Capacidad Portante - Bello Orizonte
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A. TITULO DEL PROYECTO: DETERMINACION DE LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO DE LA BANDA DE SHILCAYO-BELLO HORIZONTE B. AUTOR: RAMIREZ FLORES ARNOLD ALFONSO 1
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A. TITULO DEL PROYECTO:
DETERMINACION DE LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO DE LA BANDA DE SHILCAYO-BELLO HORIZONTE
B. AUTOR:
RAMIREZ FLORES ARNOLD ALFONSO
1
2
C. CONTENIDOA.TITULO DEL PROYECTO:................................................................................................................. 1
B.AUTOR:............................................................................................................................................... 1
1.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...........................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
1.1.ANTECEDENTES DEL PROBLEMA.................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.1.2.JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL PROBLEMA...................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.1.3.DELIMITACION DEL PROBLEMA.....................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.1.4.LIMITACIONES.....................................................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
2.OBJETIVOS......................................................................................................................................... 7
2.1.OBJETIVOS GENERALES.................................................................................................................72.2.OBJETIVOS ESPECÍFICOS...............................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
3.MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL................................................................................................8
3.1.ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN...................................................................................83.2.BASES TEÓRICAS.............................................................................................................................8
3.2.1.EXPLORACION DE SUELO.......................................................................................................83.2.1.1. MUESTRA ALTERADA E INALTERADA………………………….………………………………………….83.2.1.2. METODOS DE EXPLORACION DEL SUELO…………………….…………………………………………93.2.1.3. MUESTREO DE SUELO………………………………………………………………………………………….123.2.1.4. IDENTIFICACION DE SUELO EN CAMPO……………………………………………………….……….123.2.1.5. RELACION VOLUMETRICA……………………………………………………………………………….……123.2.1.6.DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD RELATIVA DE SÓLIDOS………………………………….133.2.1.7. GRANULOMETRÍA………………………………………………………………………………………………..133.2.1.8. LÍMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG………………………………………………………13 3.2.1.8.1 COMPACTACIÓN……………………………………………………………………………………………..133.2.1.9 COMPRESIÓN SIMPLE……………………………………………………………………………………………133.2.1.10. CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL…………………………………………………………………..133.2.1.11. PRUEBAS DE PERMEABILIDAD…………………………………………………………………………….143.2.1.12. PRUEBAS DE COMPRESIÓN TRIAXIAL………………………………………………………………….143.2.1.13. EQUIPO...……………………………………………………………………………………………………………153.2.1.14. PROCEDIMIENTO….…………………………………………………………………………………………….161. Realización del pozo a cielo abierto…………………………………………………………………………….16 2. Obtención de muestra alterada en la pared del pozo………………………………………………….16 3. Uso de la pala posteadora en el fondo del pozo………………………………………………………….17 4. Obtención del contenido de agua……………………………………………………………………………….19 5. Granulometria de los suelos……………………………………………………………………………….........21 6. Análisis mecánico y gradación de suelos…………………………………………………………………….22 7. Plasticidad en suelos…………………………………………………………………………………………………..23 7.1 Estados de consistencia……………………………………………………………………………………………23 7.2.1. Determinación del límite líquido (LL)……………………………………………………………….24 7.2.2. Determinación del límite Plástico (LP)……………………………………………………………….24 7.2.3. Determinación del Índice plástico (IP)……………………………………………………………….24 7.3. Calculos……………………………………………………………………………………………………………….25 7.4. Clasificación de suelos………………………………………………………………………………………...26 7.5. Sistema unificado de clasificación de suelos (sucs)……………………………………………..26
3
7.5.1. Para la clasificación se toma en cuenta ………………………………………………………….26 7.5.2. Los suelos se separan en tres grupos……………………………………………………………..26
7.5.2.1Criterios para la clasificacion “sucs” según resultados obtenidos por medio de ensayos de laboratorio………………………………………………………………………………………..267.6. Suelo de grano fino……………………………………………………………………………………...287.7. Sistema de clasificación AASHTO………………………………………………………………..…307.8. Compactación de los suelos……………………………………………………………………..…..31 7.8.1. Métodos de la compactación de suelos…………………………………………..……..31 7.8.2. La máxima densidad seca y el contenido óptimo de humedad……..………..327.9. Grado de compactación………………………………………………………………………………..337.10. Elevación de soporte california (cbr)……………………………………………………………347.11. Sistema unificado de clasificación de suelos (unified soil classification )……..357.12. Método AASTHO…………………………………………………………………………………………37
3.3.MARCO CONCEPTUAL: DEFINICION DE TÉRMINOS................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.3.4.HIPOTESIS............................................................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
4.SISTEMA DE VARIABLES.............................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
4.1.VARIABLE INDEPENDIENTE......................................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.4.2.VARIABLE DEPENDIENTE.........................................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
5.METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION....................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
5.1.TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIÓN...........................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.5.1.1. Tipo de investigación....................................................................¡Error! Marcador no definido.5.1.2. Nivel de investigación...................................................................¡Error! Marcador no definido.
5.2.COBERTURA DEL ESTUDIO......................................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.5.2.1.Universo y/o Muestra.....................................................................¡Error! Marcador no definido.5.2.2.Ámbito Geográfico..........................................................................¡Error! Marcador no definido.
5.3.DISEÑO DEL MÉTODO DE INVESTIGACIÓN...............................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.5.4.FUENTES TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE SELECCIÓN DE DATOS........¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
5.4.1.Fuentes técnicas.............................................................................¡Error! Marcador no definido.5.4.2.Instrumentos....................................................................................¡Error! Marcador no definido.
5.5.PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE DATOS......................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.5.5.1.Procesamiento de datos................................................................¡Error! Marcador no definido.5.5.2.Presentación de datos...................................................................¡Error! Marcador no definido.
5.6. Procedimiento y Presentación de Datos……………………………………………………………………………...43
6.ANALISIS Y PRESENTACION DE DATOS Y REDULTADOS... .¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
7.ASPECTOS ADMINISTRATIVOS..................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
7.1.CRONOGRAMAS DE ACTIVIDADES...........................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.7.2.ASIGNACIÓN DE RECURSOS....................................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.7.3.PRESUPUESTO Y COSTO DEL PROYECTO...............................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.7.4.FINANCIAMIENTO.....................................................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
8.REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS...............................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
8.1.BIBLIOGRAFÍA..........................................................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.8.2.LINKOGRAFÍA...........................................................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
4
I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
I.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA
La ciudad de Tarapoto, por su ubicación geográfica, es una de las ciudades de
la Selva peruana que tiene una fuerte migración en comparación a las demás
ciudades de esta parte de la Selva Norte.Al encontrarse en crecimiento total y
con la mayoría de sus áreas pobladas, se presenta como una atractiva
propuesta para las poblaciones migrantes el distrito de la Banda de Shilcayo,
por encontrarse adyacentes a la ciudad de Tarapoto.
El distrito de la Banda de Shilcayo, donde se está construyendo muchos planes
de vivienda, y que en la actualidad se encuentra creciendo de una manera
acelerada y desordenada, nos hace pensar en plantearnos una solución rápida
de crecimiento, creando áreas de expansión urbana en los demás lugares de
jurisdicción, en este caso en el caserío de Bello Horizonte, así establecerjunto
con las autoridades y empresas privadas que han visto en el distrito de la Banda
de Shilcayo la gran oportunidad de construir urbanizaciones amparadas en
programas de construcción de viviendas por parte del gobierno central y otros, la
oportunidad de crecer y hacer crecer a nuestro distrito de una manera ordenada
y así dar mayor oportunidad al crecimiento de nuestro distrito, y que mejor que
en un lugar donde se puede compartir con la naturaleza.
Toda obra de ingeniería civil usa al suelo como material de fundación, es por
eso que toda obra tiene que ser apoyada de una u otra forma en el suelo, y en
muchas obras se utiliza al suelo (tierra) como elemento de construcción ya sea
para terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su
estabilidad y comportamiento funcional y estético están determinados entre
otros factores por el desempeño del material, por sus propiedades, calidad,
situados dentro de los esfuerzos que se generen dentro de las profundidades, o
por el de los suelos utilizados para conformar rellenos.
Para nosotros como futuros ingenieros los suelos es el soporte a lo que
construiremos, la mecánica de suelos es la aplicación de la física y de las
5
ciencias naturales a los problemas que involucran a las cargas impuestas a la
capa superficial de la corteza terrestre.
El suelo es el estrato o estratos sueltos de material sin consolidar provenientes
de la meteorización y descomposición de las rocas, es una mescla de partículas
liquidas, sólidas y gaseosas; es una pequeña capa formada por la
desintegración y descomposición de los últimos niveles de la corteza terrestre
de nuestro planeta tierra. En consecuencia, las condiciones del suelo como
elemento de sustentación y construcción y las del cimiento como dispositivo de
transición entre aquel y la superestructuras, han de ser siempre observadas,
aunque esto se haga en proyectos pequeños fundados sobre suelos normales a
la vista de datos estadísticos y experiencias locales, y en proyectos de mediana
a gran importancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al través de una
correcta investigación de mecánica de suelos.
I.2. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DEL PROBLEMADebida a la fuerte migración en esta parte de la Selva Norte. Enfocándonos en
el área de estudio de la presente tesis. En el distrito de la Banda de Shilcayo –
Bello Horizonte, es que surge la necesidad de realizar estos estudios básicos,
que se requiere para realizar un ordenamiento territorial, los pobladores
contando con esta zonificación y estos estudios de capacidad portante del suelo,
podrán tener un mayor grado de conocimiento de las condiciones de
cimentación del suelo, de las diferentes tipos de construcciones que se puedan
realizar en dicho lugar, como poblador Bandino, y alumno de la Universidad
Nacional De San Martin es que he optado por hacer esta investigación, la cual
considero es un aporte ala comunidad.
La expansión demográfica, el crecimiento acelerado y los constantes programas
habitacionales existentes, tiende a que se construya mucho, dejando de lado los
estudios primordiales como son la mecánica de suelos, puesto que la mayoría
busca economizar los gastos de su construcción, dejando de lado estos estudios
primordiales, existen muchos lugares que aún no cuentan con una zonificación,
es por eso que con este plan de zonificación para la capacidad portante y el
ordenamiento territorial de este caserío de Bello Horizonte es que los
pobladores podrán contar con un mapa de zonificación que les de los
6
parámetros y la capacidad portante de por aproximación del lugar donde se va a
fundar, es viéndolo de ese punto que es imprescindible contar con este mapa
que nos indique la capacidad del terreno adonde se construirá.
I.3. FORMULACION DEL PROBLEMA En muchas ocasiones se dejan a un lado los estudios de suelos para así
abaratar precios a la construcción, en la mayoría de construcciones echas acá
en el distrito y en sus caseríos, las construcciones de viviendas se realizan si un
estudio previo de suelos, es por eso que con la idea de zonificar lugares de
probable expansión poblacional como el caserío de Bello Horizonte, queremos
brindar a la población parámetros y valores de la capacidad portante del suelo
donde se va a fundar, así poder contar con un mapa de zonificación que nos de
los parámetros y la capacidad portante por aproximación del lugar donde se va a
fundar, que nos indique la capacidad del terreno donde se realizara la
construcción.
I.4. LIMITACIONES
En el presente trabajo de investigación se ha concentrado en el estudio de la
capacidad portante del suelo únicamente del caserío de Bello Horizonte, limitándonos solo a hacer la investigación en áreas donde hay mayor acogida de la
población y posible crecimiento poblacional, ya que el lugar es considerado como
zona rural y debido al crecimiento comercial y poblacional, se ve como un lugar
atractivo para vivir. Los caseríos vecinos como la unión, sector el fraile, etc., no
participan de esta investigación.
7
II. OBJETIVOS
II.1. OBJETIVOS GENERALES
El objetivo de la investigación es elaborar un mapa conla capacidad portante
y el tipo de suelo del caserío de Bello Horizonte en base a las características
geológicas, geomorfológicas y geotécnicas del lugar.
II.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
- Contar con parámetros que indiquen a los constructores el tipo de suelo del
caserío Bello Horizonte
- Obtener la capacidad portante del lugar a fundar, y así hacerse una idea del
tipo de construcción a realizar.
- Identificar los suelos según el sistema unificado de clasificación de suelos
(SUCS)
- Realizar una calicata, para observar los extractos del suelo
- Analizar, comprobar, planear, calcular, describir, evaluar, formular, verificar,
determinar y especificar la capacidad portante del suelo.
8
III. MARCO TEORICO Y CONCEPTUAL
III.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION
Para la elaboración de estudio del caserío de Bello Horizonte del distrito de la Banda
de Shilcayo, contamos como antecedentes con numerosos estudios similares
realizados en diferentes zonas del país y del mundo, con características similares,
los cuales detallaremos a continuación:
- Zonificación de la capacidad portante del suelo del distrito de la Banda De
Shilcayo – tesis realizado por Jorge Fernando Jiménez Flores.
- Zonificación de la capacidad portante del suelo del distrito de morales-tesis
realizado por Cesar Augusto Rocha Sandoval.
- Estudio de mecánica de suelos y mapa de peligros de la ciudad de Piura.
- Mapa de peligro y plan de usos del suelo de la ciudad de Chimbote,
realizado en febrero del 2001, por convenio entre Instituto Nacional De
Desarrollo Urbano – INADUR, Proyecto Comité Ejecutivo De Reconstrucción
De El Niño – CEREN y el Programa De Las Naciones Unidas Para El
Desarrollo – PNUD.
- Microzonificación Sísmica De Las Ciudades De Moyobamba, Rioja, Soritor,
Realizado En El Año De 1991por Jose Lara Montani – Tesis De Grado U.N.I.
13.2. BASES TEORICAS
3.2.1. EXPLORACION DE SUELOS
3.2.1.1. MUESTRAS ALTERADAS E INALTERADAS.a) UNA MUESTRA ALTERADA
Es aquella que está constituida por material disgregado o fragmentado en las
que no se toman precauciones especiales para conservar las características
de estructura y humedad in situ; no obstante, en algunas ocasiones conviene
1http://asesoriatesis1960.blogspot.com/2010/10/el-problema-de-investigacion.html
9
conocer el contenido de agua original del suelo, para lo cual las muestras se
envasan en recipientes impermeables y se transportan de forma que estén
protegidas de los agentes atmosféricos. Se utilizan en el laboratorio para
identificar el tipo de suelo a que corresponden, realizar pruebas índice y
preparar especímenes compactados para someterlos a pruebas mecánicas
(SAHOP, 1974).
B) UNA MUESTRA INALTERADA
Es aquella en la que se conserva la estructura, no sufre de alteraciones
químicas, ni de humedad, es decir, conserva las propiedades que tenía in
situ. Estas muestras se utilizan en el laboratorio para identificar el tipo de
suelo a que corresponden, realizar pruebas índice y mecánicas (Comisión
Federal de Electricidad, 1979).
Las muestras inalteradas se obtendrán de suelos finos que pueden labrarse
sin que se disgreguen. La obtención puede efectuarse en el piso o en las
paredes de una excavación como en un pozo a cielo abierto, en la superficie
del terreno natural o en la de una terracería. La excavación para obtener una
muestra deberá ser de dimensiones tales que permitan las operaciones de
labrado y extracción de la misma (SAHOP, 1974).
Las muestras inalteradas deben conservar las condiciones de un suelo en su
estado natural, por lo que su obtención, empaque y transporte requieren
cuidados especiales a fin de no alterarlas. Las muestras deben ser
identificadas claramente. Las superficies que estén expuestas deben ser
protegidas con material impermeabilizante y ser transportadas en cajas con
empaques que amortigüen las vibraciones que pudiera sufrir (Comisión
Federal de Electricidad, 1979).
3.2.1.2. MÉTODOS DE EXPLORACIÓN DE SUELOS.
Dentro de los métodos de exploración de suelos existen dos clasificaciones:
métodos directos y métodos indirectos. En la tabla 1.1 se muestra una
clasificación general de los métodos de exploración más usuales y una breve
descripción (Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 1998).
10
Tabla 1. Descripción general de algunos métodos de exploración.
Método de
exploració
n
Descripción
Métodos
directos
Pozos a cielo
abierto.
Es el método más satisfactorio para
conocer las condiciones del subsuelo.
Consiste en excavar un pozo de
dimensiones suficientes para poder
introducirse en él, examinar los diferentes
estratos del suelo en su estado natural y
extraer muestras alteradas e inalteradas.
Su aplicación eficiente resulta sobre
suelos cohesivos.
Pala
pasteadora.
Es un método manual de exploración
somera que consiste en hincar un barreno
y obtener muestras del tipo alterado, pero
representativas en cuanto al contenido de
agua. Se utiliza en lugares donde otros
equipos mecánicos no pueden ser
usados.
TuvoShelby. 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.
11
Sondeo de
penetración
estándar.
Con esta técnica se rescatan muestras
alteradas de los suelos y se mide la
resistencia al corte con el número de
golpes con el que se hinca el penetró
metro una distancia de 30 cm. El equipo
consta de un penetró metro el cual se
hinca a golpes mediante un martinete de
63.5 kg que cae desde 76 cm de alto.
Muestreador
Denison.
Consiste en dos tubos concéntricos que
se hinca en el suelo para obtener
muestras alteradas o inalteradas con
ayuda de la inyección de fluido de
perforación que se hace circular entre
ambos tubos.
Métodos
indirectos
Método
sísmico.
Consiste en provocar una explosión en un
punto 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.
12
Método de
resistividad
eléctrica.
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.
Métodos
magnéticos y
gravimétricos.
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.
Fuente: Exploración y muestreo de suelo 29/11/2011 - Juárez Badillo y Rico
Rodríguez, 1998
3.2.1.3. MUESTREO EN SUELOS.Se estimó pertinentemente, que bien el trabajo seria del
seguimientometeorológicode pruebas de laboratorio, debería in
dicarse la forma de la obtención de muestras a usar; estoimplic
a, la exposición de los diferentes métodos usados para
investigar características de un sitio mediante la extracción de
muestras alteradas e inalteradas que se usarán en el
laboratorio o directamente en el campo, pasando a ser los
siguientes, pruebas propiamente dicho:
3.2.1.4. IDENTIFICACIÓN DE SUELOS EN EL CAMPO.
13
Lo que permite conocer en forma cualitativa las propiedades mecánicas e
hidráulicas de un suelo, atribuyéndole las del grupo según en que se
sitúe según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).
3.2.1.5. RELACIONES VOLUMÉTRICAS.
Estas pruebas de tipo volumétrico y gravimétrico, tienen como objeto el
conocer el contenido de agua y el peso volumétrico en estado natural,
tanto en el laboratorio como en el campo.2
3.2.1.6. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD RELATIVA DE SÓLIDOS.
Nos sirve para determinar la relación entre el peso específico de las partí
culas de un suelo y el peso específico del agua destilada a 4°C.
3.2.1.7. GRANULOMETRÍA.
Esta prueba consiste en clasificar los suelos, y por medio del cálculo
obtener los coeficientes de uniformidad y curvatura del material, y, la
determinación conveniente de utilizar el material en la construcción de
pavimentos o como agregado pétreo del concreto.
3.2.1.8. LÍMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG.
Estas pruebas tienen como objeto, determinar la plasticidad de la porción
del material que pasa la malla # 40 y que forma parte del suelo. Los
límites de consistencia, junto con la granulometría, son básicos para
juzgar la calidad que se pretende usar en terraplenes de cortinas, sub-
base y base de pavimentos.
3.2.1.8.1. COMPACTACIÓN.
Con estas pruebas, en sus diferentes formas (impacto y amasado), se
persigue la obtención del peso volumétrico máximo que puede alcanzar
el material en estudio, y su correspondencia humedad optima 3
3.2.1.9. COMPRESIÓN SIMPLE.
Esta prueba queda circunscrita a arcillas y suelos cohesivos en los que
se determina la resistencia la compresión simple, la definición del
2Badillo Juares, Mecánica de Suelos 23Badillo Juares, Mecánica de Suelos 2
14
parámetro de resistencia (c), y la interpretación del tipo de falla que sufre
el material conforme a sus características.
3.2.1.10. CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL.
Con la realización de esta prueba se pueden obtener l curvas de
compresibilidad de un suelo, y la de consolidación de cada incremento de
carga por medio del cálculo, la carga de preconsolidacion, la
permeabilidad del suelo, los coeficientes de consolidación y
compresibilidad, además de los tiempos de asentamientos de los suelos
bajo una carga. 4
3.2.1.11. PRUEBAS DE PERMEABILIDAD.
El principal objetivo de estas pruebas, es la determinación del coeficiente
de permeabilidad de los diferentes tipos de suelos en el laboratorio y
referenciado a 20º C.
3.2.1.12. PRUEBAS DE COMPRESIÓN TRIAXIAL.
Estas pruebas son las más usuales para determinar los parámetros de
cohesión (c), ángulo de fricción interna (φ) de los suelos; así como para
la interpretación correcta de los esfuerzos en el CírculodeMohr, y de la
curva Esfuerzo –Deformación.5
a) Sondeo de penetración estándar.Hablando de este método podemos decir que se encuentra en las
normas ASTM desde 1958 y se estima que del 85 al 90 % de los
diseños convencionales de cimentaciones en el norte y sur de América
se realiza mediante el apoyo de este método (Bowles, Joseph E.,
1998).
El método consiste en conducir el barril muestreador estándar una
distancia de 45 cm dentro del suelo en el fondo de una excavación. Se
debe contar el número de golpes que se requiere para hincar el
muestreador los últimos 30 cm para obtener el dato N usando una
4
5www.estudiosgeotecnicos.info/index.php/permeabilidad-de-los-suelos/ es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_permeabilidad
15
masa o martillo de 63.5 kg dejándola caer desde una altura de 76 cm
(Bowles, Joseph E., 1998)67
El ensamblaje del equipo se realiza sobre el suelo del agujero o
excavación realizada después de haber limpiado dicha área de los
residuos del producto de la excavación. Después el muestreador es
dirigido una distancia de 15 cm para ubicarlo en una zona donde el
suelo no este demasiado alterado. Una vez a esta profundidad se
empiezan a contar los golpes que se le dan al penetrómetro en cada
incremento de 15 cm a menos que el martillo atasque al penetrómetro
y no puedan ser contados los golpes propinados. En estos dos
siguientes incrementos de 15 cm se debe continuar el conteo de los
golpes necesarios para la penetración a menos que suceda lo
siguiente: que se cuenten 50 golpes durante uno de los incrementos de
15 cm, que se apliquen un total de 100 golpes en dos incrementos de
15 cm, que no se observe avance del muestreador durante la
aplicación de 10 golpes sucesivos o que el muestreador avance 45 cm
sin que el límite de la cuenta de los golpes ocurriera como se describió
anteriormente (Bowles, Joseph E., 1998).8
Para extraer la muestra se debe traer el muestreador a la superficie y
abrirlo. Registrar el porcentaje de recuperación o longitud de la
muestra recuperada. Describir las muestras de suelo recuperadas
indicando composición, color, estratificación y condición.
Posteriormente coloque una o más porciones representativas de la
muestra en contenedores sellados para prevenir la pérdida de
humedad sin alterar cualquier estratificación aparente. Coloque
etiquetas a los contenedores con el nombre del proyecto, número de
sondeo, profundidad de la muestra y el número de golpes por cada
incremento de 15 cm. Proteja las muestras contra los cambios
extremos de temperatura. Si existe cambio en el suelo de la muestra,
separe el material de cada estrato en diferentes contenedores y
6
7
8
16
reporte su localización de acuerdo con el barril del muestreador
(Bowles, Joseph E., 1998).
Obtención manual de muestras inalteradas y alteradas.9
3.2.1.13. EQUIPO: Pata posteadora
Flexiometro
Bolsa plástica
Horno
Flanera
Bascula con presión de 0.01g
Juego de llave para armar pala posteadora 10
3.2.1.14. PROCEDIMIENTO:1. Realización del pozo a cielo abierto.
Se debe llevar a cabo una excavación con las dimensiones
suficientes para que una persona pueda acceder a ella,
observar la estratigrafía existente en el lugar y pueda obtener
muestras. Esta excavación puede realizarse manualmente con
herramientas como pico y pala o puede hacerse uso de una
retroexcavadora la cual haga el trabajo. El ancho de la
excavación puede ser la del cucharón.
2. Obtención de muestra alterada en la pared del pozo.Se
debe realizar una ranura a lo largo del eje vertical del pozo, de
aproximadamente 20 a 30 cm de ancho y 5 cm de espesor (ver
figura 1.1). Esta ranura deberá forjarse empezando por la parte
superior de la excavación e ir avanzando hacia abajo. Para
tomar las muestras, deberá escogerse una de las caras
laterales de la franja realizada y muestrear en secciones de 30
cm de abajo hacia arriba para evitar que las muestras se
contaminen.11
9www.estudiosgeotecnicos.info/index.php/permeabilidad-de-los-suelos/ es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_permeabilidad10Materiales de Construccion Universidad José Cecilio del Valle11ww.academia.eduJuárez Badillo y Rico Rodríguez, 1998
17
El material que se
vaya obteniendo
deberá almacenarse
en bolsas de plástico
que deberán ser
etiquetadas
identificando la
profundidad a la que
se obtuvo la muestra, a qué proyecto pertenece, fecha y ubicación.
Durante todo este proceso es recomendable ir definiendo una
estratigrafía preliminar, basada en el color de los estratos y el
tamaño de la partícula; una vez que se obtengan los resultados
finales de la prueba se corroborará esta estratigrafía.
Obtención de muestra inalterada en el fondo del pozo.
Se deberá escoger una zona donde la superficie sea prácticamente
plana, se marca un cuadro aproximadamente de 30 x 30 cm y se
comienza a excavar alrededor de las marcas superior y laterales con la
herramienta apropiada sin dañar la estructura del material de la
muestra ya sea por presión o por impacto (ver figura 1.2). Se
profundizará lo necesario para poder efectuar un corte en la parte
posterior e inferior de la muestra. Inmediatamente después de haber
realizado dicho corte y sin levantar la muestra.12
se cubre ésta con manta de cielo recién embebida en una mezcla
previamente preparada de cuatro partes de parafina por una parte de
brea, mezcladas por medio de calor. 13
La manta deberá estar bien adherida a la muestra. Una vez protegidas
las seis caras descubiertas se aplica con brocha una capa de parafina
y brea fundidas y se fija la tarjeta de identificación.
3. Uso de la pala posteadora en el fondo del pozo.
12ww.academia.edu13Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 1998
18
Se selecciona el lugar donde se desea explorar el suelo y se procede a
armar la pala posteadora para después hincarla sobre el terreno
haciéndola girar sobre su propio
eje con la ayuda del material con
el que cuenta la pala en su
extremo superior. Se debe tener
en cuenta que mientras se hinca
la pala posteadora en el terreno
es necesario ejercer cierta fuerza
sobre el material para que el tubo
de perforación que se encuentra
en el extremo inferior de la pala posteadora penetre efectivamente
dentro del suelo (ver figura 1.3).
La primera penetración se debe hacer hasta una profundidad de 25
cm; la pala se retira del interior del terreno girándola un poco en
sentido contrario al que se giró la pala cuando se hincó en el terreno y
se levanta con fuerza para extraerla del interior del suelo. El material
retenido en la pala posteadora se extrae de su interior con ayuda del
cuchillo y se desecha, ya que esta no se considera representativa por
el hecho de encontrarse en la superficie del terreno donde los factores
ambientales y de intemperismo han tenido una fuerte influencia sobre
el suelo (ver figura 1.4).
19
Se hinca de nuevo la pala dentro de la oquedad realizada con la
primera penetración y se realiza una segunda penetración que debe
desarrollar aproximadamente otros 25 cm de profundidad. Esta
segunda extracción de suelo se considera una muestra representativa
a la profundidad “x” a la que se haya llegado la cual deberá medirse
con el flexómetro ya que deberá reportarse (ver figura 1.5).
La muestra de suelo que extraída se deposita dentro de una bolsa de plástico para
que se tengan pérdidas mínimas de humedad durante su transporte al laboratorio. 1415
Dentro de esta bolsa se deberá colocar una etiqueta la cual contendrá el lugar de
donde se extrajo la muestra, su localización, el número de sondeo, fecha del sondeo
y la profundidad a la que se obtuvo (ver figura 1.6).
Después de haber retirado la pala
posteadora del terreno y haber
extraído la muestra, se procede a
hincar de nuevo la pala y se hace
penetrar aproximadamente otros 25
cm para obtener otra muestra. De
aquí en adelante el procedimiento
se hace iterativo y será detenido en
el momento en que se llegue a la profundidad total a la que se desee realizar
el sondeo. Es necesario hacer notar que conforme se avanza en la
profundidad de la excavación será necesario añadir tubos de perforación a la
14ww.academia.eduJuárez Badillo y Rico Rodríguez, 199815
20
pala posteadora cuando se requiera para lograr alcanzar las profundidades
deseadas.
Ya extraídas e identificadas todas las muestras necesarias del sondeo, estas
se deben mantener en contenedores herméticos no corrosivos a una
temperatura aproximada de 3 a 30°C y en un área donde no haya contacto
directo con el sol. Se deben almacenar los contenedores de muestras
alteradas de manera que se prevenga o minimice la condensación de
humedad en el interior de los contenedores. Posteriormente se llevan al
laboratorio para llevar a cabo las pruebas que se requieran.
4. Obtención del contenido de agua.
Una vez estando en el laboratorio, se toman porciones de suelo
mínimas que sean representativas de la muestra total de acuerdo al
tamaño máximo de partícula (ver tabla 1.2). Estas muestras serán
correspondientes a las diferentes profundidades y se colocarán dentro
de recipientes de vidrio o flaneras previamente identificados y pesados.
Tabla 2 Selección de muestra representativa de acuerdo al tamaño máximo de
partícula (ASTM D 2216-92, 1992).
Tamaño máximo de
partícula
(pasa 100%).
Tamaño estándar
de malla.
Masa mínima
recomendada
para contenido de
agua
+/- 0.1%
Masa mínima
recomendada
para contenido de
agua
+/- 1%
2.00 mm o menos No. 10 20 g 20 g*
4.75 mm No. 4 100 g 20 g*
21
9.50 mm 3/8 in 500 g 50 g
19.00 mm ¾ in 2.5 kg 250 g
37.50 mm 1 ½ in 10 kg 1 kg
75.00 mm 3 in 50 kg 5 kg
Nota: * Para que la muestra sea representativa, no debe ser menor de 20 g.16
Nota 1: Cuando se trabaje con muestras pequeñas, menos de 200 g,
que contengan partículas relativamente grandes de grava, es
apropiado no incluir esta partícula en la muestra de prueba, pero debe
describirse dicho material y anotarlo en el reporte de resultados. Para
aquellas muestras que consistan totalmente de roca intacta la muestra
mínima será de 500 g. Porciones 17representativas de esta muestra
deberán reducirse a
partículas pequeñas
dependiendo del tamaño de
la muestra, contenedor y
báscula.
Posteriormente se pesan con báscula
estas porciones de suelo dentro de los
recipientes (ver figura 1.7).
Nota 2: De acuerdo a la cantidad de muestra que se vaya a utilizar para la
prueba se debe seleccionar la precisión de la báscula, para esto, recurrir al
anexo 1 que se encuentra al final de este manual.
Cuando se han terminado de pesar todos los recipientes con las porciones de
suelo, estos serán introducidos
en un horno donde
permanecerán 24 horas a una
temperatura aproximada de 110
ºC +/- 5º C. Esto tiene la
16ww.academia.eduJuárez Badillo y Rico Rodríguez, 199817ww.academia.eduJuárez Badillo y Rico Rodríguez, 1998
22
finalidad de extraer toda el agua que pudieran contener las porciones de
suelo y se tenga la posibilidad de obtener el peso seco de la muestra (ver
figura 1.8).
Nota 3: Algunas veces el contenido de agua de material que contiene materia
extraña, como cemento o similares, puede requerir tratamiento especial o una
definición calificada de contenido de agua. Adicionalmente algunos materiales
Después de que hayan transcurrido 24 horas las muestras son
extraídas del horno y se pesan nuevamente en la báscula. El periodo
de secado suficiente, en la mayoría de los casos, es de 12 a 16 horas.
En casos en que haya duda del secado, entonces debe continuarse
hasta que no haya cambio en la masa de suelo (menor de 0.1% de su
masa) después de dos periodos sucesivos mayores de 1 hora.
Es recomendable retirar las muestras secas que se encuentren en el
horno antes de introducir las muestras húmedas ya que las primeras
podrían absorber humedad de estas últimas.1819
5. GRANULOMETRIA DE LOS SUELOS
Dice que, es el estudio y determinación de los diferentes
tamaños de las partículas de los suelos, la granulometría ofrece
criterios que permiten encasillar a un suelo en sistemas de
clasificación ampliamente difundidos con la posibilidad de poder
utilizar experiencias de otras investigaciones.
18ww.academia.eduJuárez Badillo y Rico Rodríguez, 199819
23
Tabla3 . Clasificación de los suelos según investigaciones de las
instituciones internacionales.
6. ANÁLISIS MECÁNICO Y GRADACIÓN DE SUELOS
Menciona que, comprende todos los métodos para la separación
de un suelo seco en diferentes tamaños o fracciones.El de
tamizado para las partículas grueso – granulares (gravas, arenas)
y el de sedimentación para la fracción fina del suelo (limos, arcillas,
granos < a 0.075 mm), pues no son discriminables por tamizado.
a. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO EN
SECO. Referencia ASTM D421-58 y D422-63. AASHTO
T87-70 y AASHTO T88-70
Viene hacer la actividad de hacer pasar la muestra de
suelo seco mediante un juego de tamices que se
disponen en forma descendente de acuerdo a la abertura
de su diámetro en mm. Hasta el tamiz # 200 (0.075 mm.)
24
Ilustración 1. Representación gráfica de la granulométrica de una
muestra.2021
7. PLASTICIDAD EN SUELOSEs la propiedad de un material (suelo) por el cual es capaz de
soportar deformaciones rápidas sin rebote elástico, sin variación
volumétrica apreciable, sin deformarse ni agrietarse.
7.1 Estados de consistencia
Según su contenido de agua en orden decreciente, un suelo es
susceptible de ser plástico y puede estar en cualquiera de los
siguientes estados de consistencia, definidos por Atterberg.
-Estado Líquido.- Cuando el suelo tiene las propiedades y
apariencia de una Suspensión.
-Estado Semi líquido.- Cuando el suelo tiene las propiedades y
apariencia de un líquido viscoso.
-Estado Plástico.- Cuando el suelo está sujeto a deformaciones.
-Estado Semi Sólido.- Cuando el suelo se encuentra en proceso de
endurecimiento difícil de trabajarse, disminuye su volumen al estar
sujeto al secado.
Estado Sólido.- Cuando el suelo no cambia su volumen al irse
secando.20ww.academia.eduJuárez Badillo y Rico Rodríguez, 199821
25
a. Límites de consistencia o límites de Atterberg.
Se realizaran ensayos de Limite Liquido y Limite Plástico
-Límite Líquido (LL): Es el contenido de agua de un suelo
arcilloso con el cual empieza a fluir si se agita ligeramente varias
veces. También podemos decir que es el contenido de agua por
debajo del cual el suelo tiene un comportamiento plástico.22
-Límite Plástico (LP): Es el contenido de agua con el cual el suelo
puede moldearse en cilindros o rollitos de 3 mm de diámetro sin
que se rompan o desmoronen. O también se puede expresar como
el contenido de agua por debajo del cual se puede considerar al
suelo como no plástico.
7.2.1. Determinación del límite líquido (LL).
Hoy en día se emplea el equipo ideado por A. Casagrande es un
equipo mundialmente usado.
7.2.2. Determinación del límite Plástico (LP)
El límite plástico se determina moldeando un poco de suelo
plástico (20 gr aproximadamente), haciendo rodar con la mano
sobre una placa de vidrio en cilindros o rollitos de 3 mm (velocidad
de 80 a 90 movimientos por minuto), dichos cilindros de suelo que
se forman y doblan rodando de nuevo; se pierde con ello cierta
humedad.
7.2.3. Determinación del Índice plástico (IP).
El índice plástico queda determinado por la diferencia entre el
Límite líquido y el Límite plástico:
IP = LL – LP
a) Relación entre el límite líquido (LL) e índice plástico (IP).
22Determinación de la capacidad portante del suelo in situ José Alfredo Camposwww.cismid.uni.edu.pehttp://www.wikivia.org/
26
Como base para la clasificación de suelos cohesivos se utiliza un
diagrama que muestra la relación en el LL de un suelo en la abscisa y
su IP en la ordenada.23
Dónde:
CH: Arcilla inorgánica de alta plasticidad
CL: Arcilla inorgánica de baja plasticidad
OH: Arcilla orgánica de alta plasticidad
OL: Arcilla orgánica de baja plasticidad
MH: Limo inorgánico de alta plasticidad
ML: Limo inorgánico de baja plasticidad
OL: Limo inorgánico de baja plasticidad
OH: Limo inorgánico de alta plasticidad
7.3. Cálculos:Cálculo de la humedad del suelo (w%) al momento de moldear, mediante
la siguiente expresión:
Dónde:
Wt+sh = Peso del molde más suelo húmedo (gr.)
23Determinación de la capacidad portante del suelo in situ José Alfredo Camposwww.cismid.uni.edu.pehttp://www.wikivia.org/
ω%=W t +sh−W t+ ss
W t+ ss−W tx 100=
W ω
W ssx 100
27
Wt+ss = Peso del molde más suelo seco (gr.)
Wt = Peso del molde (gr.)24
7.4. CLASIFICACIÓN DE SUELOS
Resolver un problema de geotecnia supone conocer y determinar las
propiedades del suelo; por ejemplo:
-Para determinar la velocidad de circulación de un acuífero, se mide la
permeabilidad del suelo, se utiliza la red de flujo y la ley de Darcy.
-Para calcular los asentamientos de un edificio, se mide la
compresibilidad del suelo, valor que se utiliza en las ecuaciones
basadas en la teoría de la consolidación de Terzaghi.
7.5. SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOS (SUCS)
Está basado en la identificación de los suelos según sus calidades
estructurales, la plasticidad y la agrupación con relación a su
comportamiento como materiales de construcción.
7.5.1. Para la clasificación se toma en cuenta lo siguiente:
-Porcentaje de la fracción que pasa el tamiz N° 200
-Forma de la curva de distribución granulométrica
-Características de plasticidad y compresibilidad.
7.5.2. Los suelos se separan en tres grupos.
-Suelos de grano grueso
-Suelos de grano fino
-Suelos altamente orgánicos25
7.5.2.1. CRITERIOS PARA LA CLASIFICACION “SUCS” SEGÚN RESULTADOS OBTENIDOS POR MEDIO DE ENSAYOS DE LABORATORIO
SUELOS DE GRANO GRUESO (más del 50% será retenido por la
malla N° 200)
1. Distinción entre grava y arena (G, S)
24Determinación de la capacidad portante del suelo in situ José Alfredo Camposwww.cismid.uni.edu.pehttp://www.wikivia.org/25
28
> 50% retenido por la malla N° 4 (4.75 mm), el suelo será G
< 50% retenido por la malla N° 4 (4.75 mm), el suelo será S.
2. Material que pasa por la malla N° 200 (0.075 mm)
< 5% gravas o arenas limpios bien ó mal graduados: GW, GP o
SW, SP.
> 12% gravas ó arenas con finos GM, GC, ó SM, SC.
Entre 5 y 12% simbología doble.
3. Determinación de la graduación para suelos de grano grueso
con pocos finos (menor del 12% que pase la malla N° 200).
a. Coeficiente de uniformidad.
26b. Coeficiente de gradación
Suelos de grano grueso con finos (GM, GC, ó SM, SC)
26Determinación de la capacidad portante del suelo in situ José Alfredo Camposwww.cismid.uni.edu.pehttp://www.wikivia.org/
Se tiene que cumplir las dos afirmaciones :Entonces el suelo será : GW , SWCu>31<Cc<3Caso contrario o de no cumplirse los dos int ervalosel suelo será :GP, SP
Cu=D60
D10>3 el suelo será : GW , SW
Donde :Cu :Coeficiente de uniformidadD60 :Porcentaje que pasa la malla correspondienteD10 :Porcentaje que pasa lamalla correspondiente
Cc=(D30 )2
D10D60: Sí 1<Cc<3 el suelo será : GW , SW
Donde :Cc :Coeficiente de graduaciónD60:Porcentaje que pasa la malla correspondienteD10:Porcentaje que pasa la malla correspondienteD30:Porcentaje que pasa la malla correspondiente
29
Se toma en cuenta los límites:
a.- Para GM Y SM (Suelos limosos). Los límites deben encontrarse
bajo la línea “A” o el IP debe ser menor de 4
b.- Para GC y SC (mezclas bien graduadas con arcilla):
Los límites deben encontrarse sobre la línea “A” o el IP debe ser mayor
de 7
7.6. SUELOS DE GRANO FINO:
Esta clasificación está basada sólo en los límites de Atterberg para la
fracción que pasa la malla Nº40, y se obtiene a partir de la llamada
Carta de Plasticidad. 27
Ilustración 3. CARTA DE PLASTICIDAD:
27Determinación de la capacidad portante del suelo in situ José Alfredo Camposwww.cismid.uni.edu.pehttp://www.wikivia.org/
30
Ilustración 4. Detalle de clasificación en la zona de LL <30 y el IP <10
Dondez:
CH: Arcilla inorgánica de alta plasticidad
CL: Arcilla inorgánica de baja plasticidad
OH: Arcilla orgánica de alta plasticidad
OL: Arcilla orgánica de baja plasticidad
MH: Limo inorgánico de alta plasticidad
ML: Limo inorgánico de baja plasticidad
OL: Limo inorgánico de baja plasticidad
OH: Limo inorgánico de alta plasticidad28
Grupo CL y CH (constituido por arcilla inorgánica).
a.- El grupo CL comprende a la zona sobre la línea “A”
LL < 50 % y IP > 7 %
b.- El grupo CH comprende a la zona arriba de “A”
LL < 50 %
Grupo ML y MH (limos inorgánicos).
a.- El grupo ML comprende a la zona bajo la línea “A” con
IP < 4 %
b.- El grupo MH, corresponde a la zona debajo de la línea “A”
28Determinación de la capacidad portante del suelo in situ José Alfredo Camposwww.cismid.uni.edu.pehttp://www.wikivia.org/
31
LL > 50 %
Los suelos finos que caen sobre la línea “A” con 4% < I y < 7%, se
consideran como casos de frontera asignándoles el símbolo CL – ML.
Grupo OL y OH (Suelos orgánicos):
Las zonas correspondientes son las mismas que los de los grupos ML
y MH. Una pequeña adición de materia orgánica coloidal hace que el
LL. De una arcilla crezca sin apreciable cambio de su IP.
Grupos Pt:
El límite líquido de estos grupos suele estar entre el 300 y 500 %,
quedando su posición en la carta de plasticidad netamente debajo de
la línea “A”.29
7.7. SISTEMA DE CLASIFICACION AASHTO(American association of state highway officiale), (Asociación
Americana de Agencias Oficiales de Carreteras Y Transportes).
Se distingue entre 7 grupos básicos: El mejor suelo para sub
rasante de carreteras viene clasificado como A - 1, le sigue en
calidad el A – 2, siendo el A – 7 de peor calidad.
a = Porción de porcentaje que pasa el tamiz N° 200 mayor del 35%
expresada como número entero positivo (1 – 40).29
IG=(F200−35 )[0 .2+0 .005 ( LL−40 )]+0 .01(F200−15 )( IP−10)F200:Porcentaje que pasa la malla Nº 200 exp resado en entero positivo .
o también :IG=0 .2 a+0.005 a c+0.01 b da=F200−35b=F200−15c=LL−40d=IP−10
32
b = Porción de porcentaje que pasa el tamiz N° 200 mayor del 15%
expresada como número entero positivo (1 – 40).
c = Porción numérica del límite líquido mayor de 40 y que no exceda
de 30 número entero (I a 20)
d = Porción numérica del IP mayor de 10 y que no exceda de 30
número entero (I a 20)
El índice de grupo se expresa en un paréntesis después del número
del grupo por ejemplo. A – 6 (7). La clasificación de las subrasantes en
términos del IG es la siguiente:30
Excelente................A – I (0) Buena.................IG de 0 a 1
Regular.................IG de 2 a 4 Mala....................IG de 5 a 9
Muy mala............ IG de 10 a 20
7.8. COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS
Es la densificación o estabilización del suelo por medios mecánicos,
mejora la resistencia y estabilidad volumétrica, afectando la
permeabilidad, como consecuencia del proceso de densificación de la
masa.
7.8.1. Métodos de la compactación de suelos.
Los métodos convenientes de compactación de terraplenes artificiales
se dividen en tres grupos.
-Los adecuados para suelos no cohesivos
-Los materiales puramente friccionantes se compactan eficientemente
por métodos vibratorios, tales como el uso de plataformas vibratorias y
rodillos lisos vibratorios.
-Los adecuados para suelos arenosos o limosos con cohesión
moderada
30Determinación de la capacidad portante del suelo in situ José Alfredo Camposwww.cismid.uni.edu.pehttp://www.wikivia.org/
33
-Los suelos de cohesión moderada se compactan mediante rodillos
neumáticos.
-Los adecuados para arcillas
-Los suelos altamente plásticos, como la arcilla se compacta con
rodillos “pata de cabra”.31
7.8.2. La máxima densidad seca y el contenido óptimo de humedad.
Cualquier sea el tipo de equipo de compactación disponible y el grado
de cohesión del suelo. La eficacia del procedimiento de compactación
depende en gran medida del contenido de humedad del suelo. La
efectividad de la compactación se mide por el peso de los sólidos por
unidad de volumen, es decir, por lo que se conoce con la “densidad
seca”.
PRUEBA DE COMPACTACIÓN “PROCTOR” NORMALIZADO. PRUEBA PROCTOR ESTANDAR (ASTM D-698)32Se utilizará la prueba de Proctor Normalizado
Esfuerzo de compactación:33
31Determinación de la capacidad portante del suelo in situ José Alfredo Camposwww.cismid.uni.edu.pehttp://www.wikivia.org/32
33
34
a energía aplicada durante la compactación con un martillo que se deja
caer de una altura es la siguiente:
Dónde:
Peso del martillo en kg.
H: Altura de caída del martillo
N : Número de golpes por capa n: Número de
capas
V : Volumen del molde en cm3
7.9. GRADO DE COMPACTACIÓN
El grado de compactación de suelos se expresa:
La máxima densidad seca (máx. Ds) puede representar el valor
obtenido por la prueba proctor estándar óproctor modificado. La
aplicación del valor para máx. Ds depende de las distintas condiciones
de la obra. Según normas elementales, hay ciertas demandas en
cuanto a la compactación de terraplenes en caminos
7.12.1 Determinación de la densidad in situ; Método del Reemplazo de arena:
Determinación de la densidad seca de campo:
Ec=(W x H x N x n )
Ven cm−kg /cm3 , o , lb−pie / p lg3
Gc%=γseca
( log rada en elcampo )
γ secamáx .( log rada en el laboratorio )x100
35
34
7.10. ELACION DE SOPORTE CALIFORNIA (CBR)
El índice C.B.R. Se obtiene como un porcentaje del esfuerzo requerido
para hacer penetrar un pistón en el suelo que se ensaya, dividido entre
el esfuerzo requerido para hacer penetrar el mismo pistón hasta la
misma profundidad en una muestra patrón compuesto de piedra
triturada y compactada.
35
DETERMINACIÓN DEL C.B.R. DE SUELOS PERTURBADOS Y
REMOLDEADOS (Referencias, Norma ASTM D1883-73; AASHTO
T193-63)
34Determinación de la capacidad portante del suelo in situ José Alfredo Camposwww.cismid.uni.edu.pehttp://www.wikivia.org/
35
γs=γd=W s
Vm; W s=
W h x1001+ω
; V=P−p−p ´Da
Donde :γs : densidad sec aW s : peso del suelo sec oV m :volumen muestra , volumen arena en el hoyo , volumen del hoyoW h : peso del suelo húmedoDa : densidad de la arena
CBR (% )= Esfuerzo del suelo ensayadoEsfuerzo del sueloPatron
x 100
36
Para ello se requerirá la:
-Determinación de la densidad y humedad
-El problema principal consiste en preparar en el laboratorio una
muestra que tenga, prácticamente la misma densidad y humedad que
se proyecta alcanzar en el sitio donde se construirá el pavimento.
7.13.1. Determinación de la expansión del material
-Una vez determinada la densidad y humedad de la muestra, indicada
o descrita anteriormente, se colocará un papel filtro grueso de 6” de
diámetro sobre la superficie enrasada.
-Sobre la superficie libre de la muestra se colocará un papel filtro
grueso de 6” de diámetro y se montará el plato con él vástago
graduable, en la forma indicada en la figura II.a, luego sobre el plato se
colocarán varias pesas de plomo.
-Una vez colocado el vástago y las pesas en la forma indicada líneas
arriba se colocará cuidadosamente el molde dentro de un tanque o
depósito lleno de agua.
- Colocado dentro del tanque con agua se monta el trípode con un
extensómetro, en la forma representada en la figura II-a y se toma y
registra la “lectura inicial” 0,1,2,4,8,12,24,36,48,72 y 96 horas. O
también.36
-Cada 24 horas y por un periodo de 96 horas (4 días), se toman y
registran las “lecturas” del extensómetros.
-Al cabo de 96 horas, o antes si el material es arenoso, se toma y
anota la “lectura final” para calcular el hinchamiento o expansión del
material
7.11. SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (UNIFIED SOIL CLASSIFICATION SYSTEM)
36Determinación de la capacidad portante del suelo in situ José Alfredo Camposwww.cismid.uni.edu.pehttp://www.wikivia.org/
37
Es un sistema de clasificación de suelos usado en ingeniería y
geología para describir la textura y el tamaño de las partículas de un
suelo. Este sistema de clasificación puede ser aplicado a la mayoría de
los materiales sin consolidar y se representa mediante un símbolo con
dos letras. Cada letra es descrita debajo (con la excepción de Pt). Para
clasificar el suelo hay que realizar previamente una granulometría del
suelo mediante tamizado.
Si el suelo tiene entre un 5-12% de finos pasando por el tamiz #200 se
considera que ambas distribuciones de granos tienen un efecto
significativo para las propiedades ingenieriles del material. Estaríamos
hablando por ejemplo de gravas bien graduadas pero con limos. En
esos casos se recomienda usar doble notación, por ejemplo: GW-GM
correspondiente a "grava bien graduada" y "grava con limo"
Si el suelo tiene más del 15% del peso retenido por el tamiz #4 (R#4 >
15%), hay una cantidad significativa de grava, y al sufijo "con grava" se
le puede añadir el nombre del grupo, pero el símbolo del grupo no
cambia. Por ejemplo, SP-SM con grava se refiere a "Arena pobremente
graduada con limo y grava"37
Divisiones mayoresSímbolo del grupo
Nombre del grupo
Suelos granulares gruesosmás del 50%
retenido en el
tamiz nº200
(0.075 mm)
Grava> 50% de la
fracción gruesa
retenida en el
tamiz nº4
(4.75 mm)
grava limpia
<5% más
pequeña que
el tamiz nº200
GWgrava bien
graduada, grava
fina a gruesa
GPgrava
pobremente
graduada
grava con GM grava limosa
37Determinación de la capacidad portante del suelo in situ José Alfredo Camposwww.cismid.uni.edu.pehttp://www.wikivia.org/
38
>12% finos GC grava arcillosa
Arena< 50% de fracción
gruesa que pasa
el tamiz nº4
Arena limpia
SWArena bien
graduada, arena
fina a gruesa.
SPArena
pobremente
graduada
Arena con
>12% finos
SM Arena limosa
SC Arena arcillosa
Suelos con finos graduadosmás del 50%
pasa el tamiz
No.200
limos y arcillas
límite líquido < 50
inorgánicoML limo
CL arcilla
orgánico OLLimo
orgánico, arcilla
orgánica
limo y arcilla
límite líquido ≥ 50
inorgánico
MHlimo de
alta plasticidad,
limo elástico
CH Arcilla de alta
plasticidad
orgánico OH Arcilla orgánica,
Limo orgánico
Suelos altamente orgánicos Pt turba
7.12. METODO AASTHO
AASTHO, es la denominación al sistema de clasificación de suelos
determinado y confeccionado por el Departamento de Caminos
Públicos de USA (Bureau of PublicRoads) que en sus inicios (Año
39
1929), era denominado AASHO. Este sistema es básicamente un
sistema de clasificación de los diferentes tipos de suelos en 7 grupos,
cada uno de estos grupos está determinado por ensayos de
laboratorio, granulometría, límite líquido e índice de plasticidad. Estos
ensayos determinan el “índice de grupo”, número que clasifica a cada
suelo el que está determinado por la siguiente formula empírica.
Este tipo de clasificación es más usada para definir calidad de suelos
empleados para la confección de terraplenes, material de subrasante,
sub bases y bases. Luego de obtenido el “Índice de Grupo” con la
formula anterior, se ingresa a la siguiente tabla para determinar a qué
grupo pertenece el suelo.38
38
39Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 1998). - norma ASTM D 2974-87.http://expsuelos.blogspot.com/http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/1bachillerato/estrucinternatierra/contenido5.htmBadillo Juares, Mecánica de Suelos 2
40
3.3 MARCO CONCEPTUAL :DEFINICION DE TERMINOS BASICOS
- Capacidad portante: Es la capacidad del suelo, a soportar
cargas verticales.
- Absorción: Agua que es retirada por el suelo
- Análisismecánico: Sirve para determinar la granulometría de
un material o la determinación cuantitativa de la distribución de
tamaños.
- Calicata: Que se realiza en un terreno, con la finalidad de
permitir la observación de los estratos del suelo a diferentes
profundidades y eventualmente obtener muestras disturbadas.
- Cohesión: Es la resistencia del corte al suelo, a una tensión
normal.
- Compactación: Densidad del suelo por medio de una
manipulación mecánica.
- Consolidación: Reducción gradual en volumen de un suelo
como resultado de un incremento de las tensiones de
compresión.
- Corte (directo): Ensayo según el cual el suelo es sometido a
una carga normal, falla al moverse una sección con respecto a
otra.
- Cuarteo: Procedimiento de reducción del tamaño de una
muestra.
- Densidad en el sitio (in situ): Procedimiento para determinar el
peso unitario de los suelos en el terreno.
41
- Finos: Porción de suelo más fino que la malla #200
- Cimentación: Parte de la edificación que trasmite al subsuelo
las cargas de la estructura.
- Capacidad de carga: Presión requerida para producir la falla de
cimentación por corte (sin factores de seguridad).
- Nivel Freático: Nivel superior del agua subterránea en el
momento de la exploración. El nivel se puede dar respecto a la
superficie del terreno.
3.4 HIPOTESIS
La Zonificación de Suelo permite a partir de la identificación de áreas
homogéneas sectorizar el territorio con el fin de asignar los usos
principales, elaborando un mapa con la capacidad y el tipo de suelo del
caserío Bello Horizonte.
IV. SISTEMA DE VARIALES
IV.1. Variable dependiente
Suelo de caserio bello horizonte
IV.2. Variable independiente
Capacidad portante del suelo
42
V. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
V.1. Tipo y nivel de investigación La investigación a realizar es de tipo EXPERIMENTAL-EXPLICATIVO
V.2. Cobertura del estudioV.2.1. Universo y/o muestra
V.2.1.1.Universo Suelos de la región San Martin
V.2.1.2.Muestra Capacidad portante del suelo del caserío de bello
horizonte.
V.2.2. Ámbito geográficoLa investigación se realizará en la Facultad de Ingeniería Civil,
localizado en la Ciudad de Tarapoto e inmediaciones,
Provincia de San Martín, Región San Martín.
V.3. Diseño del método de investigación - La investigación se llevará a cabo en cuatro etapas
principalmente, la primera consistirá en ir al lugar realizar un
levantamiento topográfico, ubicar los puntos clave para realizar
las calicatas del lugar.
- En la segunda etapa, obtendremoslas propiedades de los
suelos mediante calicatas, sus características, cómo se
clasifican los suelos, los métodos de estabilización.
43
- En la tercera etapa, recolectaremos las muestras de las
diferentes calicatas realizadas y determinar mediante pruebas
de laboratorio, las propiedades de los suelos, para luego realizar
los cálculos respectivos, y obtener así la capacidad portante del
suelo.
- La última etapa de la investigación consistirá en utilizar los
resultados obtenidos en laboratorio, para posterior mente
realizar los planos respectivos según características del suelo,
el plano indicara los parámetros para construir de acuerdo a los
suelos obtenidos.
La presente investigación se realizará en Gabinete y en el campo.
El diseño de investigación es el siguiente:
Antes Después
X Y
X : Situación de la Investigación en la fase de estudio
Y : Resultados de la investigación con información precisa que
formula la propuesta.
V.4. Fuentes técnicas e instrumentos de selección de datosV.4.1. Fuentes técnicas
- Para investigación de campo y laboratorio se utilizará las
técnicas de observación, fichajes y manejo de información.
- Para investigación documental utilizaré: textos, libros y revistas
de la Biblioteca Especializada de la FIC-UNSM, libros y revistas
especializadas particulares y también se hará uso de la
biblioteca virtual (INTERNET) y normatividad y Reglamentos.
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V.4.2. Instrumentos
V.4.2.1. Instrumentos bibliográficos.Haremos uso de los libros y revistas que traten del
tema en forma general y también de aquellos textos y
revistas que tocan el tema en forma puntual.
V.4.2.2. Instrumentos de laboratorio.Se contara con el laboratorio de suelos de la facultad
de ingeniería civil y arquitectura.
V.5. Procesamiento para la recolección de Datos Se obtendrán información teórica referente al tema en estudio.
Se procederá a organizar la información según lo establecido por
el reglamento de la UNSM-T.
Se tomará información de campo, para poder sacar datos
estadísticos y obtener valores reales.
Se procederá a elaborar el documento final.
V.6. Procesamiento y Presentación de DatosV.6.1. Procesamiento de Datos
Los valores obtenidos se ordenarán adecuadamente para
poder formular el documento final
V.6.2. Presentación de DatosLos resultados se presentarán ordenados y si es necesario se
elaborarán cuadros resúmenes para dar mayor claridad a la
investigación permitiendo de esa manera validar la hipótesis.
VI. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS
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Los análisis e interpretación de los resultados se harán de acuerdo a la
información obtenida en las diferentes fases de la investigación
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VII. ASPECTOS ADMINISTRATIVOSVII.1.Cronograma de actividades
CRONOGRAMA
TIEMPO DE ACTIVIDADES
MESES
1 2 3 4 5
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Selección del Problema x x
Planificación x x x x
Rev. de Bibliografía x x x x
Elaboración del perfil de Tesis. x x x x x
Aprobación de Proyecto de Tesis x x x x
Recolección de la Información x x x x x x
Procesamiento de Datos x x x x x x x
Análisis e interpretación de datos y
resultados.x x x x
Redacción preliminar del informe. x x x
Redacción e impresión definitiva. x x
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VII.2.Asignación de recursos
ITEM DESCRIPCION UND. CANTIDAD
COSTO
UNITARIO
(S/.)
COSTO
TOTAL
(S/.)
1. 00 PERSONAL 14,400.00
1.01 investigador mes 5 1800.00 9,000.00
1.02 Asesor glb. 1 2500.00 2,500.00
1.03 secretaria mes 2 1000.00 2,000.00
1.04 peón mes 1 900.00 900.00
2. 00 BIENES 2,401.00
2.01 equipo de computo glb. 1 1500.00 1,500.00
2.02 lapiceros glb. 10 2.50 25.00
2.03 lápices glb. 10 1.00 10.00
2.04 papel bond A4 millar 2 25.00 50.00
2.05 borradores millar 2 3.00 6.00
2.06 impresora glb. 1 250.00 250.00
2.07 calculadora glb. 1 50.00 50.00
2.08 cámara fotográfica glb. 1 200.00 200.00
2.09 cuaderno de apuntes glb. 2 5.00 10.00
2.10 Palana und 1 25.00 25.00
2.11 zapapico und 1 25.00 25.00
2.12 carretilla und 1 250.00 250.00
2.13
2.14
3. 00 SERVICIOS 4,350.00
3.01 movilidad glb. 1 1200.00 1,200.00
3.02 viáticos glb. 1 1000.00 1,000.00
3.03 fotocopias glb. 1 150.00 150.00
3.04 encuadernaciones glb. 1 500.00 500.00
3.05 teléfono mes 5 40.00 200.00
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3.06 transporte camión mes 1 300.00 300.00
3.07 laboratorio suelos mes 2 500.00 1,000.00
4. 00 OTROS 2,000.00
4.01 imprevistos glb. 1 2500.00 2,500.00
GASTO TOTAL 23,651.00
VII.3.Presupuesto, costo del proyectoEl costo total del proyecto es la suma de 23,651.00 nuevos soles.
VII.4.FinanciamientoSerá financiado con Recursos Propios del tesista.
VIII. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
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8.1. BIBLIOGRAFIA- Guía de mecánica de suelos I y II, Juárez Badillo y Rico
Rodrigo 1998.
- Zonificación de la capacidad portante del suelo del distrito de
la Banda De Shilcayo – tesis realizado por Jorge Fernando
Jiménez Flores.
- Zonificación de la capacidad portante del suelo del distrito de
Morales tesis realizada por Cesar Augusto Rocha Sandoval.
8.2. LINKOGRAFIA
