informe estudio de suelo defensa ribereÑa (gabiones)rio seco
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““Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”
UAPUNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURAS E INGENIERÍAS
TEMA : ESTUDIO DE SUELOS
DOCENTE : ING. JORGE BERRIOS MANZUR
CURSO : SUELOS II
CICLO : VI
PRESENTADO POR : VICTOR ANDRES TICONA PARIHUANA: AMERICO CARPIO MAMANI LIMACHI: CLAUDIO MANUEL LIMACHE BAUTISTA: JULIO CESAR MANCILLA RUELAS: DANTE ANGELO GUZMAN MAMANI: NELSON DAVID COPARI MAMANI
TACNA – PERU2016
Índice
CAPITULO I GENERALIDADES.....................................................................................................4
1.1. Introducción.................................................................................................................... 4
1.2. Antecedentes de la zona de estudio...............................................................................4
1.3. Justificación.................................................................................................................... 5
1.4. Objetivos......................................................................................................................... 5
1.5. Ubicación........................................................................................................................ 5
1.6. Clima...............................................................................................................................6
CAPITULO II RECOPILACION DE INFORMACION.......................................................................7
2.1. Tesis: “Comparación entre muros de suelo reforzado con elementos extensibles y no
extensibles”................................................................................................................................ 7
2.2. Tesis: “Estudio comparativo del muro de hormigón armado y del muro reforzado con
geosinteticos para la estabilidad del talud en el sitio crítico de la vía zhud – cochancay – el
triunfo de la prov. cañar kilometro 44 +680”.............................................................................13
CAPITULO III MARCO TEORICO................................................................................................ 16
3.1. Mecánica de suelos......................................................................................................16
3.2. Estudio de mecánica de suelos....................................................................................16
3.3. Clasificación de los suelos............................................................................................19
3.3.1. Sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS)...............................................19
3.3.2. Sistema de clasificación AASTHO............................................................................21
3.4. Muros de contención de suelo reforzado......................................................................23
3.5. Ensayos de laboratorio.................................................................................................28
3.4.1. Ensayos estándar.................................................................................................28
3.4.2. Ensayos especiales..............................................................................................28
3.6. Capacidad portante del suelo.......................................................................................29
CAPITULO IV TRABAJO DE CAMPO..........................................................................................31
4.1. Introducción.................................................................................................................. 31
2.1. Pozo de exploración (calicata)......................................................................................31
2.2. Perfiles Estratigráficos..................................................................................................31
2.3. Muestreo....................................................................................................................... 32
CAPITULO V ENSAYOS DE LABORATORIO..............................................................................33
5.1. Densidad de campo......................................................................................................33
5.2. Análisis Granulométrico por tamizado..........................................................................34
5.3. Ensayo de proctor modificado.......................................................................................36
5.4. Limites de consistencia.................................................................................................37
5.5. Contenido de humedad Natural....................................................................................40
5.6. Densidad mínima..........................................................................................................42
5.7. Pesos especifico de la piedra.......................................................................................42
5.8. Clasificación de Suelos.................................................................................................43
5.9. Corte directo................................................................................................................. 44
5.10. Evaluación de ensayos de campo y laboratorio........................................................45
CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES........................................................46
6.1. Conclusiones................................................................................................................ 46
6.2. Recomendaciones........................................................................................................ 47
CAPITULO VII: BIBLIOGRAFIA....................................................................................................48
CAPITULO VI: ANEXOS...............................................................................................................48
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CAPITULO I GENERALIDADES
1.1. Introducción
la construcción de todo tipo de obras civiles demanda un buen control de calidad en todas sus
etapas, tanto de diseño como de construcción, lo que implica el conocimiento de las propiedades y
del comportamiento de los distintos materiales involucrados, entre los cuales se encuentra el suelo.
Los suelos son el material de construcción más antiguo y complejo, debido a su gran diversidad y a
sus características mecánicas, las cuales se ven afectadas directamente por factores externos,
presentes en el lugar donde se localizan.
El presente trabajo de investigación y aplicación se efectúa con el fin de determinar las propiedades
físico-mecánicas del suelo en el distrito de Gregorio Albarracín Lanchipa, con la finalidad de realizar
un diseño de muro de contención de suelo reforzado (utilizando Geotextles). Para esto hemos tenido
que excavar una calicata “a cielo abierto”, de 1.50 m. x 1.50 m. x 2.00 m. de profundidad, con el fin
de determinar los tipos de suelo delimitados en estratos, que se encuentran presentes en la zona.
Posteriormente se realizaron las pruebas y estudios correspondientes a cada estrato encontrado en
la calicata, mediante ensayos de laboratorios y gabinete, en base a los cuales se definen perfiles
estratigráficos del subsuelo, sus principales características físicas y mecánicas del suelo,
propiedades de resistencia, lo que nos conduce a la determinación del tipo y profundidad de
cimentación, capacidad portante admisible, asentamientos probables para la cimentación superficial.
Es preciso indicar que muy aparte de ejecutar este estudio también aprenderemos a trabajar con
criterios de seguridad y responsabilidad que será de mucha ayuda en nuestra vida y carrera
profesional.
1.2. Antecedentes de la zona de estudio
Los antecedentes de la zona sobre el lugar de estudio nos va permitir solucionar los problemas sobre
construcciones, y según antecedentes de la zona en estudio presentan características generales que
está constituido por depósitos aluviales y está influenciada por el cauce del rio Caplina y esta
presenta una ligera inclinación suroeste y una inter-estratificación. Producto por la presencia del rió
que tiene presencia en la actualidad siendo estos terrenos antes utilizados como propiedades para
chacra y producto de ella al excavar se encontró en el terreno un suelo de chacra, donde se cultivaba
todo tipo de frutas y verduras. Según el estudio a realizar se podrá determinar las propiedades para
su uso en este caso en construcción de viviendas. Se puede determinar por la excavación del terreno
que si es un terreno con buena predisposición antisísmica.
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1.3. Justificación
Debido a la ocurrencia frecuente de sismos en la región de Tacna se plantea la necesidad de realizar
minuciosamente estudios de suelos en los diferentes distritos de la ciudad de Tacna, con el fin de conocer
las propiedades físicas y mecánicas de estos suelos. Mediante este informe se plantea realizar los
estudios de suelos en el distrito Gregorio Albarracín Lanchipa, además que por las lluvias que se
producen en la zona alto andina de nuestra región, se producen la venida de ríos los cuales deben estar
protegidos con estructuras en sus márgenes. Se plantea el cambio del diseño del muro de contención
(gravedad) por un sistema de suelo reforzado con geotextiles,
1.4. Objetivos
El presente trabajo tiene por objetivos:
Conocer las características, propiedades físico-mecánicas del suelo, mediante la realización de
un estudio de suelo en el distrito de G.A.L. provincia y región de Tacna
Obtener mayores conocimientos con respecto a la práctica de la Mecánica de Suelos lI, referido
al estudio de las propiedades físicas del suelo
Trabajar correctamente cada ensayo, y así obtener resultados coherentes
Recopilar información correspondiente al distrito, provincia y/o región de la zona de trabajo
Realizar un diseño de muro de contención utilizando una estructura de suelo reforzado con
geotextiles.
1.5. Ubicación
La zona de estudio se ubica en el distrito de Gregorio Albarracín Lanchipa, en la Asociación de
vivienda rio Bravo, de la ciudad de Tacna. La zona de estudio se encuentra ubicada en:
Lugar : Asociación de vivienda rio Bravo
Distrito : Gregorio Albarracín Lanchipa
Provincia : Tacna
Departamento : Tacna
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1.6. Clima
El Distrito, por su ubicación geográfica dentro de la zona climática subtropical desértico o árido
presenta características propias de un clima templado cálido; donde las temperaturas oscilan
regularmente entre el día y la noche a una temperatura media anual de 21.6ºC. Las lluvias son
insignificantes e irregulares en años normales con precipitaciones inferiores a los 154 mm; existe
alta nubosidad; y se perciben dos estaciones bien contrastantes: el verano (Diciembre – Marzo) y
el invierno (Julio – Septiembre), mientras que el otoño y la primavera son estaciones intermedias.
La causa de la falta de lluvias se debe a que los vientos alisios húmedos, al pasar sobre las
aguas frías de la Corriente Peruana, se enfrían y producen un colchón de neblinas hasta los 850
a 950 m.s.n.m. con temperaturas bajas de cerca de 13 °C. Encima de dicho colchón la
temperatura aumenta de 13 a 24 °C, y el aire cálido absorbe la humedad, impidiendo la
formación de nubes de lluvia.
CAPITULO II RECOPILACION DE INFORMACION
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En este capítulo presentamos un resumen de algunos trabajos que se relacionados con el estudio de
suelos y la utilización de muros de suelo reforzado, además de su comparación con el sistema tradicional
de muros de contención de concreto armado.
Las tesis constituyen uno de los últimos requisitos académicos para optar al título profesional o grado
académico. Estas publicaciones reflejan los resultados de estudios e investigaciones que son realizadas.
El presente informe contiene la recopilación de la información estudiada por profesionales en la rama de
ingeniería civil, que realizaron estudios para optar el título profesional que ahora ostentan. Los estudios se
realizaron en zonas donde era necesario mejorar las condiciones del terreno natural y/o terraplén
1.2.2.2.1. Tesis: “Comparación entre muros de suelo reforzado con elementos extensibles y no
extensibles”
GeneralidadesExisten diversos tipos de estructuras de suelo reforzado, entre los que destacan los muros de suelo
reforzado con elementos extensibles y los reforzados con elementos inextensibles. Los elementos
de refuerzo inextensibles consisten en flejes o mallas de acero, mientras que los elementos de
refuerzo extensible son las geomallas o geotextiles. Con el propósito de poder establecer una
comparación entre ambos sistemas de muros de suelo reforzado, se realizó el diseño para ambos
sistemas, teniendo en consideración los mismos parámetros de diseño.
En el diseño de muros de suelo reforzado con elementos extensibles, se puede verificar que los
elementos de refuerzo (Geomallas) están afectados por numerosos factores de reducción, los
cuales reducen significativamente su resistencia a la tracción en un 72%, lo cual genera un mayor
factor de seguridad para la estructura. El factor de reducción de resistencia más influyente para los
refuerzos extensibles es el que se debe al creep. Mientras que para los refuerzos inextensibles el
factor más importante en la reducción de la resistencia es la disminución del espesor. Es por ello
que el diseño para muros de suelo reforzado con elementos extensibles es mucho más conservador
que para los muros reforzado con elementos inextensibles.
Se puede concluir que los muros de suelo reforzado con elementos inextensibles son entre un 23 a
34% más costosos que los muros de suelo reforzado con elementos extensibles. Esta tendencia
solo pudo ser verificada hasta una altura de diseño de 11.25m, la cual corresponde a la máxima
altura diseñada para cada uno de los dos sistemas de muro de suelo reforzado. La envergadura de
ambos sistemas de muros de suelo reforzado tiene influencia en los costos de los materiales. En el
caso de los muros de suelo reforzado con elementos extensibles y fachada de bloques de concreto,
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para cualquier altura, el movimiento de tierra es el que tiene mayor influencia en el costo total del
muro (de 46 a 51%) para el rango de alturas diseñadas (H=4.5m a H=11.25m). En el caso de los
muros de suelo reforzado con elementos inextensibles y fachada de paneles de concreto, para
cualquier altura, los elementos de refuerzo y el movimiento de tierra son los materiales que más
influencia tienen en el costo total del muro de suelo reforzado.
Comparación Técnica
Factor de Seguridad a la falla por deslizamiento en la base
Tabla 4.1. F.S por Norma y F.S del diseño al deslizamiento para cada altura de diseño.
Factor de Seguridad a la falla por excentricidad en la base (Volteo)
Tabla 4.2. F.S por Norma y F.S del diseño al volteo para cada altura de diseño.
Tabla 4.3. Configuración Geométrica de los muros de suelo reforzado con elementos extensibles y
reforzados con elementos inextensibles
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Estabilidad Interna
Factor de Seguridad a la Rotura de los elementos de refuerzo
Tabla 4.4. F.S a la rotura de los elementos de refuerzo (Geo mallas y Flejes metálicos) para cada altura de diseño
COMPARACÓN ECONÓMICA
Costos por metro cuadrado de Muro de Suelo Reforzado
Tabla 4.5. Costo por metro cuadrado para muros de suelo reforzado con elementos extensibles (Geomallas) y elementos inextensibles (Flejes metálicas)
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Costos por metro lineal de área de Muro de Suelo Reforzado
Comparación económica entre ambos sistemas en porcentajes
Incidencia en Costos de los materiales constituyentes
Muro de Suelo Reforzado con elementos extensibles
Tabla 4.8. Porcentajes de incidencia de los materiales constituyentes
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Muro de Suelo Reforzado con elementos inextensibles
Tabla 4.9. Porcentajes de incidencia de los materiales constituyentes
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Conclusiones
De acuerdo a lo desarrollado en la comparación de muros de suelo reforzado con elementos
extensibles y fachada de bloques de concreto con muros de suelo reforzado con elementos
inextensibles y fachada de paneles de concreto y de acuerdo a los resultados obtenidos en los
reportes de diseño, podemos concluir lo siguiente:
En el diseño de muros de suelo reforzado con elementos extensibles, se puede verificar que los
elementos de refuerzo (Geomallas) están afectados por numerosos factores de reducción, los
cuales reducen significativamente su resistencia a la tracción en un 72%, lo cual genera un
mayor factor de seguridad para la estructura. Los factores de reducción de resistencia no son
otra cosa más que factores de incertidumbre, es por ello que los refuerzos extensibles se
encuentran más afectados por estos, ya que es muy difícil prever su comportamiento a largo
plazo.
Los factores de reducción de resistencia para los refuerzos extensibles se deben a distintas
razones, tales como el creep, daños de instalación y la durabilidad. Siendo de estos tres el factor
de reducción por creep el más influyente. En el caso de los refuerzos inextensibles el factor más
importante en la reducción de la resistencia es la disminución del espesor del elemento de
refuerzo, para lo cual se prevé un espesor de sacrificio. De acuerdo a esto que se acaba de
mencionar podemos concluir que los diseños de muros de suelo reforzado con elementos
extensibles son mucho más conservadores que los diseños de muros de suelo reforzado con
elementos inextensibles.
De acuerdo a los resultados de diseño de ambos sistemas, se puede observar que conforme se
aumenta la altura del muro, aumenta la longitud del refuerzo, de acuerdo a esto podemos
concluir que la altura del muro de suelo reforzado ya sea con elementos extensibles o con
elementos inextensibles está directamente relacionada con el espacio disponible para la
colocación de los elementos de refuerzo.
En base a los resultados obtenidos en los reportes de diseño para cada uno de los sistemas de
muro de suelo reforzado, se puede llegar a la conclusión que los muros de suelo reforzado con
elementos inextensibles son en un 23 a 34 por ciento más costosos que los muros de suelo
reforzado con elementos extensibles. Cabe destacar que esta tendencia solo pudo ser verificada
hasta una de diseño de 11.25m, la cual corresponde a la máxima altura diseñada para cada uno
de los dos sistemas de muro de suelo reforzado
La envergadura de los muros de suelo reforzado ya sea con elementos extensibles o
inextensibles tiene influencia en los costos de los materiales. En el caso de los muros de suelo
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reforzado con elementos extensibles y fachada de bloques de concreto, para cualquier altura el
movimiento de tierras, tiene mayor influencia en el costo total del muro (de 46 a 51%) para el
rango de alturas diseñadas (H=4.5m a H=11.25m).
En el caso de los muros de suelo reforzado con elementos inextensibles y fachada de paneles
de concreto, para cualquier altura, los elementos de refuerzo y el movimiento de tierra son los
materiales que más influencia tienen en el costo total del muro de suelo reforzado. La tendencia
va aumentando a favor de los elementos de refuerzo a partir de alturas de diseño superiores a
los 10.50m.
En ambos sistemas de muros de suelo reforzado, ya sea con elementos extensibles o
inextensibles, conforme se incrementa la altura de diseño de la estructura de suelo reforzado el
costo de los elementos de fachada disminuye mientras que el costo de los elementos de
refuerzo aumenta.
El costo del movimiento de tierras en ambos sistemas de muro de suelo reforzado aumenta
conforme se incrementa la altura de diseño. Esto queda sustentado debido a que conforme se
incrementa la altura de diseño, las longitudes de los elementos de refuerzo también se
incrementan, motivo por el cual la geometría del muro de suelo reforzado será de mayores
dimensiones por lo que se tendrá un mayor volumen, esto conlleva a que el movimiento de
tierras sea mucho mayor.
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2.2. Generalidades
La tecnología de los geosintéticos se ha convertido en una alternativa para solucionar los
problemas, especialmente de estabilización de suelos de los proyectos de ingeniería, pero su
implementación se ha hecho, en la mayoría de los casos, de forma empírica aplicando resultados
obtenidos en proyectos anteriores. Bajo este concepto, en muchas ocasiones los geosintéticos han
sido una solución exitosa pero en otras, la falta de conocimiento y de una metodología de diseño
que permita definir los requerimientos de estos materiales de acuerdo con las condiciones
particulares de cada proyecto, no ha permitido que los beneficios de esta tecnología sean
aprovechados de manera eficiente.
Análisis comparativo de costos y estabilidad de ambos diseños
Costo del muro de contención en hormigón armado
Costo del muro de contención reforzado con geotextiles
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Comparación de estabilidad
Conclusiones
Al realizar el análisis de precios unitarios de los muros en suelo reforzado se obtuvo un costo
total de $27,953.26. El muro en concreto con la misma altura longitud y sobrecarga tiene un
costo total de $41,756.67, por lo tanto la diferencia en costos entre las dos alternativas es de
$13803.41 es decir, el muro en suelo reforzado resultó ser un 33% más económico que un muro
en concreto
Además del ahorro en dinero que se obtuvo con este tipo de muro, se debe tener en cuenta
también el ahorro en tiempo que se logra, puesto que además de ser más rápidos y ágiles en su
construcción, requieren únicamente del acarreo del geotextil y geodrén, el resto de materiales ya
están dispuestos en la obra; diferente al muro en concreto en el cual se requiere transportar
hasta la obra todos los materiales necesarios para su construcción como el cemento, la arena,
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los agregados, el refuerzo y los aditivos; lo que genera un posible retraso si estos no están a
tiempo en la obra, además del espacio que se debe aprovisionar para ponerlos mientras esperan
a ser utilizados y el tiempo requerido para ubicarlos
La construcción de un muro en suelo reforzado es menos compleja y los controles en obra no
son tan rígidos como puede llegar a ser con otro sistema constructivo como un muro en
concreto, en donde para garantizar una adecuada resistencia se debe tener un buen control a la
hora de realizar la mezcla, el vaciado y vibrado del concreto, además del tiempo que se debe
tener en cuenta para garantizar un curado adecuado del concreto.
Todo lo anterior lleva consigo a la disminución del impacto ambiental que se genera al construir
un muro en suelo reforzado, puesto que a diferencia del muro en concreto no requiere del
acarreo de material que puede contaminar el ambiente durante su transporte a la obra, además
de la contaminación que genera el medio de transporte como las volquetas por si solas. Además,
con un muro en suelo reforzado se está utilizando el material de excavación de la obra, el cual si
no se fuera a utilizar para esto se tendría que buscar un sitio donde depositarlo, lo cual perjudica
el medio ambiente
Recomendaciones
En cada proyecto civil a realizarse deben tomarse en cuenta distintos tipos de diseños para
escoger el que tenga la relación costo-beneficio más alta
Impulsar el uso de nuevas tecnologías de construcción, las cuales podrían llevar a cabo el
proyecto con un costo mucho menor que los métodos tradicionales
Para cada aplicación y para cada proyecto: definir el tipo de geosintético adecuado por medio de
un diseño o de una recomendación técnica
Los geotextiles deben ser almacenados de tal manera que no estén expuestos a la luz solar
Durante la construcción del muro de tierra armada se debe dar instrucciones claras a los
operarios, como: conocimiento de los materiales, sentido de corte e instalación del geotextil,
manejo de los traslapos.
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CAPITULO III MARCO TEORICO
3.3.1. Mecánica de suelos
La mecánica de suelos es la rama de la ciencia que estudia las propiedades físicas de los suelos y
el comportamiento de las masas de suelo sujetas a distintos tipos de fuerzas. Las propiedades que
se estudian son: origen, distribución de tamaño de partículas, plasticidad, capacidad de drenar agua,
compresibilidad, resistencia al corte y capacidad de apoyo.
Terzaghi definió que la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la mecánica
y la hidráulica a los problemas de ingeniería que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no
consolidadas de partículas sólidas, producidas por la desintegración mecánica o la descomposición
química de las rocas, independientemente de que tengan o no materia orgánica. La mecánica de
suelos incluye:
Teorías sobre el comportamiento de los suelos sujetos a cargas, basadas en simplificaciones
necesarias dado el estado actual de la teoría.
Investigación de las propiedades físicas de los suelos.
Aplicación del conocimiento teórico y empírico de los problemas prácticos.
Los métodos de investigación de laboratorio son parte de la mecánica de suelos. En los suelos se
tiene no solo los problemas que se presentan en el acero y concreto (módulo de elasticidad y
resistencia a la ruptura), sino otros como su tremenda variabilidad (uniformidad, homogeneidad,
isotropicidad, etc.) además de que todos los procesos naturales que originan la formación de los
suelos están fuera del control del ingeniero. En la mecánica de suelos es importante el tratamiento
de las muestras (inalteradas –alteradas). La mecánica de suelos desarrolló los sistemas de
clasificación de suelos de acuerdo a sus características como: color, olor, texturas, distribución de
tamaños, plasticidad (A. Casagrande).
3.2. Estudio de mecánica de suelos
Es el conjunto de exploraciones investigaciones de campo, en ensayos de laboratorio y análisis de
gabinete que tienen por objeto estudiar el comportamiento de los suelos y sus respuestas ante las
solicitaciones estáticas y dinámicas de una edificación.
El estudio de Mecánica de Suelos, es una herramienta que proporciona datos más confiables de las
condiciones del subsuelo, como capacidad de carga, asentamientos probables y sugerencias acerca
del sistema de cimentación para la realización de obras civiles.____________________________________________________________________________________
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Obligatoriedad de los estudios
Casos donde existe obligatoriedadEs obligatorio efectuar el EMS en los siguientes casos:
a) Edificaciones en general, que alojen gran cantidad de personas, equipos costosos o peligrosos,
tales como: colegios, universidades, hospitales y clínicas, estadios, cárceles, auditorios,
templos, salas de espectáculos, museos, centrales telefónicas, estaciones de radio y televisión,
estaciones de bomberos, archivos y registros públicos, centrales de generación de electricidad,
sub-estaciones eléctricas, silos, tanques de agua y reservorios, empresas prestadoras de
servicios públicos, entidades públicas y privadas e instalaciones militares en general.
b) Cualquier edificación no mencionada en a) de uno a tres pisos, que ocupen individual o
conjuntamente más de 500 m2 de área techada en planta.
c) Cualquier edificación no mencionada en a) de cuatro o más pisos de altura, cualquiera que sea
su área.
d) Edificaciones industriales, fábricas, talleres o similares.
e) Edificaciones especiales cuya falla, además del propio colapso, represente peligros adicionales
importantes, tales como: reactores atómicos, grandes hornos, depósitos de materiales
inflamables, corrosivos o combustibles, paneles de publicidad de grandes dimensiones y otros
de similar riesgo.
f) Cualquier edificación que requiera el uso de pilotes, pilares o plateas de fundación.
g) Cualquier edificación adyacente a taludes o suelos que puedan poner en peligro su estabilidad.
Casos donde no existe obligatoriedad de elaborar un EMS
Sólo en caso de lugares con condiciones de cimentación conocida debidas a depósitos de suelos
uniformes tanto vertical como horizontalmente, sin los problemas especiales de cimentación
indicados en el Capitulo 6, con áreas techadas en planta de primer piso menores que 500 m2 , de
hasta tres pisos y sin sótano, el PR podrá asumir los valores de la Presión Admisible del Suelo,
profundidad de cimentación y cualquier otra consideración concerniente a la Mecánica de Suelos,
basándose en no menos de 3 puntos de investigación hasta la profundidad mínima “p” indicada en el
numeral 2.3.2.c. Estos datos, incluyendo los perfiles de suelos, plano de ubicación de los puntos de
investigación y fotografías, deberán figurar en un Informe Técnico que deberá elaborar el PR, el que
no constituye un EMS. En caso que la estimación indique la necesidad de usar cimentación
especial, profunda o por platea, se deberá efectuar un EMS de acuerdo a los numerales 2.3 y 2.4.
Alcance del EMS
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La información del EMS es válida solamente para el área y tipo de obra indicadas en el informe
firmado por el PR. Los resultados e investigaciones de campo y laboratorio, así como el análisis,
conclusiones y recomendaciones del EMS, sólo se aplicarán al terreno y edificaciones comprendidas
en el mismo. No podrán emplearse en otros terrenos, para otras edificaciones, o para otro tipo de
obra.
Responsabilidad profesional por el EMS
Todo EMS deberá ser firmado por el PR que, por lo mismo, asume la responsabilidad del contenido
y de las conclusiones del informe. El PR no podrá delegar a terceros dicha responsabilidad.
Responsabilidad por aplicación de la norma
Las entidades encargadas de otorgar la ejecución de las obras y la Licencia de Edificación son las
responsables de hacer cumplir esta Norma. Dichas entidades no autorizarán la ejecución de las
obras, si el proyecto no cuenta con un EMS o el informe del PR en el caso del numeral 1.3.2, para el
área y tipo de obra específico.
Interpretación de la norma
La interpretación de la presente Norma sólo podrá ser realizada por un Ingeniero Civil, registrado y
habilitado por el Colegio de Ingenieros del Perú.
Responsabilidad del solicitante
Proporcionar la información indicada en el numeral 2.1 y garantizar el libre acceso al terreno para
efectuar la investigación del campo.
3.3. Clasificación de los suelos
3.3.1. Sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS)
Este sistema (para aeropuertos) fue propuesto por Arturo Casagrande como una modificación y
adaptación más general a su sistema de clasificación propuesto en el año 1942. Esta
clasificación divide los suelos en:
• Suelos de grano grueso
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• Suelos de grano fino
• Suelos orgánicos
Los suelos de granos grueso y fino se distinguen mediante el tamizado del material por el tamiz
Nº 200. Los suelos gruesos corresponden a los retenidos en dicho tamiz y los finos son los que
pasan. De esta forma, se considera que un suelo es grueso si más del 50 % de las partículas del
mismo son retenidas en el tamiz Nº 200 y fino si más del 50 % de sus partículas son menores
que dicho tamiz
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Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS)
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3.3.2. Sistema de clasificación AASTHO
AASHTO (Asociación Americana de Agencias Oficiales de Carreteras y Transporte-1949),
generalmente se aplica para carreteras, ferrocarriles y otra similares. Este divide a los suelos en
dos grupos:
• Suelos gruesos o materiales gruesos.- Son aquellos que ≤ 35 % pasan el tamiz Nº 200.
Forman los grupos A1, A2, A3.
• Suelos finos o materiales limos arcillosos.- Son aquellos que > 35 % pasan el tamiz Nº
200. Forman los grupos A4, A5, A6, A7.
Un parámetro importante de esta clasificación es el denominado índice de grupo, al cual
obedece la ordenación de los suelos dentro de un grupo, conforme sus aptitudes, siendo peor el
suelo que presente mayor índice de grupo. Por ejemplo, el suelo A4 (7) es mejor que el suelo A4
(9).
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Sistema de Clasificación AASHTO
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3.4. Muros de contención de suelo reforzado
El diseño de muros de suelo reforzado con elementos extensibles y no extensibles se realizará
siguiendo las directrices propuestas en la metodología LFRD (LOAD AND RESISTANCE FACTOR
DESIGN). La metodología LFRD consiste básicamente en evaluar la estabilidad externa como
interna en todos los estados límites de resistencia, mientras que la estabilidad global y el movimiento
vertical o lateral de la fachada se evalúan en los estados límite de servicio.
La metodología de diseño LFRD, establece determinados factores de seguridad para los muros de
suelo reforzado ya sea con elementos extensibles o inextensibles para los distintos modos de falla
dentro del análisis de la estabilidad externa como interna. A continuación se detallan dichos factores
de seguridad los cuales se deberán de satisfacer para el diseño de los muros de suelo reforzado.
Elementos inextensibles
Estados Límites (LS) Se deberá de establecer un factor de seguridad a la ruptura de la armadura a partir de los factores
de seguridad habituales. A dichos factores de seguridad se les deberá de aplicar los factores de
carga, los cuales amplifican las sobrecargas entre un 30 y 60% y a su vez aumentan los empujes
que actúan en la misma dirección.
Tensiones Admisibles (WS)
En este caso se debe definir un factor de seguridad contra la fluencia de la armadura. Este factor de
seguridad va a depender del tipo de refuerzo que se vaya a emplear, para los cuales el valor se
encontrará entre 1.8 y 2.0.
De acuerdo a lo que se acaba de mencionar se presenta la siguiente tabla con los factores de
seguridad estáticos usuales.
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Elementos extensibles Los factores de seguridad recomendados por la FHWA en su publicación FHWA-NHI-00-043 para
muros de suelo reforzado con elementos extensibles, ya sea geomallas o geotextiles, se muestran
en la siguiente tabla:
Predimensionamiento del muro de suelo reforzado
El predimensionamiento del muro de suelo reforzado consiste básicamente en determinar lo
siguiente:
Geometría
Altura e inclinación del muro
Inclinación y longitud del talud por encima del muro.
Inclinación y longitud del talud al pie del muro.
Condiciones de agua
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Condiciones de carga
Sobrecarga del suelo (sobrecargas por carga viva y por carga muerta).
Las cargas de estructuras adyacentes al muro de suelo reforzado (zapatas,
cimentaciones profundas, etc.) pueden influir tanto en la estabilidad interna como
externa.
Cargas Sísmicas
Impacto de barrera de tráfico.
Así mismo es importante conocer los parámetros y condiciones propias del
proyecto. Cada uno de estos parámetros deberá ser definido por el propietario del
proyecto y por el diseñador. A continuación se detallan dichos parámetros y
condiciones:
Topografía existente
Suelo de FundaciónPropiedades de ingeniería (t, φr, c)
Condiciones de agua subterránea.
Relleno reforzadoPropiedades de ingeniería (t, φr, c)
Relleno retenido Propiedades de ingeniería (t, φr, c)
Estimaciones de la longitud del elemento de refuerzo Al momento de dimensionar el muro de suelo reforzado es importante determinar el
empotramiento del muro en el suelo así como también la altura de la fachada expuesta del
muro. La combinación de ambas determinara la altura total de muro (H) para cada sección
que se esté analizando. Para determinar una longitud inicial del elemento de refuerzo, se
debe de tener en cuenta que esta longitud debe ser mayor a 0.7H y 2.5m, donde H queda
determinado por la altura total del muro de suelo reforzado. En determinadas estructuras de
muros de suelo reforzado que tengan cargas concentradas, tal y como es el caso de los
pilares, y para cargas sísmicas por lo general se recomienda emplear una longitud de
refuerzo que se encuentre dentro del rango de 0.8H y 1.1H. A continuación se presenta una
tabla en la cual se puede apreciar lo que acabamos de mencionar.
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Definir las cargas Una vez que se haya definido las dimensiones del muro de suelo reforzado se debe de
identificar las cargas principales que actúan sobre el mismo. Las principales cargas son las
siguientes:
- Presión horizontal del suelo
- Presión vertical del suelo
- Carga viva
- Presión del agua
- Cargas sísmicas
Análisis de la estabilidad Externa
El análisis de la estabilidad externa de los muros de suelo reforzado es similar al que se realiza en
muros clásicos de gravedad. Dentro de este análisis se consideran cuatro posibles mecanismos de
falla, los cuales son los que se mencionan a continuación:
Deslizamiento en la base
Falla por excentricidad o Vuelco
Capacidad de soporte
Estabilidad global
Para una mayor ilustración de lo que se acaba de mencionar, a continuación se muestra la siguiente
figura:
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Análisis Sísmico
De acuerdo a lo establecido en la publicación No FHWA-NHI-00-043 de la Federal Highway
Administración (2001), ante la presencia de un sismo, el material de relleno retenido ejerce un empuje
horizontal, denominado PAE, adicional al empuje estático sobre el muro. A pesar de ello, se debe de
tener en consideración que la masa del material de relleno reforzado sigue estando sujeta a la fuerza
de inercia horizontal PIR.
Análisis de la Estabilidad Interna
La falla de la estabilidad interna puede ocurrir de dos diferentes maneras, cada una de las cuales se
procederá a describir a continuación:
Cuando las fuerzas de tensión (en el caso de las armaduras rígidas, las fuerzas de corte) de
las mallas, pueden llegar a ser tan grandes que estas se expanden excesivamente hasta llegar
a la ruptura, ocasionando que se produzcan grandes movimientos y en el peor de los casos el
colapso total de la estructura. A este modo de falla lo definiremos como falla por elongación o
rotura de los elementos de refuerzo, y será empleado para determinar el espaciamiento vertical
y la resistencia de los elementos de refuerzo.
Cuando las fuerzas de tensión en los elementos de refuerzo son mucho mayores que la
resistencia al arrancamiento, generando de esta manera grandes movimientos y un posible
colapso de la estructura. A este modo de falla lo definiremos como falla por “pullout”, y será
empleado para determinar la longitud mínima de los refuerzos.
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3.5. Ensayos de laboratorio
1.2.
2.1.2.2.2.3.2.4.2.5.2.6.2.7.
1.2.3.
3.1.3.2.3.3.3.4.
3.4.1. Ensayos estándar
Los ensayos estándar de suelos se usan para fines de clasificación del tipo de suelo. Dentro de
este grupo de ensayos de laboratorio se consideran incluidos los siguientes:
Densidad In Situ
Análisis Granulométrico por tamizado
Ensayo de proctor modificado
Limites de consistencia
Contenido de humedad Natural
Pesos Unitarios
Pesos especifico
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Ensayos se pueden realizar con muestras alteradas o inalteradas. En cualquier caso exigen
desmenuzar previamente la muestra. Con el primer ensayo (granulometría) es posible clasificar
los suelos dentro de tipos cuyas características son similares. A estos efectos se recomienda
utilizar el sistema unificado de clasificación de suelos, que está ampliamente difundida. También
se consideran de este grupo los ensayos de densidad seca y humedad natural que permitan
conocer las dos variables más importantes del estado del suelo. Su determinación debe
hacerse, sin embargo en muestras inalteradas o poco alteradas
3.4.2. Ensayos especiales
Los ensayos especiales se usan para determinar el comportamiento de esfuerzos mecánicos de
los suelos como: resistencia al corte, consolidación, permeabilidad, etc.
Ensayos de compresión simple en suelos: están indicados para ensayar muestras de suelos
cohesivos de consistencia madia, firme o muy firme, inalteradas o poco alteradas, así como
suelos cohesivos re compactados. De su resultado se obtiene una idea precisa de la resistencia
al corte del suelo en condiciones de saturación similares a las del ensayo. El resultado puede ser
poco preciso en arcillas que muestren síntomas de fisuración.
Dentro de este grupo de ensayos de laboratorio se consideran incluidos los siguientes:
Ensayo de corte directo
Ensayo triaxial
Ensayos de colapso
Ensayos se pueden realizar con muestras alteradas o inalteradas. En cualquier caso exigen
desmenuzar previamente la muestra.
3.6. Capacidad portante del suelo
En cimentaciones se denomina capacidad portante a la capacidad del terreno para soportar las
cargas aplicadas sobre él. Técnicamente la capacidad portante es la máxima presión media de
contacto entre la cimentación y el terreno tal que no se produzcan un fallo por cortante del suelo
o un asentamiento diferencial excesivo. Por tanto la capacidad portante admisible debe estar
basada en uno de los siguientes criterios funcionales:
Si la función del terreno de cimentación es soportar una determinada tensión
independientemente de la deformación, la capacidad portante se denominará carga de
hundimiento.
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Si lo que se busca es un equilibrio entre la tensión aplicada al terreno y la deformación
sufrida por éste, deberá calcularse la capacidad portante a partir de criterios de asiento
admisible.
De manera análoga, la expresión capacidad portante se utiliza en las demás ramas de
la ingeniería para referir a la capacidad de una estructura para soportar las cargas
aplicadas sobre la misma.
La mayoría de las teorías de capacidad de carga desarrolladas tienen su base en hipótesis
simplificadoras del comportamiento de los suelos y en desarrollos matemáticos a partir de tales
hipótesis. En otras teorías la observación y el empirismo juegan un papel muy importante.
Teoría de TerzaghiEsta teoría es uno de los primeros esfuerzos por adaptar a la mecánica de suelos los resultados
de la mecánica del medio continuo. La teoría cubre el caso más general de suelos con cohesión
y fricción y posiblemente sea la teoría más usada para el cálculo de capacidad de carga en el
caso de cimientos poco profundos.
Teoría de MeyerhofEn la teoría de Terzaghi no se toman en cuenta los esfuerzos cortantes desarrollados en el suelo
arriba del nivel de desplante del cimiento. El suelo arriba del plano de apoyo se toma en cuenta
solamente como una sobre carga perfectamente flexible, pero no como un medio a través del
cual puedan propagarse superficies de deslizamiento o en el cual puedan desarrollarse
resistencias al esfuerzo cortante. Esta hipótesis es tanto más alejada de la realidad cuanto más
profundo sea el cimiento considerado.
La Teoría de BellLa teoría de Bell es idéntica en cuanto a la expresión matemática a la de Terzaghi, pero da sus
propios valores para los factores de carga, los cuales son aplicables a cimientos muy largos,
mientras que para cimientos cuadrados o circulares, los valores de los factores deberán ser
corregidos mediante unos coeficientes correctivos que el mismo Bell proporciona en su teoría
La Teoría de HansenLa ecuación obtenida por el Ing. Danés Brinch Hansen (1970) es una generalización que incluye
casos particulares de la forma de Terzaghi. Esta fórmula incluye efectos de forma y profundidad,
coeficientes que dependen del método de diseño elegido por lo cual son considerados
elementales por Hansen, con una formula de mayor rango de aceptabilidad
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CAPITULO IV TRABAJO DE CAMPO
4.4.1. Introducción
2.1. Pozo de exploración (calicata)
Los pozos de exploración o calicatas consisten en excavaciones realizadas mediante medios
mecánicos convencionales, que permiten la observación directa del terreno a cierta profundidad,
así como la toma de muestras y la realización de ensayos en campo.
El objetivo de la realización de calicatas es el de poder determinar información precisa de las
características del suelo en el lugar en que se investiga. Como pueden ser, la profundidad,
espesor, extensión y composición de cada uno de los estratos; la profundidad de la roca; la
profundidad del agua subterránea. Las muestras se hicieron mediante pozos a cielo abierto. Se
abrieron dos pozos de aproximadamente dos metros de profundidad en el terreno.
2.2. Perfiles Estratigráficos
Este informe trata sobre la implementación de un perfil estratigráfico, para poder observar y
reconocer los estratos o capas que se encuentran en ese suelo. Además se dará las definiciones
de algunos conceptos relacionados con estratigrafía, definición de estratos, y algunos conceptos
básicos sobre este tema. Algunos conceptos relacionados con estratigrafía:
Estratigrafía.- Es una rama de la geología que estudia las rocas teniendo en cuenta la secuencia
temporal y los materiales que la constituyen.
Estratificación.- Es el modo como se depositan las rocas sedimentarias de acuerdo al agente yal
ambiente sedimentario. Es así que se tienen estratificaciones distintas. La estratificación
caracteriza a una serie de capas más o menos paralelas denominadas estratos
Columna estratigráfica.- Es la sucesión vertical de rocas sedimentarias existentes en una
determinada área.
La calicata tiene como dimensiones de 1.50m x 1.50m y 2.00m de profundidad, se encontró el
siguiente esquema:
PROF.
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(m.) ESQUEMA CARACTERÍSTICAS IMAGEN
1er estrat
o
-0.50m
Pt (suelos orgánicos)
El primer estrato contiene tierra de chacra de manera superficial.
Presencia de relleno y basura.
Tiene presencia de raíces de algunas plantas que hay en la zona.
2doestrat
o
-2.00m
GW (Grava bien gradada)
Un 80% de arena gruesa con grava bien gradada.
Cuenta con una compacidad medianamente suelta.
Presenta coloraciones entre plomo claro.
Se encontró también bolonería en un 20%.
2.3. Muestreo
La extracción de muestras se hizo mediante pozos a cielo abierto. Se abrió un pozo de dos
metros de profundidad en el terreno. En la calicata encontramos el perfil que se describen a
continuación:
• El primer estrato se conformaba de una capa 0m a 0.50m de espesor, constituida de
tierra de chacra, presenta presencia de basura y relleno de material ajeno a la zona,
presenta un color café claro, algunas raíces de plantas de la zona.
• El segundo estrato que consideramos se encuentra aproximadamente de 0.50m a
2.00m de la superficie del terreno, este corresponde al un terreno gravoso, presenta un
80% de arena gruesa con grava bien gradada, cuenta con una compacidad
medianamente compacta, presenta una coloración plomo claro, se encontró también
boloneria en un 20%. De acuerdo a la clasificación SUCS se determino que el tipo de
suelo es: grava bien graduada (GW)
CAPITULO V ENSAYOS DE LABORATORIO
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5.5.1. Densidad de campo
Descripción
La determinación de la densidad total ó densidad húmeda a través de este método, está basada
en la interacción de los rayos gamma provenientes de una fuente radiactiva y los electrones de las
órbitas exteriores de los átomos del suelo, la cual es captada por un detector gamma situado a
corta distancia de la fuente emisora, sobre, dentro o adyacente al material a medir. Como el
número de electrones presente por unidad de volumen de suelo es proporcional a la densidad de
éste, es posible correlacionar el número relativo de rayos gamma dispersos con el número de
rayos detectados por unidad de tiempo, el cual es inversamente proporcional a la densidad
húmeda del material. La lectura de la intensidad de la radiación, es convertida a medida de
densidad húmeda por medio de una curva de calibración apropiada del equipo.
Objetivos
Determinar la densidad del suelo de manera in situ (en sitio) de la calicata excavada.
Conocer la utilización de los instrumentos del laboratorio.
Procedimiento realizado
Se hizo una base horizontal al fondo de la calicata
Se hizo un hoyo con un cincel
Se coloco el equipo en el fondo de la calicata, sobre el hoyo
Se hizo la lectura correspondiente
Se extrajo el quipo una vez acabado el ensayo
Resultados obtenidosDel ensayo obtenemos:
Densidad seca : 1.94 gr/ccDensidad húmeda : 12.18 gr/ccHumedad : 4.00%
5.2. Análisis Granulométrico por tamizado
Descripción
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La granulometría es el proceso para determinar la proporción en que participan los granos del
suelo, en función de sus tamaños. Esa proporción se llama gradación del suelo
Granulometría por Tamizado es un proceso mecánico mediante el cual se separan las partículas
de un suelo en sus diferentes tamaños, denominado a la fracción menor (Tamiz No 200) como
limo, Arcilla y Coloide. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden decreciente. La cantidad de
suelo retenido indica el tamaño de la muestra, esto solo separa una porción de suelo entre dos
tamaños.
Objetivos
Determinar la cantidad en % de diversos tamaños que constituyen el suelo, en cuanto al
total de la muestra utilizada.
Verificar si el suelo puede ser utilizado para la construcción de proyectos.
Conocer la utilización de los instrumentos del laboratorio.
Procedimiento realizado
Se utiliza una muestra representativa de 3000 gr a 5000gr previamente cuarteada.
Si la muestra contiene variedad de material se debe separar los granos gruesos de los finos
a través del tamiz Nº 4. El material fino será lavado
Cuidadosamente en el tamiz Nº 200 utilizando agua común hasta que el agua que pase a
través del tamiz quede casi transparente y colocar el regimiente con la suspensión de suelo
y agua en el horno.
Obtener los pesos respectivos de cada tamiz.
Pesar la muestra secada. Inmediatamente hacer pasar la muestra por una serie de tamices
que varía desde los mayores a inferiores en un lapso de tiempo de 10 a 15 minutos con
movimientos continuos en forma horizontal.
Calcular el porcentaje en cada tamiz dividiendo el peso retenido entre el peso total de la
suma de los tamices.
Resultados obtenidos
Granulometría grava
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____________________________________________________________________________________
0.01
0.10
1.00
10.0
0
100.
00
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1003"21/2"2" 11/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" N4 8 10 16 20 30 40 50 60 80100 200
CURVA GRANULOMETRICA
CURVA GRANU-LOMETRICA
TAMAÑO DEL GRANO EN mm(escala logaritmica)
% Q
UE
PASA
EN
PES
OMALLAS U.S. STANDARD
D60
Granulometría arena
0.01
0.10
1.00
10.0
0
100.
00
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1003"21/2"2" 11/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" N4 8 10 16 20 30 40 5060 80100 200
CURVA GRANULOMETRICA
CURVA GRANULO...
TAMAÑO DEL GRANO EN mm(escala logaritmica)
% Q
UE
PASA
EN
PES
O
MALLAS U.S. STANDARDD60
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5.3. Ensayo de proctor modificado
DescripciónLa compactación de los suelos, importantísimo como medio para aumentar la resistencia y
disminuir la compresibilidad de los mismos, esta se realiza con el ensayo de proctor estándar o
proctor modificado, el ensayo de compactación Proctor es uno de los más importantes
procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un terreno. A través de él es
posible determinar la compactación máxima de un terreno en relación con su grado de humedad.
El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminución de la cantidad de aire que se
encuentra en los espacios vacíos que se encuentra en el material, manteniendo el contenido de
humedad relativamente constante.
Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos teóricamente, en laboratorio las
condiciones dadas de compactación en terreno. El mas empleado actualmente es el denominado
prueba Proctor modificado en el que se aplica mayor energía de compactación que el estándar,
siendo el que esta más de acuerdo con las solicitaciones que las modernas estructuras. Todos
ellos consisten en compactar el suelo, con condiciones variables
Objetivos
Determinar la curva de compactación para una determinada energía de compactación.
Determinar la densidad máxima seca y humedad optima del suelo
Procedimiento realizado
Secar al aire la muestra de suelo y tamizar la muestra por la malla ¾”
Determinamos y registramos los datos del molde para el ensayo de Proctor Modificado
como son: peso del molde, volumen del molde
La muestra de suelo se divide en cuatro porciones, de cada una se saca una muestra
representativa de 6 kg
Añadimos a la muestra del suelo 120ml de agua. Que representa el 2% de la muestra
(6kg). Para obtener una mezcla ligeramente húmeda que se mezcla en su totalidad
Dividimos la muestra en el número requerido de porciones (5), una por cada capa que vaya
a usarse aproximadamente iguales
Se colocaran una porción en el molde, compactando mediante caída libre del pisón (56
golpes), esta debe ser en toda el área del molde girando el pisón adecuadamente en cada
caída. Este procedimiento se repite por cada capa, la ultima capa debe quedar por encima
de la altura del collarín
Una vez terminado la compactación con el pisón, cuidadosamente quitamos la extensión
del molde (collarín) y enrasamos la parte superior del cilindro con la regla metálica
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Se limpia el molde de residuos que puedan quedar en la base del molde, determinamos y
registramos el peso del molde con el suelo compactado
Retiramos la muestra del suelo compactado en el interior del molde y procedemos a hallar
su contenido de humedad
Repetimos el procedimiento anterior cuatro veces como mínimo, pero añadiendo 120 ml de
agua en cada ensayo. y posteriormente hallando su contenido de humedad de las
muestras.
Con los datos obtenidos realizamos una gráfica que tenga como abscisas. los diferentes
contenidos de humedad y como ordenadas los pesos específicos seco y de la masa
Resultados obtenidos
Del ensayo de proctor modificado obtenemos:
Densidad máxima seca : 1.44gr/ccHumedad optima : 9.80%
5.4. Limites de consistencia
DescripciónLos límites de Atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos,
presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido
de agua. Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y
líquido. La arcilla por ejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado
plástico y finalmente al estado líquido. El contenido de agua con que se produce el cambio de
estado varía de un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el
rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta
deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta
cierto límite sin romperse. Se nombrara solo los 3 límites más usados o importantes para el
estudio de suelos que a continuación se detallan y son los siguientes:
Límite de Contracción (LC): Se define como el cambio del estado sólido al estado semisólido o
estado no plástico
Límite Plástico (LP): Se define como el cambio entre el estado no plástico y el estado plástico.
Límite Líquido (LL): Se define como el cambio del estado plástico al estado liquido. El límite líquido
es el mayor contenido de humedad que puede tener un suelo sin pasar del estado plástico al
estado líquido.
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Objetivos
Determinar la cantidad del contenido de humedad en el ensayo del Limite Liquido, Limite
Plástico y el índice de plasticidad.
Determinar la relación entre el Límite Líquido y el Límite Plástico logrando como resultado
el índice de Plasticidad.
Limite líquido
DescripciónLa determinación del límite líquido se hace mediante la copa de Casagrande, para la cual
necesitaremos material cribado en la malla N° 40. Esta prueba consiste básicamente en depositar
el material y ranurarlo, una vez ranurado se golpea la cápsula, dejándola caer desde una altura de
1cm, hasta que la ranura en el suelo se cierre en una longitud de 1.27cm. Una vez que el material
se haya cerrado se determinara el contenido de humedad de la muestra. Esta prueba se realiza
tres veces, con diferentes humedades, de tal forma que obtengamos valores entre los 6 y los 35
golpes. El objeto de estas pruebas es el de determinar mediante una gráfica el número de golpes,
contra contenido de agua (W%), en la gráfica se ajustan los puntos obtenidos a una recta. A partir
de esta recta, se busca la ordenada correspondiente a 25 golpes.
Procedimiento realizado
Con las muestras de cada uno de los estratos, se procede a cuartear con la finalidad de
obtener una muestra representativa.
Obtenida la muestra representativa, se toma una porción de suelo de aproximadamente
60 gr., secar la muestra al aire libre para no alterarla.
Tamizarla por la malla Nº 40, eliminando el material retenido en ella.
Colocar pequeñas porciones de la muestra en diferentes taras, en seguida le agregamos
agua y con una espátula mezclar hasta que se forme una consistencia suave y uniforme
(consistencia barrosa)
Calibrar a 1cm. La altura de la copa de Casagrande.
Llenar la copa con mezcla homogénea de suelo con agua, este llenado se realiza hasta
que se forme una superficie horizontal ocupando un tercio de la copa.
Con el ranurador se hace una incisión en el centro de la masa, que separe la muestra del
estrato en dos partes.
Es importante tener en cuenta que si se presentan desprendimientos de la pasta en el
fondo de la taza, debemos retirar todo el material y reiniciar el procedimiento.
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Girar la manivela de la Copa Casagrande, dejar golpear la cazuela hasta que las dos
partes se unan, se hace rotar la manivela a una velocidad constante de 2 vueltas por
segundo.
Se cuenta el número de golpes necesarios para cerrar la ranura en una longitud de 13
mm.
Desde la zona en que se cerró la ranura, se extrae la porción de la muestra para
determinar su humedad, luego se pone en una tara, pesamos y lo llevamos al horno, para
poder hallar el contenido de humedad.
Es recomendable hacer más de un ensayo por muestra.
Calcular el contenido de humedad y el número de golpes, dibujar la grafica con el
contenido de agua, ésta curva debe considerarse como una recta entre los 6 a los 35
golpes. La ordenada corresponde a los 25 golpes será el limite liquido del suelo.
Limite Plástico
DescripciónPara la determinación del límite plástico necesitaremos material cribado en la malla N° 40, se hace
formando rollitos de 3mm de espesor hechos de una pasta de suelo, estos se hacen una y otra vez
hasta que este al alcanzar los 3mm se desmorone. En ese momento se dice que llegó a su límite
plástico. De igual forma este proceso se realiza tres veces, de tal forma que el valor del límite
plástico sea el promedio de estas tres pruebas.
Procedimiento realizado
En este caso contamos con las muestras ya tamizadas en el Límite Liquido, tomando una
cantidad de entre 20 a 25 gr. Le agregamos agua hasta obtener una masa similar a la del
límite líquido.
Se amasa entre las manos y se hace rodar con la palma en el pedazo de vidrio.
Se hace esto con la finalidad que pierda la humedad hasta que se desfragmente.
Luego de esto, se debe colocar la muestra en un recipiente de peso conocido pesar,
echar al horno para determinar su contenido de humedad.
Índice de plasticidad
El índice plástico es la diferencia entre el Límite líquido y el Límite plástico.
Resultados obtenidos
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De los ensayos efectuados obtenemos:
Limite líquido : 4.80%Limite plástico : no presenta
5.5. Contenido de humedad Natural
DescripciónEl contenido de agua de un suelo o contenido de humedad es la relación entre el agua contenida
en el mismo y el peso de su fase sólida, y se expresa en forma de porcentaje. Este puede variar
entre 0 e ∞dependiendo de las condiciones de humedad del sitio donde se localice el suelo.
(Juárez, Rico, 2004 p.54) La cantidad de agua se obtiene mediante la diferencia de peso entre el
suelo en estado natural y el suelo secado en horno. La relación que expresa la humedad de un
suelo es la siguiente.
W%=Ww
W s∗100
Donde:
Ww : Es el peso del agua.
Ws : Es peso del suelo seco.
Objetivos
Determinar la cantidad de agua que posee una muestra de suelo con respecto al peso seco
de la muestra.
Para adquirir los conocimientos teórico, practico en la exploración los contenidos del agua
en los suelos ya que la importancia de agua que presenta un suelo y que presenta la
cantidad de aire una de las características más importantes para explicar su
comportamiento de este especialmente en aquellos de textura más fina
Conocerlas dependencias de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos ante el
porcentaje de humedad de su estructura.
Observar la variación de la humedad, en las muestras obtenidas en el campo a diferentes
profundidades.
Procedimiento realizado
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Se toma aproximadamente la mitad de la muestra que se usó en límite líquido,
procurando que tenga una humedad óptima.
Pasamos el suelo por el matiz # 40.
Pesamos la muestra obteniendo 100 gramos de suelo que paso el tamiz # 40.
Se toma una muestra y se amasa con la mano y ruédelo sobre una superficie limpia lisa
vidrio hasta formar un cilindro de 3mm. De diámetro y de 15 20 cm de largo.
Se toma el cilindro y se coloca en una lata (anteriormente pesada y se pesada.
Se repite el mismo procedimiento 2 veces para obtener 2 resultado más.
Colocamos nuestras en horno.
Repetimos los pasos anteriores, por lo menos para dos porciones adicionales de la
muestra.
Resultados obtenidos
Del ensayo de humedad natural obtenemos:
Humedad natural : 2.07%
5.6. Densidad mínima
Descripción
Mida el diámetro y la altura del molde normalizado para gravas. Determine su peso.
Seleccione por cuarteo una muestra de grava seca al aire ó al horno. Coloque usando una poruña
la grava en capas sucesivas y en espiral dentro del molde. Enrase y limpie el molde. Determine el
peso del molde con grava suelta.
Objetivos
Determinar el valor de la densidad mínima del suelo a partir de la muestra extraída de la
zona en estudio.
Conocer los métodos comúnmente utilizados para determinar la densidad mínima.
Tener conocimiento teórico y práctico de este ensayo.
Procedimiento realizado
Primeramente pesamos el molde sin la arena.
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Procedimos a llenar el molde con la muestra de cada estrato y luego con una regla, se
debe retirar el exceso de material con el máximo cuidado.
Seguidamente nivelamos la muestra a la altura de molde.
Pesamos el molde más la muestra de cada estrato y con el valor conocido del volumen del
molde determinamos la densidad mínima seca del suelo.
Utilizar la menor densidad obtenida como valor de la densidad mínima del suelo.
Resultados obtenidos
Del ensayo de densidad mínima obtenemos:
Densidad mínima : 1.05 gr/cc
5.7. Pesos especifico de la piedra
Descripción
El peso específico aparente representa la compacidad de la piedra. No obstante, la existencia de
minerales más densos en la roca puede crear falsas expectativas, por lo que se deberá tener en
cuenta
Objetivos
Determinar el peso especifico de la piedra
Procedimiento realizado
Debemos sumergir el agregado en agua durante un lapso de 24 horas.
Retirar la muestra del agua y eliminar el exceso de agua existente en la superficie utilizando
una tela o franela.
Tamizar el material con la malla N°4, para separar el agregado fino.
Pesar el material retenido en esta malla la cual será la masa de la muestra en estado
superficialmente seco.
Colocar el material en el dispositivo de Arquímedes para determinar el peso del material
suspendido en agua.
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Colocar el material en un depósito para introducirlo en la estufa por un periodo de 24 horas
a una temperatura de 105°C.
Resultados obtenidos
Del ensayo de densidad mínima obtenemos:
Peso especifico : 2.61 gr/cc
5.8. Clasificación de Suelos
Dada la complejidad y prácticamente la infinita variedad con que los suelos se presentan en la
naturaleza, era necesario realizar diversos estudios para encontrar un sistema de clasificación de
los suelos para que satisfaga los distintos campos de aplicación de la Mecánica de Suelos, dentro
de estos estudios destacan los efectuados por el doctor A. Casagrande. Inicialmente se tenía el
Sistema de Clasificación de Aeropuertos, llamado así porque estaba orientado para uso en aquel
tipo de obras, este sistema fue ligeramente modificado para construir el "Sistema Unificado de
“Clasificación de Suelos”.
Resultados obtenidos
Sistema SUCS : Grava bien graduada (GW)Clasificación AAHSTO : A - 1 – a (fragmentos de roca, grava y arena)
5.9. Corte directo
Descripción
El ensayo de corte directo permite encontrar los parámetros de resistencia de un suelo (cohesión
y ángulo de fricción). Consiste básicamente en someter una muestra de suelo de sección
cuadrada de 6 cm de lado y 2 cm de espesor, confinada lateralmente dentro de una caja
metálica, a una carga normal y a un esfuerzo tangencial. Los cuales se aumentan gradualmente
hasta hacer fallar a la muestra por un plano preestablecido por la forma misma de la caja (consta
de dos secciones, una de las cuales es móvil y se desliza respecto a la otra, que es fija,
produciendo el esfuerzo de corte. Se puede realizar sobre muestras inalteradas que brindan las
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características que tiene el suelo en su estado natural o también muestras alteradas previamente
preparadas en laboratorio, que brindan características similares a los que tendrá el material
puesto en obra.
Objetivos
Determinar la cohesión del suelo y el ángulo de rozamiento interno, que permitan
establecer la resistencia al corte de los suelos
Procedimiento realizado
De una muestra inalterada de suelo, se corta un pedazo de muestra un poco mayor al
tamaño del tallador
Se coloca el tallador en la parte superior y se corta poco a poco por los bordes
Se introduce la muestra de suelo en el interior del tallador recortándolo por los costados
Luego que el tallador pasa en su totalidad la muestra se corta la parte superior y la inferior,
quedando la muestra en el interior del tallador
Se retira la muestra de suelo del tallador con sumo cuidado, evitando que se pueda romper.
Se coloca la muestra en la caja de corte directo e inmoviliza con la ayuda de los seguros
Al ser un equipo digitalizado, este equipo aplica la una presión normal y el esfuerzo
tangencial
Resultados obtenidos
Cohesión : 0.09Fricción : 32.82
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5.10. Evaluación de ensayos de campo y laboratorio
Descripción Estrato Inferior
Profundidad - 2.00 m
Tipo de Suelo (SUCS) Grava bien graduada (GW)
Densidad in situ 2.18 gr/cc
Limite Liquido 4.80%
Limite Plástico No presenta
Índice de Plasticidad 4.80
Proctor modificado
Densidad seca máxima 1.44 gr/cc
Densidad seca mínima 1.05 gr/cc
Humedad optima 9.80%
Contenido de humedad 2.07%
Peso especifico 2.61 gr/cc
Corte directo
Equivalente Arena 55.74 %
cohesión 0
Angulo de fricción 32.82
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CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.6.1. Conclusiones
El diseño de muro de contención de suelo reforzado utilizando geotextiles es una alternativa
coherente para su pronta ejecución en la zona de estudio, siendo esta la opción más viable para
contrarrestar los posibles daños que ocurrieron con la estructura que ha colapsado
Para obtener los parámetros de resistencia del suelo es necesario la realización de los estudios
de suelos de una forma tal que se puedan trabajar con los valores reales de la zona de estudio,
pues son estos los datos que servirán para realizar el diseño de muro de contención con suelo
reforzado utilizando geotextiles
Se pudo apreciar que al excavar nuestra calicata se observa que hasta la profundidad de 2.00
metros, se encontró dos estratos que se procedió a identificar con los ensayos estándar de
laboratorio, el primer estrado comprendido entre 0.00m a -0.50m de profundidad se define como
material de relleno con presencia de basura, raíces, desechos domésticos. Mientras el segundo
estrado está comprendido de -0.50m a -2.00m de profundidad, se define como grava bien
graduada (GW).
Los materiales a utilizar en el diseño deben guardar relación a los que se emplearan en la
ejecución del mismo, pues son estos los parámetros que se usan para realizar los cálculos en el
diseño
En la realización del diseño es necesario que se cumpla con las normas establecidas,
respetando los factores de seguridad mínimos a los que el diseño puede trabajar sin presentar
complicaciones, además de realizar cada uno de los análisis estáticos y dinámicos con la
presencia del sismo
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6.2. Recomendaciones
Se debe buscar una asesoramiento para la realización de este tipo de estructuras poco
convencionales en la ciudad de Tacna, para realizar un correcto diseño y así la estructura
cumpla con todos los requerimientos necesarios acordes a las solicitaciones que puedan ocurrir
en ella
Los ensayos estándar se realicen de manera cuidados para que los resultados sean coherentes
de manera que se pueda obtener un trabajo definido con respecto a la aplicación de los ensayos
ya realizados. Tanto como para ejecutar estos ensayos de necesita de herramientas para poder
realizarlos, se recomienda tener las herramientas limpias para su utilización y adecuadamente
conservadas.
Ubicar la zona de excavación en los lugares menos propensos para sufrir accidentes.
Se recomienda el uso de agua destilada para los ensayos de limites platico y liquido , así mismo
como para otros ensayos de tal forma de que se obtengan resultados según la trabajabilidad y
fluidez del ensayo que se va a realizar
Para poder ejecutar este tipo de proyectos el sistema constructivo en el aspecto económico, es
recomendable realizar una comparación en términos de costo totales cuando hay variabilidad en
la altura del muro.
Cuando se trata de obras en las que se exijan que los tiempos de ejecución sean cortos se
recomienda utilizar en sistema de suelos reforzados, por su alto rendimiento respecto al sistema
tradicional de muros de concreto armado
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CAPITULO VII: BIBLIOGRAFIA
Reglamento Nacional de edificaciones. Norma E0.50
Mechanically stabilized earth walls and reinforced soil lopes design & construction guidelines,
Publication No. FHWA-NHI-00-043
Tesis: “Comparación entre muros de suelo reforzado con elementos extensibles y no
extensibles”
Realizado por el Ing. Miguel Alonso Pinero Arevalo, Lima mayo del 2012
Tesis: “Estudio comparativo del muro de hormigón armado y del muro reforzado con
geosinteticos para la estabilidad del talud en el sitio crítico de la vía zhud – cochancay – el triunfo
de la prov. cañar kilometro 44 +680”
Realizado por el Ing. Diego Noboa Campuzano, Guayaquil 2010
CAPITULO VI: ANEXOS
7. Anexó 01 : Ensayos de laboratorio
Anexó 02 : Diseño de muro de contención de suelo reforzado – Geotextiles
Anexó 03 : Panel fotográfico
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