Informe Final

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

INGENIERÍA CIVIL

PROPUESTA DE ANÁLISIS DE ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS DEL TALUD

UBICADO EN LA CALLE SANTIAGO DE LAS MONTAÑAS Y JUAN VELAZCO

DEL SECTOR EL VALLE, EN LA CIUDAD DE LOJA MEDIANTE INSPECCIÓN

VISUAL Y DE CAMPO.

INTEGRANTES:

Arévalo Valdiviezo Dannaetth Patricia.

Obaco Zhamungui Priscila Noemi.

Toro García Biron Jamil

DOCENTE.

Mgs. Carmen Esparza.

FECHA DE ELABORACIÓN:

Sábado, 11 de abril del 2015.

FECHA DE ENTREGA:

Jueves, 16 de abril del 2015.

LOJA- ECUADOR

“Las propiedades de los materiales de fundación no pueden ser especificadas, tienen que

ser deducidas mediante exploración”

(Charles Dowding, 1979)

TABLA DE CONTENIDOS

TABLA DE CONTENIDOS.........................................................................................................................3

CAPÍTULO I.............................................................................................................................................4

1. INTRODUCCIÓN.........................................................................................................................4

1.1. ALCANCE................................................................................................................................4

1.2. PROPÓSITO DE LA INVESTIGACIÓN........................................................................................4

1.3. ESTRUCTURA PROYECTADA...................................................................................................5

1.4. UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO...............................................................6

1.5. METODOLOGÍA DE TRABAJO.................................................................................................6

1.5.1. Descripción General...................................................................................................6

1.5.2. Partes Generales de un Talud....................................................................................8

1.5.3. Reconocimiento del terreno......................................................................................9

1.5.4. Toma de muestra representativa de suelo por cada estrato.....................................9

1.5.5. Ensayos del puño, el dedo, la uña..............................................................................9

CAPÍTULO II..........................................................................................................................................10

2. TRABAJOS REALIZADOS O PROYECTADOS...............................................................................10

2.1. TRABAJOS EJECUTADOS (ENSAYOS DE CAMPO)..................................................................10

2.2. ENSAYOS DE LABORATORIO (A REALIZAR)...........................................................................16

2.2.1. ESTUDIOS GEOTÉCNICOS PARA CONSTRUCCIÓN...............................................................16

2.2.2. MÉTODOS DE RECONOCIMIENTO DEL SUBSUELO.............................................................16

CAPÍTULO III.........................................................................................................................................20

3. RESULTADOS OBTENIDOS........................................................................................................20

3.1. RESULTADOS OBTENIDOS....................................................................................................20

CAPÍTULO I.

1. INTRODUCCIÓN.

1.1. ALCANCE.

El estudio geotécnico posee una serie de mecanismos de exploración, muestreo, análisis,

modelación, cálculo e interpretación necesaria para conocer con la precisión suficiente las

características geológico-geotécnicas de un terreno en el que va a ejecutarse una obra. Es

por esto que se ha creído conveniente comenzar con el estudio preliminar el cual

consistente en el reconocimiento del terreno e inspección visual y en base a esto sugerir los

ensayos que se deben realizar para que la construcción de un edificio de 4 plantas con

sótano.

El terreno está ubicado en la ciudad de Loja, parroquia El Valle, en las calles Santiago de

las Montañas y Juan de Velasco; el edificio a diseñarse, preverá las condiciones para una

estructura económica y segura.

1.2. PROPÓSITO DE LA INVESTIGACIÓN.

La finalidad es dar a conocer la metodología para determinar las características físicas

mecánicas del suelo, y establecer los requerimientos para construir una edificación (edificio)

cómoda y segura.

El estudio geotécnico nos ofrece el tipo de cimentación, la obra de contención, la

profundidad de excavación, y otros aspectos a emplearse para ofrecer la construcción de

una edificación cómoda, y segura.

1.3. ESTRUCTURA PROYECTADA.

Construcción de un edificio de 4 (cuatro) plantas con sótano en el terreno ubicado en la

ciudad de Loja, parroquia El Valle en las calles Santiago de las Montañas y Juan de Velasco;

la superficie del terreno es de 3760m2, el sótano del edificio estará destinado para

parqueadero público.

Según NEC-11 (Tabla 1):

Clasificación de las unidades de construcción por categorías.

SEGÚN LOS NIVELES DE CONSTRUCCIÓN

SEGÚN LAS CARGAS MÁXIMAS DE SERVICIO EN COLUMNAS (KN)

BAJA Hasta 3 niveles Menores de 800

MEDIA Entre 4 y 10 niveles Entre 801 y 4000

ALTA Entre 11 y 20 niveles Entre 4001 y 8000

ESPECIAL Mayor de 20 niveles Mayores de 8000

Según NEC-11 (Tabla 2):

Número mínimo de sondeos y profundidad por cada unidad de construcción.

CATEGORÍA DE LA UNIDAD DE CONSTRUCCIÓN

CATEGORÍA BAJA CATEGORÍA MEDIA CATEGORÍA ALTA CATEGORÍA ESPECIAL

Profundidad mínima de sondeo: 6m

Profundidad mínima de sondeo: 15 m



Número mínimo de sondeos: 3




1.4. UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO.

El terreno está localizado en la ciudad de Loja, parroquia El Valle, en las calles Santiago de

las Montañas y Juan de Velazco.

Figura 1 Ubicación del terreno a estudiar

El talud tiene una longitud aproximadamente de 40 metros ubicado entre la calle Juan de

Velasco y Santiago de las Montañas, en la parte inferior del talud existe una infraestructura

dedicada a panificación, y en la parte superior del talud existen tres viviendas cercanas al

mismo. La superficie del terreno destinado para la construcción de un edificio es de 3760m2.

1.5. METODOLOGÍA DE TRABAJO.

1.5.1. Descripción General

En su mayoría los deslizamientos son el producto de las condiciones geológicas

hidrológicas, geomorfológicas y la modificación de estas por procesos geodinámicos,

vegetación, uso de la tierra, actividad humana, y la frecuencia e intensidad de las

precipitaciones y en pocas veces relacionados con la sismicidad. La ocurrencia de este

fenómeno está sujeta a muchos grados de incertidumbre debido a que los deslizamientos

Latitud: 3°59'7.99"S

Longitud:

79°12'3.93"O

Altitud: 2150 m.s.n.m

Sector: El valle

incluyen diferentes tipos de movimientos, velocidades, modos de falla, tipo de material del

suelo, restricciones geológicas, etc. Cuando existe incertidumbre de la posibilidad o no de

la ocurrencia de un fenómeno, generalmente, se toma decisiones equivocadas de diseño

(Rivera S.,2009).

Una zonificación de amenazas y riesgos nos permite evaluar parcialmente un posible

problema y es una herramienta muy útil para la toma de decisiones, especialmente en las

primeras etapas de planeación de un proyecto.

Se debe diferenciar entre técnicas de análisis relativo y técnicas de análisis absoluto.

El análisis relativo presenta la posibilidad diferencial de ocurrencia de deslizamientos sin

dar valores exactos y en el análisis absoluto se presentan factores de seguridad o

probabilidad real de ocurrencia de movimientos. (Suarez, 2000)

En este caso la zonificación es generalmente imprecisa debido a que la inestabilidad del

talud es un problema de alta complejidad.

Los taludes se pueden agrupar en cuatro categorías generales:

Terraplenes

Cortes de laderas naturales

Muros de contención

Cortes en vías

Los taludes que han permanecido estables por muchos años pueden fallar en cualquier

momento debido a:

Cambios topográficos

Sismicidad

Flujos de agua subterránea

Cambios en la resistencia del suelo

Meteorización

1.5.2. Partes Generales de un Talud

En el talud se definen los siguientes elementos constitutivos:

Figura 2 “Talud Artificial, (Rivera S., 2009)”

Figura 3 “Ladera Natural, (Rivera S., 2009)”

1.5.3. Reconocimiento del terreno.

El recorrido de todo el terreno evaluando las características del mismo, así como evaluar

todos los contornos del mismo, se evalúa lo siguiente:

Evaluación del Talud: Los problemas que están ocasionando o que puede ocasionar a su

alrededor, así como las medidas que se han acogido previo a las construcciones vecinas para

mitigar este problema.

Estructuras vecinas: Se evalúan los daños (en caso de existir), que pueden estar

produciendo fisuras, o restando el desempeño correcto de las mismas.

Drenaje: Es importante considerar cuán importante es la presencia de agua en ese sector,

para contrarrestar este efecto, pues es el principal medio que puede ocasionar daños en una

estructura.

Vegetación: Se considera la vegetación pues por medio de las características de los arboles

podríamos definir las características del terreno, pues estos se adaptan a un medio en

particular con las características particulares que permitan desarrollarse.

1.5.4. Toma de muestra representativa de suelo por cada estrato.

Para realizar los ensayos de tenacidad, brillo, color, textura, es necesario tomar muestras

representativas de cada estrato, pues a través de un solo sitio no podemos establecer el terreno

en general.

1.5.5. Ensayos del puño, el dedo, la uña.

Este ensayo se lo utiliza para medir la dureza del suelo a través de la utilización del puño,

el dedo y la uña, mediante tablas podemos definir la resistencia, la cohesión y el número de

golpes para el SPT.

La metodología que se empleó para la exploración del subsuelo se detalla a continuación:

Limpieza de la zona de estudio.

Obtención del ángulo de buzamiento de los tres estratos.

Realización de los ensayos in situ (inspección visual) ya mencionados.

En general todo el trabajo y recorrido de campo nos permitirá tener la idea más clara de

los ensayos necesarios a realizar, ya que solo podremos comprobar y estar completamente

seguros de que el suelo posee las características señaladas con los ensayos de laboratorio.

CAPÍTULO II

2. TRABAJOS REALIZADOS O PROYECTADOS

2.1. TRABAJOS EJECUTADOS (ENSAYOS DE CAMPO).

COLOR Y TEXTURA.

Figura 4: Triángulo de texturas que clasifica el suelo en 12 clases

Suelos presentes en el lugar donde queremos ejecutar la obra.

Estrato Textura Color

1 Conglomerado Gris claro

2 Arcillosa Anaranjado claro

3 Arcillo limoso Gris – anaranjado oscuro

Textura arcillosa: Son suelos donde predomina la presencia de arcilla (diámetro de partícula

inferior a 0,002 mm). Estos suelos están poco aireados y el agua penetra muy lentamente

(poros pequeños), son difíciles de laborar y tienen una capacidad de retención de agua muy

alta, pero no la ceden fácilmente a las plantas. Son suelos con presencia de nutrientes.

Textura arenosa: predomina la arena (diámetro de partícula entre 2 mm y 0,05 mm). Son

suelos fáciles de laborar, con buena ventilación y fácil infiltración de agua (poros grandes),

pero poca capacidad de retención de agua. Son suelos pobres en nutrientes.

Textura limosa: Tienen un contenido alto en limo (diámetro de partícula entre 0,05 mm i

0,02mm). Son suelos poco estructurados y por lo tanto sensibles a la erosión.

Textura franca: Está formada por una proporción equilibrada de los tres tipos de partículas

(40% de arena, 40% de limo, 20 % de arcilla).

GRANULOMETRÍA.

Los recuadros de azul y rojo muestran la granulometría del lugar por simple inspección

visual.

Tabla 3:

Tabla de granulometría mediante estratos.


1 Conglomerado

2 Arcillosa

3 Arcillo limoso

PLASTICIDAD.

Este es un parámetro importante en el caso de limos o arcillas. Para distinguir rápidamente

y de una manera aproximada la plasticidad de un suelo se frota una muestra seca o

ligeramente húmeda con la uña del dedo o con la hoja de una navaja. Una superficie brillante

indica una arcilla muy plástica, una superficie mate indica o un limo o una arcilla de baja

plasticidad.


1 Conglomerado No plástico

2 Arcillosa Alta plasticidad

3 Arcillo limoso Baja plasticidad

COMPACIDAD

La compacidad in situ de un suelo es un parámetro muy importante para determinar si la

capacidad portante del terreno es alta.

La manera más gráfica de determinar la compacidad del terreno es ver la maquinaria a la

hora de realizar la excavación, observando la dificultad de la misma a la hora de extraer el

material.

Asimismo preguntando a los maquinistas que hayan realizado el vaciado del solar se tiene

una idea de la compacidad del terreno, aunque las respuestas hayan de tomarse con ciertas

reservas.

DUREZA DEL SUELO.

“Es la fuerza de resistencia que ejerce en área o superficie de una muestra de suelo a la

penetrabilidad.”1

Tabla 4:

Tabla de resistencia del suelo.

1(Johana, 2013).


1 Conglomerado Duro

2 Arcillosa Muy firme

3 Arcillo limoso Moderadamente firme

DILATANCIA

Material con poca agua, realizar una masa y estirarla horizontalmente golpeándola con la

otra mano, varias veces, observar la presencia de agua en la superficie y amase con los dedos

la muestra, vea la reacción como nula, lenta, o rápida.


1 Conglomerado Nula

2 Arcillosa Lenta

3 Arcillo limoso Lenta

TENACIDAD

Formar rollos de cerca de 3mm de diámetro.


1 Conglomerado Nula

2 Arcillosa Lenta

3 Arcillo limoso Lenta

PLASTICIDAD


1 Conglomerado Nula

2 Arcillosa Media

3 Arcillo limoso Media

BRILLO

Se frota el suelo contra la uña y se observa el brillo de la superficie frotada. Las arcillas

presentan una superficie brillante que crece para las arcillas muy plásticas.


1 Conglomerado Ninguno

2 Arcillosa Alto

3 Arcillo limoso Media

HUMEDAD


1 Conglomerado Húmedo

2 Arcillosa Húmedo

3 Arcillo limoso Húmedo

2.2. ENSAYOS DE LABORATORIO (A REALIZAR)

2.2.1. ESTUDIOS GEOTÉCNICOS PARA CONSTRUCCIÓN.

1) Nivel reducido: Consiste en la adaptación de una experiencia local positiva,

eventualmente completada con un número de reconocimientos de tipo económico (catas y

penetrómetros). Es aplicable a edificios de pequeña entidad. (Ortiz, 2000)

2) Nivel normal: Es el caso más frecuente y comprende prospecciones profundas (sondeos,

penetrómetros) el número de ensayos y profundidad depende de la superficie construida, tipo

de edificio y variabilidad del terreno, principalmente. (Ortiz, 2000)

3) Nivel intenso: Es la ampliación del anterior. Se efectúa cuando se sospecha la presencia en

el subsuelo de arcillas expansivas, suelos colapsables, fallas o cualquier otra discontinuidad

del terreno (Ortiz, 2000)

2.2.2. MÉTODOS DE RECONOCIMIENTO DEL SUBSUELO.

SONDEOS MECÁNICOS A ROTACIÓN.

Sondeos a rotación de pequeño tamaño y poca profundidad son los empleados en la

geotecnia de cimentaciones.

Debido al arranque mecánico de las partículas del material, se recomienda para los

sondeos, usar tomamuestras.

El tomamuestra debe ser de pared delgada o también conocidos de tipo I, ya que los de

pared gruesa o de tipo II, son más recomendadas para arenas y muy dificultosos para aplicar

en suelos arcillosos y el terreno de estudio es en su mayoría arcillas.

Para caracterizar el terreno se realizarán ensayos en situ y se tomarán muestras inalteradas

(siempre que se pueda) de cada estrato atravesado.

Los sondeos son los reconocimientos del terreno más completos y mejores, al poder

recuperar las muestras del terreno a unas profundidades relativamente elevadas y sin

alteración.

Los sondeos permiten obtener una testificación directa del terreno, la capacidad portante

del mismo a partir de los ensayos SPT, así como la obtención de muestras continuas a lo

largo de todo el sondeo.

Estas muestras pueden ser llevadas al laboratorio para su posterior análisis, roturas a

compresión, triaxiales, edómetros, corte, etc. que no se podrían realizar de otro modo.

El principal inconveniente de los sondeos es su elevado costo, al ser una maquinaria y

mano de obra especializada.

Teniendo en cuenta la siguiente tabla (NEC 11), la profundidad mínima de sondeo es de

15 m, y se realizará como mínimo 4 sondeos.

Número mínimo de sondeos y profundidad por cada unidad de construcción

CATEGORÍA DE LA UNIDAD DE CONSTRUCCIÓNCATEGORÍA BAJA

CATEGORÍA MEDIA

CATEGORÍA ALTA

CATEGORÍA ESPECIAL


Profundidad mínima de sondeo: 15 m







Fuente: NEC 11. Cap. 9. Geotecnia y Edificaciones

ENSAYO DE PENETRACIÓN.

Se recomienda usar el penetrómetro dinámico ya que el estático no es recomendable

para edificaciones, además el manejo del equipo es apropiado debido a que no es muy

complejo.

El ensayo de penetración dinámica, es un ensayo de registro continuo que consiste en

contabilizar el número de golpes N necesarios para hincar tramos de varillaje de 10 o 20 cm

de longitud. Los golpes son dados por una maza de peso conocido que cae libremente desde

una altura constante. (Alonso, 2006)

ENSAYOS DE IDENTIFICACIÓN.

Los ensayos básicos para caracterizar un suelo son los llamados ensayos de identificación

los cuales son la humedad, granulometría y límites de Atterberg. Estos ensayos son

fundamentales a fin de determinar las características de un suelo determinado y su tipo

(grava, arena o arcilla). (Pascual, 2002)

ROTURA A COMPRESIÓN SIMPLE

El objeto de este ensayo es determinar la resistencia a compresión simple de una probeta

cilíndrica de suelo sometida a una carga axial. El ensayo de compresión simple se realiza sin

confinamiento lateral (σ3=0), y sin drenaje, es decir es un ensayo rápido en el que no se deja

que el agua de los poros salga al exterior (disipación de presión neutra o intersticial).

Es un ensayo fácil de hacer, rápido y barato, además aporta una serie de datos muy

importantes, sobre todo cuando se trata de materiales puramente cohesivos (arcillas).

(Pascual, 2002)

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Este ensayo consiste esquemáticamente romper una pastilla de suelo por medio de

esfuerzos tangenciales.

El ensayo de corte directo es un procedimiento utilizado para determinar las componentes

del esfuerzo de corte de un suelo, es decir, la cohesión y el ángulo de rozamiento interno.

(Pascual, 2002)

ENSAYO LAMBE

El objetivo de este ensayo es la identificación rápida (se puede determinar en menos de 2

horas), de suelos que puedan presentar problemas de cambio de volumen, a causa de las

variaciones del contenido en humedad. (Pascual, 2002)

HINCHAMIENTO LIBRE Y PRESIÓN DE HINCHAMIENTO

En el ensayo de hinchamiento libre se monta la muestra en el edómetro, se pone a cero el

cuadrante de medida y, a continuación, se inunda la célula del edómetro y se mide el

hinchamiento, que se expresa en tanto por ciento del espesor de la muestra y se designa con el

nombre de hinchamiento libre. (Pascual, 2002)

Cuanto más seco está un suelo, más grande es la probabilidad de que hinche, al saturarlo,

dependerá en todo caso de que la presión externa que se le coloque sea inferior o superior a

su presión de hinchamiento.

ENSAYO DE CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL EN EDÓMETRO

La finalidad de este ensayo es determinar los asientos previsibles en los materiales

determinadas a partir de la teoría edométrica. Las muestras que se ensayan, suelen proceder

de muestras inalteradas tomadas en sondeos. (Pascual, 2002)

SULFATOS

Este es un ensayo químico que nos determina el contenido en sulfatos de un suelo con

vistas a determinar la agresividad del suelo al hormigón.

TABLA DE RESUMEN.

La siguiente tabla presenta los ensayos que se pueden realizar para evaluar la zona de

estudio.

CAPÍTULO III.

3. RESULTADOS OBTENIDOS.

3.1. RESULTADOS OBTENIDOS.

Para conocer el tipo de terreno que poseemos nos basamos en las tablas propuestas en el

Código Técnico de la Edificación. Pero antes de conocer el tipo es necesario por medio del

recorrido en el campo, de la inspección visual, y de los ensayos en campo definir las

características más representativas y que puedan ocasionar problemas.

Tipo de Terreno

Grupo Descripción

T-1 Terrenos favorables; aquellos con poca

variabilidad, y en los que la práctica habitual

en la zona es de cimentación directa

mediante elementos aislados.

T-2 Terrenos intermedios: los que presentan

variabilidad, o que en la zona no siempre se

recorre a la misma solución de cimentación,

o en los que se puede suponer que tienen

rellenos antrópicos de cierta relevancia,

aunque probablemente no superen los 3 m.

T-3 Terrenos desfavorables; los que no pueden

clasificarse en ninguno de los tipos

anteriores. De forma especial se considera

en este grupo los siguientes terrenos:

Suelos expansivos.

Suelos colapsables.

Suelos Blandos o sueltos.

Terrenos kársticos en yeso o calizas.

Terrenos variables en cuanto a composición

y estado.

Rellenos antrópicos con espesores

superiores a 3 m.

Terrenos en zonas susceptibles de sufrir

deslizamientos.

Rocas volcánicas en coladas delgadas o con

cavidades.

Terrenos con desnivel superior a 15º.

Suelos residuales.

Terrenos de marismas.

Como es un terreno T3 y no se encuentran disponibles en la tabla de distancias máximas

entre puntos de reconocimiento y profundidades (Tabla 1 anexos), y en la tabla de número

mínimo de sondeos mecánicos y porcentaje de sustitución (Tabla 2 anexos). Se deben

intercalar puntos de reconocimiento en las zonas problemáticas hasta definirlas

adecuadamente.

Según la tabla 9.3.2. de la NEC se recomienda el siguiente número de sondeos y

profundidad, para la edificación media que se tiene proyectada ejecutar:

CATEGORÍ DE LA UNIDAD DE CONSTRUCCIÓN

Categoría Baja Categoría Media Categoría Alta Categoría Especial

Profundidad Mínima

de sondeos: 6m.

Profundidad Mínima

de sondeos: 15m.

Profundidad Mínima

de sondeos: 25m.

Profundidad Mínima

de sondeos: 30m.

Número mínimo de

sondeos: 3

Número mínimo de

sondeos: 4

Número mínimo de

sondeos: 4

Número mínimo de

sondeos: 5

El número mínimo de perforaciones serán tres.

Los sondeos realizados en la frontera entre unidades adyacentes de construcción de un

mismo proyecto, se pueden considerar válidos para las dos unidades siempre y cuando

domine la mayor profundidad aplicable.

Informe Final

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