NORMA E-050

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INTRODUCCION

El presente trabajo se desarrollara y explicara la Norma E-050 suelos, ámbito de aplicación, estudios de mecánica de suelos casos donde existe obligatoriedad y donde no existe, para esto usaremos una serie de conceptos teóricos, imágenes y la aportación de conocimientos conocimientos previos, previos, relacionados relacionados con el tema. En los cuales cuales se explicara la importancia y la aplicación de esta norma en las obras de infraestructura de Ingeniería Civil como: edificios, puentes, carreteras, túneles, muros, torres, presas, etc. donde deben fundarse sobre la superficie de la tierra o dentro de ella. También aprenderemos a reconocer los tipos de suelos, que es una calicata, que tipos de suelos existen cuando se realiza una excavación, como se debe seleccionar el tipo adecuado de suelo, así como el método de colocación y luego controlar su colocación en obra de los suelos más usados la construcción, como se realiza un perfil estratigráfico, los ensayos más frecuentes frecuentes para los suelos de acuerdo acuerdo a la presente norma.

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SUELOS Y CIMENTACIONES NORMA E-050 1. SUELOS El suelo es una superficie, un recurso natural, y un sistema dinámico y complejo, en el que se efectúan procesos que involucran componentes físicos, químicos, e incluso componentes vivos. En el suelo ocurre una serie de cambios que traen como consecuencia la disgregación o separación de las rocas y la formación de las diferentes capas. Etimológicamente, esta palabra proviene del latín “ solum”, cuya definición es:

tierra, suelo o parcela.

1.1. PERFIL DEL SUELO: Es el conjunto de capas superpuestas, con características diferentes, que van desde la superficie hasta la roca madre. Cada una de las capas se denomina horizontes y se les asigna letras para identificarlos. Los horizontes que forman el suelo son:

1.1.1. Horizonte A: Es la capa del suelo donde se acumula la materia orgánica, también es llamada capa vegetal, tierra arable o suelo agrícola. Es formado por  restos de animales, vegetales, limo y arenas. Su coloración es oscura y puede tener hasta un metro de espesor.

1.1.2. Horizonte B: Se encuentra debajo del horizonte A. es llamado también subsuelo, está formado por rocas fragmentadas, partículas minerales y piedras. En él hay muy pocos organismos, es de color más claro (pardo rojizo o amarillento)

1.1.3. Horizonte C: Se compone de fragmentos rocosos y constituye el tránsito a la roca madre. Está formado por cantos sueltos en una matriz de arcilla y arena y se presenta más desarrollado en los climas cálidos y húmedos. Su espesor varía entre algunos metros y puede llegar a más de treinta metros.

1.1.4. Horizonte D: Es la capa más profunda del suelo, está formado por la roca madre fragmentada, por lo que también recibe el nombre de Horizonte R.

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D

Los dos primeros horizontes son los más importantes para la actividad agrícola.

1.2. TIPOS DE SUELO Se componen de:

1.2.1. Materia orgánica: Es el resultado de la descomposición de plantas y animales muertos, y de excrementos. Estos materiales a descomponerse forman las sustancias nutritivas para las plantas. Está representada por restos de vegetales, por hongos, lombrices de tierra, insectos y otros animales.

1.2.2. Materia inorgánica o mineral: Procedente de la roca madre, se origina por el proceso de meteorización que ocurre en la roca, originándose así algo de fosforo, azufre y nitrógeno, los cuales determinan que un suelo sea fértil para un tipo de cultivo. Además contienen agua y burbujas de aire. Los suelos orgánicos e inorgánicos dependerán del tamaño de las partículas que lo conforman y del porcentaje de humedad que se encuentra en los mismos. De acuerdo ha estos se distingue los siguientes tipos de suelos

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a) Suelo Gravoso: Es duro y posee muchos minerales ya que se compone de la acumulación de fragmentos de rocas sueltas corresponde al más resistente y no tiene plasticidad. Pasa la malla de 3 pulgadas y se retiene en la de 2 mm. Las partículas mayores se conocen como enrocamientos.

b) Suelo Arenoso: Es ligero y filtra el agua rápidamente. Tiene baja materia orgánica por lo que no es muy fértil. Pasan por la malla de 2 mm y se retienen en la de .074 mm.

c) Suelo Limoso: Es estéril, pedregoso y filtra el agua con rapidez. La materia orgánica que contiene se descompone muy rápido. Es un material más pequeño que la arena y se retiene en la maya de .005 mm. Este es poco resistente, tiene poca humedad y es poco compresible.

d) Suelo Arcilloso: Es un terreno pesado que no filtra casi el agua. Es pegajoso, plástico en estado húmedo y posee muchos nutrientes y materia orgánica. Es un material cohesivo y sus partículas pasan la malla de .005 mm. Presentan plasticidad dependiendo del contenido de humedad y son muy compresibles.

2. NORMA E-050 2.1. OBJETIVO El objetivo de esta Norma es establecer los requisitos para la ejecución de Estudios de Mecánica de Suelos, con fines de cimentación, de edificaciones y otras obras. Los Estudios de Mecánica de Suelos se ejecutarán con la finalidad de asegurar la estabilidad y permanencia de las obras y para promover la utilización racional de los recursos.

2.2. ÁMBITO DE APLICACIÓN Esta norma será aplicada en todo el territorio nacional; las exigencias se consideran mínimas; no toma en cuenta los efectos de los fenómenos de geodinámica externa y no se aplica en los casos que haya presunción de la existencia de ruinas arqueológicas; galerías u oquedades subterráneas de origen natural o artificial. En estos dos últimos casos, deberán 6

efectuarse estudios específicamente orientados a confirmar y solucionar  dichos problemas.

2.3. OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS 2.3.1. CASOS DONDE EXISTE OBLIGATORIEDAD Es obligatorio efectuar el Estudio de Mecánica de Suelos en los siguientes casos:

a) Edificaciones en general: que alojen gran cantidad de personas, equipos costosos o peligrosos, tales como: colegios, universidades, hospitales y clínicas, estadios, cárceles, auditorios, templos, salas de espectáculos, museos, centrales telefónicas, estaciones de radio y televisión, estaciones de bomberos, archivos y registros públicos, centrales de generación de electricidad, sub-estaciones eléctricas, silos, tanques de agua y reservorios. b) Cualquier edificación no mencionada en (a) de uno a tres pisos, que ocupen individual o conjuntamente más de 500 m2 de área techada en planta. c) Cualquier edificación no mencionada en (a) de cuatro o más pisos de altura, cualquiera que sea su área. d) Edificaciones industriales, fábricas, talleres o similares. e) Edificaciones especiales cuya falla, además del propio colapso, represente peligros adicionales importantes, tales como: reactores atómicos, grandes hornos, depósitos de materiales inflamables, corrosivos o combustibles, paneles de publicidad de grandes dimensiones y otros de similar riesgo. f)

Cualquier edificación que requiera el uso de pilotes, pilares o plateas de fundación.

g) Cualquier edificación adyacente a taludes o suelos que puedan poner en peligro su estabilidad. OBSERVACION: El Profesional Responsable deberá firmar el informe del Estudio de Mecánica de Suelos; así mismo, debe incluir un resumen de las condiciones de cimentación según los Estudios de Mecánica de Suelos, en los planos de Cimentación.

2.3.2. CASOS DONDE NO EXISTE OBLIGATORIEDAD: Sólo en caso de lugares con condiciones de cimentación conocida, debidas a depósitos de suelos uniformes tanto vertical como horizontalmente, sin problemas especiales, con áreas techadas en planta menores que 500 m2 y altura menor de cuatro pisos, podrán asumirse valores de la Presión Admisible del Suelo, 7

profundidad de cimentación y cualquier otra consideración concerniente a la Mecánica de Suelos.

OBSERVACION: El Profesional Responsable deberá incluir las estimaciones efectuadas en los recuadros de Cimentaciones; para ello, deberá basarse en no menos de 3 puntos de investigación hasta la profundidad mínima. El Profesional Responsable no podrá delegar a terceros dicha responsabilidad. En caso que la estimación indique la necesidad de usar cimentación especial, profunda o por platea, se deberá efectuar un Estudio de Mecánica de Suelos.

2.4. RESPONSABILIDAD POR APLICACIÓN DE LA NORMA Las entidades encargadas de otorgar la ejecución de las obras y la Licencia de Construcción son las responsables de hacer cumplir esta Norma. Dichas entidades no autorizarán la ejecución de las obras, si el proyecto no cuenta con un Estudio de Mecánica de Suelos, para el área y tipo de obra específico.

2.5. RESPONSABILIDAD DEL SOLICITANTE Proporcionar la información al Profesional Responsable y garantiza el libre acceso al terreno para efectuar la investigación del campo.

2.5.1. INFORMACION PREVIA 2.5.1.1. DEL TERRENO A INVESTIGAR a) Plano de ubicación. b) Plano topográfico con curvas de nivel. c) Situación legal.

2.5.1.2. DE LA OBRA A CIMENTAR a) Características generales acerca del uso que se le dará, número de pisos, área aproximada, tipo de estructura, números de sótanos, luces y cargas estimadas. b) En casos de estructuras especiales, deberá contar con las indicaciones de las cargas a trasmitirse a la cimentación. c) Los movimientos de tierras ejecutas y los previstos en el proyecto. d) Para los fines de la determinación del Programa de Investigación Mínimo, las edificaciones serán clasificados según la tabla. Donde A, B y C designaran la importancia relativa de la estructura, siendo el A más exigente que el B y este que el C.

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2.5.1.3. DATOS GENERALES DE LA ZONA a) Usos anteriores: terreno de cultivo, cantera, explotación minera, botadero, relleno sanitario, etc. b) Construcciones antiguas, restos arqueológicos u obras semejantes que puedan afectar al Estudio de Mecánica de Suelos.

2.5.1.4. DE LOS TERRENOS COLINDANTES a) Datos disponibles sobre Estudios de Mecánica de Suelos realizados a estos.

2.5.1.5. EDIFICACIONES ADYACENTES a) Número de pisos incluidos sótanos b) Tipo y estado de estructuras. De ser posible tipo de nivel de cimentación.

2.6. ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS (EMS) Son aquellos que cumplen con la presente Norma, que están basados en el metrado de cargas estimado para la estructura y que cumplen los requisitos para el Programa de Investigación.

2.6.1. ALCANCE DEL ESTUDIOS DE MECANICA DE SUELOS La información del Estudio de Mecánica de Suelos es válida solamente para el área y tipo de obra indicadas en el informe. 9

Los resultados e investigaciones de campo y laboratorio, así como el análisis, conclusiones y recomendaciones, sólo se aplicarán al terreno y edificaciones comprendidas en el mismo. No podrán emplearse en otros terrenos, para otras edificaciones, o para otro tipo de obra.

2.6.2. RESPONSABILIDAD PROFESIONAL MECANICA DE SUELOS

POR

EL

ESTUDIO

Todo Estudio de Mecánica de Suelos deberá ser firmado por el Profesional Responsable, que por lo mismo asume la responsabilidad del contenido y de las conclusiones del informe. No podrá delegar a terceros dicha responsabilidad.

2.7. TECNICAS DE INVESTIGACION 2.7.1. TECNICAS DE INVESTIGACION EN CAMPO. Se harán según la Norma Técnica ASMT D 420.

2.7.1.1. Pozos o Calicatas y Trincheras Las calicatas y trincheras realizadas según la Norma Técnica ASTMD 420 son aplicables a todos los EMS en los cuales sea posible su ejecución.

2.7.1.2. Perforaciones Manuales y Mecánicas La profundidad recomendada es de hasta 10 metros en perforación manual y no hay limitaciones en perforaciones mecánicas. Son aplicables con las siguientes limitaciones.

a) Perforaciones mediante Espiral Mecánico Si no dispone de dispositivo para introducir  herramientas de muestreo en el eje, no es recomendable para terrenos donde sea necesario conocer con precisión la cota de los estratos.

b) Perforaciones por lavado con agua Se recomienda para diámetros menores a 100 mm. No es recomendable para determinar el contenido de finos en muestras de estratos, en suelos no cohesivos.

2.7.1.3. Ensayo de Penetración Estándar (ASTM D 1586) (SPT) Son aplicables en todos los Estudios de Mecánica de Suelos, donde sea posible su ejecución. No debe ejecutarse en el fondo de calicatas, debido a la perdida de confinamiento. Otras técnicas de investigación en el siguiente cuadro. 10

TÉCNICA Método de ensayo de penetración estándar SPT

NORMA APLICABLE NTP 339.133 (ASTM D 1586)

Método para la clasificación de suelos con propósitos de ingeniería (sistema unificado de clasificación de suelos

NTP 339.134 (ASTM D 2487)

Densidad in-situ mediante el método del cono de arena

NTP 339.143 (ASTM D1556)

Densidad in-situ mediante métodos nucleares (profundidad superficial) Ensayo de penetración cuasi-estática profunda de suelos con cono y cono de fricción.

NTP 339.144 (ASTM D2922) NTP 339.148 (ASTM D 3441)

Descripción e identificación de suelos (Procedimiento NTP 339.150 (ASTM D 2488) visual  – manual) Método de ensayo normalizado para la capacidad portante del suelo por carga estática y para cimientos aislados

NTP 339.153 (ASTM D 1194)

Método normalizado para ensayo de corte por veleta de campo de suelos cohesivos. Método de ensayo normalizado para la auscultación con enetrómetro dinámico li ero de unta cónica DPL Norma práctica para la investigación y muestreo de suelos por perforaciones con barrena Guía normalizada para caracteriza ción de campo con fines de diseño de ingeniería y construcción Método de ensayo normalizado de corte por veleta en miniatura de laboratorio en suelos finos arcillosos saturados. Práctica normalizada para la perforación de núcleos de roca y muestreo de roca para investigación del sitio. Densidad in-situ mediante el método del reemplazo con agua en un pozo de exploración Densidad in-situ mediante el método del balón de jebe

NTP 339.155 (ASTM D 2573) NTE 339.159 (DIN4094) NTP 339.161 (ASTM D 1452) NTP 339.162 (ASTM D 420) NTP 339.168 (ASTM D 4648)

NTP 339.173 (ASTM D 2113) NTP 339.253 (ASTM D5030) ASTM D2167

Cono Dinámico Superpesado (DPSH)

UNE 103-801:1994

Cono Dinámico Tipo Peck

UNE 103-801:1994

2.7.2. TECNICAS DE INVESTIGACION EN LABORATORIO. Estas técnicas se desarrollaran según las indicadas en el siguiente cuadro.

TABLA ENSAYOS DE LABORATORIO ENSAYO Contenido de Humedad  Análisis Granulométrico Límite Lí uido Límite Plástico Peso Es ecífico Relativo de Sólidos Clasificación Unificada de Suelos SUCS Densidad Relativa

NORMA APLICABLE NTP 339.127 ASTM D2216 NTP 339.128 ASTM D422 NTP 339.129 ASTM D4318 NTP 339.131 ASTM D854 NTP 339.134 ASTM D2487 NTP 339.137 (ASTM D4253) NTP 339.138 (ASTM D4254) 11

Peso volumétrico de suelo cohesivo Límite de Contracción Ensayo de Compactación Próctor  Modificado Descri ción Visual-Manual Contenido de Sales Solubles Totales en Suelos y Agua Subterránea

NTP 339.139 BS 1377 NTP 339.140 ASTM D427 NTP 339.141 (ASTM D1557)

Consolidación Unidimensional Cola sibilidad Potencial Compresión Triaxial no Consolidado no Drenado

NTP 339.154 ASTM D2435 NTP 339.163 ASTM D5333 NTP 339.164 (ASTM D2850)

Compresión Triaxial Consolidado no Drenado Compresión no Confinada

NTP 339.166 (ASTM D4767)

Expansión o Asentamiento Potencial Unidimensional de Suelos Cohesivos Corte Directo Contenido de Cloruros Solubles en Suelos y Agua Subterránea

NTP 339.170 (ASTM D4546)

Contenido de Sulfatos Solubles en Suelos A ua Subterránea

NTP 339.178 (AASHTO T290)

NTP 339.150 ASTM D2488 NTP 339.152 (BS 1377)

NTP 339.167 (ASTM D2166)

NTP 339.171 ASTM D3080 NTP 339.177 (AASHTO T291)

2.7.3. CORRELACION ENTRE ENSAYOS Y PROPIEDADES DEL SUELO En base a los parámetros obtenidos en los ensayos "in situ” y mediante correlaciones debidamente comprobadas, se pueden obtener valores de resistencia al corte no drenado, ángulo de fricción interna, relación de pre-consolidación, relación entre asentamientos y carga, coeficiente de balasto, módulo de elasticidad, entre otros.

2.7.4. COMPATIBILIZACION DE PERFILES En el laboratorio se seleccionarán muestras típicas para ejecutar  con ellas ensayos de clasificación. Como resultado de estos ensayos, las muestras se clasificarán, en todos los casos de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos  – SUCS NTP 339.134 (ASTM D 2487) y los resultados de esta clasificación serán comparados con la descripción visual  – manual NTP 339.150 (ASTM D 2488) obtenida para el perfil estratigráfico de campo, procediéndose a compatibilizar las diferencias existentes a fin de obtener el perfil estratigráfico definitivo, que se incluirá en el informe final.

2.8. PROGRAMA DE INVESTIGACION Un programa de investigación de campo y laboratorio se define mediante.

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2.8.1. CONDICIÓN DE FRONTERA Tiene como objetivo la comprobación de las características de los suelos, supuestamente iguales a las de los terrenos colindantes ya edificados. De ser así, se aplicara cuando se cumpla las siguientes condiciones. a) No existen en los terrenos colindantes grandes irregularidades como afloramientos rocosos, fallas, ruinas arqueológicas, estratos erráticos, rellenos o cavidades. b) No existen edificaciones situadas a menos de 100 metros del terreno a edificar que presentan anomalías como grietas o desplomes originados por el terreno de cimentación. c) El tipo de edificación a cimentar es de la misma o de menor  exigencia que las edificaciones situadas a menos de 100 m. d) El número de plantas del edificio a cimentar (incluido sótanos), la modulación media entre apoyos y las cargas en estos son iguales o inferiores que las correspondientes a las edificaciones situadas a menos de 100 m. e) Las cimentaciones de los edificios situados a menos de 100 metros y la prevista para el edificio a cimentar son de tipo superficial, excepto losa. f) La cimentación prevista para el edificio en estudio no profundizada respecto de las antiguas más de 1.5 m.

2.8.2. NUMERO (n) DE PUNTOS A ENVISTIGAR Este número de sondajes se determina en función al tipo de edificio y del área de la superficie a ocupar por este.

NUMERO DE PUNTOS A INVESTIGAR Tipo de edificación

Número de puntos

 A

1 cada 225 m2

B

1 cada 450 m2

C

1 cada 800 m2

Urbanizaciones

3 por cada Ha. De terreno habilitado

OBSERVACION Cuando se conozca el emplazamiento exacto de la estructura, (n) se determinará en función del área en planta de la misma, y si no se conoce se determinará en función del área total del terreno.

2.8.3. PROFUNDIDAD (p) MINIMA A LACANZAR EN CADA PUNTO a) Cimentaciones superficiales Se determina de la siguiente manera 13

Edificio si sótano p = Df + Z Dónde:

Edifico con sótano p = h + Df + Z

Df = En edificio sin sótano, es la distancia vertical de la superficie del terreno al fondo de la cimentación. En edificios con sótano, es la distancia vertical entre el nivel del piso terminado del sótano al fondo de la cimentación. h = Distancia vertical entre el nivel del piso terminado del sótano y la superficie del terreno natural. Z = 1.5 B; siendo B el ancho de la cimentación prevista de mayor área.

b) Cimentación Profunda La profundidad mínima de cimentación profunda corresponderá a la profundidad activa de cimentación, la cual se determinará de acuerdo al tipo de cimentación empleada. Se debe analizar  la interacción entre las cimentaciones mediante los métodos aceptados por la mecánica de suelos.

2.8.4. DISTRIBUCION DE LOS PUNTOS DE EXPLORACION Se distribuirán uniformemente en la superficie del terreno y por lo menos el 70% de los puntos caerán dentro de la superficie a ocuparse con la edificación.

2.8.5. NUMERO Y TIPO DE MUESTRA A EXTRAER Cuando el plano de apoyo de la cimentación prevista no sea roca, se tomará en cada sondaje una muestra tipo Mab por estrato, o al menos una cada 2 metros de profundidad hasta el plano de apoyo de la cimentación prevista Df y a partir de éste una muestra tipo Mib o Mit cada metro, hasta alcanzar la profundidad p, tomándose la primera muestra en el propio plano de la cimentación. Cuando no sea posible obtener una muestra tipo Mib o Mit, esta se sustituirá por un ensayo “in situ” y una muestra tipo Mab.

2.9. INFORME DEL ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS Comprenderá los siguientes.

2.9.1. MEMORIA DESCRITIVA 2.9.1.1. Resumen de las Condiciones de Cimentación. a) Tipo de cimentación b) Estrato de apoyo de cimentación c) Parámetros de diseño para la cimentación  Profundidad de la cimentación.  Presión admisible.  Factor de seguridad por corte y asentamiento diferencial total. 14

2.9.1.2. Información Previa Descripción detallada de la información recibida del solicitante y de la recolectada por el Profesional Responsable.

2.9.1.3. Exploración de Campo Descripción de los ensayos realizados.

2.9.1.4. Ensayos de Laboratorio Descripción de los ensayos realizados.

2.9.1.5. Perfil del Suelo Descripción de los diferentes estratos que constituyen el terreno investigado indicando para cada uno de ellos: origen, nombre y símbolo del grupo de suelo, según el sistema unificado de suelos (SUCS, ASTM D 2487), plasticidad de los finos, consistencia o densidad relativa, humedad, color, tamaño máximo y angularidad de las partículas, olor, cementación y otros comentarios (raíces o cavidades, etc.), de acuerdo a la Norma ASTM D 2488.

2.9.1.6. Nivel de la Napa Freática Ubicación de la napa freática indicando la fecha de medición y comentarios sobre su variación en el tiempo.

2.9.1.7. Análisis de la Cimentación a) Descripción de las características físico-mecánicas de los suelos que controlan el diseño de la cimentación. b) Análisis y diseño de soluciones para cimentación Memoria de calculo Tipo de cimentación y otras soluciones profundidad de cimentación (Df) determinación de la carga de rotura al corte y factor  de seguridad (FS) estimación de los asentamientos que sufrirá la estructura con la carga aplicada. Presión admisible del terreno. Indicaciones y precauciones.

2.9.1.8. Efectos de Sismo Se proporcionara la información necesaria para el diseño de Sismo-Resistente en base a la Norma.

2.9.2. PLANOS Y PERFILES DE SUELOS 2.9.2.1. Planos de ubicación del programa de investigación Plano topográfico o planimétrico del terreno relacionado a 15

una base de referencia y mostrando la ubicación física de la cota o BM de referencia usada En el plano de ubicación se empleara la siguiente nomenclatura según corresponda.

2.9.2.2. Perfil Estratigráfico Por Punto de Investigación Se debe incluir los perfiles del suelo; así mismo, las muestras obtenidas en los resultados de los ensayos “In Situ”

2.9.2.3. Resultados de los Ensayos en Laboratorio Se incluirán los gráficos obtenidos en laboratorio.

3. EXPLORACION El objetivo de la investigación exploratoria, incluyendo pruebas de campo y laboratorio, es facilitar información cuantitativa del suelo a investigar, para dar  recomendaciones a la construcción de la obra que se realizara en dicho suelo de exploración.

3.1. TIPOS DE EXPLORACION 3.1.1. METODOS DE CARÁCTER PRELIMINAR 3.1.1.1. POZOS A CIELO ABIERTO Son excavaciones de dimensiones suficientes para que un técnico pueda bajar directamente y examinar los diferentes estratos, El cual debe de aplicar bien su criterio al analizar el suelo y llevar un registro completo de las condiciones del mismo en sus diferentes estratos, como: humedad, color, estado natural, etc.

3.1.1.2. PERFORACIONES CON PALA BARRENOS HELICOIDALES

POSTEADORAS,

Tiene como finalidad obtener muestras alteradas pero representativas, hasta una profundidad de 15 mt. Para determinar la profundidad del nivel Freático. Se utiliza en lugares donde otros equipos mecánicos no pueden ser  usados 16

Equipos   

Barreno helicoidal Barreno espiral Cuchara limpiadora, etc.

3.1.1.3. METODO DE LAVADO Es un método económico y rápido cuando se requiere una limitada información, para conocer aproximadamente la estratigrafía del suelo o la profundidad de un estado duro. Equipos   

Trípode con polea Martinete de 80 a 150 kg Tubo para ya inyección del agua

3.1.1.4. METODO DE PENETRACION ESTANDAR Es el más usado, ya que se obtiene mejores resultados y proporciona más útil la información entorno al subsuelo, es aplicado para conocer la capacidad de los mantos en los suelos plásticos, nos da una idea burda de la resistencia a la compresión simple; además, es un método que nos permite tomar muestras alteradas representativas. Equipos   

Penetrómetro o muestreado estándar. Tubería de perforación Martinete de 63.5 kg.

3.1.1.5. METODO DE PENETRACION CONICA Este método consiste en la penetración de una punta cónica en el suelo y medir la resistencia que el mismo ofrece, es útil por la rapidez de la perforación y de la obtención de información continuo, siendo muy conveniente para la localización de la profundidad de los estratos resistentes. Se dividen en:

a) Método Dinámico Se basa en la variación observada de la resistencia de la penetración cuando cambian las características del suelo.

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b) Método Estático Este tipo de prueba de campo consiste en hincar en el terreno, mediante un gato hidráulico, una barra de acero cuyo extremo inferior se instala una punta cónica; midiendo la fuerza necesaria para hincar la punta se determina la resistencia que el suelo opone a la penetración estática, y este valor se puede correlacionar, empíricamente con la resistencia al corte de las arcillas y con su compresibilidad, así como con la compacidad relativa de las arenas.

3.1.1.6. METODO DE PERFORACIONES EN BOLEOS Y GRAVAS Este es uno de os métodos donde se requiere un gran conocimiento del perforista, para la selección de las herramientas de ataque, dependiendo de la roca o dureza de la misma. Tiene como finalidad la observación de la trabazón, angulosidad, tamaño de las partículas o determinar los espesores de dichos estratos.

3.1.2. METODOS DE SONDEO DEFINITIVO 3.1.2.1. POZOS A CIELO INALTERADO

ABIERTO

CON

MUESTREO

 Ayuda a la toma directa de un trozo de suelo excavado a mano cuidadosamente, es la mejor muestra INALTERADA que se puede obtener.

3.1.2.2. METODO CON TUBO DE PARED DELGADA Consiste en un tubo afilado de 7.5 a 10 cm de diámetro que se hincan a presión para obtener muestras relativamente inalteradas de suelos finos blandos o semiduros.

3.1.2.3. METODO ROTATORIO PARA ROCA Cuando el sondeo alcanza una capa de roca más o menos dura o cuando en el curso de la perforación las herramientas usadas por otro método tropiezan con un bloque grande y no es posible lograr la penetración o esta es mínima a los 50 golpes, a de recurrirse a un procedimiento diferente para la obtención de muestras empleando máquinas perforadoras de rotación con brocas de diamante o de tipo cáliz.

3.1.3. METODOS GEOFISICOS 3.1.3.1. METODO SISMICO Consiste en provocar una explosión en un punto 18

determinado del área a explorar usando una pequeña carga de explosivo, usualmente nitro amonio. Por la zona a explorar se sitúan geófonos cada 15 ó 30 cm. Este procedimiento se funda en la velocidad de propagación de las ondas vibratorias de tipo sísmico a través de diferentes medios materiales.

3.1.3.2. METODO DE RESISTENCIA ELECTRICA Consiste en inducir una corriente eléctrica a través de los suelos, de tal forma que se presente una mayor o menor  resistividad eléctrica para determinar la presencia de estratos de roca en el subsuelo. Mayores resistividades corresponden a rocas duras, siguiendo con rocas suaves y así sucesivamente hasta valores menores correspondientes a suelos suaves saturados.

3.1.3.3. METODO DE MAGNETICOS Y GRAVIMETRICOS Para el primero se utiliza un magnetómetro, que mide la componente vertical del campo magnético terrestre en la zona considerada en varias estaciones próximas entre sí. En los métodos gravimétricos se mide a aceleración del campo gravitacional en diversos puntos de la zona a explorar. La información que proveen estos métodos es algo errática y difícil de interpretar.

3.2. EXPLORACION DE SUELOS CON POZOS A CIELO ABIERTO 3.2.1. CALICATAS Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar, es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa en suelos con grava, es un medio muy efectivo para exploración y muestreo de suelos de fundación y materiales de construcción a un costo relativamente bajo. OBSERVACIÓN Es necesario registrar la ubicación y elevación de cada pozo, los que son numerados según la ubicación. Si un pozo programado no se ejecuta, es preferible mantener el número del pozo en el registro como "no realizado" en vez de volver a usar el número en otro lugar, para eliminar  confusiones. 19

ANEXOS

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3.2.2. PERFIL ESTRATIGRAFICO Es el que se realiza a partir de datos de perforaciones, exploración o sondeos geofísica (datos indirectos), o bien de cortes naturales o artificiales del terreno que muestran las rocas que conforman la columna estratigráfica, mediante los cuales se pueden construir la estratigrafía del subsuelo, según la profundidad que demanda el proyecto.

4. CLASIFICACION DE SUELOS 4.1. CLASIFICACION DE SUELOS SEGÚN SUCS Dicha clasificacion se vale de unos simbolos de grupo, consistentes en un prefijo que designa la composicion del suleo y un sufijo que matiza sus 21

propiedades. En el siguiente esquema se muestran dichos simbolos y significacion:

En funcion a estos simbolos, se pueden establecer diferentes conbinaciones que difinen de uno y otro tipo de suelo Este sistema fue adaptado por la ASTM (american Society of Testing Materiales) como parte de sus metodos normalizados. Como se puede observar en la tabla existente hay una clara distincion entre tres grandes grupos: a) Suelos de grano grueso (G Y S): Formados por gravas y arenas con menos del 50% de contenido en finos, empleando el tamiz 0.080 UNE (#200ASTM). b) Suelos de grano fino (M Y C): Formados por suelos con al menos un 50% de contenido en limos y arcillas. c) Suelos organicos fino (O Y Pt): Constituidos fundamentalmente por  materia organica. Son inservibles como terreno de cimentacion. Tabla de casificacion de suelos SUCS

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4.2. CLASIFICACION DE SUELOS SEGÚN AASHTO La american asociation of state highway and transportarion oficials (AASHTO), considera 7 grupos basicos de suelos, enumerados desde  A1 hasta el A-7. Asu vez, algunos de estos grupos presentan subdiviciones; asi, el A-1 y el A-7 tienen dos sub grupos y el A-2,cuatro. Los unicos ensayos necesarios para encuadrar un suelo dentro de un grupo u otro son el analisis granulometrico y los limites de atterberg. Si queremos determinar su posicion relativa dentro del grupo, es necesario introducir un concepto de indice de grupo (IG), expresado como un numero entero con un valor comprendido entre 0 y 20 en funcion del porcentaje del suelo que pasa a travez del tamiz # 200 ASTM (0.080UNE): IG = 0.2 a + 0.005 a.c + 0.01 b.d Donde:

a : Es el porcentaje en exceso sobre 35, de suelo que pasa por dicho tamiz, sin pasar del 75. Se expresa como un numero entero con un valor comprendido entre 0 y 40. b : Es el porcentaje en exceso sobre 15, de suelo que atravieza el tamiz, sin superar un valor de 55. Es un numero entero que oscila entre 0 y 40. c : Es el exceso de (LL) sobre 40 y nunca superior a 60. Se expresa como un numero entero superior a 20. d : Es el exceso de indice de palsticidad (IP) sobre 10, nunca superior a 30. Es tambien numero entero positivo comprendido de 0 a 20. Tabla de casificacion de suelos ASSHTO

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5. ENSAYOS DE LABORATORIO Los ensayos de laboratorio constituyen hoy la herramienta principal para el estudio de las características geotécnicas del terreno, sirven para determinar  parámetros de diseño más precisos en una edificación; teniendo en cuenta que tipo de construcción se va a realizar, entre ellos tenemos.

5.1. ENSAYO DE HUMEDAD (ASMT D 2216) Estos método de ensayo es para determinar el peso de agua eliminada, secando el suelo húmedo hasta un peso constante en un horno controlado a 110 ± 5 °C*. El peso del suelo que permanece del secado en horno es usado como el peso de las partículas sólidas. La pérdida de peso debido al secado es considerado como el peso del agua. EQUIPOS      

Horno de secado Balanzas Recipientes Desecadores Sumidero de calor  Mezcladores

5.2. ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO (ASMT D 422) Este método de ensayo tiene como finalidad de obtener la distribución por  tamaño de las partículas en una muestra de suelo. Así es posible también su clasificación mediante los sistemas de AASHTO o SUCS. Para obtener la distribución de tamaños se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden de creciente.

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EQUIPOS     

Un juego de tamices normalizados según la tabla anterior  Balanzas con capacidades superiores a 20 kg y 2000 gr, con precisiones de 1 gr. Y 0.1 gr. Respectivamente. Horno de secado con circulares de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 110° Un vibrador mecánico. Herramientas y accesorios; bandejas metálicas, poruña, plástico y escobillas.

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5.3. ENSAYO DE LIMITE LIQUIDO Y LIMITE PLASTICO (ASTM D 4318) Estos métodos de ensayo son para la determinación del límite líquido, límite plástico, y el índice de plasticidad de los suelos, para ellos se da a conocer.

5.3.1. Limite Líquido: El contenido de agua, en porcentaje, de un suelo en el límite definido arbitrariamente entre los estados semilíquido y plástico.

5.3.2. Limite Plástico: El contenido de agua, en porcentaje, de un suelo en el límite entre los estados plástico y semisólido.

5.3.3. Índice de Plasticidad: El rango de contenido de agua más que un suelo se comporta plásticamente. Numéricamente, es la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico. Para la determinación de estos estados se realizara lo siguiente:

El límite líquido se determina mediante la realización de ensayos en los que se lleva una parte de la muestra en una copa de bronce, dividido en dos por una herramienta de ranurado, y luego se deja fluir juntos hasta chocar causada por los golpes repetidos ocasionadas en la copa en un dispositivo mecánico estándar. El límite plástico se determina presionando alternativamente  juntos y rodar en un cilindro de 3.2 mm (1/8’’) de diámetro una

pequeña porción de suelo de plástico hasta que su contenido de agua se reduce a un punto en el que el hilo se desmorona y no puede ya ser presionado y laminados de nuevo. El contenido de agua del suelo en este punto se presenta como el límite plástico. Humedad minina con la cual pueden moldearse cilindros de suelo de 3 mm de diámetro sin que estos se fisuren.

EQUIPOS LIMITE LÍQUIDO         

Copas de casa grande Ranurador plano triangular  Juego de tamices Espátula de metal Capsula de porcelana Frasco lavador con agua destilada Balanza con precisión de 0.01 gr. Lata para humedad Horno de secado

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LIMITE PLASTICO 

Vidrio de pulido



Varilla de 1/8’’ de diámetro



Capsula de porcelana y espátula Balanza con precisión de 0.01 gr. Lata para humedad Frasco lavador con agua destilada

  

5.4. CONSOLIDACCION UNIDIMENCIONAL (ASTM D 2435) Este método comprende un procedimiento para determinar la velocidad y la magnitud de la consolidación del suelo cuando éste está confinado lateralmente, cuando está cargado y drenado axialmente. Los datos del ensayo de consolidación pueden ser utilizados para desarrollar un estimado de la velocidad y la cantidad de los asentamientos totales y diferenciales de una estructura o un terraplén. De esta manera, los valores calculados son frecuentemente de importancia, en primer lugar en la selección del tipo de cimentación y en segundo lugar en la evaluación de su competencia.

EQUIPOS   

Dispositivo de carga Cajas de consolidación Piedras porosas: el diámetro de la piedra deberá ser de 0.2 a 0.5 mm y su espesor deberá ser lo suficiente para prevenir su ruptura. 28

      

Tallador o cortador cilíndrico. Diformimetro Balanza. Horno de secado. Extensómetro: Para medir el cambio en altura de la muestra. Equipos diversos: Espátulas, cuchillos, cierras, etc. Recipiente de contenido de humedad.

5.5. ENSAYO CORTE DIRECTO (ASTM D 3080) Con este ensayo se obtienen dos parámetros del suelo, la cohesión y ángulo de fricción interna. Se usa el aparato de corte directo, que consiste en una caja de sección cuadrada o circular dividida horizontalmente en dos mitades. Dentro de ella se coloca la muestra de suelo con piedras porosas en ambos extremos, se aplica una carga vertical de confinamiento (esfuerzo normal) y luego una carga horizontal (esfuerzo cortante) creciente que origina el desplazamiento de la mitad móvil de la caja originando el corte de la muestra.

EQUIPOS 

Dispositivo de carga 29

         

Cajas de corte Piedras porosas: el diámetro de la piedra deberá ser de 0.2 a 0.5 mm y su espesor deberá ser lo suficiente para prevenir su ruptura. Dispositivo para medir y aplicar la fuerza normal Dispositivo para cortar la muestra Dispositivo para medir la fuerza de corte Contenedor de la caja de corte Anillo cortante Indicador de deformación Balanza. Herramientas y accesorios; bandejas metálicas, cuchillos, extractor de muestra, calibrador, cierra de alambre, agua destilada.

5.6. ENSAYO DE COMPRESIÓN NO CONFINADA (ASTM D 2166) Tiene por finalidad, determinar la resistencia a la compresión no confinada (qu), de un cilindro de suelo cohesivo o semi-cohesivo, e indirectamente la resistencia al corte (c), por la expresión: c = qu / 2 (kgs/cm2) Este ensayo es ampliamente utilizado, ya que constituye un método rápido y económico. Consiste en un ensayo uniaxial, en donde la probeta no tiene soporte lateral. 30

EQUIPOS     

Máquina de compresión Horno secadora Dial o lector de deformación Balanza de 1000 gr. de capacidad y 0.01 gr. De precisión Herramientas y accesorios: molde y pisón, compactador de equipo, cuchillo, recipiente metálico y otros.

5.7. ENSAYO TRIAXIAL Es un ensayo que se emplea para determinar los principales parámetros resistentes de un suelo, es decir, delimitar los estados de tensiones principales posibles de los no posibles. El umbral que separa ambos estados es una recta que viene definida por  el ángulo de rozamiento interno del suelo (φ’) y la cohesión (C).

Existen diferentes tipos de ensayos triaxiales que a continuación se describirá brevemente:

5.7.1. ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO DRENADO Se trata de confinar las 3 probetas a presiones diferentes y a continuación romper la muestra a través del pistón vertical. La rotura se realiza lentamente para corregir cualquier variación intersticial que pudiera inducir a la rotura con la presión de agua del exterior.

5.7.2. ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO NO DRENADO (ASTM D 4767) Se diferencia del anterior en que una vez terminada la consolidación se cierra el drenaje de agua exterior. Esto permite conocer las tensiones efectivas en la probeta en todo momento. 31

5.7.3. ESAYO TRIAXIAL NO CONSOLIDAD Y NO DRENADO (ASTM D 2850) Sirve para determinar la resistencia de un suelo en condiciones de resistencia a corto plazo. La densidad, la adherencia y unión entre partículas permanece intactas independientemente del nivel de carga.

EQUIPOS       

Dispositivo de carga axial Dispositivo para medir la carga axial Cámara de compresión Triaxial Pistón de carga axial Dispositivo de control de presión Balanza de 0.01 gr. De precisión Herramientas y accesorios: recipiente de caucho, calibrador, cuchillo, piedras porosas, anillo de caucho, papel filtro, etc.

5.8. ENSAYO DE COMPACTACION PRÓCTOR MODIFICADO (ASTM D 1557) Es un ensayo de compactación de suelo que tiene como finalidad determinar la relación entre el contenido de humedad y el peso unitario seco de los suelos compactados.

EQUIPOS      

Molde de 101.6 y de 152.4 mm. De diámetro. Martillo Martillo manual Martillo mecánico Balanza Horno de secado 32

 

Tamices 3/4, 3/8, y # 4 de acuerdo a norma Herramientas y accesorios: bandeja de mezclado, cuchara, paleta, espátula, etc.

5.9. ENSAYO DE PESO VOLUMETRICO DE SUELOS COHESIVOS (BS 1377) Se le conoce también como peso unitario o como peso específico de masa. Este ensayo tiene como finalidad relacionar el peso de la masa entre su volumen de la masa del suelo, para ello, se consideran las tres fases del suelo.   

Fase gaseosa Fase liquida Fase solida Dónde: Wm = Peso de la masa Vm = Volumen de la masa

EQUIPOS: 33

   

Probeta graduada de 1000 ml. Balanza de 0.1 gr. De precisión. Pipeta, espátulas. Parafina de peso específico conocido.

5.10. ENSAYO DE LIMITE DE CONTRACCION (ASTM D 427) Este ensayo tiene como finalidad determinar el contenido de humedad por debajo cual no se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo. Los cambios en el volumen de un suelo fino se producen por encima de la humedad correspondiente al límite de contracción. EQUIPOS:   

      

Capsula de contracción Plato de evaporación Recipiente volumétrico de vidrio para medir la cantidad de volumen que ocupa el suelo. Placa plástica con tres apoyos. Probetas graduada Balanza de 0.1 gr. De precisión. Tamiz N° 40 Mercurio Horno de secado. Espátula y otros. 34

5.11. ENSAYO DE DENSIDAD RELATIVA La densidad relativa indica el estado de compact acidad de cualquier tipo de suelo. Sin embargo, y de acuerdo a cómo se determina el valor de la densidad relativa, surgen dificultades para suelos granulares con bolones. Para los suelos finos, la densidad relativa no tiene interés ya que los procedimientos de vibración utilizados para obtener la densidad máxima referente de la densidad relativa no son efectivos en estos suelos, para los cuales el ensayo de compactación será el utilizado en la especificación de los rellenos.

EQUIPOS:     

Molde patrón de compactación o molde de volumen calibrado Equipo de vibración manual o mecánico. Dispositivo de compactación. Balanza de 0.1 gr. De precisión. Herramientas y otros.

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6. CONCLUSIONES  A lo largo de la presente investigación logro demostrarse la importancia de la Norma E-050 Suelos y Cimentaciones, específicamente sobre el estudio de característica del suelo, mediante procesos de investigaciones. El Estudio de Mecánica de Suelos está directamente ligado con el diseño y construcción de proyectos de Ingeniería Civil, puesto que proporciona los parámetros necesarios para poder llevar a cabo el análisis de los puntos de apoyo o cimentaciones de una estructura sobre el suelo de soporte para que se produzca una transmisión eficiente de las cargas al terreno. El Estudio de Mecánica de Suelos es indispensable en la planificación de una edificación, puesto que determina importantes parámetros geotécnicos para el diseño óptimo y seguro de la cimentación de la estructura, en lo referente a tipo de cimentación, profundidad de cimentación, capacidad de carga del suelo de soporte y estimación por aplicación de las cargas de asentamientos elásticos o inmediatos y diferidos a través del tiempo. La conclusión final de todo el estudio, es que por más simple que parezca, el Estudio de Mecánica de Suelo es muy importante para un óptimo diseño de una estructura. Para ello se desarrolló y dio a conocer los diferentes métodos de investigación y ensayos In situ y en laboratorio, para un óptimo estudio de los suelos; cabe recalcar, que los ensayos mencionados son de suma importancia, ya que estos recopilan la información necesaria de las características de un suelo.

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