Estudio de SuelosSabemos que el dato fundamental que necesitamos para calcular un sistema de fundacin es la Tensin Admisible del Terreno (kg/cm2) a la profundidad de la cota estimada. En toda obra de arquitectura, ya sea viviendas o edificios a menudo es necesario conocer las propiedades fsicas y mecnicas del suelo, y su composicin estratigrfica, es decir las capas o estratos de diferentes caractersticas que lo componen en profundidad, y por cierto ubicacin de napas de agua (freticas), si las hubiere. De acuerdo a las caractersticas de la resistencia y la deformacin que tenga se determinan o sugieren los tipos de fundacin a emplear, y las cotas probables donde arranquen las mismas en funcin de las caractersticas de los suelos y las tensiones admisibles de los mismos. En el caso de los suelos expansivos, como las arcillas, que son muy inestables a las variaciones de humedad por los cambios de volumen, y que generalmente producen roturas y humedades se detectan y se prevee su optimizacin o se neutralizan sus efectos. Generalmente se estima que el costo de un estudio de suelos oscila entre 0.5% y 1% del costo de la obra. Si las cimentaciones proyectadas estuvieran sobredimensionadas o a la inversa, si fueran insuficientes para las caractersticas del terreno considerado, el estudio de suelos puede prever el ahorro de costos en el primer caso y la previsin de inconvenientes en el segundo. En las obras de mediana envergadura o bien obras de edificios pblicos el estudio de suelo es un requisito exigido por los entes Municipales. Un Estudio de Suelos Estudio Geotcnico es realizado por gelogos o ingenieros especializados en Mecnica de Suelos. Bsicamente un Estudio de suelos consta de un Informe Reporte que la empresa entrega al particular que lo contrata en donde se consignan los estudios realizados y las conclusiones o recomendaciones sobre las fundaciones a usar, siempre teniendo en cuenta la seguridad y la economa de las mismas. Resumiendo los pasos de un estudio convencional seran:

1) Ensayos in situ (en el lugar) a cielo abierto con cargas aplicadas, como sondeos o pozos cuya profundidad y cantidad depender de la superficie de la obra y el peso de la misma. (cargas en las columnas) 2) Toma de muestras in situ de cada perforacin realizada. 3) Ensayos de laboratorio de las muestras extraidas.

4) Anlisis de los resultados segn los ensayos realizados in situ y en laboratorio. Caracteristicas de los suelos hallados. 5) Elaboracin del INFORME FINAL con resultados, grficos , tensiones calculadas y las conclusiones sobre los sistemas de fundacin recomendados.

TRABAJOS EN TERRENO Sondeos o pozos de profundidad:Esta vara como se dijo, en funcin de las caractersticas de la construccin. Suele adoptarse como mnimo 1 perforacin cada 250m2 de superficie de planta de la obra. Para columnas de carga inferior a 30Tn : 3metros por debajo del nivel de la cimentacin ( para cimentaciones directas y/o corridas). Para columnas con cargas entre 30 y 100Tn: 5 metros por debajo del nivel de cimentacin (cimentaciones directas aisladas que no se interfieran mutuamente dentro de la profundidad activa). Columnas con carga entre 100 y 200 Tn: 10 metros por debajo del nivel de cimentacin (cimentaciones directas aisladas columnas con cargas menores y bases combinadas o cimentaciones que se interfieren mutuamente ). Cimentaciones sobre pilotes: 5 metros por debajo de la profundidad a alcanzar con la punta de los pilotes.

Ensayo de Placa de Carga:Se realiza para determinar la tensin admisible (kg/cm2) y coeficiente de Balasto (kg/cm3), aplicando cargas y midiendo desplazamientos sobre la subrasante, sub-base, base o capa de rodamiento. Se realiza mediante una placa rgida circular normalizada de 30cm x 30cm y se aplica tanto en suelos para cimentaciones como para caminos o aeropuertos. Las placas de carga sirven para determinar la deformabilidad y controlar el grado de compactacin de los suelos. As, permiten de una manera rpida comparar los valores de deformacin del terreno ensayado con valores considerados como admisibles. Se aplican sucesivas cargas crecientes mediante un gato hidrulico provisto de un manmetro sobre la placa rgida y se van registrando las deformaciones o asientos correspondientes para cada una de las presiones ejercidas. El gato hidrulico acta mediante un dispositivo de reaccin, que puede estar constituido por la viga-puente (paragolpes) trasera

de un camin de peso superior a la reaccin esperada. Los asientos se miden en 3 relojes comparadores El resultado se reproduce en un diagrama TensinDesplazamiento cuya tangente es el Mdulo de Deformacin o de Young E. Dividiendo los valores de E de los ensayos se obtiene el valor de Kv (coeficiente de balasto). Modernamente se han popularizado los equipos porttiles para Ensayos de Placa de Carga Dinmica, que trabajan con la caida de una maza sobre la placa. Estos modernos equipos permiten realizar un sinnmero de comprobaciones fcilmente transportables.

Determinacion del coeficiente de Balasto :O coeficiente de Reaccin vertical. Se obtiene mediante el ensayo anterior. Este coeficiente representa la rigidez (representado por los resortes) frente al asentamiento del suelo. Un coeficiente alto de balasto supondr un suelo rgido sobre el que los asentamientos son menores, y un coeficiente bajo supondr grandes deformaciones. Conociendo este valor se puede calcular una platea de fundacin. Tambin puede ser determinado mediante frmula (Visic) : Kv= E/ (B (1- Vs2) ) donde E es el mdulo de elasticidad del suelo (Young) Vs el coeficiente de Poisson (cte. Elstica que proporciona una medida del estrechamiento de seccin de un material elstico lineal e istropo cuando se estira longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones perpendiculares a la del estiramiento, similar al mdulo de Young) B el ancho de la cimentacin.

Ensayo SPT (penetracin dinmica Standard) :Este ensayo se realiza mediante la hinca de un sacamuestras (permite sacar muestras alteradas para su identificacin) que determina la resistencia con N nmero de golpes para penetrar un suelo no alterado con energa (pesa de 69kg y caida Standard Terzaghi de 75cm) para hincar la punta cada 33cm. A mayor nmero de golpes los suelos sern compactos, duros, muy duros, etc. Se realiza en el fondo de cada perforacin. Cuando los golpes llegan a 50 ms para penetrar una etapa, entonces se considera rechazo y se adopta ese valor, sino se van sumando los golpes de cada etapa y la profundidad alcanzada. Es un estudio tpico que se realiza para suelos granulares (arenas o gravas arenosas) aunque a veces se lo realiza para suelos cohesivos. Este ensayo proporciona en el golpeo un dato indicativo de la consistencia de un terreno. Con este ensayo tambin se obtiene la Tensin Admisible del mismo en las distintas capas.

Recuperacin de muestras representativas del suelo: Se identifica y acondiciona en recipientes hermticos para conservar inalteradas sus condiciones naturales de estructura y humedad. Delimitacion de la secuencia y espesor de los diferentes estratos por reconocimiento tact o-visual de los suelos extraidos.

Determinacin del nivel fretico o agua libre subterrnea:Es el lmite superior de las aguas acumuladas en el subsuelo sobre una capa impermeable, que permite tambin efectuar el anlisis qumico de las mismas para verificar su grado de agresividad a los hormigones. (sulfatos, cloruros, PH). Como subsuelo suele definirse a la capa inerte entre el suelo superficial y el lecho rocoso.

ENSAYOS DE LABORATORIOLos ensayos en laboratorio pueden ser Drenados (prueba) No Drenados (prueba). El ensayo drenado es un ensayo lento, se permite al agua de los poros en el interior del molde drenar a travs de otra salida en la base de la cmara. El ensayo no drenado es un ensayo rpido en el que no se le permite el drenaje del agua de los poros del suelo, mientras se somete a tensin la muestra.

Contenido natural de humedad : referido al peso del suelo secadoen estufa a 110

Clculo de la Densidad Aparente:Es la densidad de la muestra in situ, es decir en el lugar de origen y sobre muestras inalteradas. Para ello primero se pesa la muestra, luego se cubre con una capa de parafina caliente para impermeabilizarla. Luego se vuelve a pesar y la diferencia de peso dividida por la densidad ser el Volumen aadido. La muestra parafinada se pesa en una balanza hidrosttica para obtener el volumen total de la muestra. La Densidad Aparente se obtiene dividiendo el peso obtenido al principio por su Volumen.

Limites de Atterberg:Limite Liquido e Indice Plstico (suelos finos cohesivos). Se entiende por Limite Liquido, la humedad que tiene un suelo amasado con agua y colocado en una cuchara de Casagrande cuando el surco realizado con un acanalador que divide esta masa en dos mitades se junta a lo largo de su fondo en una distancia de 13mm despus de haber dejado caer 25 veces la cuchara desde 10mm de altura a travs del giro de una manivela que la levanta y la deja caer sucesivamente. Es decir es el contenido de humedad (en %) con respecto al peso seco de la muestra, con el cual el suelo cambia de estado lquido al plstico. Para calcular el Lmite Plstico se usa el resto de la masa usada para calcular el Lmite Lquido y con esa se hacen fideos de barro amasados sobre un cristal esmerilado hasta que se agrieten. Luego se colocan en 3 cpsulas para determinar su humedad a travs de la media aritmtica de las muestras, o sea el Lmite de Plasticidad. El Indice de Plasticidad se obtiene haciendo la resta del Lmite Lquido y del Lmite Plstico. Con los parmetros de Indice de Plasticidad y Lmite Lquido a travs de una tabla se confeccionaron las clasificaciones de los suelos por el Sistema Unificado de Casagrande, muy empleados en los informes geotcnicos.

Clasificacin genrica de los Suelos por el Sistema Unificado de Casagrande = GW= grava bien graduada, grava arenosa. GP= gravas mal graduadas o discontnuas, grava arenosa. GM= gravas limosas o limo-arenosas. GC= gravas arcillosas o arcillo-arenosas. SW= arenas bien graduadas, arenas gravosas. SP= arenas uniformes o con graduacin discontnua, arenas gravosas. SM= arenas limosas, arenas limosas-gravosas. SC= arenas arcillosas, arenas arcillosas-gravosas. ML= limos, arenas muy finas, arenas finas limosas o arcillosas. Limos micceos. CL= arcillas de baja plasticidad, arcillas arenosas o limosas. OL= limos orgnicos y arcillas de baja plasticidad. MH= limos micceos, limos de diatomeas. cenizas volcnicas. CH= arcillas muy plsticas, arcillas arenosas. OH= limos orgnicos, arcillas de alta plasticidad. Pt= turba, turbas arenosas, turbas arcillosas.

Anlisis Granulomtrico:

Tiene como objetivo determinar la proporcin de las diferentes granulometras que presenta el suelo, es decir mediante este anlisis sabemos qu cantidad de suelo comprende cada intervalo granulomtrico. Se separan los suelos finos y gruesos y se pasan por diferentes tamices dispuestos en serie que hacen pasar suelos de x micrones y retienen los ms gruesos. Tambin se observa la textura a travs de la apariencia visual del suelo basada en la composicin cualitativa de los tamaos de los granos del suelo. Se determinan los suelos menores de 74 micrones (limo + arcilla) por lavado sobre tamiz Standard N200. Pero tambin se vuelcan en una grfica la cantidad de suelo respecto al tamao de grano en porcentajes. Suelos con curvas similares tendrn un comportamiento granulomtrico similar.

Ensayo de Compresin Triaxial o Corte Directo:Realiza la medicin de parmetros de corte directo (ngulo de rozamiento interno medido en grados ) para suelos granulares (arenas ) y cohesin para suelos arcillosos o limosos (en condiciones de drenaje impedido). Se desprende que en las arenas no existe la cohesin y en las arcillas no hay ngulo de rozamiento interno. (o sus valores sern muy pequeos) Se realiza sobre una muestra de suelo en un recipiente cilndrico en una cmara especial y se le aplica una presin igual en todo sentido y direccin. Alcanzado ese estado de equilibrio, se aumenta la presin normal o axial hasta que se produzca la falla. Realizando al menos 3 pruebas, con presiones laterales diferentes, se vuelcan los resultados en un grfico donde se dibujan los Crculos de Mhr, donde, como puede verse en la figura, se obtienen los parmetros mencionados.

Ensayo Proctor:A veces en una obra es necesario, a travs del estudio geotcnico, realizar la mejora de una capa de espesor variable del terreno mediante la sustitucin por terreno granular compactado al 95% , por ejemplo, Proctor. Proctor Modificado. Esto significa que no todos los terrenos naturales son aptos para una cimentacin. Un terreno granular suelto puede generar asientos elsticos inadmisibles. Un terreno cohesivo muy consolidado puede suceder lo mismo. De all que se realiza la mejora del suelo a travs de la compactacin, mtodo econmico y conocido (otros mtodos ms costosos son inyeccin, congelacin, vibroflotacin, drenes, estabilizacin con cal o cenizas, etc. )

Es un ensayo para obtener la Humedad Optima de compactacin de un suelo en un molde para una determinada energia de compactacin. La Humedad Optima de compactacin es aquella humedad (% de agua) para la cual la Densidad del Suelo es Mxima, es decir qu cantidad de agua ,en forma repetida y progresiva, le debemos agregar a una probeta de suelo en un molde para poderlo compactar lo mximo con una energa concreta, mediante apisonado con una maza en una mquina, mejorando as la uniformidad, compactacin, peso especfico y resistencia al corte. Se realizan 4 ensayos de un mismo suelo pero con diferentes humedades de manera que despus de haber realizado las compactaciones se obtienen 4 densidades del suelo para 4 humedades diferentes. No son las Humedades Optimas, pero se la calcula mediante interpolacin de los 4 valores en una grfica. La diferencia entre el ensayo Proctor Normal y el Modificado radica en la energa de compactacin utilizada. Por lo tanto, cuando se solicita un suelo compactado al 90% Proctor Proctor Modificado significa que la compactacin debe obtener una densidad seca de al menos el 90% de la densidad seca mxima obtenida con los correspondientes ensayos. Estos valores son muy usados en suelos para plateas de fundacin, calles o carreteras, y bsicamente el objeto es el mejoramiento del suelo a travs de la compactacin superficial. En la prctica se vierten sobre el terreno natural, en sucesivas capas mediante la adicin de agua y se le transmite energa de compactacin mediante apisonado con mquinas por rodillos lisos, neumticos, pata de cabra, vibratorios, etc.

Tablas usuales segn los suelos

Tensiones Admisibles segn los dimetros de las partculas de suelo