7/24/2019 El Suelo Como Mat de Construc
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EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION
El suelo es el material de construccin ms abundante del mundo y en muchas
zonas constituye, de hecho, el nico material disponible localmente. Desde el
periodo neoltico, la tierra se ha utilizado para la construccin de monumentos,
tumbas, viviendas, vas de comunicacin y estructuras para retencin de agua. En
este apartado se describen tres estructuras construidas con tierra.
Cuando el ingeniero emplea el suelo como material de construccin debe
seleccionar el tipo adecuado de suelo,
As como el mtodo de colocacin y, luego, controlar su colocacin en la obra. !na
masa de suelo colocada por el hombre constituye un relleno y el proceso "e suele
denominar rellenado. !no de los problemas ms habituales en este tipo de
construccin se debe a la gran diversidad de los puntos de e#traccin, denominadas
zonas de prstamo. !na parte esencial de la tarea del ingeniero es cerciorarse $uelas propiedades del material colocado correspondan a las supuestas en el proyecto,
o modi%icar el proyecto durante la construccin, teniendo en cuenta cual$uier
di%erencia entre las propiedades de la obra construida y las $ua se consideraron en
el proyecto.
1) EN PRESAS DE TIERRA
&as presas de materiales sueltosson presas$ue estn %ormadas por rocas otierras sueltas sin cementar. 'ara conseguir la impermeabilidad de la presa seconstruyen pantallas impermeables de arcilla, as%alto o algn material sinttico. "e
usan pre%erentemente cuando el sitio donde se apoya la presa no resiste las cargas
$ue una presa de gravedad o arco podran aplicarle. "e suelen utilizar para
aprovechar los materiales disponibles en el sitio.
Partes constituentes de una presa
'resa (material de concreto o de tierra)
Aliviaderos o vertedor de e#cedencias. *bras de toma.
+aso de almacenamiento
*bras miscelneas (nstalaciones, vialidad)
https://es.wikipedia.org/wiki/Presa_(hidr%C3%A1ulica)https://es.wikipedia.org/wiki/Presa_(hidr%C3%A1ulica)7/24/2019 El Suelo Como Mat de Construc
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TIPOS
De acuerdo a los materiales utilizados-
Presas de tierra, en las cuales el volumen principal del cuerpo de la presa se
hace con suelos arcillosos, arenosos, o gravas de grano %ino. Presas de roca!tierra, en las cuales el volumen principal del cuerpo de la
presa se hace de suelos de grano grueso y los elementos anti %iltrantes de
suelos de grano %ino.
Presas de enrocados, en las cuales el cuerpo principal de la presa sehacede materiales con grano grueso y los elementos anti %iltrantes de
materiales aglutinados (pantallas anti %iltrantes).
"egn el es$uema constructivo de la presa
Presas "omo#$neas, con un solo material en contacto con el %iltro
Presas "etero#$neas, en las $ue el cuerpo se compone de dos o msclases de suelos.
&as presas heterogneas a su vez se dividen segn la colocacin del elemento anti%iltrante-
'resas con ncleo vertical
'resas con ncleo inclinado
'resas con pantalla impermeable aguas arriba
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"egn la utilizacin del material se tiene-
N%cleos impermea&les' mpiden el paso a travs del cuerpo de la presa- /a0a permeabilidad 1 2345cm6seg. Arcillas y limos o arenas con alto contenido de arcillas. ' entre 25 y 75. "e compactan en espesores de 83 a 73 cm con rodillo pata de cabra.
Espaldones o escolleras' 9ransmiten a la presa resistencia y estabilidad, y la protegen de la
erosin. "e compactan a menores de 8 m de altura con rodillos vibratorios. :enor al 5; de %inos y bien graduados.
(iltros drenes' Evitan el paso de las partculas %inas de los materiales contiguos y
permiten el drena0e "on materiales granulares, con criterio granulomtrico estricto,
ausencia de %inos, alta resistencia e inalterables.
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Eemplo de una presa de tierra&a =ig. 2.> es una seccin transversal de una presa de tierra construida para crear
un embalse. &as dos zonas principales de la presa son el ncleo o corazn de
arcilla y elpie
de enrocamiento o escollera- el ncleo con su arcilla impermeable hace $ue las
%iltraciones sean escasas? y el pie de blo$ues de roca pesados y muy permeables,
proporciona una estabilidad considerable a la presa. Entre ambas zonas se coloca
un filtro de gravapara evitar el arrastre de las partculas del suelo del ncleo hacia
los huecos del enrocamiento. Entre el ncleo y el embalse se coloca un manto de
blo$ues sobre un lecho de grava. Este manto evita la erosin del ncleo por la lluvia
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o el agua del embalse. El lecho de grava impide la penetracin de grandes blo$ues
de roca del manto en la arcilla. Este tipo de presa se denomina mixta o graduada
para di%erenciarla de la presa de tierra homogneaen la $ue se utiliza un solo tipo
de material en toda la seccin.
&a popularidad de las presas de tierra, en comparacin con las de concreto,
aumenta de manera constante por dos razones principales. En primer lugar, la presa
de tierra puede resistir me0or los desplazamientos de la cimentacin y de los
estribos $ue una estructura de concreto ms rgida. En segundo lugar, el costo de
las obras de tierra por unidad de volumen se ha mantenido apro#imadamente
constante durante los ltimos 53 a@os (el aumento del costo de la mano de obra ha
sido contrarrestado por las me0oras en los e$uipos de movimiento de tierras),
mientras $ue el costo del concreto ha aumentado continuamente. 'or tanto, las
presas de tierra tienen cada vez ms aceptacin.
&os tama@os relativos de cada zona en una presa de tierra y los materiales de las
mismas dependen mucho de los materiales disponibles en el lugar. En el caso de la
presa de la =ig. 2.> los volmenes respectivos de arcilla y roca $ue se e#tra0eron de
la e#cavacin para el embalse %ueron prcticamente e$uivalentes a los $ue se
usaron para la presa. De esta %orma no se desperdici nada del material e#cavado.
El nico material escaso en la zona era la grava empleada para el %iltro y el lecho de
apoyo del enrocamiento. Este material se obtuvo de graveras %luviales a cierta
distancia de la zona, y se transport en camiones hasta la presa.
&a construccin de la presa se realiz en toda su longitud y ancho simultneamente?es decir, se intent mantener la super%icie de la presa apro#imadamente horizontal
en todas las %ases de la construccin. El pie de la misma, %ormado por blo$ues de
roca con tama@os desde 3.25 a 3.3 m, se verta directamente desde los camiones
y la piedra se regaba con agua a presin elevada a medida $ue se descargaba. &a
arcilla y la grava se colocaron por capas horizontales de 3.25 a 3.73 m de espesor,
regndolas hasta obtener una humedad determinada y, %inalmente se compactaron,
en toda la super%icie, mediante rodillos.
Durante el dise@o y construccin de la presa de tierra, los ingenieros civiles debieron
tener en cuenta las cuestiones siguientes-
2. Bu dimensiones debera tener la presa para obtener la estructura ms
econmica y segura8. BCul es el espesor mnimo seguro de las capas de grava7. Bu espesores de grava y blo$ues de roca seran necesarios en el manto
para limitar el hinchamiento del ncleo de arcilla a un valor admisible. Bu humedad y mtodo de compactacin deberan emplearse en la
colocacin de la grava y arcilla5. BCules seran las caractersticas de resistencia y permeabilidad de la presa
construida
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F. BCmo variara la resistencia y la permeabilidad de la presa con el tiempo y
la altura de agua en el embalseG. Bu prdidas por %iltracin podran producirse ba0o la presa y a travs de la
misma>. "i es el caso, B$u restricciones especiales deberan imponerse en el
%uncionamiento del embalse
'resa H. A. C. /ennett (Canad).con una altura de 2>7 m y una longitud de coronacin de 8.3F> m, %ue iniciadaen construccin en 2F2 y %inalizada en 2FG. ncluye una estacin para la generacin de energa con unacapacidad instalada de 8.G3 :H. capacidad de almacenamiento de apro#imadamente *+ mil millones demetros c%&icos de a#uacubriendo una super%icie de 2.GG7 ImJ
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'resa AtaturI, en 9ur$ua- &a presa alcanza una altura de 2F m con una longitud de coronacin de 2.FFmetros y un volumen de >,5 millones de metros cbicos. &a central elctrica de la presa tiene una capacidadinstalada de 8.33 :H,capacidad de almacenamiento de +, mil millones de metros c%&icos
-) EN ESTRUCTURAS DE RECUPERACI.N DE TIERRAS
AUMENTAR IN(ORMACION A/U0 CON (OTOS
Eemplo de una estructura de recuperacin de tierras
En muchas partes del mundo ya no $uedan lugares adecuados dnde construir.
Esto resulta particularmente cierto en las instalaciones portuarias y martimas, $ue,
evidentemente, deben situarse en la costa. 'ara remediar esta escasez se realiza
un nmero cada vez mayor de obras en las $ue se %orman grandes sitios de
construccin con relleno de tierra. El suelo para estas obras se obtiene
generalmente dragndolo del cauce de un ro adyacente, un lago o el %ondo del mar
y colocndolo en el emplazamiento deseado. Este proceso se denomina relleno
hidrulico.
&as =igs. 2. y 2.23 muestran una obra realizada con #ito en el lago :aracaibo,
+enezuela. "e construy una isla arti%icial hincando una pantalla de pilotes de
concreto $ue cercaba un recinto de >53 m de longitud por F3 m de anchura. A
continuacin se drag tierra del %ondo del lago :aracaibo, transportndola por
bombeo al recinto protegido por la pantalla, hasta $ue el nivel del relleno
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Kidrulico, alcanz la altura deseada. "e combinaron tres %actores, la %alta de
terreno en la costa, el calado re$uerido para el atra$ue de grandes bu$ues y la
necesidad de dragar un canal en el lago, para $ue esta construccin de una isla
arti%icial resultara una solucin e#celente para suplir las necesidades de puntos de
atra$ue en esta zona.
"obre la isla arti%icial se construyeron depsitos de almacenamiento para diversos
productos derivados del petrleo. Estos productos se transportan por tubera desde
la costa hasta los depsitos de la isla y despus, se bombean desde stos a los
petroleros anclados en los dos atracaderos $ue aparecen en la =ig. 2..
"e realizaron numerosos sondeos de reconocimiento, en la zona a dragar, con el %in
de poder estimar el tipo de relleno $ue se usara para la %ormacin de la isla. Este
relleno estaba %ormado principalmente por arcilla en %orma de terrones duros, de
tama@o variable entre 8 y 25 cm, 0unto con un barro ligero de agua con limo y
partculas arcillosas en suspensin. Al salir de la tubera de bombeo, las partculas
ms grandes se depositaban en primer lugar, mientras $ue las ms %inas eran
arrastradas a considerable distancia de la descarga de la tubera. En un ngulo de
la isla se dispuso un vertedero para permitir $ue volviera al lago el e#ceso de agua
arrastrada en la operacin de dragado.
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'ara el proyecto de esta obra, el ingeniero debi resolver entre otras, las siguientes
cuestiones-
2. BKasta $u pro%undidad deba penetrar la pantalla en el terreno decimentacin
8. BCmo deban arriostrarse lateralmente los pilotes7. BCul sera el mtodo ms conveniente para la colocacin del relleno , es
decir, Bcmo deba colocarse la salida de la tubera de dragado con ob0eto de
conseguir $ue la parte ms %irme del relleno estuviera en los lugares donde
se produciran las mayores cargas sobre la cimentacin. Bu valores de resistencia y compresibilidad del relleno hidrulico deban
emplearse para el proyecto de las cimentaciones de los depsitos, edi%icios e
instalaciones d bombeo $ue se iban a colocar en la isla
5. BDnde se depositaran los %inos del suelo $ue salan del recinto de la islapor encima del vertedero
2) EN PA3IMENTO DE CARRETERA
AUMENTAR IN(ORMACION A/U0 CON (OTOS
Eemplo de pa4imento de carretera
!no de los usos ms comunes y e#tendidos del suelo como material deconstruccin es en pavimentos (L) de
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carreteras y aeropuertos. &os pavimentos pueden ser %le#ibles o rgidos. &a %uncin
principal de un pavimento %le#ible es repartir las cargas de rueda concentradas en
una super%icie su%icientemente grande para $ue no se produzcan es%uerzos
e#cesivos sobre el terreno de cimentacin. El pavimento rgido, %ormado por una
loza de concreto armado posee su%iciente resistencia a %le#in para hacer de puente
sobre las partes blandas de la cimentacin. El pavimento ms adecuado para cada
caso particular depende de la naturaleza del terreno, de los materiales de
construccin disponibles y de las %unciones de la carretera.
&a =ig. 2.22 muestra un pavimento %le#ible de carretera proyectado para 233
pasadas por da y por carril de un vehculo con una carga m#ima por rueda de
F,G53 Ig. El pavimento elegido est %ormado por una subrasante mejorada,
conseguida al compactar los 25 cm superiores del terreno natural? una capa debase %ormada por 25 cm de suelo del lugar, estabilizado con un G ; en peso de
cemento portland y regado hasta la humedad conveniente el cual se compact
posteriormente? y una superficie de rodamiento constituida por 5 cm de mezcla
as%ltica %ina, en caliente.
En general, la base de un pavimento est %ormada por grava o piedra triturada. En el
desierto en $ue se construy el pavimento de la =ig. 2.22 haba escasez de grava,
pero e#ista gran abundancia de arena de mdano. En este caso %ue ms
econmico me0orar las propiedades de la arena local (estabilizacin) $ue transportargrava o piedra desde distancias mayores. El agente estabilizante ms econmico y
el mtodo de e0ecucin de la base estabilizada se de%inieron, a partir de un
programa de pruebas o ensayos de laboratorio, considerando diversos productos y
mtodos constructivos.
En el proyecto y construccin de esta carretera, el ingeniero debi tener en cuenta
las siguientes cuestiones-
2. Bu espesores deberan darse a las distintas capas del pavimento para
soportar las cargas previstas
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8. Bu porcenta0e ptimo de producto estabilizante debera emplearse con la
arena de mdano7. BEs aceptable la arena de mdano para la mezcla as%ltica. Bu tipo y $u porcenta0e de as%alto proporcionara el pavimento ms
econmico y satis%actorio
5. Bu tipo y grado de compactacin debera aplicarse
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