Suelos Y Cimentaciones (2).docx

DECANATURA DE UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS

EVALUACIÓN A DISTANCIA 2019-1 SUELOS Y CIMENTACIONES

ESTUDIANTE:

NÉSTOR OSWALDO ORDÓÑEZ ROJAS CÓDIGO 2228313

DOCENTE: ING. ALEXANDER CAMARGO

UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS DECANATURA DE UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA CENTRO DE ATENCIÓN UNIVERSITARIO FACATATIVA (FACATATIVÁ CUNDINAMARCA), ABRIL 13 DE 2019

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TABLA DE CONTENIDO INTRODUCIÓN……………………………………………………………………………………..3

OBJETIVOS…………………………………………………………………………………4 DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD………….………….……………………………… BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………………………4

WEBGRAFÍA………………………………………………………………………………...5

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INTRODUCCIÓN

El estudio de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos usados como fundación de estructuras y los métodos constructivos adecuados, nos da las herramientas necesarias para realizar excavaciones y obras de cimentación bien realizadas, reduciendo los riesgos de problemas posteriores de asentamientos y colapso parcial o total de las estructuras.

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OBJETIVOS 

Conocer los conceptos teórico - prácticos de los distintos tipos de suelos en cuanto a sus propiedades físico-químicas y comprender los conceptos básicos de diseño y construcción de los diferentes tipos de cimientos en función de la interrelación entre carga que baja desde la edificación y el suelo que la recibe.

 Identificar los métodos de exploración de suelos y la técnica de la toma de muestras .  Distinguir los tipos de ensayos de laboratorio y la lectura conceptual de resultados correspondientes.  Interpretar en forma general los tipos de cargas que deben ser transmitidas por los cimientos en obras de arquitectura e ingeniería.  Reconocer los tipos principales de cimientos, basados en planos estructurales de cimientos.  Apropiar conocimientos para permitir construir los diferentes tipos de cimentaciones según planos estructurales.

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DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD

Presente un estudio de suelos real y describa: Para el desarrollo de este punto se toma como referencia un estudio de suelos realizado por solicitud de la Alcaldía del Municipio del Tambo en el departamento de Nariño, por el Ingeniero Civil. Diego Robles Bolaños. El objetivo del siguiente estudio es la ejecución de estudio de suelos para la construcción de un salón comunal, en la Vereda La Ovejera, con estructuras que cumplan con las especificaciones de la norma NSR 10.

Dentro de los objetivos planteados están:

1. Conocer el perfil estratigráfico del sub-suelo con base en el estudio de tres (3) apiques a cielo abierto. 2. Determinar mediante pruebas de campo y ensayos de laboratorio, las propiedades físicas mecánicas del suelo, tales como: Granulometría, límites de Atterberg, humedad natural, pesCI unitario y capacidad portante a través de la prueba de compresión inconfinada. 3. Ubicar el nivel de aguas freáticas (NAF) o establecer su ausencia. 4. Tomando como referencia los resultados obtenidos en el campo y en el laboratorio; formular recomendaciones para la construcción, con el fin de garantizar en una forma técnica, funcional y económica la estabilidad de la edificación.

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El responsable del estudio hace énfasis en que los resultados obtenido en el presente estudio, se aplique única y exclusivamente para la ejecución de obras del objetivo principal.

INVESTIGACIÓN DEL SUBSUELO Con el fin de investigar las propiedades físico mecánicas del sub-suelo se realizaron tres (3) apiques a una profundidad de cinco (5) metros; de donde se recuperaron las muestras de suelo requeridas para conocer, por medio de pruebas de laboratorio, los parámetros más relevantes, tanto en el cálculo de la capacidad portante del suelo como posteriormente en el diseño de la cimentación a usarse en el proyecto de obra. 

Clasificación (SUCS y AASHO).



Contenido de humedad natural.



Peso unitario.



Ensayo de Penetración Dinámica.



Resistencia a la compresión inconfinada.

Dentro del estudio realizado se hace énfasis en que todas las pruebas y ensayos, se realizaron conforme a lo ordenado en la NSR 10, capítulo H. 3. ASPECTOS RELEVANTES: 

CATEGORIA DE LA EDIFICACIÓN: Baja.



VARIABILIDAD DEL SUBSUELO: Baja.



NÍMERO DE MINIMO DE EXPLORACIONES: 3



PROFUNDIDAD SUGERIDA Y LIMITADA H. 3.2.5 (g): 500 METROS.

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Una de las conclusiones que arroja el presente estudio es que debido a la presencia de suelos duros asimilables a roca a partir de los 5.00 metros de profundidad, a partir del nivel existente, no fue posible continuar con las exploraciones. Cuando esta situación se presenta las exploraciones se pueden suspender dando cumplimiento con lo establecido por el Código (NSR-H.3.2.5.).

ANALISIS DE LOS RESULTADOS

a) Estratigrafía: Teniendo en cuenta la estratigrafía observada, ensayos de laboratorio y de campo, esta se presenta con homogeneidad en el sector, constituida esencialmente por limos de alta compresibilidad de color carmelito y arcillas limo gravillosas de baja plasticidad color café oscuro. La estratigrafía se describe de la siguiente manera: Para el apique A1, hasta una profundidad de 1.80 metros se presenta una capa vegetal y/o relleno, a continuación y hasta una profundidad de 3.30 metros se encuentra un limo de alta compresibilidad color carmelito, que según la clasificación unificada de los suelos se trata de un MH., seguido por una arcilla limo granillosa de baja plasticidad color café oscuro, que según la clasificación unificada de los suelos se trata de un CL, hasta la profundidad de 5,00 metros. Para el apique A2, hasta una profundidad de 1.50 metros se presenta una capa vegetal y/o relleno, a continuación y hasta una profundidad de 2.20 metros se encuentra un

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limo de alta compresibilidad color carmelito, que según la clasificación unificada de los suelos se trata de un MH, seguido por una arcilla limo granillosa de baja plasticidad color café oscuro, que según la clasificación unificada de los suelos se trata de un CL, hasta la profundidad de 5.00 metros. Para el apique A3, hasta una profundidad de 2.15 metros se presenta una capa vegetal y/o relleno, a continuación y hasta una profundidad de 5.00 metros se encuentra un limo de alta compresibilidad color carmelito, que según la clasificación unificada de los suelos se trata de un MH. En el momento de realizar el trabajo de campo el nivel freático presento en el apique A3 a una profundidad de 4.00 metros.

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b) Microzonificación sísmica: PARÁMETROS SISMICOS PARA LA OBTENCION DEL ESPECTRO DE DISEÑO. NSR-1O: El tipo de perfil puede clasificarse como (D) de acuerdo con las especificaciones de las NORMAS COLOMBIANAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE. N.S.R.-10. De tal manera que para tener en cuenta los efectos locales ante el probable Sismo se usarán los siguientes coeficientes para obtener el espectro elástico de diseño: Grupo de uso = II Coeficiente de importancia, I = 1.10 Aceleración pico efectiva, AA. = 0.25 Av. = 0.25 Valores de coeficiente Fa = 1.30 Fv = 1.90

c) Geología de la zona: Presencia de suelos duros asimilables a roca a partir de los 5.00 metros de profundidad. Se presenta homogeneidad en el sector, constituido esencialmente por limos de alta compresibilidad de color carmelito y arcillas limo gravillosas de baja plasticidad color café oscuro.

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d) Asentamientos esperados: Las excavaciones para la construcción de las zapatas de fundación y obras de contención, deberán protegerse el fondo con un solado de concreto pobre de según la norma NSR-10, para evitar el remoldeo y la alteración de las propiedades físico-mecánicas del suelo de fundación por acción de las lluvias y el intemperismo. e) Ensayos realizados: ensayos de gradación, límites de Atterberg, resistencia a la compresión inconfinada. f) Capacidad portante: PROFUNDIDAD SUGERIDA Y LIMITADA A H.3.2.5. (g): 5.00 metros. Diseñar la cimentación de tal manera que la presión máxima de contacto no exceda a 12.70 ton / m2 tanto para zapatas cuadradas o rectangulares como para cimientos corridos, usando las cargas de servicio. g) Límites de Atterberg:

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h) Clasificación SUCS

MUESTRA 1, ESTRATO 1.

MUESTRA 2, ESTRATO 2.

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i) Recomendaciones de cimentación:

1. Retirar completamente el material vegetal y/o relleno, cimentar a una profundidad mínima de 1.50m, la cual se debe mantener en la edificación. 2. Diseñar la cimentación de tal manera que la presión máxima de contacto no exceda a 12.70 ton / m2 tanto para zapatas cuadradas o rectangulares como para cimientos corridos, usando las cargas de servicio.

3. Inmediatamente terminadas las excavaciones para la construcción de las zapatas de fundación y obras de contención, las mismas deberán protegerse el fondo con un solado de concreto pobre de según la norma NSR-10, para evitar el remoldeo y la alteración de las propiedades físico-mecánicas del suelo de fundación por acción de las lluvias y el intemperismo.

4. Se recomienda contar con asesoría permanente por parte del ingeniero responsable del estudio, con el propósito de evaluar y aprobar todos los procedimientos constructivos en el sistema de fundación recomendado a los que el proyecto diere lugar, dadas las condiciones especiales descritas en el presente informe.

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2. Explique que son y en qué casos se usan: cimentaciones con zapatas aisladas, amarradas, corridas, combinadas, losas.

ZAPATAS AISLADAS Es aquellas zapata en la recae o descansa un solo pilar y se encarga de trasmitir las cargas atraves de su superficie de cimentación al terreno. Este tipo de zapatas no necesita juntas ya que está empotrada en el terreno. Pueden ser cuadradas, rectangulares o centradas. Se usan en edificaciones y obras que tiene juntas de dilatación y cuya estructura recae en una sola columna para trasmitir las cargas sobre el terreno.

ZAPATAS CORRIDAS Este tipo de zapatas suele estar bajo muros o bajo pilares, y su función es la de recibir cargas lineales, en general atraves de un muro, trasmitiendo momento flectores a la cimentación, este tipo de cimentaciones son de gran longitud, se usan para cimentar un elemento continuo, para generar arrostramientos, para reducir trabajo del terreno.

ZAPATAS COMBINADAS Son aquellas fundiciones que soportan varias columnas que poseen poca distancia de la una a la otra, además en casos de cálculo de admisibilidad sus áreas se cruzan entre sí. El objetivo principal es evitar cargas excéntricas, en la última zapata, además suelen combinarse con vigas de atado para evitar cargas, evitando que la cimentación se vuelque o se gire.

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LOSAS DE CIMENTACIÓN Es una subestructura que trasmite las cargas al suelo y que generalmente abarca toda el área de la base de la misma, como si fuera una losa de piso, se construye muy fácil si tiene u espesor uniforme, este tipo de cimentación debe ser rígida, gruesa y resistente

3. Defina y de ejemplos prácticos de: cimentación con pilotes, cajones o caissons, placa pilote.

CIMENTACIÓN CON PILOTES Este tipo de cimentación se usa para trasmitir las cargas, hasta un estrato resistente del suelo, cuando este mismo se encuentra en una profundidad que hace inviable por muchas razones como la económica que construir la cimentación otro tipo como zapatas o lozas.

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CAISSONS Tipo de cimentación semiprofunda conocida como pozo de cimentación usada cuando los suelos no son los adecuados para cimentaciones superficiales, por ser demasiado blandos, también se usa en bases de puentes en ríos y en obras de mitigación.

Caisson.

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PLACA PILOTES Es un sistema de cimentación que combina sistemas de cimentación a profundidad como los pilotes y sistemas de losas corridas de gran espesor que se apoya sobre los pilotes ya mencionados, se usan para método de cimentación de edficios de gran altura, que se fundan en suelos granulares y suelos arcillosos, dentro de las ventajas del uso de este sistema está el aumento de la capacidad portante, reducción del riesgo de fallas en superestructuras, asegura la estabilidad de la fundación completa entre otras.

PLACA PILOTES

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4. Explique mediante dibujos cómo se distribuyen los esfuerzos, o presiones, en el terreno debajo de una zapata rígida en la que se apoya una columna y especialmente defina: - Calculo de las cargas muerta y viva por columna con base en el área aferente y por piso. De un ejemplo. - Capacidad portante última y admisible del suelo de cimentación. - Dimensionamiento de una zapata aislada y una corrida. Realice un ejemplo. Se considera una zapata rígida cuando el vuelo es menor o igual que su canto en dos direcciones y se tiene en cuenta que la mayoría de veces este tipo de zapatas se rama en acero # 4, que posee una resistencia

de

40

Kg/cm2

y

su

Diferencia entre una zapata rígida y una flexible.

recubrimiento

usual

Cargas estructurales.

Esfuerzos del terreno. 21

es

de

8

cms.

Para el proceso de cimentaciones en especial de zapatas, conocer la capacidad portante es de vital importancia para la construcción de la edificación, sin embargo el conocer este tipo de valores es tan importante como el conocer los métodos para encontrar estos valores, uno de esos métodos es la teoría de Bussinesq, al cual determina matemáticamente las curvas que ejercen igual presión sobre el suelo debajo de la zapata, cuya determinación está en función de las cargas a compresión.

Bulbos de presión en suelo de zapata.

Cuando las cimentaciones se sientan sobre suelos homogéneos y resistentes, este tipo de presiones no son importantes, pero cuando las cimentaciones se sientan en suelos con diferentes estratos y resistencias, pueden presentas asen atamientos diferenciales, por lo que la realización de cálculos exactos es vital para la edificación. Es en este proceso en donde se estudian las cargas vivas y muertas de una edificación.

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CARGAS VIVAS: Son aquellas cargas producidas por el uso y ocupación de la edificación, sin incluir cargas del ambiente como sismos o el viento.

CARGAS MUERTAS: Son todas las cargas permanentes incluyendo la estructura, muros, pisos, cubiertas y todas aquellas cargas que no hacen parte de la ocupación y uso de la edificación

Tareas aferentes a las columnas.

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Corte del área aferente.

EJEMPLOS DE CÁLCULOS DE CARGAS VIAS Y MUERTAS EN UNA EDIFICACIÓN

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EJEMPLO DE CÁLCULO PARA UNA ZAPATA:

-

Se tiene la siguiente información para el cálculo de una zapata:

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Los elementos de la fundación se dimensionan para que resistan cargas mayoradas y las reacciones inducidas. El área de apoyo de la base de la fundación se determina a partir de las fuerzas sin mayorar y el esfuerzo permisible sobre el suelo.

Dimensionamiento: La carga de servicio es: 𝑃𝑠 = 344𝑘𝑁 La capacidad admisible del suelo es: 𝑞𝑎 = 100𝑘𝑁 / 𝑚

Por lo tanto B estará dado por la siguiente ecuación:

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5. Indique tres tipos de fallas que se presentan en las cimentaciones y sus soluciones

1. Falla general por corte: Se presentan casi siempre en suelos incomprensibles, es catastrófica y violenta y poseen un patrón bien definido. En esta falla el suelo se hincha a ambos lados de la cimentación.

Falla general por corte. 2. Falla local por corte: Es un patrón de falla solo definido debajo de la zapata, en donde no se presenta giro, ni colapsos catastróficos, en muchos casos se presenta punzonamientos.

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Falla local por corte.

3. Falla por punzonado: En esta falla muchas veces el patrón causante no es fácil de observar. Se produce en séalos con arenas muy sueltas y observarla es un poco difícil ya que el suelo fuera de la cimentación permanece casi inalterado.

Falla por punzonado.

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SOLUCIONES:

El suelo como material ingenieril, se diferencia de la piedra, la madera y otros materiales naturales por el hecho de que puede ser modificado para darle las características deseadas. La mejora del suelo es una práctica antiquísima que permite construir en terrenos con condiciones marginales, por lo que se emplea con frecuencia en la ingeniería geotécnica contemporánea. La corrección se realiza a través de métodos aplicados in situ o mediante la construcción de rellenos artificiales. En cualquier caso, los objetivos son una mayor capacidad de carga y la prevención de asentamientos. Se han desarrollado muchas técnicas, como densificación, sobrecarga, nivelación y construcción de rellenos, que gozan de amplia aceptación. Estos métodos han sido la causa, en buena medida, del creciente uso de terrenos marginales a bajo costo.

La mayor parte de los terrenos necesitan algún tipo de relleno artificial, al menos para asentar las losas (firmes) para pisos y pavimentos. No obstante, esos rellenos presentan muchos problemas, como compactación inadecuada, cambios de volumen y asentamientos imprevistos causados por su propio peso. A fin de obviar esos problemas, los rellenos se consideran elementos estructurales del proyecto, de modo que también se diseñan con esmero. Los materiales y su granulometría, colocación, grado de compactación y, ocasionalmente, espesor, deben ser cuidadosamente elegidos para soportar las cargas previstas.

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Ejemplo del proceso de densificación para el mejoramiento de suelos para zapatas.

6. Describa que programas de manejo ambiental rigen el desarrollo de obras de infraestructura en su municipio o región. Dentro de los requisitos que se exigen para el desarrollo de obras dentro del municipio de Villeta, es indispensable la protección del medio ambiente, o cual aplica para todas la empresas del sector y proyectos que vinculen sus trayectorias dentro de las áreas de influencia del municipio de Villeta, como el caso de las obras viales, como la ruta del sol.

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Las fichas que se presentan definen las medidas para prevenir, mitigar, corregir y/o compensar cada uno de los impactos negativos identificados, en concordancia con el grado de alteración, los diferentes componentes ambientales considerados y las condiciones iniciales del entorno. Así mismo, para los impactos positivos o beneficiosos identificados, se formulan acciones para su aprovechamiento.

PROGRAMAS PARA EL MANEJO DEL RECURSO SUELO.

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MANEJO DEL RECURSO HÍDRICO

MANEJO DEL RECURSO AIRE

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MANEJO PARA MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

MANEJO DEL CONTROL DE LA ACCIDENTALIDAD Y ADECUACIÓN DE VIAS DE ACCESO

Cada uno de estos programas se implementan con el fin de proteger cada uno de los recurso en los proyectos de obra civil.

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7. Indique que tipos de patologías presentan los suelos de cimentación y sus soluciones.

De entre las diversas características del terreno cuyo desconocimiento suele ser causa de fallos en las cimentaciones, destacan las siguientes: 

Composición estratigráfica heterogénea.



Presencia de terrenos muy flojos o muy blandos.



Presencia de laderas inestables.



Presencia de terrenos especialmente problemáticos.

El hecho de que estas características hayan sido o todavía sean desconocidas no debe parecer extraño, al menos en nuestro país. Téngase en cuenta que, en Colombia, la obligatoriedad de encargar un Informe Geotécnico con carácter previo a la redacción del correspondiente proyecto de ejecución es muy importante en los proyectos de viviendas y de edificios de uso público. Como es natural, los fallos en las cimentaciones suelen coincidir con situaciones adversas El origen de esos daños está en el apoyo de cada uno de los distintos elementos de cimentación sobre un conjunto de capas de terreno que presentan una compresibilidad y una capacidad portante diferentes. Por ello y aunque tales elementos de cimentación estuvieran cargados con cargas (P) iguales, los asientos de cada uno de ellos serían diferentes y la distorsión angular (b) entre cada dos de dichos elementos de cimentación no cumpliría la mínima admisible para asegurar la ausencia de daños.

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Los terrenos muy flojos o muy blandos suelen causar daños en aquellos edificios de cierta entidad que transmiten cargas considerables al terreno. El origen de esos daños está en el apoyo de la cimentación sobre un terreno cuya capacidad portante es muy limitada y no puede contrarrestar las cargas transmitidas por dicha cimentación. Las laderas inestables causan daños en los edificios que están construidos sobre ellas. El origen de esos daños es el movimiento generalizado de la ladera, a su vez producido por alguna alteración, natural o artificial, o bien de sus materiales constituyentes o bien de sus pendientes naturales. Las alteraciones naturales suelen producirse por la presencia de agua, estática o en circulación. Téngase en cuenta que la estabilidad de una ladera depende de la resistencia a cortante del terreno y que dicha resistencia disminuye en presencia de agua. Además, hay terrenos que contienen en el seno de su masa sales solubles o huecos, cuya densidad y cuyo tamaño se incrementan con la presencia del agua y, cuando hay presencia de estos terrenos en una ladera, ese incremento de la densidad y tamaño de los huecos causa la inestabilidad de dicha ladera. Las alteraciones artificiales suelen producirse o bien por la ejecución de excavaciones (al pie o a media ladera) o bien por la modificación de las pendientes naturales para la construcción de un edificio o de una infraestructura. Téngase en cuenta que, en general, los terrenos tienen una resistencia a cortante muy baja, incluso a veces nula, en ausencia de tensión normal. Por ello, tanto la reducción de peso causada por una excavación como el aumento del ángulo de inclinación de la ladera pueden provocar su inestabilidad.

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Cuando una ladera pierde estabilidad, se produce un movimiento de miles de metros cúbicos de tierras, por lo que las soluciones para frenar la progresión de dicho movimiento son muy complejas y de gran repercusión económica. En otro orden de cosas, hay terrenos que, debido a sus propias características intrínsecas, resultan especialmente problemáticos y constituyen un origen frecuente de los daños que padecen las cimentaciones de los edificios. De entre estos terrenos especialmente problemáticos, cabe destacar los siguientes: 

Los rellenos artificiales.

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Las arcillas expansivas.

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Los terrenos con erosión interna.

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Los terrenos colapsables.

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WEBGRAFÍA

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http://aula20182.ustadistancia.edu.co

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www.ebooks7-24.com/

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http://materialeducativo.ustadistancia.edu.co

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