UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ INGENIERIA CIVIL
I.
INTRODUCCIÓN
Un estu estudi dio o de suel suelos os perm permite ite dar dar a cono conoce cerr las las cara caract cter erís ístic ticas as físi física cas s y mecánicas del suelo, es decir la composición de los elementos en las capas de profundidad, así como el tipo de cimentación más acorde con la obra a construir y los asentamientos de la estructura en relación al peso que va a soportar. Esta investigación que hace parte de la ingeniería civil es clave en la realización de una obra para determinar si el terreno es apto para llevar a cabo la construcción de un inmueble u otro tipo de intervención. El pres presen ente te estud studio io se basó basó en prim primer er luga lugarr en la real realiz izac ació ión n del del perf perfil il estr estrat atig igrá ráfi fico co,, desc descri ribi bien endo do cada cada uno uno de los los estr estrat atos os con con sus sus resp respec ectiv tivas as características los cuales serán detallados a continuación.
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II. OBJETIVOS
Conocer las propiedades y características que puede presentar un suelo.
bservar el perfil estratigráfico y diferenciar los estratos que presenta el suelo.
!prender la metodología y los criterios que se deben tener en
cuenta en la construcción de una calicata. Conocer el procedimiento en la preparación de una muestra de suelo.
Conocer los m"todos para realizar análisis físicos del suelo.
#e realizara el traba$o de e%ploración in situ, analizando las muestras de suelos, obteniendo resultados y conclusiones de los ensayos de campo y laboratorio& con el fin de establecer un me$or criterio del comportamiento mecánico del suelo de fundación.
III.
ESPECIFICACIONES DEL TRABAJO REALIZADO
El traba$o en campo fue realizado por el grupo' • • •
Día : Hora : Clima :
()*)+*()')) pm #oleado
UBICACIÓN DE LA CALICATA: • • • • • •
Región ' /uno Provincia ' #an 0oman Cuidad ' 1uliaca Dirección ' campuns universitario uancv Referencia ' Cota de la Boca'
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IV.
FUNDAMENTO TEÓRICO
4.1. ESTRUCTURA DE SUELO 4.1.1. CARACTERÍSTICAS Y ESTRUCTURA DE LAS PARTÍCULAS MINERALES.
!gregados sin finos, e$. Un talud.' Contacto grano a grano. /eso volum"trico variable. /ermeable. 2o susceptible a las heladas. !lta estabilidad en estado confinado. 3a$a estabilidad en estado encofinado. 2o afectable por condiciones hidráulicas adversas. Compactación difícil.
!gregados con finos suficientes' /ara obtener una alta densidad. Contacto grano a grano con incremento en la resistencia. 0esistencia a la deformación. 4ayor peso volum"trico. /ermeabilidad más ba$a. #usceptible a las heladas. 0elativa alta estabilidad 5confinado o no confinado6. 2o muy afectable por condiciones hidráulicas adversas.
Compactación algo difícil. !gregado
cantidad de finos, e$.
UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ INGENIERIA CIVIL coluvión' 2o e%iste contacto grano a grano& los granos están dentro de una matriz de finos& este
estado disminuye el peso
volum"trico. 3a$a
permeabilidad #usceptible a heladas. 3a$a estabilidad 5confinado o no6. !fectable
por
condiciones hidráulicas adversas.
2o
se dificulta
su
compactación.
4.2. PRINCIPALES PROPIEDADES DEMANDADAS POR EL INGENIERO.
4.2.1. Estailidad volum"trica' 7os cambios de humedad son la principal fuente' #e levantan los pavimentos, inclinan los postes y se rompen tubos y muros.
4.2.2. Resistencia mec!nica: 7a humedad la reduce, la compactación o el secado la eleva. 7a disolución de cristales 5arcillas sensitivas6, ba$a la resistencia.
4.2.". Permeailidad: 7a presión de poros elevada provoca deslizamientos y el flu$o de agua, a trav"s del suelo, puede originar t ubificación y arrastre de partículas sólidas.
UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ INGENIERIA CIVIL 4.2.4. Durailidad: El intemperismo, la erosión y la abrasión amenazan la vida 8til de un suelo, como elemento estructural o funcional. 4.2.#. Com$resiilidad: !fecta la permeabilidad, altera la magnitud y sentido de las fuerzas interpartícula, modificando la resistencia del suelo al esfuerzo cortante y provocando desplazamientos. 7as anteriores propiedades se pueden modificar o alterar de muchas formas' por medios mecánicos, drena$e, medios el"ctrico, cambios de temperatura o adición de estabilizantes 5cal, cemento, asfalto, sales, etc.6.
4.3. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS – FÁBRICA TETURAL Y ESTRUCTURAL DEL SUELO. 7a estructura primaria en su estado natural, es la disposición y estado de agregación de los granos, lo que depende del ambiente de meteorización en los suelos residuales, o del ambiente de deposición en los suelos transportados. Esta es la fábrica te%tural que hereda el suelo. tras discontinuidades en la masa, por e$emplo, pliegues y fracturas, por tectonismo, vulcanismo, etc., o las que marcan ciclos de actividad geológica 5planos de estratificación, disolución, alteración, etc.6,
son la
estructura secundaria y
constituyen aspectos
estructurales a mayor escala& esta es la fábrica estructural que hereda el suelo 5relictos6.
En el proceso de sedimentación, las partículas sólidas están sometidas a fuerzas mecánicas y el"ctricas. 7as primeras afectan to das las partículas 5ambientes turbulentos, gravedad, etc.6 y las segundas a las partículas finas 5atracción, repulsión y enlaces iónicos, en medios acuosos6. Cuando dominan fuerzas de atracción el"ctrica, se produce floculación y cuan do dominan las de repulsión, y las
partículas se
separan, dispersión. 7a temperatura y
concentración iónica influyen en la incidencia del medio acuoso de la sedimentación. !sí, la estructura primaria puede ser'
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4.4. DEFINICIONES
4.4.1.
%ensiilidad: o susceptibilidad de una arcilla, es la propiedad por la cual, al perder el suelo su estructura natural, cambia su resistencia, haci"ndose menor, y su compresibilidad, aumenta.
4.4.2.
&i'otro$ía: /ropiedad que tienen las arcillas, en mayor o menor grado, por la cual, despu"s de haber sido ablandada por manipulación o agitación, puede recuperar su resistencia y rigidez, si se le de$a en reposo y sin cambia r el contenido de agua inicial.
4.4.".
Desagregación: desintegración del suelo, da9ando su estructura, anegando el material seco y someti"ndolo a calor.
4.4.4.
(uestra )nalterada: Calificación de valor relativo, para un esp"cimen de suelo tomado con herramientas apropiadas, retirado del terreno con los cuidados debidos, transportado, conservado y llevado al aparato de ensayo, de manera que pueda considerarse que las propiedades del suelo natural, que se desean conocer en la muestra, no se han modificado de manera significativa.
4.4.#.
(uestra *lterada: Esp"cimen con su estructura disturbada. #uelo grueso : granular' #on los de mayor tama9o' ;ui$arros, gravas y arenas.
#u
comportamiento
está
gobernado
por
las
fuerzas
gravitacionales.
4.4.+.
%uelos ,inos - ranulares: #on los limos y arcillas. #u
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4.4./.
%uelos Pulverulentos: #on los no cohesivos, o suelos gruesos, pero limpios 5sin finos6& es decir, los grueso :;ranulares limpios.
4.4.0. *rcillas s imos: En estado seco o h8medo, tiene más cohesión la arcilla. 7a arcilla seca es dura mientras el limo es friable o pulverizable. <8medos, la arcilla es plástica y el limo poco plástico. !l tacto, la arcilla es más suave y a la vista el brillo más durable.
4.#. E%&R3C&3R* DE %3E
#e estudiaran ahora las disposiciones que adoptan las partículas minerales para dar lugar al con$unto llamado suelo. !nte todo conviene insistir de una información ya asentada' un suelo nuca es un mero agregado desprovisto de organización& antes al contrario sus partículas se disponen siempre en forma organizada, siguiendo algunas leyes fi$as y seg8n la acción de fuerzas naturales susceptibles de análisis.
En los suelos formados por partículas relativamente grandes 5gravas y arenas6 las fuerzas que intervienen para formar la estructura son bastante bien conocidas y sus afectos son relativamente simples de calificar& por ello, prácticamente no hay discusión respecto al mecanismo de estructuración que, por otra parte, es verificable a simple vista.
En cambio, los suelos formados por partículas muy peque9as 5limos y arcillas6 las fuerzas que intervienen en los procesos de estructuración son de carácter mucho más comple$o y las estructuras resultantes son solo parcialmente verificables por m"todos directos, relativamente complicados, aun en plena etapa de desarrollo.
7a estructura del suelo se e%tiende como la distribución o diferentes proporciones que presentan los distintos tama9os de las partículas sólidas
UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ INGENIERIA CIVIL que lo conforman, y son'
4ateriales finos, 5arcillas y limos6, de gran abundancia en relación a su volumen, lo que los confiere una serie de propiedades específicas, como'
Cohesión. !dherencia. !bsorción de agua. 0etención de agua. 4ateriales medios, conformados por partículas tama9o arena. 4ateriales gruesos, entre los que se encuentran fragmentos de la roca madre, a8n sin degradar, de tama9o variable.
7os componentes sólidos, no quedan sueltos y dispersos, sino más o menos aglutinados por el humus y los comple$os órgano:minerales, creando unas divisiones verticales denominadas horizontes del suelo.
7a evolución natural del suelo produce una estructura vertical =estratificada> 5no en el sentido que el t"rmino tiene en ;eología6 a la que se conoce como perfil. 7as capas que se observan se llaman horizontes y su diferenciación se debe tanto a su dinámica interna como al transporte vertical.
El transporte vertical tiene dos dimensiones con distinta influencia seg8n los suelos. 7a li%iviación, o lavado, la produce el agua que se infiltra y penetra verticalmente desde la superficie, arrastrando sustancias que se depositan sobre todo por a ds or ció n. 7a otra dimensión es el ascenso vertical, por capil aridad, importante sobre todo en los climas donde alternan estaciones h8medas con estaciones secas. #e llama roca madre a la que proporciona su matriz mineral al suelo. #e distinguen suelos autóctonos, que se asientan sobre su roca madre, lo que representa la situación más com8n, y suelos alóctonos, formados con una matriz mineral aportada desde otro lugar por los procesos geológicos de transporte.
UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ INGENIERIA CIVIL 4.!. TETURA DEL SUELO 7a te%tura del suelo está determinada por la proporción de los tama9os de las partícula s que lo conforman. /ara los suelos en los que todas las partículas tienen
una
granulo metría
similar,
internacionalmente
se
usan
varias
clasificaciones, diferenciándose unas de otras principalmente en los límites entre las diferentes clases. En un orden creciente de granulometría pueden clasificarse los tipos de suelos en arcilla, limo, ar en a, g ra va , gui$arros, barro o blo ques.
En función de cómo se encuentren mezclados los materiales de granulometrías diferentes, además de su grado de c om pact ac ió n, el suelo presentará características diferentes como su p er me abil id ad o su capacidad de retención de agua y su capacidad de usar desechos como abono para el crecimiento de las plantas..
4./. CALICATA
7as calicatas o catas son una de las t"cnicas de prospección empleadas para facilitar el r econocimient o geot "cnico, estudios edafo lóg ico s o p ed oló gic os de un terreno. #on e%cavaciones de profundidad peque9a a media, realizadas normalmente con pala retroe%cavadora.
7as calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el m"todo de e%ploración que normalmente entrega la información más confiable y completa. En suelos con grava, la calicata es el 8nico medio de e%ploración que puede entregar información confiable, y es un medio muy efectivo para e%ploración y muestreo de suelos de fundación y materiales de construcción a un costo relativamente ba$o. Es necesario registrar la ubicación y elevación de cada pozo, los que son numerados seg8n la ubicación. #i un pozo programado no se e$ecuta, es preferible mantener el n8mero del pozo en el registro como ?no realizado? en vez de volver a usar el n8mero en otro lugar, para eliminar confusiones. 7a profundidad está determinada por las e%igencias de la investigación pero es dada, generalmente, por el nivel freático.
UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ INGENIERIA CIVIL 7a sección mínima recomendada es de ),@) m por ,)) m, a fin de permitir una adecuada inspección de las paredes. El material e%cavado deberá depositarse en la superficie en forma ordenada separado de acuerdo a la profundidad y horizonte correspondiente. Aebe desecharse todo el material contaminado con suelos de estratos diferentes. #e de$arán plataformas o escalones de ),) a ),+) metros al cambio de estrato, reduci"ndose la e%cavación. Esto permite una superficie para efectuar la determinación de la densidad del terreno. #e deberá de$ar al menos una de las paredes lo menos remoldeada y contaminada posible, de modo que representen fielmente el perfil estratigráfico del pozo. En cada calicata se deberá realizar una descripción visual o registro de estratigrafía comprometida.
7as calicatas permiten'
Una inspección visual del terreno ?in situ?.
Boma de muestras.
0ealización de alg8n ensayo de campo.
7a profundidad de este tipo de reconocimiento no suele pasar de los metros, aunque en casos e%tremos puede alcanzar los ) metros de profundidad. 4.0. *P)C*C)5E%
Casos, situaciones, o tipos de terrenos, en los que se pueden realizar calicatas'
En terrenos co6esivos principalmente. Bambi"n puede realizarse en terrenos granulares, pero si se requiere un conocimiento de los parámetros resistentes, la práctica imposibilidad de toma de muestras para ensayo en laboratorio, e%ige la utilización de otras t"cnicas de reconocimiento, como
la penetración estándar, sólo viables en s o nd eo s. En terrenos 6eterog7neos, con muchos gruesos, en los que un sondeo, además de ser costoso, daría una información parcial.
En terrenos en los que el nivel freático se encuentre por deba$o del plano de investigación, o en los que sus condiciones de impermeabilidad
UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ INGENIERIA CIVIL la investigación en el interior de la cata, salvo aquellas situaciones en las que se quiera conocer principalmente la cota de nivel freático.
En situaciones en las que se presuma que se pueden alcanzar, en todos los
puntos, el substrato rocoso, o terreno más firme. En obras lineales, como en el proyecto de obras viarias o en el de obras de saneamiento.
V.
MATERIALES UTILIZADOS:
E"UIPOS Y ERRAMIENTAS:
Picos:
Barretas:
Palas:
Wincha:
Espátula:
Bolsas :
UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ INGENIERIA CIVIL VI.
PROCEDIMIENTO
/ara realizar la práctica, primero se localizó un terreno que no haya sido removido recientemente o fuese relleno, para poder verificar el perfil
inalterado del suelo. Una vez ubicado el terreno a e%plorar, con ayuda de un pico, pala y barreta& se procedió a escavar 5calicata6 considerando las dimensiones de .() m de ancho por (.) m de largo para facilitar la e%tracción de tierra y la manipulación de las herramientas. !l e%traer la t ierra de la calicata se procuró de que sea en forma ordenada procurando de no entremezclarla para que al momento de tapar la calicata, se altere lo
menor posible. Con ayuda de una Dincha se fue midiendo la profundidad de la calicata, en donde a la profundidad de (.)) m se detectó la presencia de
bastante grava y arena en donde se detuvo la e%cavación. /osteriormente, con ayuda de la barreta se procedió a raspar las paredes de la calicata para poder apreciar me$or los diferentes estratos
que presentaba el suelo. Una vez identificados los estratos, se observó cada estrato tratando de
establecer el espesor de cada uno para luego medirlo y registrarlo. Aespu"s de medir cada estrato, se e%tra$o una muestra de cada uno de estos procedente de las paredes de la calicata, a los cuales con ayuda de nuestros tactos y un poco de agua, además de nuestra vista se procedió a evaluar y registrar algunas características fiscas de cada
estrato, los cuales se muestran a continuación. 7uego pasamos la muestra a laboratorio de suelos para realizar el respectivo análisis de peso, para lo cual pesamos la muestra en una balanza digital $unto con la herramienta de saca de muestra, por lo tanto posteriormente pesamos la herramienta de saca de muestra para restar al peso obtenido inicialmente, posteriormente sacamos la densidad total la cual se obtiene mediante la solución simple del peso sobre el volumen.
VII.
PRESENTACION DE DATOS:
N#$%&' (') P&#*'+,#: Exploración de suelos
E/,&,#.
P(0( (
O-'&(#&'/: C)0+,: 04
C&+,'&/,0+/
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M O
De 0.00cm a 0.34 cm
Material orgánico (superficie con pasto)
"olor caf# claro$ aparición de ra%ces M S
De 0.34cm a 0.! cm
S M
De 0.!cm a 0.&!cm
;C
C<
47
"olor caf# oscuro$ aparición de ra%ces
Ae ).@-cm a .()cm
Color marrón claro poca presencia de raíces
Ae .()cm a .+(cm
Color marrón oscuro sin presencia de raíces
Ae .+(cm a .-)
/resencia de arena, sin presencia de raíces
VIII. ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS
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UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ INGENIERIA CIVIL )8.
C5C3%)5E% #e conoció las propiedades y características que puede presentar un suelo.
#e observó el perfil estratigráfico y se diferenció los estratos que presenta el suelo.
#e aprendió la metodología y los criterios que se deben tener en cuenta en
la construcción de una calicata. #e conoció los procedimientos para la e%tracción de una muestra
inalterada de suelo y las limitaciones que se tiene. #e aprendió los m"todos para realizar análisis físicos del suelo 5plasticidad, dilatación, resistencia, entre otro6.
.
RECOMENDACIO NES !genciarse de herramientas necesarias para la construcción de una calicata.
/ara la obtención de la muestra se debe contar con instrumentos sólidos y resistentes para evitar alterar las propiedades de la muestra.
En el instante en el que obtiene la muestra se debe tener la parafina lista para recubrir la muestra, evitando así perdida de humedad de esta.
I.
#e recomienda una cimentación con zapatas conectadas
ANEOS
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LAB. DE MECANICA DE SUELOS I
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