1.2 suelos

05/08/2013

SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN
PROFESOR: Dr. Carolina Stevenson
Arquitecta Universidad Nacional
Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UK
Especialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK

Suelos
SUELOS

Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson

INTRODUCCION

MANEJO DE ASISTENCIA A CLASES:
- La Universidad declara que la inasistencia a clase impide un
rendimiento académico adecuado, por lo tanto faculta a los profesores
para controlar la asistencia de los alumnos y determinar las
consecuencias cuando la inasistencia injustificada supera el 20% de
las sesiones presenciales.
- La asistencia se controlará por medio de la firma de la lista
correspondiente, los días que el profesor establezca de forma
aleatoria.
- El artículo 43 del Reglamento General de Estudiantes de Pregrado,
establece el procedimiento para justificar la inasistencia a clase, así
como las excusas válidas para este fin.
- Como consecuencia a la inasistencia injustificada superior al 20% de
las sesiones, se asignará de forma automática la calificación mínima
de 1.5 en la nota final del curso, independiente de las calificaciones
que haya obtenido el estudiante.

CONTENIDO

¿ Que voy a construir… y…donde?

Aspectos generales
Relación con la topografía
Tipos de suelo
Estudio de suelos
Actividades preliminares
Movimiento de tierras

INTRODUCCION

INTRODUCCION

Petra, Jordania

TIPOLOGIA

Energía

TECTONICA

Forma del
proyecto
Terreno

Lugar

La relación del terreno con el edificio y su implantación, su orientación, las vistas, el respeto por el paisaje, ha sido y
es, una constante a lo largo de la historia de la arquitectura.

Proceso de configuración o desarrollo formal de un proyecto arquitectónico. Tomado de “Construir la arquitectura”, Desplazes (2010).

SUELOS


TOPOLOGIA
SUELOS


Topología viene del griego, formada con la palabra topos (lugar, territorio) y la palabra logos (palabra
tratado), “estudio”)
Topología (del griego τόπος, “lugar”, y λόγος, más el sufijo –ia (acción, cualidad).

1

05/08/2013

Estudio de la topografía

…el terreno es el encargado de recibir las cargas del edificio que se transmiten a través de la cimentación, estas
cargas modifican el estado de equilibrio del mismo…

Estudio del lugar
INTRODUCCION

SUELOS

Proyecto Arquitectónico

Proyecto Estructural

Cargas transmitidas por la
estructura a la cimentación
Fuerzas del terreno que asumen las
cargas transmitidas por la cimentación

Acción + Reacción = 0

Acción

Reacción
SUELOS

Tomado de : Control integral de la edificación, Puyana (1991)

SUELOS


Meteorización: consiste en la alteración que experimentan las rocas en contacto con el
agua, el aire y los seres vivos. Puede ser física o Química
Erosión: consiste en el desgaste y fragmentación de los materiales de la superficie
terrestre por acción del agua, el viento, etc. Los fragmentos que se desprenden reciben el
nombre de detritos.

Corteza
Manto
Núcleo exterior
Núcleo interior

Transporte: consiste en el traslado de los detritos de un lugar a otro.
Sedimentación: consiste en el depósito de los materiales transportados, reciben
el nombre de sedimentos, y cuando estos sedimentos se cementan originan las
rocas sedimentarias.

EL SUELO: Conjunto de materiales originados por la meteorización
SUELOS

SUELOS

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Perfil del suelo

TIEMPO
Èl lecho rocoso empieza
a desintegrarse

La materia organiza facilita
la desintegración

Los suelos se forman en la superficie de la tierra, donde la roca dura o los sedimentos bandos y sueltos superficiales
son transformados por numerosos procesos físicos, químicos y bilógicos, dependientes de la proximidad de la
atmosfera.

Se forman los horizontes El suelo desarrollado sustenta una
vegetación densa
SUELOS

SUELOS



SUELOS IDEALES PARA CULTIVO

VARIEDAD

Suelos humíferos (tierra negra): Tienen abundante materia
orgánica en descomposición, de color oscuro, retienen bien el
agua y son excelentes para el cultivo.

CARACTERISTICAS
Son más fértiles que los claros . Pero también
un suelo oscuro puede significar exceso de
humedad no siendo indicador de fertilidad.

SUELOS IDEALES PARA LA CONSTRUCCION
Contienen grandes cantidades de óxidos de
hierro, lo que significa que es un terreno
drenado, fértil y no muy húmedo.

Suelos pedregosos: Formados por rocas de todos los tamaños,
no retienen el agua y no son buenos para el cultivo.

SUELOS QUE NECESITAN TRATAMIENTO
Según funcionalidad

Son poco fértiles debido a que los óxidos de
hierro han reaccionado frente al agua,
convirtiéndolos en una zona mal drenada.

Suelos arcillosos: Están formados por granos finos de color
amarillento y retinen el agua formando charcos. Si se mezclan
con humus pueden ser buenos para cultivar.

Tipos de suelos
Grises pueden tener poco hierro u oxígeno y
poseer muchas sales alcalinas como carbonato
de calcio.

Suelos arenosos: No retienen el agua, tienen muy poca
materia orgánica y no son aptos para la agricultura, ya que no
tienen nutrientes.
Suelos calizos: Tienen abundancia de sales calcáreas, son de
color blanco, secos y áridos, y no son buenos para la agricultura.

Según los minerales y elementos orgánicos que tenga el suelo, dependerá la fertilidad y características
químicas. A través del color podemos conocer la variedad frente a la que estemos.

Suelos mixtos: tiene características intermedias entre los
suelos arenosos y los suelos arcillosos.

SUELOS


SUELOS


Suelo Orgánico/Relleno
Son terrenos, en general, no aptos para cimentar sobre ellos.
Entre ellos se encuentran los fangos inorgánicos, los terrenos
orgánicos y los terrenos de relleno. Estos últimos podrían ser
aptos para cimentar si poseen buena compactación.

Suelo orgánico/Relleno/Capa Vegetal definición
Arcillas
Suelos Finos ----------- definición
Limos
Suelos Granulares
Arenas
ó
Gravas
Suelos Gruesos -------- definición
Rocas

-------------------------

definición

Los suelos se depositan en capas heterogéneas que conforman la superficie del terreno, y se
clasifican según el tamaño de sus partículas.

SUELOS

SUELOS

Heating difference between moist and dry
ground. Wet soil does not heat up as much as
dry soil during the daytime because it conducts
heat more readily, and a significant portion of
solar energy absorbed by wet soil contributes
to evaporation.

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05/08/2013

Los rellenos artificiales hacen suelos heterogéneos y de alta deformabilidad.
SUELOS

SUELOS

Suelos Finos
También llamados suelos cohesivos o coherentes son aquellos cuyo
porcentaje en finos es superior al 35% en peso y están formados
fundamentalmente por arcillas, que pueden contener áridos en cantidad
moderada. Al secarse forman terrones que no pueden deshacerse con los
dedos.

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SUELOS

SUELOS

Intercalaciones de
Limos y arenas

ARCILLAS EXPANSIVAS

ARCILLAS (C)

Son arcillas que presentan cambio de volumen con los cambios de humedad, cuando la arcilla se humedece sufre
una fuerte expansión que produce daños en elementos estructurales y de cerramiento, sobre todo en zonas con
condiciones climáticas con largas o intermitentes periodos de humedad. Cuando la arcilla se encuentra a una
considerable distancia de la superficie, la expansión y contracción se reduce considerablemente.

Partículas microscópicas, alargadas y muy delgadas, con tamaños menores a 0.005 mm. Sus propiedades
son diferentes a las de la roca madre, y tienen propiedades cohesivas. Inestables ante la presencia del
agua.
SUELOS

SUELOS

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Suelos Ganulares o Gruesos
Son terrenos cuyo porcentaje de finos es inferior al 35% en peso.
Están formados principalmente por áridos, grava, arena y limo
inorgánico, pudiendo tener arcilla en cantidad moderada, no tienen
cohesión (adherencia) entre sus partículas y son permeables al
agua. Su resistencia se debe al rozamiento interno entre sus
granos. Por tanto, su capacidad portante, o aptitud para soportar
las cargas, crece al aumentar el tamaño de los granos, la
compacidad y profundidad en que esté situado el estrato.

LIMOS (M)
Partículas entre 0.075 y 0.005 mm de tamaño. Conforman depósitos blandos y se encuentran mezclados con
arenas y gravas.

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SUELOS

SUELOS



GRAVAS (G)
Partículas producto de la meteorización física (erosión, abrasión) de la roca madre. Su
tamaño está comprendido entre 75 y 4.7 milímetros.

ARENAS (S)
Partículas entre 4.7 y 0.075 mm de tamaño. Su firmeza depende del grado de compactación y de la presencia de
agua (nivel freático).

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SUELOS


SUELOS

ROCAS SEDIMENTARIAS
ROCAS IGNEAS

ROCAS (R)Agregado de minerales unidos por elevadas
fuerzas cohesivas. El mejor terreno de cimentación, resiste mucho a
compresión y no presentan, en general problemas de asientos.

ROCAS METAMORFICAS

SUELOS

SUELOS


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Tipos de Rocas

GRADO

(según su origen)

DENOMINACIÓN

CRITERIO DE RECONOCIMIENTO

I

Roca ligeramente meteorizada

La roca y los planos de discontinuidad presentan signos de
decoloración. Toda la roca ha podido perder su color debido a la
meteorización y superficialmente ser más débil que la roca sana.

III

Roca moderadamente meteorizada

Menos de la mitad del material está descompuesto a suelo. Aparece
roca sana o ligeramente meteorizada de forma continua o en zonas
aisladas.

IV

Roca meteorizada o muy
meteorizada

Más de la mitad del material está descompuesto a suelo. Aparece roca
sana o ligeramente meteorizada de forma discontinua.

V

Roca completamente meteorizada

Todo el material está descompuesto a un suelo. La estructura original
de la roca se mantiene intacta.

VI

SEDIMENTARIAS

Roca sana o fresca

II

IGNEAS

La roca no presenta signos visibles de meteorización, pueden existir
ligeras pérdidas de color o pequeñas manchas de óxidos en los planos
de discontinuidad.

Suelo residual

METAMORFICAS
Volcánicas

Plutónicas

Detríticas
Textura Foliada

basalto

granito

Químicas

Organógenas

Textura no foliada
yeso

arenisca

pizarra

Caliza conchífera

mármol
andesit
a

pómez

gabro

arcilla

gneis
peridoti
ta

halita

Carbón. Lignito

cuarcita
conglomerado

Micaesquisto

La roca está totalmente descompuesta en un suelo y no puede
reconocerse ni la textura ni la estructura original. El material
permanece in situ y existe en cambio de volumen importante.

Petróleo.

sienita

SUELOS

PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIÓN

PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIÓN
TERRENO

TIPOS Y CONDICIONES

PRESIÓN ADM. (Mpa)

-Rocas ígneas y metamórficas. Granito, diorito, basalto, gnesis.

10

- Rocas metamórficas foliadas sanas. Esquistos, pizarras.

ROCAS

SUELOS
Universidad de Los Andes. Departamento de Arquitectura


TERRENO
SUELOS GRANULARES
(% FINOS INFERIOR AL
35% EN PESO)

3

- Rocas sedimentarias sanas. Pizarras cementadas, limolitas, areniscas,
calizas sin karstificar, conglomerados cementados.

-Gravas y mezclas de grava y arena medianamente densas a densas.
-Gravas y mezclas de arena y grava, sueltas.
-Arena muy densa

1a4

- Rocas arcillos sanas.

TIPOS Y CONDICIONES
-Gravas y mezclas de arena y grava, muy densas.

0.5 a 1

-Arena medianamente densa.

- Rocas diaclasadas de cualquier tipo con esciamiento de discontinuidades
superior a 0.30 m, excepto rocas arcillosas.

Investigado in situ

- Rocas muy diaclasadas o meteorizadas.

>0.6
0.2 a 0.6
<0.2
>0.3
0.1 a 0.3

-Arena suelta.

SUELOS FINOS
(% FINOS SUPERIOR AL
35% EN PESO)

1

- Calizas areniscas y rocas pizarrosas con pequeño espaciamiento de los
planos de estratificación.

PRESIÓN ADM. (Mpa)

Investigado in situ

<0.1

- Arcillas duras

0.3 a 0.6

-Arcillas muy firmes
-Arcillas firmes
-Arcillas y limos blandos

0.15 a 0.3
0.175 a 0.15
<0.075

-Arcillas y limos muy blandos

SUELOS ORGÁNICOS

Estudio Especial

RELLENOS

Mpa= Mega Pascal =10 Kilogramos fuerza/cm2 ; 1 MPa = 10Kgf/cm2

Estudio Especial

SUELOS

SUELOS

NIVEL FREÁTICO:

Estratificación

Se entiende como el nivel en el cual se encuentran las fuentes acuíferas subterráneas presentes en cualquier
terreno. Dependiendo del tipo de suelo, su altura y su proximidad a fuentes hídricas, este nivel se puede encontrar
a diferentes profundidades (desde pocos cm a varios metros debajo de la superficie) .

A la secuencia de los depósitos que van formando los suelos, se les denominan estratos,
estos son variados en composición, espesor, posición y profundidad.
SUELOS

SUELOS

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El agua circula por el espacio poroso, queda retenida en los “huecos” del
suelo y está en constante competencia con depósitos de aire por espacio.

PROBLEMAS: humedad, inundación desecamiento

PRESENCIA DE AGUA EN LOS SUELOS:
-Impermeabilización
- Bombeo del Agua y devolverla al suelo mediante filtración
- Dejar pasos de agua al interior de la estructura y luego conducir filtrar el
agua de nuevo hacia el suelo

DRENAJE: Eliminación de agua de superficie por infiltración, permeabilidad y escurrimiento.
INFILTRACIÓN: Velocidad con que entra el agua en el suelo.
PERMEABILIDAD: Movimiento del agua en flujo saturado en cada uno de los estratos del suelo.
ESCURRIMIENTO: Eliminación del agua superficial debida al relieve.
SUELOS

ALTERNATIVAS


SUELOS

Estudio de Suelos y Cimentación

- T
realiz
para
de lo
fallas
estru
tipos
prueb

- Estudios a distancia, las
primeras
observaciones
del
terreno mediante satélites y
fotografías aéreas, obteniendo
datos como la existencia de aguas
subterráneas. Y a que tipo de
suelo se pueden enfrentar.

Manual (barreno)

Estudio Preliminar

mecánico (trípode)

-revisión de los informes previos del lugar
-observaciones del terreno mediante satélites y fotografías aéreas.
-consulta de mapas geológicos o de microzonificación e información estadística
-sondeos de muestreo
-pruebas de resistencia experimentales
Tomado de : Control integral de la edificación, Puyana (1991)

SUELOS

SUELOS



Microzonificación Sísmica (Bogotá)

ARCILLOLITA ROJA
ROCAS

Microzonificación Sísmica de Bogotá


GRAVAS

ARENAS

SUELOS

LIMOS

ARCILLAS

SUELOS

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05/08/2013

DESECAMIENTO DE LA SÁBANA DE BOGOTÁ:

DESECAMIENTO DE LA SÁBANA DE BOGOTÁ:

SUELOS

zapatas

pilotes

SUELOS

placa flotante

ESTUDIO DE SUELOS DETALLADO
OBJETIVOS DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO:
1. Determinar la adecuación del terreno al proyecto
2. Determinar un sistema de cimentación adecuado y económico
3. Determinar las dificultades que pueden surgir durante el proceso de la construcción
4. Determinar la posible aparición y/o causa de todos los cambios en las condiciones del subsuelo
SUELOS

Muestra alterada

SUELOS


Muestra inalterada

OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELO
Calicatas
- MUESTRAS ALTERADAS: Muestras del suelo obtenidas con sondas manuales. El método de extracción
altera la estructura natural del subsuelo. Son útiles para la evaluación visual de los estratos, la
estimación del contenido de humedad y ciertos ensayos de laboratorio.
- MUESTRAS INALTERADAS: Muestras extraídas por medio de trépanos huecos. Permiten conservar la
estructura y propiedades naturales del subsuelo. Método idóneo para subsuelos rocosos o arcillosos.
SUELOS

Calicatas o catas: excavaciones de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala
retroexcavadora.
Sondeos: perforaciones de pequeño diámetro (65 -140 mm) de profundidades superiores a las de las
calicatas

Sondeos
Alcanzar profundidades superiores a las que se consiguen con calicatas.
Reconocer el terreno bajo el nivel freático.
Atravesar capas rocosas o de suelo muy resistente.
Realizar ensayos "in situ" específicos, como el ensayo de penetración estándar
SPT, presiómetro, molinete, permeabilidad "in situ", etc.

Tubos Shelby

SUELOS


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70cm

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Sondeo manual

Sondeo con máquina

Ensayo SPT

Ensayo de Penetración Estándar
Consiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara
(cilíndrica y hueca. Esto permite determinar la resistencia del suelo a la penetración.
SUELOS

SUELOS

ENSAYOS GEOTÉCNICOS DE LABORATORIO
Pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, se clasifican en:
Ensayos de identificación
Físicos: granulometría, plasticidad o peso específico de partículas.
Químicos: contenido en sulfatos, carbonatos o materia orgánica.
Ensayos de estado: humedad natural, peso específico seco o aparente.
Ensayos de permeabilidad: en permeámetros de carga constante, de carga variable o en célula triaxial.
Ensayos de cambio de volumen:
Ensayos de resistencia: compresión simple, corte directo (CD, CU, UU), compresión triaxial (CD, CU, UU).
Ensayos sobre rocas: compresión simple, carga puntual, corte directo, índice de durabilidad , compresión triaxial.
Ensayos químicos sobre agua freática: obtención de pH, de contenido en sales solubles o de elementos
contaminantes.

Preliminares

SUELOS


INTRODUCCION

MANEJO DE ASISTENCIA A CLASES:
- La Universidad declara que la inasistencia a clase impide un
rendimiento académico adecuado, por lo tanto faculta a los profesores
para controlar la asistencia de los alumnos y determinar las
consecuencias cuando la inasistencia injustificada supera el 20% de
las sesiones presenciales.
- La asistencia se controlará por medio de la firma de la lista
correspondiente, los días que el profesor establezca de forma
aleatoria.
- El artículo 43 del Reglamento General de Estudiantes de Pregrado,
establece el procedimiento para justificar la inasistencia a clase, así
como las excusas válidas para este fin.
- Como consecuencia a la inasistencia injustificada superior al 20% de
las sesiones, se asignará de forma automática la calificación mínima
de 1.5 en la nota final del curso, independiente de las calificaciones
que haya obtenido el estudiante.

CAPÍTULO
Estudios y Diseños
Preliminares
Cimentaciones
Superestructuras
Cerramientos Exteriores
Cerramientos Interiores
Cubierta
Instalaciones e Infraestructura
Carpintería
Acabados
Equipos de Apoyo Infraestructura
Obras Exteriores
Otras Actividades

CAMPAMENTO DE OBRA

SUELOS

El tamaño del campamento depende de la magnitud de la obra. Debe funcionar simultáneamente para el almacenamiento de material y
herramienta, y como vestuario. Debe contar con servicios sanitarios básicos, luz, teléfono y una oficina provisional. Igualmente se debe
prever que su localización no interfiera con la actividad de la construcción del edificio y que su estructura garantice la seguridad de sus
ocupantes.
SUELOS

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CERRAMIENTO PROVISIONAL

DEMOLICIONES - DESCAPOTE

Se debe construir un cerramiento provisional con una estructura que garantice la seguridad de la obra y de los
transeúntes. Esto con el fin de delimitar el perímetro de intervención y llevar acabo actividades catalogadas
como de alto riesgo (construcción, demolición) en un área controlada.
SUELOS

SUELOS

REPLANTEO PREVIO:
Situar el edificio en la parcela o lote. Determinar con exactitud
su ubicación tomando puntos de referencia de elementos
inamovibles en el sitio.
Plano de definición de ejes

REPLANTEO PRINCIPAL:
Situar las cimentación y los arranques de estructura.
REPLANTEO SECUNDARIO:
Se realiza a lo largo de la ejecución de la obra. Para cualquier
elemento que se vaya a construir se debe realizar un
replanteo previo. El replanteo secundario se realiza hasta
culminar la obra.

Detalle de módulo estructural

LOCALIZACIÓN Y REPLANTEO

LOCALIZACIÓN Y REPLANTEO
SUELOS

maceta

plomada

piqueta

NIVELACION:
Definir la diferencia de altura entre dos o varios puntos.
- Nivel de burbuja
- Goma flexible
- Regla de nivelar
- Nivel de anteojo
- Teodolito

hilo
estacas

jalones

escuadra metálica

LOCALIZACIÓN

SUELOS

cinta de medir

nivel

ALINEAMIENTO

teodolito

APLOMAR:
Definir la verticalidad de cualquier elemento. El más utilizado
es la plomada y el nivel.

SUELOS

SUELOS

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