UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA INGENIERIA CIVIL CIMENTACIONES 1

TAREA NO: 1 EXPLORACION DEL SUELO Y SUBSUELO

Guatemala 25 de Julio de 2012

Escuela de Ingeniería civil Área de Estructuras

Investigación Cimentaciones 1 Exploración del suelo y subsuelo. Página 1

Exploración Subsuperficial

El proceso de identificar las capas o estratos de depósitos que subyacen bajo una estructura propuesta y sus características físicas se denomina exploración del subsuelo. Su propósito es obtener información que ayuda al ingeniero geotécnico en:

1. Seleccionar el tipo y profundad de la cimentación adecuada para una estructura dada. 2. Evaluar la capacidad de carga de la cimentación. 3. Estimar el asentamiento probable de una estructura. 4. Detectar problemas potenciales de la cimentación (por ejemplo, suelo expansivo,

suelo colapsable, relleno sanitario etc.) 5. Determinar la localización del nivel freático. 6. Predecir el empuje lateral de tierra en estrucutas como muros de contención,

tablaestacados y cortes arriostrados. 7. Establecer métodos de construcción para condiciones cambiantes del subsuelo.

También puede ser necesaria cuando se contemplan adiciones y alteraiones a estructuras existentes.

Programa de Exploración del subsuelo.

La exploración del subsuelo comprende varias etapas, entre ellas la recolección de información preliminar, el reconocimiento y la investigación del sitio.

Recolección de información preliminar

Esta etapa incluye la obtención de información respecto al tipo de estructura por construir y su uso general. Para la construcción de edificios deben conocerse las cargas aproximadas y el espaciamiento de las columnas, así como el reglamento local de construcción y los requisitos para el sótano. La construcción de puentes requiere la determinación de la longitud del claro y las cargas en pilares y estribos. Una idea general de la topografía y del tipo de suelo que se encontrara cerca y alrededor del sitio propuesto se obtiene de las siguientes fuentes.

1. Mapas de levantamientos geológicos en el IGN. 2. Reportes de suelos del condado del servicio de conservación de suelo del

departamento de agricultura del país. 3. Mapas agronómicos publicados por los departamentos de agricultura de varios

estados. 4. Información hidrológica publicados por el instituto nacional de vulvanologia y

meteorología.

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5. Manuales sobre suelos de los departamentos de caminos publicados por la dirección general de caminos.

La información obtenida asi es sumamente útil en la planeación de una investigación de sitio. En algunos casos se logran ahorros considerables si se detectan de antemano problemas que pueden luego encontrarse en el programa de exploración.

Reconocimiento

El ingeniero debe siempre hacer una inspección visual del sitio para obtener información sobre:

1. La topografía general del sitio, la posible existencia de canales de drenaje, tiraderos de basura y otros materiales. Además, la evidencia de flujo plástico en taludes y grietas profundas y amplias a intervalos regularmente espaciados puede ser indicativo de suelos expansivos.

2. Estratificación del suelo en cortes profundos, como los que se realizan para la construcción de carreteras y vías férreas cercanas.

3. Tipo de vegetación en el sitio, que indique la naturaleza del suelo. 4. Niveles de agua freática, que son determinados por observación de pozos cercanos. 5. Tipos de construcciones vecinas y exitencia de grietas en muros u otros problemas. 6. Huellas de niveles altos del agua en edificios y en estribos de puentes altos.

La naturaleza de la estratificación y propiedades físicas de suelos vecinos también se obtienen de reportes disponibles de la exploración del suelo para estructuras existentes.

Investigación del sitio.

La fase de investigación del sitio del programa de exploración consiste en la planeación, efectuar sondeos de prueba y recolectar muestras del suelo a los intervalos deseados para subsecuentes observaciones y pruebas de laboratorio. La profundidad puede ser cambiada durante la operación de barrenado, dependiendo del subsuelo encontrado. Para determinar la profundidad mínima aproximada de barrenado los ingenieros usan las reglas establecidas por la ASCE Cuando se esperan excavaciones profundas, la profundidad de la perforación debe ser por lo menos 1.5 veces la profundidad de la excavación. En ocasiones, las condiciones del subsuelo requieren que la carga de cimentación sea transmitida al lecho rocoso. La profundidad mínima de barrenado para la extracción de nucles de roca es aproximadamente de 3m. Si el lecho rocoso es irregular o esta intemperizado, los barrenos tendrán que ser mas profundos.

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No existen reglas fijas acerca del espaciamiento de los barrenos. El espaciamiento pued ser incrementado o disminuido, dependiendo de las condiciones del subsuelo. Si varios estratos de suelo son mas o menos uniformes y predecibles, se necesitarn menos barrenos que en estratos homogéneos.

El ingeniero, también debe tomar en cuenta el costo ultimo de la estructura al tomar decisiones relativas a la extensión de la exploración de campo, para la cual debe destinarse generalmente entre 0.1 y 0.5% del costo de la estructura. Los sondeos en suelos se llevan a cabo por varios métodos: Con barreno, con lavado, por percusión y la perforación rotativa.

Perforaciones Exploratorias en Campo

Perforación Con Barreno

La perforación con barreno es el método más simple de efectuar sondeos de exploración. Existen dos tipos: La barrena de agujeros para postes y la barrena helicoidal. Las manuales no deben usarse para excavaciones de más de 3 a 5m. Sin embargo, se usan para exploraciones de suelo en algunas carreteras y en estructuras pequeñas. Existen barrenas helicoidales eléctricas adecuadas para perforaciones mas profundas. Las muestreas de suelo obtenidas en tales perforaciones están sumamente alteradas. En suelos no cohesivos o con baja cohesión, las paredes de los barrenos no son estables por si mismas. En tales circunstancias, un tubo metalico se usa como ademe para impedir que el suelo se derrumbe. Cuando se dispone de energía eléctrica las barrenas de perforación continua son probablemente las mas idóneas. La energía para efectuar el trabajo se suministra desde torres de perforación montadas en camiones o tractores. De esta manera se efectúan fácilmente barrenos de hasta 60 – 70m de profundidad.

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El sondeo de lavado es otro método de efectuar perforaciones. En este, un ademe de aproximadamente 2 – 3m de largo se hinca en el terreno. El suelo dentro del ademe se retira entonces por medio de un trepano cortante unido a un vástago perforador. El agua es inyectada a través del vástago perforador y sale a muy alta velocidad por los agujeros en el fondo del trepano. El agua y las partículas desmenuzadas de suelo ascienden por el agujero del taladro y fluyen en la parte superior del ademano atravez de una conexión en T. El agua de lavado se recoge en un recipiente.

La perforación rotatoria es un procedimiento en el cual trepanos rotatorios de preforacion unidos al fondo de las varillas perforadoras cortan y muelen el suelo y profundizan el barreno. Existen varios tipos de trepanos perforadores. La perforación rotatoria se utiliza en arcillas y roca. El agua o lodo de perforación se inyecta a presión hacia abajo por las barras de perforación hasta los trpanos y el flujo de retorno lleva los recortes a la superficie. Con este procedimiento se logran facilmente barrenos con diámetros de entre 2 – 8plg. Generalemente se usa cuando probable que el suelo encontrado se desmorone. Cuando se requieren muestras de suelo, la barra perforadora se eleva y el trepano se reemplaza por un tubo muestrador.

Sondeo por Percusión es un método alternativo de excavar un barreno, particularmente atraves de roca y suelo duto. Un trepano pesado de perforación se sube y baja para cortar el suelo duro. Las partículas de suelo recortado son llevadas a la superficie por circulación de agua.