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?
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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
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Proceso de configuración o desarrollo formal de un proyecto arquitectónico. Tomado de “Construir la arquitectura”, Desplazes (2010).
TIPOLOGIA TECTONICA
TOPOLOGIA
Lugar
Forma delproyecto
Terreno
Energía
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Estudio de la topografía
INTRODUCCIONEstudio del lugar
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…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…
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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
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Tomadode:Control integraldelaedificación, Puyana (1991)
Proyecto Arquitectónico Proyecto Estructural
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EL SUELO: Conjunto de materiales originados por lameteorización
MantoNúcleo exterior
Núcleo interior
Corteza
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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.
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Èl lecho rocoso empieza a desintegrarse
La materia organiza facilita la desintegración
Se forman los horizontes El suelo desarrollado sustenta una vegetacióndensa
TIEMPO
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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
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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.
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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.
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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
definición
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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.
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Los rellenos artificiales hacen suelos heterogéneos y de alta deformabilidad.SUELOS
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VolverSUELOS
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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.
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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
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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.
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LIMOS (M)Partículas entre 0.075 y 0.005 mm de tamaño. Conforman depósitos blandos y se encuentran mezclados con arenas y gravas.Volver
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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.
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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).
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GRAVAS (G)Partículas producto de la meteorización física (erosión, abrasión) de la roca madre. Su tamaño está comprendido entre 75 y 4.7 milímetros.
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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.
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ROCAS SEDIMENTARIAS
ROCAS IGNEAS
ROCAS METAMORFICASSUELOS
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Tipos de Rocas(según su origen)
IGNEAS
METAMORFICAS
SEDIMENTARIAS
Volcánicas Plutónicas
TexturaFoliada Textura no foliadaDetríticas Químicas Organógenas
granito
andesita
pómez
basalto
gabro
peridotita
sienita
pizarra
gneis
Micaesquisto
mármol
cuarcita
yeso
halita
arenisca
conglomerado
arcilla
Caliza conchífera
Carbón. Lignito
Petróleo.
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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.
10
3
1 a 4
0.5 a 1
1
Investigado in situ
Investigado in situ
Mpa= Mega Pascal =10 Kilogramos fuerza/cm2 ; 1 MPa = 10Kgf/cm2
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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.
>0.6
0.2 a 0.6
<0.2
>0.3
0.1 a 0.3
<0.1
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
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EstratificaciónA la secuencia de los depósitos que van formando los suelos, se les denominan estratos,estos son variados en composición, espesor, posición y profundidad.
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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:
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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.
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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
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-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)
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Microzonificación Sísmica (Bogotá)
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ROCAS GRAVAS ARENAS LIMOS ARCILLAS
ARCILLOLITAROJA
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DESECAMIENTO DE LA SÁBANA DE BOGOTÁ:
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DESECAMIENTO DE LA SÁBANA DE BOGOTÁ:
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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
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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
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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
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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.
70cm
Sondeo con máquina
SUELOS
Sondeo manual
Ensayo SPT
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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
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