ESTUDIOS GEOTECNICOS PARA AREAS URBANAS

1.- GENERALIDADES El estudio geotécnico es el compendio de información cuantificada en cuanto a las características del terreno en relación con el tipo de edificio previsto y el entorno donde se ubica, que es necesaria para proceder al análisis y dimensionado de los cimientos de éste u otras obras.Las características del terreno se determinarán mediante una serie de actividades que en su conjunto se denomina reconocimiento del terreno y cuyos resultados quedarán reflejados en el estudio geotécnico.El reconocimiento del terreno, que se fijará en el estudio geotécnico, dependerá de la información previa del plan de actuación urbanística, de la extensión del área a reconocer, de la complejidad del terreno y de la importancia de la edificación prevista.Para la realización del estudio deben recabarse todos los datos en relación con las peculiaridades y problemas del emplazamiento, inestabilidad, deslizamientos, obstáculos enterrados, configuración constructiva y de cimentación de las construcciones limítrofes, la información disponible sobre el agua freática y pluviometría, antecedentes de planimetría del desarrollo urbano.Dado que las conclusiones del estudio geotécnico pueden afectar al proyecto en cuanto a la concepción estructural del edificio, tipo y cota de los cimientos, se debe acometer en la fase inicial de proyecto y en cualquier caso antes de que la estructura esté totalmente dimensionada.

Mapa geológico ciudad de La Paz

Regionalmente toda área urbana dispone de mapas geológico elaborados en el marco de microzonificación.Donde se presentan las unidades litológicas mayores, los diferentes tipos de depósitos de vertiente y aluviales y las principales fallas geológicas que afectan el territorio.

Se debe consultar, además de los mapas, las respectivas memorias que los acompañan y que permitirán ubicar el proyecto en el contexto del modelo geológico y geotécnico regional, que debe utilizarse como base para el planeamiento detallado de los estudios locales. De igual manera el profesional debe consultar e incorporar en sus análisis los estudios de mayor detalle que puedan existir y que estén disponibles en los distintos entes territoriales o

entidades con jurisdicción en la región.2.- NOCIONES PRELIMINARES2.1.- DEFINICIONES

a) Investigación geotécnicaConjunto de actividades que comprenden el reconocimiento de campo, la investigación del subsuelo, los análisis y recomendaciones de ingeniería necesarios para el diseño y construcción de las obras en contacto con el suelo, de tal forma que se garantice un comportamiento adecuado de la edificación, protegiendo ante todo la integridad de las personas ante cualquier fenómeno externo, además de proteger vías, instalaciones de servicios públicos, predios y construcciones vecinas.

b) Investigación del Subsuelo.- Comprende el estudio y el conocimiento del origen geológico, la exploración del subsuelo (mediante trabajos de calicatas, perforación, sondeo y otros) y los ensayos y pruebas de campo y laboratorio necesarios para identificar y clasificar los diferentes suelos y rocas y cuantificar las características físico-mecánicas e hidráulicas del subsuelo.

c) Análisis y Recomendaciones.- Consiste en la interpretación técnica conducente a la caracterización del subsuelo y la evaluación de posibles mecanismos de falla y de deformación para suministrar los parámetros y las recomendaciones necesarias para el diseño y la construcción de los sistemas de cimentación y contención y de otras obras en el terreno influenciadas por factores geotécnicos.

d) Estudio geotécnico preliminar.- Conjunto de actividades necesarias para aproximarse a las características geotécnicas de un terreno, con el fin de establecer las condiciones que limitan su aprovechamiento, los problemas potenciales que puedan presentarse, los criterios geotécnicos y parámetros generales para la elaboración de un proyecto.El estudio debe presentar en forma general el entorno geológico y geomorfológico, características del subsuelo y recomendaciones geotécnicas para la elaboración del proyecto incluyendo la zonificación del área, amenazas de origen geológico, criterios generales de cimentación y obras de adecuación del terreno. Este estudio no es de presentación obligatoria, pero es recomendable para proyectos especiales o de magnitud considerable, en los que pueda orientar el proceso de planeamiento. Su realización no puede reemplazar, bajo ninguna circunstancia, al estudio geotécnico definitivo.

e) Estudio geotécnico definitivo.- Trabajo realizado para un proyecto específico, en el cual el ingeniero geotecnista debe precisar todo lo relativo a las condiciones físico-mecánicas del subsuelo y las recomendaciones particulares para el diseño y construcción de todas las obras relacionadas. Su presentación es obligatoria ya que en este se definen el tipo de suelo, el diseño y las recomendaciones de la cimentación y del proceso constructivo

f) Investigaciones.- Incluyen estudio geológico, geomorfológico, topográfico, hidrológico, hidráulico, hidrogeológico y geotécnico. Abarcan levantamientos locales, toma de datos, ensayos de campo y de laboratorio, así como el uso de instrumentos adecuados para establecer el modelo geológico y geotécnico.

g) Procedimientos preliminares.- Son de carácter obligatorio y buscan el conocimiento de las características del sitio, la consulta de mapas levantamientos disponibles, la verificación de restricciones legales y ambientales, la elaboración de un informe de visita, la evaluación de la necesidad de implementación de medidas de emergencia y la programación de investigaciones geológicas y geotécnicas.

2.2.- OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Los estudios geotécnicos definitivos son obligatorios para todas las edificaciones urbanas y suburbanas.

En la fase preliminar se debe elaborar un pre-diseño, con la finalidad de evaluar los presupuestos y presentar alternativas constructivas. En este caso, es obligatoria la definición de todos los elementos evaluados y utilizados en la concepción del anteproyecto, siendo recomendable la ejecución de un número mínimo de sondeos de reconocimiento y el levantamiento topográfico.En sitios con inestabilidad, se deben estudiar los procesos inductores de esta y todas las demás posibilidades de desestabilización; se deben incluir recomendaciones para posibles acciones de emergencia.3.- ESTUDIO DE SUELOS PARA EDIFICACIONES Para la realización de proyectos de edificaciones, es imprescindible realizar un estudio de suelos siguiendo una metodología con definiciones y sistemas de evaluación de sus respectivas propiedades.La clasificación del suelo es de suma importancia para la creación del modelo geotécnico y el “diseño de cimentaciones” en un terreno en específico, debido a que se requiere conocer el tipo de suelo, en el lugar a realizar la futura edificación de índole civil, ya que se debe realizar un estudio sobre las capacidades de carga y asentamientos generados sobre los estratos de suelo, de tal forma que éstos posean las propiedades necesarias para el soporte de la estructura.Existen varios métodos de estudio y clasificación de suelos, en el presente trabajo haremos mención el sistema SUCS.3.1.-CLASIFICACIÓN DE UN SUELO SEGÚN EL SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (SUCS)El método del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, requiere obtener la información pertinente sobre algunas las características esenciales del suelo a estudiar. Esta información se obtiene a partir de dos pruebas de laboratorio normadas por la ASTM (Association for Testing Materials) International (organismo de normalización de los EE.UU), las pruebas necesarias para obtener los datos para poder clasificar el suelo son el contenido de humedad, el análisis granulométrico y los límites líquido y plástico y el índice de plasticidad. Los cuales permiten obtener la distribución de tamaños de partícula del suelo y los contenidos de humedad de frontera entre diferentes estados de consistencia.Es importante garantizar que las muestras obtenidas del campo sean representativas para poder realizar conclusiones y poder ligarlas a la totalidad del suelo del cual se obtuvieron dichas muestras. Debido a esto, s e r e c o m i e n d a u t i l i z a r tanto el método del Separador Mecánico (aparato para vibrar mallas) y el método del Cuarteo (dividir muestra de suelo en 4 partes), especificado en la norma ASTM C 702 – 68.

Mallas para análisis granulométricoEste sistema SUCS clasifica los suelos en dos amplias categorías: suelos de grano grueso que son de naturaleza tipo grava y arenosa con menos del 50% pasando la malla No. 200 y los suelos de grano fino con 50% o más pasando la malla No. 200.Según el profesional especial izado Das (2001), para clasificar apropiadamente un suelo utilizando este sistema, deben conocerse: el porcentaje de grava, el porcentaje de arena, el porcentaje de

limo y arcilla, los coeficientes de uniformidad y curvatura y el límite líquido e índice de plasticidad. Los primeros cinco datos se obtienen a partir de un análisis granulométrico.El método SUCS presenta diversa nomenclatura; para suelos granulares, las siglas son G (grava), S (arena), W (bien graduada) y P (mal graduada). Para suelos finos la nomenclatura es M (limo), C (arcilla), H (alta compresibilidad) y L (baja compresibilidad).Y para los suelos orgánicos la sigla es Pt (turba).3.2.- PROCEDIMIENTO PARA CLASIFICAR UN SUELO UTILIZANDO EL SISTEMA DE CLASIFICACIÓN SUCSPreviamente descartar que el suelo sea un Pt (turba).3.2.1.- DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD (W) EN UNA MUESTRA DE SUELOEl contenido de humedad (W) de un suelo se conoce como la relación entre el peso de agua contenida en el mismo y el peso de su

fase sólida. W=WwWs

∗100 Ww=W T−W S

Donde Ww es el peso de agua contenida en la muestra suelo, Ws es el peso de la fase sólida de la muestra de suelo y WT el peso total de la muestra de suelo. El contenido de humedad es un parámetro muy utilizado pa ra establecer una relación entre el comportamiento del suelo y sus propiedades, como la consistencia y su relación de vacíos por ejemplo.3.2.2.- DETERMINAR LA DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑOS DE PARTÍCULA MEDIANTE UN ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADOVer video granulometríaDeterminar si el suelo es fino o granular:

Granular....... % pasando # 200 < 50%.

Fino............... % pasando # 200 ≥ 50%.Si el suelo es granular, seguir los siguientes pasos:Determinar si es grava o arena:

Si Ret. #4 > 50% Ret. #200, hay más grava que arena, por lo que es un suelo tipo grava. Si Ret. #4 ≤ 50% Ret. #200, hay más arena que grava, por lo que es un suelo tipo arena.

Determinar si G ó S está limpia, intermedia o sucia: Limpia, si el % pasa #200 es < 5%. Determinar si es W ó P.

Intermedia, si el % pasa #200 está entre 5 y 12%. Determinar si es W ó P. Determinar si está contaminada con M ó C.

Sucia, si el % pasa #200 es > 12%. Determinar si está contaminada con M ó C. Para determinar si el suelo es W o P se utiliza el Cc y el Cu.

Para las gravas, es W si 𝐶u >4 ,1<𝐶c<3, es P si incumple alguno de los dos parámetros.

Para las arenas, es W si 𝐶u >6 ,1<𝐶c<3, es P si incumple alguno de los dos parámetros.Determinar el nombre de grupo utilizando el siguiente cuadro:

Símbolos de grupo para suelos tipo grava

3.2.3.- CONOCER LA GRADACIÓN DEL SUELO MEDIANTE LA OBTENCIÓN DE LA CURVA DE DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA DEL SUELOEl análisis granulométrico es la determinación del rango de tamaños de partículas presentes en un suelo, como un porcentaje del peso seco total. Los resultados del análisis granulométrico se presentan generalmente en gráficas semi-logarítmicas como curvas

de distribución granulométrica, en las cuales se grafica el porcentaje de partículas inferiores a un tamaño en particular en función de ese tamaño en escala logarítmica. Con la forma de dichas curvas se puede describir la gradación, que depende de la amplitud o estrechez del gráfico.

Curvas de gradación típicas, suelo A es bien gradado, suelo B es uniforme y suelo C es gradación discontinua

Es posible expresar la gradación numéricamente mediante el coeficiente de uniformidad (Cu) y el coeficiente de curvatura (Cz), que se definen, respectivamente, de la siguiente manera:

Cu=D60D10

C z=D 302

D10D60

Donde D10, D30 y D60 son los tamaños de partícula para los cuales el 10, 30 y 60% del material, respectivamente, es más fino que esos tamaños. De acuerdo con el sistema de clasificación SUCS, los suelos se clasifican como bien gradados si Cu > 4 ó 6 y 1 < Cz < 3.

3.2.4.- DETERMINAR EL LIMITE LIQUIDO (LL), EL LIMITE PLÁSTICO (LP) Y EL ÍNDICE DE PLASTICIDAD (IP)Si el suelo es fino, determinar directamente la clasificación por medio de la carta de plasticidad, conociendo el límite líquido (LL) y el índice de plasticidad (IP).

Carta de PlasticidadDeterminar si el suelo es inorgánico (M ó C) u orgánico (O):También es posible determinar el limite liquido (LL), el limite plástico (LP) y el índice de plasticidad (IP), a través del método de límites de Atterberg. (ver videos).

3.2.5.- DETERMINAR EL NOMBRE DE GRUPO DE SUELO

Diagrama de flujo para grupo de suelos tipo grava y arenosos

4.- TRABAJO DE CAMPO4.1.- OBJETIVOEl objetivo de las investigaciones de campo, es obtener el perfil geotécnico del suelo para orientar el modelo de cálculo de estabilidad y constituye un elemento obligatorio para el estudio de estabilidad del área de construcción.Se refiere al trabajo de reconocimiento en terreno, a la obtención de muestras del sub-suelo, a las mediciones y ensayos en sitio.

4.2.- ACTIVIDADESEl trabajo de campo involucra llevar a cabo las siguientes actividades:-Exploración del sub-suelo-Ensayos y mediciones en sitio-Prospección geofísica

4.2.1.-EXPLORACIÓN DEL SUB-SUELOConsiste en penetrar el sub-suelo con la finalidad de realizar la investigación geotécnica, normalmente obteniendo muestras del sub-suelo, las que son ensayadas en laboratorio.Esta penetración se puede efectuar a través de:

-calicatas (pozos o zanjas).-sondajes de penetración standard SPT (profundidad promedio de cuatro metros).-sondajes rotatorios (profundidad promedio de diez metros).

4.2.2.-ENSAYOS Y MEDICIONES EN SITIOEstos ensayos y mediciones en sitio se pueden efectuar desde las calicatas, sondajes o desde la superficie del terreno.Dentro de las mediciones en sitio están las determinaciones de:

-densidad natural-contenido de humedad-granulometrías-nivel de la napa-permeabilidad-infiltración-pruebas de bombeoDentro de los ensayos en sitio se puede nombrar:-penetración dinámica-penetración estática-CBR-ensayo de placa de carga-ensayo de molinete-ensayo presiométricoEl resultado de la exploración de campo debe ser lo suficientemente detallada para que permita determinar las propiedades geotécnicas del subsuelo. El número de sondeos debe ser tal que permita una interpretación adecuada del terreno, especialmente de las regiones potencialmente inestables o que serán afectadas por las obras a realizar.

El monitoreo del nivel del agua se debe verificar una vez finalizado el sondeo, con el objeto de identificar la posición estabilizada del nivel freático después de la perforación.

Sondeos mecánicos a rotación.- Sondear o perforar es la técnica que se emplea para hacer un agujero en la tierra o en una construcción.Si la herramienta va haciendo el agujero golpeando contra el fondo de el, diremos que estamos en un sondeo de percusión. Pero si lo hace sin golpear, sino girando sobre el fondo, diremos que es un sondeo a rotación.El tipo de agujero que hagamos depende del fin que se persiga, nosotros solo hablaremos de los sondeos a rotación de pequeño tamaño y poca profundidad que son los empleados en la geotecnia de cimentaciones.En caso de encontrar agua se tomara muestras para determinar su agresividad potencial, así mismo se dejara instalado en los sondeos o en alguno de ellos tubería piezometrica para posteriores controles de la posición del nivel freático (Cota de aparición del agua en subsuelo), en caso de que lo haya.

Componentes de una maquina de sondeo.- La máquina de perforación que está basada en que la energía necesaria para hacer girar la herramienta de corte que suministra un motor. Entonces, de abajo a arriba, el equipo estará compuesto fundamentalmente por:

Útil cortante + tubo testigo (batería) + Varillas+ Motor y auxiliares4.2.3.-PROSPECCIÓN GEOFÍSICASon procedimientos basados en la medida de la variación espacial, en planta y profundidad, de alguna característica física del sub-suelo mediante técnicas “no” destructivas. Entre los procedimientos (con equipos electrónicos) más comunes están:-sísmica de refracción-propagación de ondas en sondajes-resistividad eléctricaEstos últimos procedimientos son más específicos y por lo tanto su utilización está dirigida a casos particulares.5.-TRABAJO DE LABORATORIOLas muestras obtenidas en la exploración del sub-suelo son recibidas por el laboratorio geotécnico, junto con un programa de mediciones y ensayos a realizar conforme a lo indicado por el Ingeniero Civil especialista responsable del estudio geotécnico.

Las muestras, perturbadas(sin estructura) o no perturbadas (mantienen su estructura), son sometidas a las mediciones y ensayos programados. Entre ellos se pueden nombrar:- granulometría- limites de Atterberg- peso específico- densidad natural- contenido orgánico- contenido de sales solubles- densidades máximas y mínimas- compresión no confinada- corte directo- consolidación- hinchamiento- triaxial- ensaye Proctor Modificado o Standard- CBR- permeabilidad

Todo el procedimiento de obtención de muestras como los diferentes ensayos y mediciones deben ejecutarse conforme a normas reconocidas locales o normas extranjeras, principalmente americanas (ASTM, AASHTO) o europeas.Finalmente el laboratorio emite un Informe de Laboratorio, o Certificado de Laboratorio, con el resultado de los ensayos y mediciones efectuadas, con las tablas y gráficos pertinentes, debidamente certificados por profesionales especializados.

6.-TRABAJO DE GABINETESe refiere a la recopilación de la información existente sobre la zona a estudiar y al trabajo de escritorio (informes conclusivos) de análisis y compatibilización de esta información. Las fuentes habituales de información son: La ubicación del sitio del proyecto, la información geológica, la información geotécnica, la información hidrográfica, información sismológica e información local.

Ubicación: Contar con mapas, plano topográfico y planos del anteproyecto de la obra.Información geológica: Utilizar mapas geológicos y memorias e informes geológicos, para realizar comparaciones con los trabajos de laboratorio.Información geotécnica: Utilizar publicaciones geotécnicas, memorias de informes geotécnicos y el registro de sondajes y exploraciones geotécnicas realizadas en campo y analizadas en laboratorio.Información hidrográfica: Utilizar cartas hidrológicas, para ver la existencia o no de aguas subterráneas.Información sismológica: Como medida de seguridad y prevención analizar la información del Instituto de Sismología del Observatorio San Calixto La Paz y las memorias e informes sobre eventos sísmicos en área del proyecto.Información local: Recopilar información de estructuras y obras existentes en el área de interés.Con la información analizada, se procede a programar el trabajo de campo y, si ello es factible, el trabajo de laboratorio necesario para obtener la información requerida del sub-suelo o para ratificar, complementar o ampliar la información existente.

La programación deberá incluir los siguientes aspectos:- las técnicas de reconocimiento a utilizar- número de puntos de prospección y su ubicación- la profundidad (o profundidades) de investigación- el muestreo y ensayos en sitio a realizar- tipo y cantidades de ensayos (estimativos) a realizar en laboratorio

7.- ESTUDIOS GEOTÉCNICOS PARA URBANIZACIONESPrevio al diseño de los viales, plazas, jardines, etc. de una urbanización, debe realizarse estudios geotécnicos del suelo para poder conocer el tipo de suelo y sus principales características y a partir de esta información poder tomar decisiones al momento de realizar el diseño.Por tratarse de un área mayor de suelo y su respectivo análisis, se debe realizar varias calicatas y los sondeos necesarios, dependiendo

de las características propias del terreno.La finalidad de este trabajo es investigar la naturaleza y propiedades del suelo afectado por la futura urbanización, para dar recomendaciones referentes al anteproyecto y ejecución de los viales y demás elementos que están influenciados por el suelo.7.1.-TRABAJOS DE CAMPOPara el reconocimiento del subsuelo del terreno se tienen que realizar varias calicatas con una profundidad máxima de 4,00 m y sondeos hasta 10,00 m de profundidad. Su ubicación tiene que estar reflejada en un mapa.

Mapa de Calicatas

Se deben tomar muestras alteradas grandes (MAG) en la superficie del terreno para la realización de ensayos básicos de identificación, Proctor y CBR, también se recomienda realizar ensayos de permeabilidad Lefranc con carga variable.Las catas se deben realizar mediante una Retroexcavadora, deteniendo la excavación cada vez que se encontraba un cambio de estrato o tipo de suelo, recogiendo muestras representativas de los mismos. Con este proceder se evitaran contaminaciones entre diferentes materiales.Los sondeos se deben realizar con una sonda rotativa (SR) que perfora mediante el desgaste que produce en el suelo una corona de widia. La corona está roscada a un tubo circular (batería) en el interior de la cual queda el testigo continuo (MCn o TCn). El sondeo se interrumpe periódicamente para tomar las muestras.7.2.- TRABAJO DE LABORATORIOEn el laboratorio se procede a realizar los ensayos correspondientes con las muestras tomadas en campo y determinar su clasificación.Con las muestras alteradas grandes se tiene que realizar ensayos de compactación Proctor Modificado y CBR. En este ensayo se compacta el material preparado a distintas humedades de forma que la energía de compactación sea siempre la misma por unidad de volumen (300.000 kgm/m3). Se obtiene así la curva de densidades secas en función de la humedad de compactación. La máxima densidad obtenida y la humedad para la que se consigue (humedad óptima) sirven como referencia para comprobar la calidad del material para su empleo como relleno y para el control de la compactación en obra. Las muestras obtenidas se pueden usar para, sometiéndolas a otros ensayos, estudiar el comportamiento de los suelos compactados.En el ensayos de CBR, la muestra se prepara como en el ensayo Proctor con molde grande y se somete a condiciones de humedad determinadas. Posteriormente se ensaya a la penetración de un pistón normalizado. El resultado del ensayo se emplea para el dimensionamiento de pavimentos flexibles.Estos ensayos permiten una clasificación más exacta que la visual, que solo es una primera aproximación, además de proporcionar los primeros datos sobre las propiedades mecánicas de los suelos.Sobre algunas de las muestras se realizó el ensayo de contenido en sulfatos. Este ensayo consiste en convertir los sulfatos, en sulfato de bario, que filtrado y calcinado, se pesa. El resultado se da en % de sulfato cálcico equivalente.7.3.- TRABAJO DE GABINETEEn la oficina se procede a recopilar y clasificar todos los datos obtenidos en el campo y laboratorio, para su correspondiente presentación en informes. Un perfil estratigráfico de esta zona puede ser útil para complementar el informe final.

APENDICECALICATA

Las calicatas o catas son una de las técnicas de prospección empleadas para facilitar el reconocimiento geotécnico de un terreno. Son excavaciones de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala retroexcavadora.Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y por lo tanto es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa. Es necesario registrar la ubicación y elevación de cada pozo, los que son numerados según la ubicación. La profundidad está determinada por las exigencias de la investigación pero es dada generalmente por el nivel freático.La sección mínima recomendada es de 0,80 m por 1,00 m, a fin de permitir una adecuada inspección de las paredes. El material excavado deberá depositarse en la superficie en forma ordenada separado de acuerdo a la profundidad y horizonte correspondiente. Debe desecharse todo el material contaminado con suelos de estratos diferentes. Se dejarán plataformas o escalones de 0,30 a 0,40 metros al cambio de estrato, reduciéndose la excavación. Esto permite una superficie para

efectuar la determinación de la densidad del terreno. Se deberá dejar al menos una de las paredes lo menos remoldeada y contaminada posible, de modo que representen fielmente el perfil estratigráfico del pozo. En cada calicata se deberá realizar una descripción visual o registro de estratigrafía comprometida.Las calicatas permiten:

Una inspección visual del terreno "in situ". Toma de muestras. Realización de algún ensayo de campo.

La profundidad de este tipo de reconocimiento no suele pasar de los 5 metros, aunque en casos extremos puede alcanzar los 10 metros de profundidad.Casos, situaciones, o tipos de terrenos, en los que se pueden realizar calicatas:En terrenos cohesivos principalmente. También puede realizarse en terrenos granulares, pero si se requiere un conocimiento de los parámetros resistentes, la práctica imposibilidad de toma de muestras para ensayo en laboratorio, exige la utilización de otras técnicas de reconocimiento, como la penetración estándar (SPT), sólo viables en sondeos.En terrenos heterogéneos, con muchos gruesos, en los que un sondeo, además de ser costoso, daría una información parcial.En terrenos en los que el nivel freático se encuentre por debajo del plano de investigación, o en los que sus condiciones de impermeabilidad sean suficientes para que el afloramiento de agua sea pequeño, y permita la investigación en el interior de la cata, salvo aquellas situaciones en las que se quiera conocer principalmente la cota de nivel freático.Ensayo de Penetración EstándarEl ensayo de penetración estándar o SPT (standard penetration test), es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que se quiere realizar un reconocimiento geotécnico.Constituye el ensayo o prueba más utilizado en la realización de sondeos y se realiza en el fondo de la perforación.

Consiste en contar el número de golpes necesarios para que se introduzca a una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de áreas superior a 100), que permite tomar una muestra naturalmente alterada en su interior. El peso de la masa está normalizado, así como la altura de caída libre, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente.

Descripción del ensayo SPTUna vez que en la perforación del sondeo se ha alcanzado la profundidad a la que se ha de realizar la prueba, sin avanzar la entubación y limpio el fondo del sondeo, se desciende el toma muestras SPT unido al varillaje hasta apoyar suavemente en el fondo. Realizada esta operación, se eleva repetidamente la masa con una frecuencia constante, dejándola caer libremente sobre una sufridera que se coloca en la zona superior del varillaje.

Se contabiliza y se anota el número de golpes necesarios para hincar la cuchara los primeros 15 centímetros ( ).Posteriormente se realiza la prueba en sí, introduciendo otros 30 centímetros, anotando el número de golpes requerido para la hinca en

cada intervalo de 15 centímetros de penetración (  y  ).El resultado del ensayo es el golpeo SPT o resistencia a la penetración estándar:

 =   + Si el número de golpes necesario para profundizar en cualquiera de estos intervalos de 15 centímetros, es superior a 50, el resultado del ensayo deja de ser la suma anteriormente indicada, para convertirse en rechazo (R), debiéndose anotar también la longitud hincada en el tramo en el que se han alcanzado los 50 golpes. El ensayo SPT en este punto se considera finalizado cuando se alcanza este valor. (Por ejemplo, si se ha llegado a 50 golpes en 120 mm en el intervalo entre 15 y 30

centímetros, el resultado debe indicarse como  en 120 mm, R).

Informe de ensayo de CalicataASTM International

Es una de las organizaciones internacionales de desarrollo de normas más grandes del mundo. En ASTM se reúnen productores, usuarios y consumidores de todo el mundo, para crear normas de consenso voluntarias. Las normas de ASTM se crean usando un procedimiento que adopta los principios del Convenio de barreras técnicas al comercio de la Organización Mundial del Comercio (World Trade Organization Technical Barriers to Trade Agreement). El proceso de creación de normas de ASTM es abierto y transparente; lo que permite que tanto individuos como gobiernos participen directamente, y como iguales, en una decisión global consensuada.

Limites de AtterbergLa plasticidad es una propiedad característica de los suelos finos, donde el contenido de humedad del suelo está comprendido entre el límite líquido y plástico. En este estado el suelo permite ser moldeado de manera similar a la masa o la plastilina, debido a que el contenido de humedad del suelo contiene la cantidad ideal de moléculas de agua para que la fuerza de atracción entre las partículas compuestas de minerales de arcilla sea la mayor.

Determinación del límite plástico (LP)

Puede determinarse el límite plástico para un suelo con un tamaño de partículas que pasan el tamiz Nro. 40, para lo cual debe humedecerse el suelo lo suficiente como para poder amasarlo, entonces sobre un papel seco en una superficie plana o encima de un vidrio deben formarse rollitos de unos 3 mm de diámetro como muestra la Figura 1.33a. Posteriormente los rollitos deben ser juntados en uno para ser amasados y nuevamente formar rollitos, a medida que se formen los rollitos el suelo progresivamente perderá humedad debido al papel y la mano, entonces llegará un momento cuando al formar el rollito el suelo empiece a disgregarse en su superficie y luego a fragmentarse (Figura 1.33b). En este estado cuando el suelo empieza a perder su consistencia plástica, se procede inmediatamente a determinar su contenido de humedad que este a la vez será el límite plástico del suelo, que es un contenido de humedad específico que divide la consistencia semisólida de la plástica del suelo. Figura 1.33. Determinación del límite plástico (Laboratorio de geotecnia, UMSS).

(a) Realizando el rollito. (b) Rollitos de suelo empezando a fragmentarse.Índice de plasticidad (IP).Con el índice de plasticidad puede evaluarse el grado de amasado que permite el suelo mientras se encuentre en su consistencia plática, este índice se define como:

IP = LL  LP                                                                            En la Tabla 1.14 se presentan valores del índice de plasticidad para evaluar la plasticidad del suelo.

Tabla 1.14. Grado de plasticidad del suelo (Sowers, 1979).

 Actividad (A).Por lo general los suelos arcillosos están constituidos por un 40 a 70% de partículas que contienen minerales de arcilla que dan plasticidad al suelo. Si aumenta la cantidad de minerales de arcilla proporcionalmente también serán afectados el límite líquido y plástico del suelo. Skempton (1953) observó que el índice de plasticidad del suelo aumenta linealmente con el

incremento en porcentaje de partículas de arcilla (de tamaño menor a 2 m), esta proporción lineal variará de acuerdo al tipo de minerales de arcilla que contenga el suelo. Skempton definió una cantidad llamada actividadcomo la pendiente de la línea que correlaciona el índice de plasticidad y la fracción en peso de las partículas compuestas de minerales de arcilla expresada en porcentaje, que será:

 Seed, Woodward y Lundgren (1964) realizaron diversos estudios de la influencia del porcentaje de partículas de arcilla en la plasticidad del suelo y concluyeron que la correlación entre estas está descrita por dos líneas, similares a las que se muestran en la Figura 1.34.

Figura 1.34. Relación entre el índice de plasticidad y el porcentaje en peso de partículas compuestas de minerales de arcilla (Seed, Woodward y Lundgren,

1964).Estos investigadores observaron que los suelos que contienen más del

10% de su peso en partículas de arcilla presentan plasticidad. La plasticidad esta correlacionada linealmente con la cantidad de partículas de arcilla del suelo hasta un contenido del 40% en peso, donde la relación cambia a una línea que parte del origen de coordenadas. La actividad resulta ser la pendiente de la línea de correlación. En la Tabla 1.15 se muestran valores

característicos de la actividad para algunas arcillas típicas.Tabla 1.15. Actividad de las arcillas (Whilow, 1994).

Gráfico de plasticidad.Casagrande (1932) estudió la relación que existe entre el índice de plasticidad y el límite líquido para una gran variedad de suelos y

construyó el gráfico de plasticidad que se ve en la Figura 1.35, en este observó que las distintas variedades de suelos se agrupan ordenadamente en diversos sectores del gráfico. Empíricamente obtuvo las ecuaciones de las líneas que dividen el gráfico en las regiones donde se agrupan los tipos de suelo.

Figura 1.35.Gráfico de plasticidad (Casagrande, 1932).La línea A separa las arcillas inorgánicas de los limos inorgánicos, las arcillas

inorgánicas se encuentran por encima de esta línea y los limos inorgánicos por debajo de esta. Los limos orgánicos están situados por debajo de esta línea en el intervalo de 30 a 50 del límite líquido, las arcillas orgánicas se ubican por debajo de esta línea con un límite líquido mayor a 50. La ecuación de la línea A es:

IP = 0.73 (LL – 20)                                                                 La línea U se ubica por encima de la línea A, esta línea es aproximadamente el

límite superior de la relación del índice de plasticidad y el límite líquido para cualquier tipo de suelo conocido, aunque rara vez se ubica un suelo por encima de línea U, que tiene la ecuación:

IP = 0.9 (LL – 8)                                                                      La información que provee el gráfico de plasticidad es de gran valor para

clasificar los suelos finos y poder identificarlos con facilidad.