Fundaciones y Albañilería – Unidad Nº2

Capas de suelo de fundacin

E.E.T. Ing. Roque G. Carranza

Construcciones de Albailera y Fundaciones – 2015PROF: Arq. Pablo A. Bosch

Unidad N 2: Resistencia del suelo de fundacin:

Siendo el suelo el elemento que da base a una construccin, el estudio de las caractersticas de los mismos es de primordial importancia.

El conocimiento del suelo de cimentacin debe preceder a todo estudio de estructura, cualquiera que sta sea. En efecto, el suelo es un dato al paso que est por definir la estructura y en una buena parte, la concepcin de sta ser funcin de las caractersticas del suelo de cimentacin.

El conocimiento del suelo se obtendr por diferentes medios.

a. Por sondeos y ensayos In situ

Calicatas o pozos a cielo abierto

Sondeos con extraccin de muestras alteradas o inalteradas.

Prueba de penetracin estndar.

Penetrmetro esttico o dinmico; etc.

b. Por ensayos de laboratorio sobre las muestras, alteradas o no, sacadas en los sondeos o los pozos

Estudios de identificacin.

Medida de densidad y contenido de agua.

Ensayos de compresibilidad.

– Ensayos de compresin simple.

– Ensayos triaxiales, drenados o no.

Cualquiera que sea el mtodo empleado para la realizacin de los ensayos, importa conocer el terreno no solamente al nivel de los cimientos sino tambin por debajo de los mismos. Siempre es necesario buscar el espesor de la capa de asiento y asegurarse de si las capas subyacentes son compresibles o carecen de resistencia. En resumen, es til explorar el terreno en una profundidad definida por el bulbo de presiones.

Para obras de importancia, en terrenos de capas diferentes y de resistencia dudosa, es conveniente proceder a sondeos. Los sondeos destinados a extraccin de muestras se realizan con herramientas especiales. Las muestras extradas se mandan al laboratorio en donde, mediante experiencias y anlisis, se determinan las caractersticas del terreno. Este mtodo es costoso, pero permite obtener resultados indiscutibles.

Por ltimo, el conocimiento de un suelo es siempre imperfecto. Pues no es ni homogneo ni istropo.

En estas condiciones, una larga experiencia y un estudio del comportamiento de las obras del entorno de la que se debe construir, sern una gua preciosa, considerando los valores absolutos dados para el clculo como rdenes de magnitud.

Sondeos:

Los sondeos tienen como finalidad extraer muestras del terreno, a travs de un tubo de sonda, para analizarlas en el laboratorio. Es importante que dichas muestras conserven la humedad.

En funcin del sistema de hinca del tubo de sonda se distinguen dos tipos de sondeo:

Sondeo por rotacin: en los que la perforacin se realiza mediante una rosca que va por delante del tubo sonda. La sonda penetra a mano (barrena helicoidal) o mecnicamente. Se suele emplear una sonda ranurada dentro de un tubo que se clava hasta el fondo de la perforacin y que sirve de camisa de acero para evitar posibles desprendimientos del material del terreno.

Sondeo por percusin: que consiste en clavar en el terreno un tubo de acero, llamado tubo perforador, mediante la inyeccin a travs de un tubo inyector de un chorro continuo de agua que desprende el material del terreno situado inmediatamente por debajo del tubo perforador. Las muestras del material se obtienen dejando que sedimenten en agua que retornan entre el tubo perforador y el tubo inyector.

La profundidad de los sondeos se corresponder con la distribucin de las cargas en los estratos debajo de la fundacin prevista. Esta distribucin se representa por un grfico denominado bulbo de presiones que define la profundidad a la que las cargas son de consideracin. La profundidad de estas cargas se corresponde aproximadamente con el doble del ancho mximo, o lado mximo de la base. En el grfico se observa las sucesivas capas de reduccin de cargas o presiones en el suelo de fundacin.

Ensayos de carga.

La aptitud portante o de sustentacin de un terreno se puede determinar o bien por ensayos directos efectuados sobre el terreno o bien por el ensayo de laboratorio, de muestras tomadas en el propio terreno.

Prcticamente, es posible establecer ciertos valores por comparacin con obras similares.

La extensin de los ensayos debe corresponderse con el rea que ocupar la edificacin futura. Adems, el material no se prueba ms que para un pequeo incremento de carga. Los ensayos en superficies extensas cuestan caros, por cuya razn se practican pocas veces; lo ms corriente es que las pruebas se hagan en superficies de 0,1 metro cuadrado. La prueba debe hacerse sobre una parte normal del lecho de fundacin que previamente se nivela para poder recibir la carga de ensayo, y para una superficie circundante al rea probada, tal que los materiales adyacentes no estn reforzados ni recargados por ningn banco o material sin excavar.

Ensayos Estndar: Los ensayos sobre el terreno consisten en medir el hundimiento de una superficie unitaria conocida, bajo una carga que se aumenta progresivamente. Esos ensayos y el cuadro de resultados obtenidos estn representados en las figs. 190 y 191: la fig. 190 reproduce el dispositivo de ensayo. Se debe aplicar la carga evitando en lo posible las vibraciones o movimientos de la superficie de contacto con el material del lecho de fundacin.

Se marca un punto en la columna por encima o por debajo de la carga, segn convenga, y se determina su nivel. Se aplica la carga gradualmente, evitando choques, sacudidas y otros movimientos y repartindola con uniformidad en la plataforma, alrededor de la columna cuya posicin debe mantenerse siempre vertical. Se toman niveles, a intervalos frecuentes, durante la aplicacin de la carga, del punto marcado en la columna, tomando como cero la primera lectura que se hizo al colocar la columna en posicin y los asientos sucesivos se refieren a ella.

Cuando se llega a la carga propuesta, no se aumenta la carga hasta que no dejen de observarse nuevos asientos. Despus, se agrega una carga suplementaria o sobrecarga del 50 y hasta del 100%, y se observan los asientos peridicos y el total que se produzca. Si el asiento procedente de una sobrecarga del 100% no es excesivo, se considera que el ensayo es satisfactorio. y la fig. 191 indica la forma de enunciar los resultados obtenidos.

Estos ensayos deben efectuarse sobre el suelo de fundacin y la carga se dispondr mediante sacos de peso conocido o bien por medio de laminados de hierro.

La carga mxima soportada por el terreno es el lmite ms all del cual la relacin entre los hundimientos y el incremento de la carga crece bruscamente.

Siendo sta una carga de rotura se adopta prcticamente 1/10 de dicho valor. Este importante coeficiente de seguridad es debido a la incertidumbre que en cuanto a su homogeneidad presenta el conjunto del terreno de cimentacin.

Deber procederse siempre a algunos ensayos antes de fijar definitivamente los valores que haya que admitir. Este nmero depende de la superficie que hay que explorar y de la homogeneidad presumible de las capas del terreno.

Este mtodo no es muy aplicable a los terrenos arcillosos, por ser stos muy compresibles.

Los ensayos realizados por especialistas, mediante el penetrmetro y los aparatos de presin lateral, permiten determinar, con una precisin interesante, la aptitud de sustentacin de los terrenos a diferentes niveles.

Penetrmetro esttico: la hinca de la punta ejerce un esfuerzo constante (esttico). Se utiliza un sistema de gato hidrulico que acta en el extremo superior de una varilla, ejerciendo una carga de reaccin.

Penetrmetro dinmico: la hinca de la punta se consigue mediante el impacto de una masa que golpea desde una altura determinada sobre la parte superior del varillaje. Con este mtodo se mide el nmero de golpes necesarios para hincar la punta a una profundidad fija (ej. el nmero de golpes c/ 0.50 m.) Estos datos se reflejan en un grfico y a partir del nmero de golpes se determina la resistencia del terreno.

Este procedimiento resulta mucho ms simple que el penetrmetro esttico ya que utiliza maquinaria mucho ms sencillas. No obstante, proporciona datos ms inexactos.

Prcticamente pueden considerarse como terrenos buenos para cimientos los que son duros, slidos, sin infiltracin de agua y los formados por capas casi horizontales. La resistencia que presentan al pico y a la pala, al hundimiento de un piquete de madera o de hierro, el sonido que producen al ser golpeados, son indicios que permiten apreciar sus cualidades.

Antes de iniciar una construccin es conveniente explorar toda la superficie del terreno con el propsito de respetar las solicitaciones mximas admisibles halladas en las diversas clases de suelo; todo ello con el fin de obtener un asiento regular y uniforme de todo el edificio, asiento que, por otra parte, ha de ser de un valor despreciable.

Concepto de asiento y asiento diferencial:

El asiento es el hundimiento o consolidacin de suelo que se produce en todos los cimientos, tendiendo a asentarse con el tiempo (hundirse). Esto significa que se ha de asumir la existencia de un cierto asiento, que no perjudique la obra y que se denomina asiento permisible. El grado de asiento que tolera una estructura viene determinado por:

1- La uniformidad de los movimientos.

2- La velocidad con que se produce.

3- El momento que tiene lugar en relacin con la fase de la construccin.4- El tipo de estructura y las divisiones interiores.

Los asientos que provocan daos importantes y hundimientos se denominan asientos diferenciales.

Resistencia del terreno:

Consideramos la resistencia de un terreno como la capacidad que tiene de soportar las cargas que se le apliquen sin deformarse.