Informe Final
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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
Profundidad mínima de sondeo: 25m
Profundidad mínima de sondeo: 30m
Número mínimo de sondeos: 3
Número mínimo de sondeos: 4
Número mínimo de sondeos: 4
Número mínimo de sondeos: 5
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.
Estrato Textura Color
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.
Estrato Textura Color
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).
Estrato Textura Color
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.
Estrato Textura Color
1 Conglomerado Nula
2 Arcillosa Lenta
3 Arcillo limoso Lenta
TENACIDAD
Formar rollos de cerca de 3mm de diámetro.
Estrato Textura Color
1 Conglomerado Nula
2 Arcillosa Lenta
3 Arcillo limoso Lenta
PLASTICIDAD
Estrato Textura Color
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.
Estrato Textura Color
1 Conglomerado Ninguno
2 Arcillosa Alto
3 Arcillo limoso Media
HUMEDAD
Estrato Textura Color
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: 6m
Profundidad mínima de sondeo: 15 m
Profundidad mínima de sondeo: 25m
Profundidad mínima de sondeo: 30m
Número mínimo de sondeos: 3
Número mínimo de sondeos: 4
Número mínimo de sondeos: 4
Número mínimo de sondeos: 5
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