INTRODUCCIÓN El suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en muchas zonas constituye, de hecho, el único material disponible localmente. Por ello, la acción conjunta de los factores que condicionan la formación y evolución del suelo conduce al desarrollo de diferentes perfiles o tipos de suelos. La clasificación de los mismos puede basarse en criterios diversos. Entre otros, podemos citar las características intrínsecas del suelo según los procesos genéticos que los desarrollan, las propiedades del suelo como permeabilidad, salinidad, composición que se relacionan estrechamente con los factores de formación. Aunque existen muchos sistemas de clasificación, el presente trabajo de investigación mostraremos el SISTEMA DE CLASIFICACIÓN PARA SUELOS TROPICALES con el fin de determinar su importancia como estudio de muestreo. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Determinar la gran importancia que tiene el SISTEMA DE CLASIFICACION NAGOMI Y VILLIBOR para suelos tropicales. t ropicales. OBJETIVO ESPECÍFICO Mediante la clasificación NAGOMI Y VILLIBOR obtener información que permitan determinar las características geotécnicas de los suelos lateríticos de cierto terreno. Identificar la característica física del suelo MARCO LEGAL MTCE 101-2000 (MUESTREO DE SUELOS Y ROCAS) Este modo operativo proporciona métodos para el muestreo e investigación de suelos y rocas con base de procedimiento normales, mediante los cuales deben
determinarse las condiciones del suelo, de la roca y del agua freática. Según ICG INSTITUTO DE LA CONSTRUCCIÓN Y GERENCIA (25 de abril 2016). DECRETO SUPREMO N° 002-2013-MINAM Artículo 11°.- Análisis de Muestras El análisis de las muestras de suelo deberá ser realizado por laboratorios acreditados ante el Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual (INDECOPI), para los métodos de ensayo señalados en el Anexo I de la presente norma. En tanto no se disponga de laboratorios acreditados se utilizarán los laboratorios aceptados expresamente por las autoridades competentes Según ECA (ESTANDAR DE CALIDAD AMBIENTAL) - N° 002-2013-MINAM FUNDAMENTO TEORICO SUELOS TROPICALES La zona tropical se extiende entre el Trópico de Cáncer y el Trópico de Capricornio e incluye la mayor parte de América Latina, África y la India, Asia Meridional y la aproximadamente la mitad de Australia. Su ubicación latitudinal en el planeta trae como consecuencia una incidencia solar directa, con menor variabilidad de la longitud del día y de la noche durante todo el año. De tal manera, en los trópicos se encuentran caracterizados climáticamente por un régimen estacional que concentra lluvias de gran intensidad en ciertos períodos del año acompañadas con períodos de déficit hídricos; con estabilidad de la temperatura, que suele encontrarse por encima de los 20°C. Así, en los trópicos, es la altitud y no la latitud el factor modificador de las condiciones climáticas (generalmente de la temperatura), y son los accidentes geográficos los generadores de la enorme diversidad de zonas de vida (entendidas según el concepto de Holdridge), propias de esta área del planeta, en las que se concentra la mayor biodiversidad del planeta tierra, el 85% de diversidad biológica total determinando la formación de un suelos con características particulares.
En los últimos años se ha observado un aumento en el número de investigaciones a nivel mundial con respecto a la tecnología de los suelos tropicales, todos ellos contribuyen a desarrollar criterios adecuados para establecer su posible comportamiento, tomando en consideración que los suelos tropicales han mostrado diferentes conductas cuando han sido comparados con suelos de otros orígenes, y además no están convenientemente representados en el sistema de clasificación clásico conocido en la ingeniería geotécnica. Por ello, con la necesidad de clasificar este tipo de suelos surge o se crea el proyecto denominado MCT (Miniatura Compacto Tropical) desarrollado en Brasil, que permite la determinación de conductas lateríticas y no lateríticas (saprolíticas), que toman en cuenta sus propiedades en relación a sus características genéticas. De todas las clasificaciones propuestas hasta la fecha, hemos considerado como más representativa para los suelos tropicales del Perú la de considerar estos dos tipos de suelos: saprolíticos y lateríticos. Los suelos saprolíticos son aquellos originados por la intemperización de la roca en el lugar, conservando sus condiciones de macro estructura, mineralogía y granulometría. Debido a que aparecen como el residuo de la roca de origen y presentan un apropiado perfil de intemperización, también se les llama suelos residuales jóvenes. Normalmente constituyen estratos subyacentes al horizonte superficial de estos depósitos y suprayacentes a la roca matriz, caracterizándose por la presencia de estructuras heredadas de la roca madre, grandes espesores del estrato, mineralogía compleja con diferentes grados de intemperismo y estratigrafía en algunos casos compleja con gran heterogeneidad, y en otros muy homogéneas con estructuras simples (Nogami, 1985). El tipo de suelo considerado en este trabajo se toma en cuenta el sistema de clasificación MCT, como lateritas arena (LA), los demás como: lateritas arenosas. (LA') lateritas arcillosas (LG'), saprolitas arenosas (NA'), saprolitas limosas (NS') y saprolitas arcillosas (NG') como subgrupos aplicables a los suelos tropicales peruanos.
En el Perú, los suelos tropicales en un gran porcentaje son de tipo saprolíticos, esto es, suelos arcillosos mezclados con limo y arena principalmente. Algunos resultados de ensayos de resistencia al cortante efectuadas en los suelos del Perú indican valores muy dispersos; sin embargo, se ha encontrado que la prueba de la veleta practicada en el campo en los suelos saprolíticos que se encuentran muy fisurados, la medida de la resistencia al corte sin drenaje efectuada en el campo arroja siempre valores mucho más confiables que las ensayos de laboratorio, comprobándose que estos valores son mucho más altos en casi todos los casos que los obtenidos por otros medios, siendo el limite más bajo de los resultados de los ensayos triaxiales rápidos y los más próximos los resultados de los ensayos de Compresión-No-Confinada, quizás debido a la descompresión que sufren estos suelos al ser obtenidos en profundidad y a la alteración de los especímenes con el manipuleo, o los efectos de la succión en los suelos parcialmente saturados que hacen variar su resistencia al cortante. (Carrillo-Gil, 1978). SUELOS LATERÍTICOS La Pedología es el estudio de los suelos en su entorno natural que junto con la mecánica de suelos y otras ciencias auxiliares se vincula al estudio de los suelos. Los suelos lateríticos a los suelos tropicales que sufren durante su formación un proceso pedológico intenso denominado laterización, cuyas características son: lixiviación de los catones alcalinos y alcalinos terrosos (Na+, KI+, Ca++ y Mg++), empobrecimiento de sílica, existencia de minerales arcillosos en grados avanzados de transformación y aumento del porcentaje de óxidos de fierro y aluminio hidratado. Los suelos lateríticos pueden ser residuales maduros o transportados y constituyen un horizonte superficial de origen esencialmente pedogenético recubriendo normalmente áreas bien drenadas, formando estratos con limites graduales poco perceptivos. Los suelos lateríticos presentan como características genéticas principales una constitución mineralógica o microestructura de apariencia homogénea é isotrópica, elevado ángulo de fricción, bajo peso unitario seco, baja capacidad de intercambio catíonico,
elevada resistencia a la erosión, alta contracción, buena adhesividad a los materiales bituminosos, pero presentan mucha porosidad, son altamente permeables, poco expansivos y de baja plasticidad. En nuestro Perú, después de analizar proyectos de construcción de carreteras y aeródromos, así como también cimentación de edificios, puertos y de dar solución a problemas de derrumbes en las riberas de los principales ríos tanto en la selva alta como en la Ilanura amazónica, se han establecido algunas correlaciones típicas de comportamiento para luego lograr un primer intento de zonificación y clasificación de nuestros suelos tropicales, utilizando además la información geomorfológica, de clima, pedológica, y tomando en cuenta la roca madre subyacente a cada región (Carrillo-Gil, 1995), desde el punto de, vista práctico se ha logrado establecer ciertas correlaciones empíricas entre las características de plasticidad de los suelos tropicales y su probable clasificación que pueden utilizarse para diseños preliminares con los suelos de la Amazonía peruana y de esta manera aplicar un sistema de clasificación según las características del suelo. CLASIFICACIÓN NAGOMI Y VILLIBOR Debido a las dificultades y deficiencias identificadas en el uso de las clasificaciones tradicionales desarrollados para suelos fríos y tem plados, cuando se usan en ambientes tropicales de suelos, Nogami y Villibor desarrollaron una metodología MCT (Miniatura Compacto Tropical) designado, específico para suelos compactados tropicales. La misma se basa en una serie de pruebas cuyos procedimientos y resultados de reproducir las condiciones reales de las capas compactadas de suelos tropicales, cuando se usan en solados, a través de las propiedades geotécnicas que reflejan el comportamiento en situ de estas capas. Esta metodología fue desarrollada por Nogami y Villibor en los años 70 y se debe principalmente a los siguientes factores: - los procedimientos limitaciones tradicionales para caracterizar y clasificar el suelo basado en el tamaño de grano y límites físicos (LL y IP). Tales índices son insuficientes y no pueden distinguir
los principales tipos de suelos tropicales, diversas propiedades conocidas como laterita y saprolita, inadecuadamente diseñado en otros países, la "residual"; - La verificación experimental de la buena actuación de bases que consisten en suelos de laterita y el suelo de grano fino con alto porcentaje añadido de multas (que pasan casi por completo en la abertura del tamiz 0,42 mm), aunque se consideran inadecuadas para la base de suelos la tradicional sistemática. DESARROLLO DEL TRABAJO DE INVESTIGACION CLASIFICACION MTC Debido a las incompatibilidades verificadas a lo largo de los años entre los resultados obtenidos por las clasificaciones tradicionales en los países de climas tropicales y el comportamiento geotécnico en campo se vio la necesidad de obtener una clasificación especialmente desarrollada para los suelos tropicales. Con la finalidad de mejorar la identificación y la caracterización de los suelos tropicales, al inicio de la década de los 80, Nogami y Villibor propusieron un nuevo sistema de clasificación denominado Miniatura Compactada Tropical (MCT). La clasificación MCT desarrollada en Brasil, específicamente para suelos tropicales no se basa en las propiedades índices (límites de Atterberg, distribución granulométrica) como si lo hacen las clasificaciones tradicionales, se basa en ensayos de laboratorio de compactación y pérdida de masa por inmersión en agua de cuerpos de prueba compactados y de dimensiones reducidas (Nogami & Villibor, 1981). El método utiliza muestras de prueba compactadas de dimensiones reducidas de 5 cm de diámetro y 5 cm de altura para calificar propiedades fundamentales de los suelos como contracción, permeabilidad, expansión, coeficiente de penetración del agua, cohesión, capacidad de soporte y las familias de curvas de compactación.
En esta clasificación, se propusieron dos grupos de suelos que pueden presentar comportamiento laterítico (L) o comportamiento no laterítico (N), subdivididos en siete subgrupos así (Tabla 1):
Arenas lateríticas (LA).
Suelos arenosos lateríticos (LA’).
Suelos arcillosos lateríticos (LG’).
Arenas no lateríticas (NA).
Suelos arenosos no lateríticos (NA’).
Suelos sedimentarios no lateríticos (NS’).
Suelos arcillosos no lateríticos (NG’).
TABLA N°1: Grupos de clasificación MTC
De acuerdo con Fernández (2006) estos grupos presentan las siguientes características: Arenas lateríticas (LA): En este grupo están incluidas las arenas con pocos finos, de comportamiento laterítico, típicas del horizonte B de los suelos cohesivos pedológicamente como arenas de cuarzos. Suelos arenosos lateríticos (LA’): Suelos típicamente arenosos y constituyentes
del horizonte B de los suelos cohesivos pedológicamente en Brasil para lato suelos arenosos y suelos podzólicos o podzolizados arenosos. Estos suelos más allá de la presencia de los matices rojos y amarillos, presenta cortes firmes (poco o nada erosivos), nítidamente trincados, cuando se exponen a la intemperie.
Suelos arcillosos lateríticos (LG’): Este grupo está formado por arcillas y arcillas
arenosas, que constituyen el horizonte B de los suelos cohesivos pedológicamente como latosuelos, suelos podzólicos y tierras bien estructuradas.
Cuando presentan porcentajes de arena elevadas, tienen un
comportamiento semejante a los suelos del grupo LA’. Arenas no lateríticas (NA): Los suelos pertenecientes a este grupo son las arenas, materiales sedimentarios y combinaciones de arenas y sedimentos, en los cuales los granos son constituidos esencialmente por cuarzos y micas. Prácticamente no posee finos arcillosos cohesivos sedimentarios caoliníticos. Suelos arenosos no lateríticos (NA’): Compuestos granulométricamente por
combinación de arenas con cuarzos (o de minerales de propiedades similares) con finos que pasan el tamiz de 0.075 mm, de comportamiento
no
laterítico.
Generalmente los tipos más representativos son los suelos saprolíticos originados de rocas ricas en cuarzo tales como granitos, neis, areniscas y cuarzos impuros. Suelos sedimentarios no lateríticos (NS’): Este grupo comprende los suelos saprolíticos areno-sedimentarios, resultantes del intemperismo tropical de r ocas metamórficas y volcánicas, de constitución predominante de feldespatos, micas y cuarzos. La variedad más rica es las arenas provenientes de cuarzos, que pueden tener características mecánicas e hidráulicas que se aproximan a los suelos del grupo NA’.
Suelos arcillosos no lateríticos (NG’): Este grupo comprende los suelos saprolíticos arcillosos, provenientes de rocas sedimentarias arcillosas o cristalinas pobres en cuarzo y ricas en anfibolitas, piroxenos y feldespatos cálcicos.
La clasificación de este grupo son suelos superficiales pedogénicos
no lateríticos, como lo son vertisuelos y suelos transportados Con el fin de generar un ábaco de clasificación (Figura 1), podemos observar la distribución de estos suelos en un gráfico que combina el coeficiente c’ el cual está asociado a la arcillosidad del suelo y el índice e’ que se refiere al carácter
laterítico del suelo. Para determinar estos valores son necesarios los ensayos de Mini-MCV y pérdida de masa por inmersión (Fernández, 2006). Figura 1: Gráfico de Clasificación MCT (Nogami y Villibor, 1981).
METODOLOGÍA DE CLASIFICACIÓN MCT Moldeo: La fracción de suelo que pasa el tamiz No. 40 es humedecida y espatulada. Se moldean pastillas en anillos de 20 mm de diámetro y 5 mm de altura y se llevan a secar a 60ºC durante 24 horas. Contracción diametral: Después del secado, se mide la contracción (C) de las pastillas por la variación en su diámetro y se determina el
c´.
Reabsorción de agua: Los anillos son rehumedecidos en placa porosa saturada durante dos horas. Se observa la expansión, el fisuramiento y el debilitamiento. Este último es evaluado por la penetración de una punta de acero de diámetro de 1,25 mm y una masa de 10 g en la pastilla saturada. La determinación del grupo a partir de esta clasificación expedita muestra en la Tabla 2:
CORRELACIÓN ENTRE EL SISTEMA MCT Y EL AASHTO Y EL USCS De acuerdo a Nogami y Villibor (1995), la clasificación MCT presenta la siguiente correlación con las clasificaciones AASHTO y USCS (VER TABLA N°3): TABLA N°3: Clasificación MCT y diversos grupos de suelos integrados (Modificado de Nogami y Villibor, 1995.
