análisis de suelos constructivos

1. Clasificación de los suelos
El suelo es una compleja mezcla de material rocoso fresco y erosionado, y de
restos de cosas en otro tiempo vivas. Existen muchos tipos de suelos,
dependiendo de la textura que posean. Se define textura como el porcentaje de
arena que posean, grava, limo y arcilla que contiene el suelo y esta determina el
tipo de suelo que será.
También es imprescindible que cada caso en particular sea necesario un estudio
específico de mecánica de suelo.
Suelo arenoso
Suelos formados por arenas medias y gruesas tienen una granulometría muy
favorable para sustentar estructuras con cierta resistencia. Este tipo de suelos a
diferencia de los suelos arcillosos es muy estable dado a que resiste bien a los
cambios de humedad y temperatura. En cuestión de cimentación son
recomendables en este tipo de suelos las cimentaciones en losa ya que las puede
soportar fácilmente. Sin embargo, los problemas que pueden presentar los suelos
arenosos es que son muy propensos a la erosión y esto influye en la cimentación y
estructura de un edificio.
Por otro lado, las arenas finas el punto desfavorable es que son muy susceptibles
de sufrir cambios importantes con los movimientos sísmicos, ya que por
granulometría tienden a densificarse produciendo efectos y daños en las
cimentaciones. Por lo que lo más recomendable en este tipo de suelos arenosos
son las cimentaciones profundas, ya que a mayor profundidad nos ofrece mayor
estabilidad nos ofrece mayor capacidad de carga y por lo tanto mayor resistencia.

2. Suelo Arcilloso
Los suelos arcillosos se hinchan cuando se exponen a la humedad y se contraen
cuando la humedad del suelo disminuye, esto representa un problema para las
cimentaciones desplantadas en este tipo de suelo, ya que el suelo buscara
separarse de la estructura al expandirse. Este fenómeno se conoce en este tipo de
suelos como “arcillas expansivas” por lo regular los suelos arcillosos tiene una
zona activa de alrededor de 6 metros, así que se recomienda cimentaciones
profundas ya que encuentra mayor estabilidad a mayor profundidad.
La arcilla es dura cuando tiene poca humedad, al tener humedad se torna plástica
y moldeable modificando con ello su consistencia, por lo tanto, en este tipo de
suelos la humedad y el clima del lugar son bastante importantes a la hora de
determinar o elegir algún tipo de cimentación.
Suelo Limoso
Son suelos de grano fino con poca o ninguna plasticidad, pudiendo ser inorgánicos
como los producidos en las canteras u orgánicos como los que suelen encontrarse
en los ríos con características plásticas. Su color varía desde gris claro a muy
oscuro.

3. Grava
Estos áridos son partículas granulares de material pétreo (es decir, piedra) de
tamaño variable. Este material se origina por fragmentación de las distintas rocas
de la corteza terrestre, sea en forma natural o artificial.
Materia orgánica
Estos suelos poseen un alto contenido de material orgánico no son aptos para el
apoyo de la cimentación. Tienen una gran deformidad e inestabilidad, poseen muy
baja resistencia y tienden a reducir paulatinamente su volumen debido a la
descomposición de la materia orgánica. Para poder realizar las cimentaciones es
necesario excavar hasta suelo firme y si es necesario extraer el material con
restos orgánicos, proceder a rellenar y luego compactar con material.

4. Clasificación de los suelos según su estructura
Rocas Ígneas Intrusivas: las rocas ígneas se forman en profundidad se enfrían
más lentamente que las formadas en la superficie, por lo que tienden a ser de
grano más grueso y no contienen inclusiones gaseosas o de vidrio.
Rocas Ígneas Extrusivas: El magma alcanza la superficie terrestre antes de
enfriarse, y forma rocas ígneas extrusivas de grano fino también llamadas también
llamadas rocas volcánicas.

5. Rocas sedimentarias
Se forman en la superficie terrestre o cerca de ella, normalmente la roca se
fragmenta y se disuelve por acción de la meteorización y la erosión, las partículas
se sidementan y los minerales disueltos se cristalizan a partir del agua y forman
sedimentos. Los componentes de la roca fragmentada son transportados por el
agua y el hielo y, enterrados a poca profundidad y se convierten en nuevas rocas.
Las rocas sedimentarias se disponen en capas las más recientes situadas sobre
las más antiguas lo que permite conocer la edad más antigua de cada capa
existen tres grupos: orgánicas, detríticas y químicas.
Ejemplo: La piedra caliza es sedimentaria y puede convertirse en mármol.

6. Rocas metamórficas
En la profundidad de la corteza terrestre, las temperaturas y las presiones son
altísimas. Dentro de nuestro planeta, el grupo de minerales que componen una
roca se puede transformar en otro que no sea estable a presiones y a
temperaturas superiores.
Características de los suelos
Con respecto al material que se debe excavar, mover se consideran 3
características:
Densidad: la relación entre peso y volumen de un material, la densidad
aproximada del material que se va a mover, es una característica que se debe
conocer para evaluar el rendimiento del equipo.
Expansión: es el aumento de volumen del material cuando se excava del blanco
(tierra en estado natural).
Comprensibilidad: Es la disminución de volumen que se produce en un metro
cubico al compactarlo, en ocasiones se requiere hallar el volumen de tierra
compactada conociendo el volumen que tenía en estado natural, antes de
excavarla para ser utilizada en relleno.

7. Análisis de suelos
Es un estudio de suelo, también conocido como estudio geotécnico, es un
conjunto de actividades que nos permite obtener información de un determinado
terreno. Es una de las informaciones más importantes a la hora de planificar,
diseñar y o ejecutar un proyecto de construcción.
A modo general podemos decir que existen dos grandes grupos de suelos.
1) Suelos Granulares (suelos buenos)
Son suelos compuestos por grava y arena, este material puede estar
compuesto por partículas de piedras pequeñísimas (se pueden ver a simple
vista) como también se pueden encontrar piedras más grandes como
bolones. Este tipo de suelos es más firme y amplifica menos las ondas
sísmicas, también son suelos muy resistentes frente a las cargas que
deben soportar.
2) Suelos Finos (suelos malos)
Este tipo de suelos es compuesto por la arcilla y limos, que son partículas
pequeñísimas (tipo polvo) que pese a tener una buena cohesión, sufren
grandes cambios con el agua. Por esta razón, su resistencia depende de la
humedad a la que este expuesta. Es por esto que no son los mejores
suelos para fundar los cimientos de una edificación.
Una variable a considerar muy importante (un estudio de suelo lo indica) es
saber si existen cuerpos de agua subterráneas y a que profundidad. Los
cuerpos de agua subterráneas alteran y afectan el comportamiento de
determinados tipos de suelos.
Se podría decir que lo recomendable es construir sobre un suelo resistente que
cumpla con todas o por lo menos la gran mayoría de las condiciones descritas en
la siguiente tabla.

8. ¿Para que sirve un Análisis de suelo?
Tiene como función permitir conocer:
- Características físicas, químicas y mecánicas del suelo donde está
pensando construir.
- Su composición estratigráfica, es decir las capas o estratos de diferentes
características que lo componen en profundidad.
- Ubicación de cuerpos de agua (napas freáticas) si las hay.
- La profundidad a la que se deberá de hacer las fundaciones (nivel de
fundación).
- Planificar el diseño, calculo y dosificación de las fundaciones del proyecto a
construir.
¿Cómo se hace un análisis de suelo?
Se caracteriza por tener tres etapas claramente definidas:
1.Trabajo de terreno: En esta primera etapa es donde se inspecciona y toman las
muestras de terreno, las que luego irán al laboratorio. En esta etapa por lo general
se utilizan las siguientes técnicas.

9. 1.1 Calicata: Consiste en realizar excavaciones de una profundidad pequeña o
mediana en puntos elegidos del terreno. La idea de una calicata es tener una
visión directa del terreno, que generalmente nunca vemos, para su caracterización
y análisis.
Usualmente para hacer una calicata se utiliza una pala o una retroexcavadora.
1.2 Penometro: Es un tipo de ensayo de penetración en el suelo. Consisten en la
introducción en el terreno de un elemento de penetración, generalmente de forma
cónica, unido solidariamente a un varillaje.
La hinca se realiza por golpeo de una maza con un peso definido.
Contando el número de golpes que hay que darle a la varilla para que penetre 20
cm en el terreno, se obtiene lo que denomina la columna de golpeos, que no es
más que cuántos golpes hace falta emplear para perforar 20 cm a medida que se
desciende de nivel. Esta técnica solo nos permite saber la resistencia del terreno a
distintas profundidades, pero no nos da información acerca de su naturaleza.
1.3 Sondeos: esta técnica consiste en perforar el terreno con una sonda cilíndrica
que va extrayendo la parte atrapada dentro del cilindro.
A medida que van extrayendo las muestras se van separando por orden de
profundidad en cajas de muestra. El objetivo de este ensayo es determinar qué
tipo de suelo hay en distintas profundidades y también detectar la presencia de
agua ( si la hay) y determinar el nivel freático.

10. 2.Trabajo de laboratorio: Una vez hecho el trabajo en terrenos, las muestras son
llevadas al laboratorio para realizar los ensayos correspondientes. Algunos tipos
de ensayos básicos son:
2.2 Caracterización: Este ensayo busca determinar la granulometría del
terreno. Es decir, el porcentaje de distintos tamaños de árido del terreno, la
plasticidad, la densidad aparente y real y otras propiedades básicas de la
composición del suelo.
2.3 Ensayos Mecánicos: Su objetivo es saber cuál es la capacidad resistente y
la rigidez del material del suelo. Se trata del ensayo de compresión simple, el de
corte directo y otros que nos indicarán cuáles son las propiedades mecánicas del
suelo. Suelen hacerse estos ensayos para materiales cohesivos -arcillas- y
raramente para Suelos Granulares (Suelos Buenos).
Ensayo Proctor Modificado
El ensayo proctor modificado es una prueba de laboratorio que sirve para
determinar la relación entre el contenido de humedad y el peso unitario seco de un
suelo compactado.
ensayos proctor modificado es el ensayo más utilizado en el estudio de
compactación de suelo.
La prueba consiste en compactar el suelo a emplear en 5 capas dentro de un
molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una
de ellas, con un pisón de 4.5 kg de peso, que se deja caer libremente desde una
altura de 45.7 cm.

11. Los materiales a utilizar son:
Igualmente se realizan varias medidas de humedad y densidad al interior del
molde con distintos grados de humedad para trazar la curva proctor y de este
modo dar por concluida la prueba proctor.
Gráfico de referencia para explicar cómo se realiza la curvatura de humedad con
el ensayo proctor modificado.
Ejemplo:
Se representa la humedad en el eje X y la densidad en el eje Y

14. La humedad optima es el objetivo principal del ensayo proctor y a la cual deberá
encontrarse el terreno para conseguir su densidad máxima mediante
compactación.
La densidad seca máxima nos servirá de referencia para comprobar que se ha
realizado bien la compactación.
Compactacion y controles de suelo.
La compactación de suelos es un proceso mediante el cual se aumenta la
cantidad de masa de suelo por unidad de volumen, utilizando cargas provistas por
maquinarias y o equipos manuales. Este aumento de masa o reducción de
volumen otorga ciertos beneficios a las propiedades mecánicas del suelo, tales
como el incremento de: La resistencia al corte, densidad, capacidad de soporte de
fundaciones, factor de seguridad contra falla de taludes; al mismo tiempo que
disminuye: la compresibilidad, permeabilidad y velocidad de circulación. El objetivo
general de este estudio de suelos es determinar si los factores que afectan a la
compactación cumplen con los valores aceptables. Estos factores son

15. determinados bajo una serie de ensayos de laboratorio y pruebas en campo
normalizadas bajo las ASTM (American Section of the International Association for
Testing Materials), tales como los ensayos de características de compactación de
suelos mediante el método de Proctor (ASTM D 698-00a, ASTM D 1557-00),
determinación de peso unitario en campo por el método del cono de arena (ATSM
D 1556-00), determinación de contenido de humedad en campo por el método de
presión de carburo de calcio (ASTM D 4944-98) y por último la determinación de la
densidad relativa por el método de la mesa vibratoria (ASTM D 4254-00).
Una de los controles mas utilizados son ya mencionado proctor y proctor
modificado pruebas las cuales nos la densidad y la humedad ideal de la
compactacion en el lugar en el cual se tomaron muestras.
Estos resultados de laboratorios deben ser comparados con la humedad y
densidiad in situ del lugar. La determinación de la densidad in situ se puede
realizar a través del método del cono de arena descrito en la norma ASTM D
1556-00.
Uno de los métodos más rápidos y prácticos para determinar la humedad en
campo es a través de la medición de presión causada por la reacción del carburo
de calcio con el suelo (ASTM D 4944-98.
Metodo cono de arena.
D 1556-00 Densidad del suelo en sitio por el método del Cono de Arena.
Aparatos y materiales:
- Aparato de cono de arena
- Arena normalizada monogranular
- Balanza
- Martillo, cincel y cucharilla
- Estacas fijadoras
- Bolsas con sello hermético
Se llena el envase del aparato de cono de arena con arena normalizada
monogranular y se pesa junto con el cono.
Una vez en el sitio que se desea determinar la en la densidad, se procede a fijar la
placa base del aparato de cono de arena con estacas, se comienza a excavar con
ayuda de un martillo, cincel y cucharilla un agujero de entre 10 y 15cm de
profundidad colocando todo el material extraído en una bolsa hermética para evitar

16. la pérdida de humedad. Se posiciona el aparato de cono de arena en la muesca
hecha en la placa y se procede abrir la compuerta que permite el paso de la arena
normalizada hasta llenar la excavación y el espacio comprendido entre el cono y la
placa.
De vuelta en el laboratorio, toma lectura de nuevo del peso del aparato de cono de
arena y se pesa la bolsa con el contenido de la excavación.
Sobre una superficie plana se coloca el aparato de cono de arena y se abre
la compuerta, cuando deje de fluir la arena se cierra la compuerta y se vuelve a
pesar el aparato, por diferencia de pesos se obtiene la masa de arena entre cono
y placa.
Ensayo de Humedad en Campo
D 4944-98 Determinación en campo de contenido de humedad del suelo por el
método de presión de gas de carburo.
Aparato
- Set de prueba de presión de carburo de calcio (Speedy)
- Capsula de carburo de calcio
- Dos bolas de acero
- Cepillo y esponja
De una porción de suelo a la que se requiera conocer su contenido de humedad,
se selecciona la cantidad de suelo calibrada en la balanza del set de prueba, se
abre el contenedor Speedy. Poniendo el aparato horizontalmente se coloca la
muestra de suelo, se introduce la capsula de carburo de calcio, luego con cuidado
se colocan las bolas de acero y se tapa el recipiente. Se agita circularmente el
Speedy durante 1 minuto manteniéndolo en posición horizontal. Luego de que se
estabilice la aguja se toma lectura de la humedad en la parte posterior del aparato.
Una vez terminada la toma de lectura se procede a limpiar el Speedy.