Suelos

SUELOSSUELOS

Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Daniel Nadal Huertas y Juan Manuel Medina

SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓNPROFESORES: Daniel Huertas Nadal y Juan Manuel Medina

CONTENIDO

Aspectos generales Relación con la topografía Tipos de suelo

Estudio de suelos

SUELOSSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Daniel Nadal Huertas y Juan Manuel Medina

¿ Que voy a construir…y…donde?

La relación del terreno con el edificio y su implantación, su orientación, las vistas, el respeto por el paisaje, ha sido y es, una constante a lo largo de la historia de laarquitectura.

SUELOS

Petra, Jordania

Proceso de configuración o desarrollo formal de un proyecto arquitectónico. Tomado de “Construir la arquitectura”, Desplazes (2010).

TIPOLOGIA TECTONICA

TOPOLOGIA

Forma delproyecto

Terreno

Energía

Estudio de la topografía

INTRODUCCIONEstudio del lugar

…el terreno es el encargado de recibir las cargas del edificio que se transmiten a través de la cimentación, estas cargas modifican el estado de equilibrio del mismo…

Cargas transmitidas por la estructura a la cimentación

Fuerzas del terreno que asumen las cargas transmitidas por la cimentación

Acción + Reacción = 0

SUELOS

Reacción

Acción

Tomadode:Control integraldelaedificación, Puyana (1991)

Proyecto Arquitectónico Proyecto Estructural

EL SUELO: Conjunto de materiales originados por lameteorización

MantoNúcleo exterior

Núcleo interior

Corteza

Meteorización: consiste en la alteración que experimentan las rocas en contacto con elagua, el aire y los seres vivos. Puede ser física o Química

Erosión: consiste en el desgaste y fragmentación de los materiales de la superficieterrestre por acción del agua, el viento, etc. Los fragmentos que se desprenden reciben elnombre de detritos.

Transporte: consiste en el traslado de los detritos de un lugar a otro.

Sedimentación: consiste en el depósito de los materiales transportados, reciben elnombre de sedimentos, y cuando estos sedimentos se cementan originan las rocassedimentarias.

Èl lecho rocoso empieza a desintegrarse

La materia organiza facilita la desintegración

Se forman los horizontes El suelo desarrollado sustenta una vegetacióndensa

TIEMPO

Los suelos se forman en la superficie de la tierra, donde la roca dura o los sedimentos bandos y sueltos superficiales sontransformados por numerosos procesos físicos, químicos y bilógicos, dependientes de la proximidad de la atmosfera.

Perfildel suelo

Contienen grandes cantidades de óxidos dehierro, lo que significa que es un terrenodrenado, fértil y no muyhúmedo.

Son poco fértiles debido a que los óxidos dehierro han reaccionado frente al agua,convirtiéndolos en una zona mal drenada.

Grises pueden tener poco hierro u oxígeno yposeer muchas sales alcalinas como carbonatode calcio.

VARIEDAD CARACTERISTICAS

Son más fértiles que los claros . Pero tambiénun suelo oscuro puede significar exceso dehumedad no siendo indicador de fertilidad.

Según los minerales y elementos orgánicos que tenga el suelo, dependerá la fertilidad y característicasquímicas. A través del color podemos conocer la variedad frente a la que estemos.

Suelos humíferos (tierra negra): Tienen abundante materiaorgánica en descomposición, de color oscuro, retienen bien elagua y son excelentes para el cultivo.

SUELOS IDEALES PARA CULTIVO

SUELOS IDEALES PARA LA CONSTRUCCION

Suelos pedregosos: Formados por rocas de todos los tamaños, no retienen el agua y no son buenos para el cultivo.

SUELOS QUE NECESITAN TRATAMIENTOSuelos arcillosos: Están formados por granos finos de coloramarillento y retinen el agua formando charcos. Si se mezclancon humus pueden ser buenos para cultivar.

Suelos arenosos: No retienen el agua, tienen muy pocamateria orgánica y no son aptos para la agricultura, ya que notienen nutrientes.

Suelos calizos: Tienen abundancia de sales calcáreas, son de color blanco, secos y áridos, y no son buenos para la agricultura.

Suelos mixtos: tiene características intermedias entre los suelos arenosos y los suelos arcillosos.

Los suelos se depositan en capas heterogéneas que conforman la superficie del terreno, y seclasifican según el tamaño de sus partículas.

Suelo orgánico/Relleno/Capa VegetalArcillasLimosArenas Gravas

Suelos Finos

--------Suelos Granulares

óSuelos Gruesos

Rocas -------------------------

definición

----------- definición

definición

Suelo Orgánico/RellenoSon terrenos, en general, no aptos para cimentar sobre ellos.Entre ellos se encuentran los fangos inorgánicos, los terrenosorgánicos y los terrenos de relleno. Estos últimos podrían seraptos para cimentar si poseen buena compactación.

Los rellenos artificiales hacen suelos heterogéneos y de alta deformabilidad.SUELOS

VolverSUELOS

Suelos Finos

SUELOS

También llamados suelos cohesivos o coherentes son aquellos cuyo porcentaje en finos es superior al 35en peso y están formados fundamentalmente por arcillas, que pueden contener áridos en cantidad moderada. Al secarse forman terrones que no pueden deshacerse con los dedos.

ARCILLAS (C)Partículas microscópicas, alargadas y muy delgadas, con tamaños menores a 0.005 mm. Sus propiedades son diferentes a las de la roca madre, y tienen propiedades cohesivas. Inestables ante la presencia del agua.

Intercalaciones deLimos y arenas

ARCILLAS EXPANSIVASSon arcillas que presentan cambio de volumen con los cambios de humedad, cuando la arcilla se humedece sufre una fuerte expansión que produce daños en elementos estructurales y de cerramiento, sobre todo en zonas con condiciones climáticas con largas o intermitentes periodos de humedad. Cuando la arcilla se encuentra a una considerable distancia de la superficie, la expansión y contracción se reduceconsiderablemente.

LIMOS (M)Partículas entre 0.075 y 0.005 mm de tamaño. Conforman depósitos blandos y se encuentran mezclados con arenas y gravas.Volver

Suelos Ganulares o GruesosSon terrenos cuyo porcentaje de finos es inferior al 35en peso. Están formados principalmente por áridos, grava, arena y limo inorgánico, pudiendo tener arcilla en cantidad moderada, no tienen cohesión (adherencia) entre sus partículas y son permeables al agua. Su resistencia se debe al rozamiento interno entre sus granos. Por tanto, su capacidad portante, o aptitud para soportar las cargas, crece al aumentar el tamaño de los granos, la compacidad y profundidad en que esté situado el estrato.

ARENAS (S)Partículas entre 4.7 y 0.075 mm de tamaño. Su firmeza depende del grado de compactación y de la presencia de agua (nivel freático).

GRAVAS (G)Partículas producto de la meteorización física (erosión, abrasión) de la roca madre. Su tamaño está comprendido entre 75 y 4.7 milímetros.

VolverSUELOS

ROCAS (R)Agregado de minerales unidos por elevadas fuerzas cohesivas. El mejor terreno de cimentación, resiste mucho a compresión y no presentan, en general problemas de asientos.

ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS IGNEAS

ROCAS METAMORFICASSUELOS

Tipos de Rocas(según su origen)

IGNEAS

METAMORFICAS

SEDIMENTARIAS

Volcánicas Plutónicas

TexturaFoliada Textura no foliadaDetríticas Químicas Organógenas

granito

andesita

pómez

basalto

peridotita

sienita

pizarra

Micaesquisto

mármol

cuarcita

halita

arenisca

conglomerado

arcilla

Caliza conchífera

Carbón. Lignito

Petróleo.

GRADO DENOMINACIÓN CRITERIO DE RECONOCIMIENTO

I Roca sana o frescaLa roca no presenta signos visibles de meteorización, pueden existir ligeras pérdidas de color o pequeñas manchas de óxidos en los planos de discontinuidad.

II Roca ligeramente meteorizadaLa roca y los planos de discontinuidad presentan signos de decoloración. Toda la roca ha podido perder su color debido a la meteorización y superficialmente ser más débil que la roca sana.

III Roca moderadamente meteorizadaMenos de la mitad del material está descompuesto a suelo. Apareceroca sana o ligeramente meteorizada de forma continua o en zonasaisladas.

IV Roca meteorizada o muy meteorizada

Más de la mitad del material está descompuesto a suelo. Aparece roca sana o ligeramente meteorizada de forma discontinua.

V Roca completamente meteorizada Todo el material está descompuesto a un suelo. La estructura originalde la roca se mantiene intacta.

VI Suelo residualLa roca está totalmente descompuesta en un suelo y no puede reconocerse ni la textura ni la estructura original. El material permanece in situ y existe en cambio de volumen importante.

SUELOSUniversidad de Los Andes. Departamento de ArquitecturaSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Daniel Nadal Huertas y Juan Manuel Medina

PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIÓN

TERRENO TIPOS Y CONDICIONES PRESIÓN ADM. (Mpa)

ROCAS -Rocas ígneas y metamórficas. Granito, diorito, basalto, gnesis.

-Rocas metamórficas foliadas sanas. Esquistos, pizarras.

-Rocas sedimentarias sanas. Pizarras cementadas, limolitas, areniscas, calizas sin karstificar, conglomerados cementados.

- Rocas arcillos sanas.

-Rocas diaclasadas de cualquier tipo con esciamiento de discontinuidades superior a 0.30 m, excepto rocas arcillosas.

-Calizas areniscas y rocas pizarrosas con pequeño espaciamiento de los planos de estratificación.

- Rocas muy diaclasadas o meteorizadas.

0.5 a 1

Investigado in situ

Mpa= Mega Pascal =10 Kilogramos fuerza/cm2 ; 1 MPa = 10Kgf/cm2

PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIÓN

TERRENO TIPOS Y CONDICIONES PRESIÓN ADM. (Mpa)

SUELOS GRANULARES (FINOS INFERIOR AL 35

EN PESO)

-Gravas y mezclas de arena y grava, muy densas.

-Gravas y mezclas de grava y arena medianamente densas adensas.

-Gravas y mezclas de arena y grava, sueltas.

-Arena muy densa

-Arena medianamente densa.

-Arena suelta.

0.2 a 0.6

0.1 a 0.3

SUELOS FINOS(FINOS SUPERIOR AL 35

EN PESO)

- Arcillas duras

-Arcillas muy firmes

-Arcillas firmes

-Arcillas y limos blandos

-Arcillas y limos muy blandos

0.3 a 0.6

0.15 a 0.3

0.175 a 0.15

<0.075

SUELOS ORGÁNICOS Estudio Especial

RELLENOS Estudio Especial

EstratificaciónA la secuencia de los depósitos que van formando los suelos, se les denominan estratos,estos son variados en composición, espesor, posición y profundidad.

Se entiende como el nivel en el cual se encuentran las fuentes acuíferas subterráneas presentes en cualquier terreno. Dependiendo del tipo de suelo, su altura y su proximidad a fuentes hídricas, este nivel se puede encontrar a diferentes profundidades (desde pocos cm a varios metros debajo de la superficie) .

NIVEL FREÁTICO:

El agua circula por el espacio poroso, queda retenida en los “huecos” delsuelo y está en constante competencia con depósitos de aire por espacio.

PRESENCIA DE AGUA EN LOS SUELOS:

DRENAJE: Eliminación de agua de superficie por infiltración, permeabilidad y escurrimiento.INFILTRACIÓN: Velocidad con que entra el agua en el suelo.PERMEABILIDAD: Movimiento del agua en flujo saturado en cada uno de los estratos del suelo. ESCURRIMIENTO: Eliminación del agua superficial debida al relieve.

PROBLEMAS: humedad, inundación desecamiento

-Impermeabilización-Bombeo del Agua y devolverla al suelo mediante filtración-Dejar pasos de agua al interior de la estructura y luego conducir filtrar el agua de nuevo hacia el suelo

ALTERNATIVAS SUELOSSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Daniel Nadal Huertas y Juan Manuel Medina

Estudio de Suelos y Cimentación

Tomadode:Control integraldelaedificación, Puyana (1991)SUELOS

-observaciones del terreno mediante satélites y fotografíasaéreas.-consulta de mapas geológicos o de microzonificación e informaciónestadística-sondeos de muestreo-pruebas de resistenciaexperimentales

Estudio Preliminar

-revisión de los informes previos del lugar

Manual (barreno)

SUELOS

mecánico (trípode)

Microzonificación Sísmica (Bogotá)

ROCAS GRAVAS ARENAS LIMOS ARCILLAS

ARCILLOLITAROJA

DESECAMIENTO DE LA SÁBANA DE BOGOTÁ:

ESTUDIO DE SUELOS DETALLADOOBJETIVOS DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO:

1. Determinar la adecuación del terreno al proyecto2. Determinar un sistema de cimentación adecuado yeconómico3. Determinar las dificultades que pueden surgir durante el proceso de la construcción4. Determinar la posible aparición y/o causa de todos los cambios en las condiciones del subsuelo

zapatas pilotes placa flotante

OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELOCalicatasocatas:excavaciones de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala

retroexcavadora.Sondeos:perforaciones de pequeño diámetro (65 -140 mm) de profundidades superiores a las de las

calicatasSUELOS

OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELOCalicatas

-MUESTRAS ALTERADAS: Muestras del suelo obtenidas con sondas manuales. El método de extracción altera la estructura natural del subsuelo. Son útiles para la evaluación visual de los estratos, la estimación del contenido de humedad y ciertos ensayos de laboratorio.-MUESTRAS INALTERADAS: Muestras extraídas por medio de trépanos huecos. Permiten conservar la estructura y propiedades naturales del subsuelo. Método idóneo para subsuelos rocosos o arcillosos.

Muestra alterada

SUELOS

Muestra inalterada

OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELOSondeos

Alcanzar profundidades superiores a las que se consiguen con calicatas.Reconocer el terreno bajo el nivel freático.Atravesar capas rocosas o de suelo muyresistente.Realizar ensayos "in situ" específicos, como el ensayo de penetración estándar

Tubos Shelby

SPT, presiómetro, molinete, permeabilidad "in situ", etc. SUELOSSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Daniel Nadal Huertas y Juan Manuel Medina

Ensayo de Penetración EstándarConsiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara(cilíndrica y hueca. Esto permite determinar la resistencia del suelo a lapenetración.

Sondeo con máquina

SUELOS

Sondeo manual

Ensayo SPT

ENSAYOS GEOTÉCNICOS DE LABORATORIOPruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, se clasifican en:

Ensayos de identificaciónFísicos: granulometría, plasticidad o peso específico de partículas. Químicos: contenido en sulfatos, carbonatos o materia orgánica.

Ensayos de estado: humedad natural, peso específico seco o aparente.Ensayos de permeabilidad: en permeámetros de carga constante, de carga variable o en célula triaxial.Ensayos de cambio de volumen:Ensayos de resistencia: compresión simple, corte directo (CD, CU, UU), compresión triaxial (CD, CU, UU).Ensayos sobre rocas: compresión simple, carga puntual, corte directo, índice de durabilidad , compresión triaxial.Ensayos químicos sobre agua freática: obtención de pH, de contenido en sales solubles o de elementos

Suelos

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