Suelos Aplicado Tema 1 y 2 PDF

Tema N # 1 2

1 Mecanica de Suelos Aplicado

TEMA # 1 PERMEABILIDAD.- Es la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y el aire en su interior. Por lo general los suelos se componen de capas y a menudo la calidad del suelo varia considerablemente una de otra. Antes de construir una estructura es importante determinar las posiciones de las capas permeables e impermeables, al planificar el diseo de una obra civil, se debe evitar la presencia de una capa permeable en el fondo para impedir una prdida de agua excesiva hacia el sub-suelo a causa de una filtracin. Muchos factores afectan a la permeabilidad del suelo en ocasiones se trata de factores en extremos localizados como ser fisuras y crcavas y es difcil hallar valores representativos de permeabilidad a partir de mediciones reales. Un estudio serio de los perfiles de suelo proporciona una indispensable comprobacin de dichas mediciones, las observaciones sobre la textura del suelo, estructura, consistencia, color y manchas de color, la disposicin por capas, los poros visibles y profundidad de las capas impermeables como la roca madre y la capa de arcilla, constituyen la base para decidir que las mediciones de permeabilidad son reales.

DRENAJE.- Es una remocin o descarga de los excesos de agua en un suelo determinado, los excesos de agua se presentan en varias situaciones por lo que el agua es descargada con muchos finos como ser: drenaje de una casa, drenaje de una urbanizacin, drenaje de una carretera, drenaje de un aeropuerto, drenaje de un campo deportivo. El drenaje es la herramienta para controlar la influencia negativa del agua en las carreteras, cuando el agua se infiltra hasta la base de una carretera se presentan agrietamientos y fenmenos de bombeo causados por las presiones hidrulicas que se generan al pasar los vehculos, el agua que cae en forma de lluvia sobre la superficie terrestre se distribuye de tres formas: una parte se evapora por efectos del sol, otra se infiltra en el terreno que recorre y la ultima se escurre. Las aguas superficiales ya sea que caigan directamente sobre la carretera o que lleguen a ella por medio de escurrimiento sobre el terreno adyacente son evacuados mediante obras de drenaje superficial mientras que las agua subterrneas resultantes de la infiltracin, ascensos ene l nivel fretico y fenmenos de capilaridad se remueven a travs de sistemas de sub-drenaje, la inexistencia o ineficiencia de obras de drenaje trae como consecuencia el deterioro e inestabilidad de los terraplenes y la erosin de los taludes que se manifiestan en asentamientos y deslizamientos. Un buen drenaje incrementa la calidad y servicio de una va, facilita el transito en pocas de lluvia, reduce la posibilidad de accidentes y garantiza la capacidad de la va en todo momento.

AGOTAMIENTO.- Se bebe el agua, se respira el aire, pero el suelo no se come, pero este nos alimenta indirectamente por eso es tal vez el gran olvidado del medio ambiente, un diagnostico casi unnime en la actualidad se subestima el fenmeno pues se lo asocia con la descertificacin, ahora bien en los territorios situados al sur del Sahara, los suelos no estn necesariamente deteriorados, los suelos son medio vivos y frgiles en los que se

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operan intensos intercambios biolgicos y fsico qumicos, se degradan cuando la erosin arrastra la materia hacia los ros o ocanos a una velocidad mayor que la de reconstitucin natural, se agotan cuando sus propiedades no tienen la posibilidad de regenerarse naturalmente o gracias a aportes externos.

PROCEDIMIENTO PARA EL REBAJAMIENTO DEL NIVEL FRETICO.- Se realiza cuando se considera que no conviene retira el agua de las zonas ya excavadas por bombeo abierto, en su lugar se hace descender el nivel freticos antes de iniciar los trabajos de excavacin, para aplicar esta tcnica se requiere del conocimiento del suelo, de sus caractersticas hidrolgicas, de la profundidad y tamao de la zona que se agotara, de los mtodos posibles de excavacin y contencin se tendr en cuenta adems el destino y condiciones de funcionamiento de la obra, caractersticas de los estructuras circundantes aledaas a las obras y el plazo de ejecucin.

REBAJAMIENTO DEL NIVEL FRETICO.- Es la tcnica mediante la cual se elimina el agua en una zona ms o menos profunda del terreno por medio de la extraccin continua de agua para que el perfil de la lmina fretica se mantenga por debajo de la excavacin a ejecutar.

MTODOS DEL REBAJAMIENTO DEL NIVEL FRETICO.- Tenemos tres mtodos:

Well Point.

Se realiza por bombeo, con bombas de succin de pequeo o mediano caudal, desde pozos de 1,5 a 3 metros de extensin con altura mxima menos de 7 metros, se recomienda este mtodo en rebajamientos de poca altura, en volmenes de dimensiones medianas a pequeas, de suelos estratificados de baja permeabilidad, para mayores alturas se utiliza instalando redes escalonadas en diferentes niveles.

Well Point por Inyeccin. Se utiliza cuando se necesita instalar el Well Point de succin a distintos niveles, pues no tiene limitacin de altura de succin.

Mtodo de Pozos Profundos. Se realiza en el rebajamiento de acuferos situados debajo del fondo de recintos de grandes dimensiones a agotar en terrenos de mucha permeabilidad, para ello se disponen de bombas sumergidas de gran caudal situados en pozos profundos y separadas entre si.

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TAREAS PREVIAS.-

Estudio del Terreno. En caso el que los informes y ensayos del proyecto no sean lo suficientemente detallados para tomar las acciones correctas, debe efectuarse un estudio geotcnico, geolgico e hidrolgico con los datos concretos necesarios para llevar a cabo el rebajamiento.

Estudio de Ejecucin del Rebajamiento. Se considera los siguientes puntos:

Caractersticas geotcnicas y naturaleza del terreno. Caractersticas hidro - geolgicas de la o las capas freticas afectadas. Superficie y profundidad de la zona que requiere ser secada. Mtodo de excavacin y de contencin de suelos previstos para el caso. Destino y condiciones de la obra a construir. Seguridad estructural de las edificaciones pre existentes aledaas a la

obra. Seguridad del personal en obra.

Este estudio definir como mnimo lo siguiente:

Hiptesis de partida y de clculo. Definir el tipo de rebajamiento. Indicar la posicin y caractersticas de elementos previstos tales como

pozos profundos o Well Point. Indicar los procedimientos para instalacin. Suministro de Energa Elctrica. Situacin de la Red Completa. Medidas de seguridad para operarios intervinientes. Programa de control de rebajamiento y especialmente de la prueba de

sistema instalado previo al rebaje que sirva para comprobar su capacidad.

Replanteo. Se comienza definiendo en el terreno la geometra del proyecto, luego se comprueban los datos obtenidos del terreno a fin de trasladar a la realidad el trazado y cotas del plano del proyecto, el replanteo definitivo se efecta estaquillando el eje y los perfiles cada 10 metros, indicando en cada perfil el ancho del mismo, inclinacin de los taludes y la cota a excavar. Despus de haber replanteado el recinto a excavar se debe realizar el desvi de todos los servicios afectados.

Proceso de Rebaje. Despus del replanteo se comienza con las tareas de rebaje con el Mtodo Well Point, mientras se realizan los trabajos de rebajamiento deben mantenerse las buenas condiciones de funcionamiento del sistema prestando atencin a los siguientes puntos:

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a) Debe procurarse que no aparezcan fugas en la red de evacuacin ya que podran producir deterioros en el suelo o en la obra misma y elevaran los costos.

b) Cuidar que la red elctrica se encuentre con las protecciones necesarias y atendiendo a la seguridad de operarios y personas ajenas a la obra.

c) El equipo de bombeo debe estar en buenas condiciones de funcionamiento. d) Se confeccionara un parte diario donde consten incidencias, niveles

freticos mantenidos, consumos de energa elctrica y volumen de agua extrado estimado.

e) Parte semanal como resumen del parte diario.

El director de obra debe estar informado de todos las incidencias del rebajamiento que pudieran acarrear consecuencias, tales como movimiento de taludes, arrastre anormal de solidos, variaciones marcadas en los caudales o niveles freticos. Cuando se ha comenzado el agotamiento con bombas puede iniciarse la excavacin.

OBRAS SUBTERRNEAS.- Su construccin es una actividad que por su singularidad y dificultades que conlleva su realizacin requiere un perfecto conocimiento de la geologa del terreno as como cada una de las fases que intervienen en el proceso constructivo. En las obras para tneles mas que en cualquier otra obra de construccin, es necesario al inicio de la obra estar en posesin de todos los datos geolgicos, geotcnicos e hidrolgicos a travs de los cuales obtener un perfecto conocimiento del terreno que se va a perforar y por donde esta previsto vaya la traza del tnel, en zonas urbanas estos trabajos, de reconocimiento de terreno son de difcil ejecucin debido a la existencia de edificaciones bajo las cuales va la traza del tnel, as como imposiciones urbansticas, en muchas ocasiones nos encontramos con suelos alterados o manipulados, instalaciones de agua y electricidad, colectores, etc. Con frecuencia con el nivel de aguas freticas por encima de la traza del tnel, es por ello que la obtencin del mximo nmero de datos para el conocimiento del terreno es de vital importancia para la eleccin de modalidad o tipo de perforacin a utilizar, evitando con ellos en gran medida la posibilidad de accidentes. Las excavaciones subterrneas as como el manejo de explosivos requieren un alto nivel de preparacin por parte de los profesionales que dirigen los trabajos ya sean por la complejidad de la propia ejecucin, como por la siniestralidad de estos trabajos que son originados. Debemos prestar especial atencin a la naturaleza del terreno y dimensiones de la excavacin, tanto en longitud como en seccin de carcter provisional o definitivo de la obra, y los medios de ejecucin que se utilizaran, es indispensable la redaccin esmerada de un plan de seguridad y salud que refleje las caractersticas de la obra, medios utilizados y medidas de proteccin previstas, sin olvidar la seleccin del personal, medio humanos y tiles necesarios para atender o evacuar con urgencia a un posible accidentado. La evaluacin de riesgos en obras de construccin tiene su expresin en el plan de seguridad y salud, las obras subterrneas que constituyen o forman parte de proyectos de infraestructura de transporte terrestre ( carreteras y ferrocarriles ) son construcciones que precisan atencin especifica por parte de las entidades publicas dedicadas a este sector, debido a su especial incidencia en la seguridad de las personas y los bienes, tanto en su fase de ejecucin como de explotacin, estas obras han de proyectarse, construirse y explotarse de manera que cumplan los siguientes requisitos:

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a) Resistencia Mecnica y estabilidad. b) Seguridad en caso de incendio o vertido de materiales txicos o inflamables. c) Seguridad de Utilizacin

Las obras subterrneas se clasifican de la siguiente manera:

a) Segn su funcin Carreteras ( a las que se asimilan las vas urbanas ) Lneas Ferroviarias.

b) Segn su geometra Lineales ( dentro las cuales se encuentran los tneles, galeras o pozos )

c) Segn el tipo de Terreno En roca con uso de explosivos. En roca con uso de maquinaria.

d) Segn el Mtodo de Construccin Con excavacin manual Con excavacin convencional ( voladuras y maquinas excavadoras ) Con maquinas integrales ( rozadoras y maquinas con seccin completa )

EXCAVACIONES SUBTERRNEAS.- La excavacin subterrnea ser realizada mediante el sistema convencional de perforacin y voladura y en algunos casos mediante mtodos manuales o mecnicos si as se requiere.

ESPECIFICACIONES DE OBRA.-

1. Limites de excavacin Las superficies expuestas al efectuar una excavacin subterrnea debern corresponder a las cotas, lneas y pendientes mostradas en los planos, no se debe excavar mas all de las lneas y pendientes indicadas.

2. Mtodos de excavacin La excavacin subterrnea ser realizada mediante el sistema convencional de perforacin y voladura y en algunos casos mediante mtodos manuales o mecnicos.

3. Proteccin de las superficies excavadas Se debe retirar despus de cada ciclo de excavacin todo el material suelto o inestable q haya en las superficies expuestas por la excavacin y deber mantener estas superficies durante todo el tiempo libres de rocas sueltas o peligrosas.

4. Preparacin de las superficies excavadas Una vez terminada la excavacin de la obra subterrnea se debe limpiar con agua y aire a presin las superficies excavadas y remover de la superficie de la roca todos los fragmentos o bloques q hayan quedado sueltos.

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5. Disposicin de materiales excavados Todos los materiales provenientes de la excavacin subterrnea debern llevarse a las zonas de depsito o de acopio para su uso posterior.

6. Seguridad industrial Se debe cumplir con las normas de seguridad industrial establecidas.

7. Registros de la excavacin subterrnea Se debe llevar un control para realizar cada excavacin donde se indique cantidad de personal y maquinaria a utilizar.

8. Excavacin del tnel La secuencia de los trabajos de excavacin y colocacin de soporte depender de las condiciones del terreno en el que se encuentre.

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CONSOLIDACION.- Es la reduccin gradual del volumen del suelo por compresin debido a cargas estticas, tambin puede darse por perdida de aire o agua o por un reajuste de partculas en su textura, cuando un suelo se somete a una sobre carga q los esfuerzos totales se incrementan, en suelos saturados esto conduce al incremento de la presin de poros, pero dado que el agua no resiste esfuerzos cortantes sin que se codifique el nuevo esfuerzo total, existen dos clases de consolidacin, la primaria y la secundaria.

CONSOLIDACIN PRIMARIA.- Se presenta cuando el suelo esta cargado, la reduccin del volumen se debe a la expulsin del agua, fenmeno en el que se transfiere la carga soportada por el agua al esqueleto mineral.

CONSOLIDACIN SECUNDARIA.- Se da por reajuste del esqueleto mineral y luego de que la carga esta casi soportada por este y no por el agua.

EVALUACIN DE ASENTAMIENTOS.- La consolidacin impone la necesidad de evaluar la magnitud y la velocidad de los asentamientos, si las deformaciones totales del terreno varan en la direccin horizontal, se producen asentamientos diferenciales, si el suelo es altamente deformable las sobre cargas producen asentamientos excesivos, si el suelo es un limo-arenoso la permeabilidad puede ofrecer asentamientos rpidos que suelen darse durante la construccin, si el suelo es limo-arcilloso los asentamientos pueden provocarse durante el tiempo despus de terminada la obra.

ANLISIS DE ASENTAMIENTOS.- Puede considerarse dos casos:

a) Asentamientos por una sobrecarga q en un rea infinita. b) Asentamientos por una sobrecarga q en un rea finita.

LA CARGA DE PRE CONSOLIDACIN.- Todo suelo tiene una historia geolgica que puede investigarse en las curvas de ensayo de consolidacin.

VELOCIDAD DE CONSOLIDACIN.- La velocidad de consolidacin depende de las propiedades fsico qumicas del suelo y es independiente de su espesor, la lnea de compresin secundaria representa un flujo viscoso, en cambio la lnea de compresin primaria corta al flujo viscoso en un tiempo t determinado.

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NDICE DE COMPRESIN.- Si se somete a una muestra a un ensayo de consolidacin donde se ha procedido a cargar y descargar la muestra en distintas etapas vemos que cuando aplicamos carga a la que la muestra nunca estuvo sometida, la curva toma una pendiente que lo llamamos ndice de Compresin.

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