÍSTICAS DEL SUELO • • • • • • • COMPOSICIÓN HUMEDAD PROFUNDIDAD DE NAPA FREÁTICA RESISTENCIA MECÁNICA TALUD NATURAL ESPONJAMIENTO RECOMPACTACIÓN COMPOSICIÓN DE LOS SUELOS CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS SEGÚN SU CONSISTENCIA SUELOS HUMUS DISGREGADOS COHERENTES CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS SEGÚN SU CONSISTENCIA COHERENTES DISGREGADOS HUMUS • CAPA DE TIERRA BLANDA SUPERFICIAL (“TIERRA NEGRA”) HUMUS • POSEE ALTOS CONTENIDOS ORGÁNICOS QUE AL DESCOMPONERSE PASAN DEL ESTADO SÓLIDO AL GASEOSO DEBILITANDO SU RESISTENCIA • NO ES APTA PARA EL APOYO DE ESTRUCTURAS SUELOS DISGREGADOS (O GRANULARES) • COMPUESTOS POR PARTÍCULAS SUELTAS LAS CUALES SE ESTRUCTURAN POR LA FRICCIÓN QUE EJERCEN ENTRE SÍ. SUELOS DISGREGADOS (O GRANULARES) S. DISGREGADOS SEGÚN GRANULOMETRÍA ARENAS FINAS < ½ mm. GRUESAS ½ a 2 mm. GRAVAS FINAS 2 a 5 mm. GRUESAS 5 a 75 mm COHESIÓN APARENTE EN SUELOS DISGREGADOS • • EN LAS ARENAS SE PRODUCE UN FENÓMENO LLAMADO “COHESIÓN APARENTE”, SOLO CUANDO EL SUELO ESTÁ HÚMEDO (NI SECO NI SATURADO). LA PRODUCEN LA TENSIÓN SUPERFICIAL DEL AGUA, QUE GENERA FUERZAS ENTRE PARTÍCULAS QUE RESTRINGEN SU MOVIMIENTO. SUELOS COHERENTES (O COHESIVOS) • COMPUESTOS POR PARTÍCULAS MUY PEQUEÑAS QUE EJERCEN UNA FUERZA DE ATRACCIÓN ENTRE SÍ. EN ESTADO SECO PUEDEN SER DUROS, PERO EN PRESENCIA DE HUMEDAD SE VUELVEN PLÁSTICOS Y MOLDEABLES. S. COHERENTES SEGÚN GRANULOMETRÍA LIMOS ARCILLAS < 0,005 mm. Entre 0,005 y 0,08 mm. SUELOS ROCOSOS • COMPUESTOS POR PARTÍCULAS POR MASAS FUERTEMENTE UNIDAS ENTRE SÍ E INALTERABLES POR LA PRESENCIA DE HUMEDAD. S. ROCOSOS ROCAS DURAS ROCAS BLANDAS ARCILLAS EXPANSIVAS •ES UN TIPO PARTICULAR DE SUELO ARCILLOSO QUE CAMBIA SU VOLUMEN DE ACUERDO AL CONTENIDO DE HUMEDAD. ARCILLAS EXPANSIVAS •PUEDE DISMINUIR EL VOLUMEN DEL SUELO, DEJANDO DESCALZADOS LOS CIMIENTOS DEL EDIFICIO Y PRODUCIENDO ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES. ARCILLAS EXPANSIVAS •PUEDE AUMENTAR EL VOLUMEN EMPUJANDO HACIA ARRIBA ESTRUCTURAS QUE HABITUALMENTE NO ESTÁN PREPARADAS PARA ELLO. ARCILLAS EXPANSIVAS SUSTITUCIÓN DEL SUELO EXISTEN DISTINTAS FORMAS PARA CONTRARRESTAR LOS EFECTOS (DESACTIVADO DE LAS ARCILLAS, AISLACIÓN DE LA HUMEDAD, REEMPLAZO DEL SUELO, FUNDACIONES PROFUNDAS, ETC.). IMPERMEABILIZACIÓN SUPERFICIAL Y DRENAJE DESACTIVADO DE ARCILLAS CARACTERÍSTICAS DEL SUELO • • • • • • • COMPOSICIÓN HUMEDAD PROFUNDIDAD DE NAPA FREÁTICA RESISTENCIA MECÁNICA TALUD NATURAL ESPONJAMIENTO RECOMPACTACIÓN HUMEDAD LOS SUELOS CAMBIAN SU COMPORTAMIENTO DE ACUERDO AL GRADO DE HUMEDAD. A > H20 < s DISGREGADOS: *DISOLUCIÓN DE SALES CEMENTANTES *RUPTURA DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL (CASTILLO DE ARENA) ARCILLAS: *DISMINUYE LA TENSIÓN SUP. ENTRE MOLÉCULAS (EL AGUA “LAS LUBRICA” Y REDUCE EL ROZAMIENTO) * AUMENTO DE VOLUMEN CARACTERÍSTICAS DEL SUELO • • • • • • • COMPOSICIÓN HUMEDAD PROFUNDIDAD DE NAPA FREÁTICA RESISTENCIA MECÁNICA TALUD NATURAL ESPONJAMIENTO RECOMPACTACIÓN PROFUNDIDAD NAPA FREÁTICA LAS NAPAS SON VOLÚMENES DE AGUA ACUMULADOS EN EL SUBSUELO SOBRE CAPAS IMPERMEABLES. POCA PROFUNDIDAD: • CIMIENTOS QUE TRABAJARÁN BAJO EL AGUA • POSIBILIDAD DE INGRESO EN SÓTANOS Y BAJO NIVELES PROFUNDIDAD VARIABLE: • VARIACIÓN DE VOLUMEN EN SUELOS ARCILLOSOS • SE DEBE EVITAR FUNDAR CARACTERÍSTICAS DEL SUELO • • • • • • • COMPOSICIÓN HUMEDAD PROFUNDIDAD DE NAPA FREÁTICA RESISTENCIA MECÁNICA TALUD NATURAL ESPONJAMIENTO RECOMPACTACIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS SEGÚN SU DUREZA SUELOS BLANDOS SEMIDUROS DUROS MUY DUROS SE CAVAN CON PALA ANCHA SE CAVAN CON PALA DE PUNTA SE CAVAN CON PALA PICO SE CAVAN CON PICO Y BARRETA ROCAS SE CAVAN CON BARRENO Y EXPLOSIVOS RESISTENCIA MECÁNICA DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN ADMISIBLE DEL TERRENO OBRAS IMPORTANTES: (MÉTODO CIENTÍFICO) • ESTUDIO DE SUELOS OBRAS MENORES: (MÉTODOS EMPÍRICOS) • MÉTODO DE LA MESA • MÉTODO DE LA PALA • MÉTODO DE LAUCHER CARACTERÍSTICAS DEL SUELO • • • • • • • COMPOSICIÓN HUMEDAD PROFUNDIDAD DE NAPA FREÁTICA RESISTENCIA MECÁNICA TALUD NATURAL ESPONJAMIENTO RECOMPACTACIÓN TALUD NATURAL PENDIENTE MÁXIMA DE UN TERRENO, RESPECTO DE LA HORIZONTAL, QUE ES CAPAZ DE SOPORTAR SIN SUFRIR DESLIZAMIENTOS. ES SU POSICIÓN DE EQUILIBRIO O REPOSO DEPENDIENDO EN CADA CASO DEL TIPO DE TERRENO. SE REPRESENTA POR EL ÁNGULO THITA. X Q= ARC tg Y X Y Q= ÁNGULO DE FRICCIÓN INTERNA DEL MATERIAL Y = ALTURA DE LA TROJA X = RADIO DEL MONTÍCULO TALUD NATURAL CONSTITUYE EL LÍMITE DE ESTABILIDAD DE LAS PAREDES DE UNA EXCAVACIÓN O UN TERRAPLENAMIENTO. ES LA MÁXIMA PENDIENTE (RESPECTO DE LA HORIZONTAL) QUE LA PARED DE LA EXCAVACIÓN O TERRAPLÉN PUEDE SOPORTAR SIN DESMORONARSE NI DESLIZARSE CONCEPTO DE CUÑA MÓVIL ES UNA PORCIÓN DE TERRENO INESTABLE POR ENCONTRARSE POR ENCIMA DEL ÁNGULO LÍMITE DE ESTABILIDAD (ÁNGULO DE TALUD NATURAL) TIENDE A DESPRENDERSE (ÁNGULO DE TALUD NATURAL) TALUD ARTIFICIAL PENDIENTE RESPECTO DE LA HORIZONTAL, QUE SE ENCUENTRA POR ENCIMA DE LA POSICIÓN DE EQUILIBRIO, QUE ADOPTARÍA UN MONTÍCULO DE TERRENO ESPONJADO EN VIRTUD DE LA FRICCIÓN INTERNA DE SUS PARTÍCULAS. PARA EVITAR SU DESMORONAMIENTO O DESLIZAMIENTO, REQUIERE DE ESTRUCTURAS AUXILIARES DE SOPORTE QUE PUEDEN SER TEMPORARIAS O DEFINITIVAS. TALUD ARTIFICIAL CARACTERÍSTICAS DEL SUELO • • • • • • • COMPOSICIÓN HUMEDAD PROFUNDIDAD DE NAPA FREÁTICA RESISTENCIA MECÁNICA TALUD NATURAL ESPONJAMIENTO RECOMPACTACIÓN ESPONJAMIENTO AUMENTO DE VOLUMEN QUE EXPERIMENTA TODO SUELO EXCAVADO, AL SER RETIRADO FUERA DE SU ÁMBITO NATURAL Vs C= >1 Vf C = COEFICIENTE DE ESPONJAMIENTO Vs = VOLUMEN DE SUELO SUELTO Vf = VOLUMEN FIRME (TERRENO NATURAL CONFINADO) EL COEFICIENTE ES PROPIO DE CADA TIPO DE SUELO Y ESTA TABULADO ESTADÍSTICAMENTE. EL VOLUMEN DE UNA EXCAVACIÓN SE MIDE SIEMPRE ANTES DE SER EXCAVADO ( “VOLUMEN DE POZO”) NUNCA EL DE LA TIERRA ESPONJADA!! ESPONJAMIENTO • SE UTILIZA PARA CALCULAR EL VOLUMEN DE TIERRA RESULTANTE DE UNA EXCAVACIÓN (QUE SIEMPRE SERÁ SUPERIOR A LA DEL “VOLUMEN DE POZO” EXCAVADO) • EL COEFICIENTE DE ESPONJAMIENTO ES PROPIO DE CADA TIPO DE SUELO Y ESTÁ TABULADO ESTADÍSTICAMENTE (TAMBIÉN PUEDE CALCULARSE EMPÍRICAMENTE EN OBRA) * LOS TRABAJOS DE EXCAVACIÓN SE COMPUTAN SIEMPRE SOBRE EL VOLUMEN DE TIERRA FIRME, ANTES DE SER EXCAVADA (“VOLUMEN DE POZO”) (NUNCA EL DE LA TIERRA ESPONJADA!!) CARACTERÍSTICAS DEL SUELO • • • • • • • COMPOSICIÓN HUMEDAD PROFUNDIDAD DE NAPA FREÁTICA RESISTENCIA MECÁNICA TALUD NATURAL ESPONJAMIENTO RECOMPACTACIÓN RECOMPACTACIÓN (TAMBIÉN LLAMADA “ESPONJAMIENTO REMANENTE”) ESPONJAMIENTO QUE CONSERVA UN TERRENO AL VOLVERSE A COMPACTAR Vs R= >1 Vf´ R = COEFICIENTE DE RECOMPACTACIÓN Vs = VOLUMEN DE SUELO SUELTO (ESPONJADO) Vf´ = VOLUMEN FIRME (SUELO VUELTO A COMPACTAR) RECOMPACTACIÓN • SE UTILIZA PARA CALCULAR EL VOLUMEN DE TIERRA NECESARIA PARA UNA COMPACTACIÓN • EL COEFICIENTE DE RECOMPACTACIÓN ES PROPIO DE CADA TIPO DE SUELO Y ESTÁ TABULADO ESTADÍSTICAMENTE (TAMBIÉN PUEDE CALCULARSE EMPÍRICAMENTE EN OBRA) • LOS TRABAJOS DE COMPACTACIÓN SE COMPUTAN SIEMPRE SOBRE EL VOLUMEN DE TIERRA FIRME, UNA VEZ COMPACTADA (“VOLUMEN DE POZO”). (NUNCA EL DE LA TIERRA ESPONJADA QUE ENTRA EN ÉL) RECONOCIMIENTO Y ENSAYOS DEL TERRENO • • • • • • • CALAS SONDEOS ESTUDIO DE SUELOS ENSAYOS DE HOMOGENEIDAD ENSAYO DE RESISTENCIA ENSAYO DE ESPONJAMIENTO ENSAYO DE RECOMPACTACIÓN RECONOCIMIENTO Y ENSAYOS DEL TERRENO CALICATAS Y SONDEOS • CALICATAS O CALAS: POZOS DE INSPECCIÓN PARA OBSERVACIÓN DE LA COMPOSICIÓN GEOLÓ-GICA Y DE LA PROFUNDIDAD DEL TERRENO RESIS-TENTE, A TRAVÉS DEL DESCENSO DE UN OPERA-RIO (1,00 X 0,70 O ∅ 1,20 MTS.) . PUEDE UTILIZARSE TAMBIÉN PARA EXTRAER MUESTRAS TRANSVER-SALMENTE AL POZO. • SONDEOS: PERFORACIONES PARA OBTENCIÓN DE MUESTRAS DEL TERRENO REALIZADAS POR PENETRACIÓN ROTATIVA DE BARRENAS QUE PENDEN DE UN TRÍPODE. SONDEOS HASTA 3 MTS. DE PROFUNDIDAD PUEDE UTILIZARSE UNA SONDA MANUAL, MANEJADA POR UN SOLO OPERARIO. DISTINTOS TIPOS DE BARRENAS ESTUDIO DE SUELOS PROPORCIONA EN FORMA ECONÓMICAMENTE ACCESIBLE (0, 5 A 1% DEL COSTO DE OBRA) DATOS CERTEROS Y CONFIABLES DE LAS CONDICIONES DEL SUBSUELO (HUMEDAD, CAPACIDAD DE CARGA, ASENTAMIENTOS PROBABLES, ETC.). LA CANTIDAD DE PERFORACIONES NECESARIAS, PUEDE ESTIMARSE EN 1 C/ 250 M2 DE TERRENO LAS MUESTRAS QUE SE OBTIENEN DURANTE LA EXPLORACIÓN, SON IDENTIFICADAS, CLASIFICADAS Y TRASLADADAS A UN LABORATORIO PARA SU ANÁLISIS. DE ACUERDO A ELLO SE CONFECCIONA UN INFORME QUE ES ENTREGADO AL RESPONSABLE DE LA OBRA. ESTUDIO DE SUELOS UN PESO GOLPEA SOBRE TUBOS DE PARED DELGADA QUE SE VAN INTRODUCIENDO EN EL SUELO Y CONSERVANDO EN SU INTERIOR EL TERRENO. LA CANTIDAD DE GOLPES NECESARIOS POR METRO DAN UNA PRIMERA VALORACIÓN DE LA COMPACIDAD DEL SUELO. LUEGO LAS MUESTRAS GUARDADAS EN RECIPIENTES HERMÉTICOS SON ENVIADAS AL LABORATORIO. ESTUDIO DE SUELOS MUESTREADOR DE MEDIA CAÑA ESTUDIO DE SUELOS ENSAYO EN LABORATORIO ESTUDIO DE SUELOS º INFORME ESTUDIO DE SUELOS INFORME ENSAYO DE HOMOGENEIDAD TERRENO FIRME TERRENO POCO FIRME TERRENO FIRME A MENUDO SE PRESENTAN ESTRATOS DE TERRENOS FIRMES PERO DE ESCASO ESPESOR QUE CUBREN BOLSAS HUECAS O DE RESISTENCIA NULA, CUYO DESCONOCIMIENTO PUEDE CONDUCIR A UN DISEÑO ERRÓNEO DE LOS CIMIENTOS. ENSAYO DE HOMOGENEIDAD TERRENO COMPACTO Y DURO AL GOLPEAR EL FONDO DEL POZO: LA ENERGÍA ES ABSORBIDA POR EL TERRENO Y EL AGUA PERMANECE INMÓVIL TERRENO POCO CONSISTENTE O CON CAVIDADES AL GOLPEAR EL FONDO DEL POZO: LA ONDA EXPANSIVA SE TRASMITE AL BALDE Y PONE EL AGUA EN MOVIMIENTO ENSAYO DE RESISTENCIA ENSAYO DE RESISTENCIA MÉTODO DE LA MESA: SE REALIZA CON ELEMENTOS SIEMPRE DISPONIBLES EN OBRA: TIRANTES, TABLAS Y BOLSAS DE CEMENTO SE ADICIONAN PESOS CONOCIDOS HASTA QUE LAS PATAS COMIENCEN A HUNDIRSE EN EL TERRENO. DETERMINACIÓN DEL ESPONJAMIENTO Y DE LA RECOMPACTACIÓN MÉTODO EMPÍRICO PARA DETERMINACIÓN EN OBRA A) EXCAVAR POZO B) CONSTRUIR CAJÓN DE MADERA 1,00 M. C) RELLENAR CAJÓN CON LA TIERRA EXTRAIDA D) VACIAR CAJÓN / RELLENAR Y COMPACTAR POZO % ESPONJAMIENTO 1,50 M. 1,00 M. 1,00 M. PROFUNDIDAD: 1,00 M. 1,00 M. 1,00 M. % RECOMPACTACIÓN (ESPONJAMIENTO REMANENTE) EL POZO SE UTILIZA ADEMÁS PARA OBSERVAR: ESTADO DE LOS CIMIENTOS DE LA MEDIANERA; HERRAMIENTAS UTILIZADAS PARA EL CAVADO PALA ANCHA PICO PALA DE PUNTA BARRETA CLASIFICACION DE LOS SUELOS SEGÚN LA HERRAMIENTA UTILIZADA PARA EL CAVADO CLASIFICACION DE LOS SUELOS SEGÚN LA HERRAMIENTA UTILIZADA PARA EL CAVADO HERRAMIENTA UTILIZADA Cavables a pala ancha Cavables Con pala punta CARACTERISTICA Sin RECOMP ACTACION C R Tg (y/x) Arenas sueltas Tierras sueltas 1,10 a 1,15 1,05 35º 2/3 Arcillas blandas Toscas Blandas Arenas Mojadas 1,15 1,10 45º 2/2 Arcillas Pegajosas Toscas Blandas 1,30 1,15 65º 2/1 Rocas Blandas Toscas Duras 1,40 1,25 75º 4/1 Rocas Compactas y/o Estratificadas 1,60 1,35 80º 5/1 Cohesión Poca cohesión Cavables Con Pico Mucha (caso de Bs.As.) cohesión Cavables Con Pico y Barreta Mucha Cavables Con Barreno y Explosivos ESPONJAMIENTO COMPOSICION TALUD NATURAL Dureza Muy Duros FIN DE LA PRESENTACIÓN © 2.016 CÁTEDRA DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTOS SARKISSIAN – OLANO – MAZZITELLI FACULTAD DE ARQUITECTURA – UNIVERSIDAD DE MORÓN
