Estudio de terreno de fundación

1. Carrera Profesional de ingeniería civil
FACULTAD DE
INGENIERÍA Y
ARQUITECTURA
PAVIMENTOS
DOCENTE: Ms. Ing. Bryan Cárdenas Saldaña ESTUDIO DEL TERRENO
DE FUNDACIÓN

2. Mensaje Inicial
IMPORTANCIA DEL CBR EN LA ETAPA DE ESTUDIOS
• Nos sirve para determinar la pertinencia del material de la subrasante encontrada. •
Nos dan resultados de posibles propiedades expansivas del material ensayado. • Nos
indica si el material ensayado es adecuado para poder ser utilizado en afirmado, sub
base y base. • Es importante para la realización de diseños de pavimentos.
IMPORTANCIA DEL CBR EN OBRAS VIALES
• De acuerdo al CBR del material de cantera ensayado podremos utilizarlo en las
diferentes capas del pavimento (afirmado, Sub base, Base). • En caso de encontrar un
material de cantera con CBR menor al especificado en el expediente técnico este no
debe ser utilizado debiéndose encontrar un material que cumpla con las
especificaciones.

3. Logro de la sesión de aprendizaje
• Al culminar la sesión, el estudiante
presenta en la siguiente sesión del proceso
de extracción de muestras de una calicata,
de forma coherente, para el manejo
adecuado de su relevancia para la carrera.

4. DEFINICIONES
• SUELOS
Todo material suelto, desintegrado, que se encuentra en la corteza
terrestre, como: piedra, grava, arena, limos, arcilla, turba y la mezcla
de estos.
• ROCAS
Materia mineral sólida que se halla en estado natural en grandes
masas o fragmentos.

5. ORIGEN DE LOS SUELOS
Proceso de transformación de la materia de origen o “roca madre”.
La transformación es permanente debido a los agentes o “factores de
formación”.
El origen de la “roca madre” puede ser:
• Rocas Ígneas.
• Rocas Sedimentarias.
• Rocas Metamórficas
Formación de los suelos:

6. ORIGEN DE LOS SUELOS
Suelo Residual.
Desintegración mecánica y descomposición química
de la roca madre.
Suelos Transportados.
• Aluviales o aluvionales.(transportados por agua).
• Aeolianos (transportados por el viento).
• Glaciares (originados por movimientos glaciares).
• Coluviales o Eluviales (Movidos por acción de la
gravedad).

7. EXPLORACIÓN DE SUELOS
Investigación del subsuelo por medio de la cual se busca
determinar parámetros representativos o configurar un
modelo analítico, que reproduzcan en la mejor forma
posible, (de acuerdo con la importancia y las necesidades
del problema), las condiciones y características del suelo de
soporte en la zona involucrada.

8. OBJETIVO
• Seleccionar el tipo y profundidad de la cimentación adecuada para
una estructura dada.
• Evaluar la capacidad de carga de la cimentación.
• Estimar el asentamiento probable de una estructura.
• Detectar problemas potenciales de la cimentación (por ejemplo, suelo
expansivo, suelo colapsable, relleno sanitario, etc.)
• Determinar la localización del nivel freático.
• Predecir el empuje lateral de tierra en estructuras como muros de
retención, tablestacados y cortes arriostrados.
• Establecer métodos de construcción para condiciones cambiantes del
subsuelo.

9. UTILIDAD DE LA
EXPLORACIÓN DE SUELOS
• Estructuras en Proyectos.
• Estructuras Existentes.
• Vías de Comunicación y Aeropistas.
• Presas de Tierra y Enrocamiento.
• Líneas de Transmisión
• Minería.
• Saneamiento, etc.

10. PROGRAMA DE
EXPLORACIÓN DE SUELOS
•Recolección de Información
Preliminar.
•Reconocimiento.
•Investigación del Sitio.

11. MÉTODOS DE EXPLORACIÓN DE
SUELOS
• Métodos directos.
• Métodos geofísicos o indirectos.

12. MÉTODOS DIRECTOS
➢ Pozos de exploración o calicatas
➢ Perforaciones
• barrenadas manualmente
• con barrenas mecánicas
➢ Sondeos a percusión con cables ligeros y a rotación
➢ Perforaciones "lavadas"
➢ penetración
• dinámica de cono
• Pruebas de penetración estática de cono
➢ Pruebas de corte con veleta
➢ Pruebas de presión
➢ Pruebas de soporte de la losa

13. POZOS DE EXPLORACIÓN O
CALICATAS
• Son excavaciones a cielo abierto.
• Se ejecutan generalmente en forma manual.

14. PERFORACIONES MANUALES
• Barrenas Manuales
• Barrenas de Perforación Continua
• Barrena hueca actúa como ademe.

15. PERFORACIONES ROTATORIAS

16. PERFORACIONES LAVADAS

17. PERFORACIONES A PERCUSIÓN

18. PERFORACIONES A PERCUSIÓN
EQUIPO DE
PERFORACIÓN
A PERCUSIÓN

19. EQUIPO DE PERFORACIÓN
DIVERSO

20. EQUIPO DE PERFORACIÓN
DIVERSO

21. PRUEBA DE PENETRACIÓN
ESTÁNDAR

22. PRUEBA DE PENETRACIÓN
DINÁMICA

23. PRUEBA DE PENETRACIÓN
ESTÁTICA DE CONO (HOLANDESA)
Tipos de penetrómetros de
cono estáticos
a)Cono encamisado
b)Cono encamisado de fricción
c)Cono eléctrico.

24. PENETRÓMETRO DE CONO DE
FRICCIÓN MECÁNICA (ASTM, 1992)

25. PENETRÓMETRO DE CONO DE
FRICCIÓN ELÉCTRICO (ASTM, 1992)

26. MUESTREO DE SUELOS
•MUESTREO DE SUELOS.
• Muestras alteradas
• Muestras no alteradas

27. MUESTREO DEL SUELO
a) Muestras del pistón fijo b) Muestras hundidas abiertas
de 100 mm de diámetro
c) Muestras hundidas abiertas
a 38 mm de diámetro

28. MUESTREADOR DE MEDIA
CAÑA (SPT)
American Society for Testing and Materials, 1992, Designación D-1586-84)

29. TUBO DE PARED DELGADA

30. MUESTREADOR DE PISTÓN
Muestreador
de Pistón

31. OBSERVACIÓN DE LOS
NIVELES DE AGUA FREÁTICA
Piezómetro de piedra porosa tipo Casagrande

32. EXPLORACIÓN DE ROCAS
Métodos usados para la exploración del subsuelo en roca:
a) Pruebas en pozos.
b) Pozos taladrados.
c) Excavaciones con taladro rotatorio (Rotary Core drilling)

33. EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS
DE ROCA
Extractor de roca;
(a)Barril extractor de
tubo simple
(b) Barril extractor de
tubo doble

34. RELACIÓN ENTRE CALIDAD DE
ROCA IN SITU Y RQD
RQD (Designación de
la calidad de la
roca)
Calidad de la roca
0-0.25
0.25-0.5
0.5-0.75
0.75-0.9
0.9-1
Muy mala
Mala
Regular
Buena
Excelente

35. REGISTRO DE
PERFORACIONES
1. Nombre y dirección de la compañía perforadora.
2. Nombre del perforista.
3. Descripción y número de la tarea.
4. Número y tipo de barreno y localización del mismo.
5. Fecha de la perforación.
6. Estratificación del subsuelo, que puede ser obtenida por observación visual del suelo sacado por
barrena, penetrómetro estándar o tubo Shelby de pared delgada.
7. Elevación y fecha del nivel freático observado, uso de ademe y pérdidas de lodo, etcétera.
8. Resistencia a la penetración estándar y la profundidad de la prueba por penetración estándar SPT.
9. Número, tipo y profundidad de la muestra de suelo recolectada.
10. En el caso de extracción de núcleos, el tipo de barril usado y para cada corrida, la longitud real del
núcleo, la longitud del núcleo recuperado y la RQD.

36. MÉTODOS GEOFÍSICOS DE
INVESTIGACIÓN DEL TERRENO
•Resistividad Eléctrica
•Refracción Sísmica
•Reflexión Sísmica
•Magnetismo
•Gravimétrico

37. MÉTODO DE LA RESISTIVIDAD
ELÉCTRICA

38. MÉTODO DE LA RESISTIVIDAD
ELÉCTRICA
Valores representativos de la resistividad
Material
Resistividad
(ohm . m)
Arena
Arcillas, limo saturado
Arena arcillosa
Grava
Roca intemperizada
Roca sana
500 – 1500
0 – 100
200 – 500
1500 – 4000
1500 – 2500
>5000

39. MÉTODO SÍSMICO
Método de sondeo sísmico cross-hole

40. MÉTODO POR REFRACCIÓN
SÍSMICA

41. ESPACIAMIENTO Y
PROFUNDIDAD
• País Espaciamiento(a) Profundidad.
(m) mínima (m.)
• Japón 100 – 300 0.5 – 1.0 (b)
• Tailandia 250 -
• Filipinas 150 (a) 1.0 (b)
• Korea 50 - 200 -
• Noruega 200 2.0
• Alemania 50 - 100 -
• Perú 250 500 1.2 – 1.5
• Argentina 50 - 200 -
• Brasil 50 - 100 0.6 (b)
• Méjico 500 1.0 - 1.5
• U.S.A. 15 - 100 0.6 - 1.5 (b)
• Francia 250 -
a. Los mayores valores se usan para zonas áridas o llanuras.
b. Bajo la subrasante.

42. ESPACIAMIENTO Y
PROFUNDIDAD

43. RECOMENDACIONES PARA
EL MUESTREO
• Si el perfil del suelo es uniforme, (generalmente zonas llanas) la separación
máxima puede variar de 100 a 500 m. En el sentido longitudinal (en el eje, o
a 3.50 m. Del mismo) considerándose el primer valor para zonas lluviosas y
el segundo para zonas áridas.
• Si las características del perfil del suelo varían (generalmente zonas de
montaña) la separación máxima puede variar de 50 a 250 m., esta
disminución en la separación es obvia, dado que el tiempo dio origen a
plegamientos de la corteza terrestre donde los diferentes estratos aparecen
con orientación y espesores variables.

44. RECOMENDACIONES PARA EL
MUESTREO
• Cuando se efectúen las perforaciones, la profundidad de
auscultación estará en función de las siguientes recomendaciones,
señalando que las mismas no están enfocadas para casos
especiales de suelos blandos, grandes cortes, apoyo de grandes
estructuras o la presencia de zonas rocosas.
• La profundidad mínima será de 0.60 m. Debajo de la S.R. de
diseño.
• Para detectar el nivel e la napa freática, la profundidad será de
1.20 a 1.50 m. Bajo el nivel de S.R. o terreno natural (12 a 24 horas
luego de efectuada la perforación).

45. RECOMENDACIONES PARA
EL MUESTREO
• Cuando se desee utilizar como material de relleno el proveniente de zanjas
de préstamo lateral a lo largo del eje, la perforación se extenderá hasta la
profundidad estimada de la zanja de préstamo.
• Si la zona está sujeta a fenómenos de congelamiento las perforaciones se
profundizarán adecuadamente, con el fin de ver si los materiales son
susceptibles a dichos fenómenos. Una profundidad mínima de 1.2 m. Bajo
el nivel de S.R. es recomendada.
• En zonas de relleno de alturas mayores de 0.60 a 1.00 m., especialmente
donde se presentan suelos de consistencia muy baja, la profundidad de
auscultación tendrá por finalidad analizar el posible asentamiento del
terreno, tratándose en lo posible de ubicar estratos de mayor consistencia.

46. NÚMERO Y CANTIDAD DE LA
MUESTRA
• El número y cantidad de muestras de suelo a obtenerse para su análisis en
Laboratorio están en función de su importancia y representatividad,
correspondiendo los ubicados a los 0.6 m. Bajo el nivel de la S,R., los más
importantes para definir el valor de soporte de diseño de la S,R para las condiciones
de humedad y densidad a esperarse en obra.
• Si no se observa gran variación en los suelos de la S,R a lo largo del eje, será
suficiente, para definir la resistencia de diseño de la S,R, obtener una muestra de 80
a 100 kg. Cada 5 km. Como máximo.
• De existir gran variación en los suelos de la S,R será necesario subdividir el tramo en
secciones de características similares (siempre que la longitud mínima de cada
sector sea adecuado desde el punto de vista constructivo, considerando mínimo
500 m.) tomándose una muestra de 80 a 100 kg., cada 2.5 km., como máximo para
definir la resistencia de diseño de la SR.

47. NÚMERO Y CANTIDAD DE LA
MUESTRA
• Más muestras podrán obtenerse, para estudiar su posible empleo como material
de relleno, mejorar la S,R, detallar el perfil estratigráfico y analizar probables
asentamientos en zonas de suelos blandos. Pero en general se tenderá a obtener
muestras alteradas en una cantidad de 1 a 5 kg. (fino y grueso respectivamente),
provenientes de un adecuado cuarteo, para clasificar el suelo y determinar su
contenido de humedad especialmente. Estas muestras serán colocadas en bolsas
plásticas herméticas dobles y estarán debidamente identificadas.
• En caso de difícil acceso, se podrán ejecutar "perforaciones de observación", lo
que requiere personal con amplia experiencia y que consiste en correlacionar los
suelos observados en una determinada perforación con los encontrados en otras
perforaciones donde fueron seleccionadas muestras para su análisis en
laboratorio, más en lo posible, se deberá tomar muestras para determinar su
contenido de humedad.

48. PRUEBAS DE SUELOS EN
LABORATORIO
a) Examen visual
b) Contenido de humedad natural
c) Límites líquido y plástico
d) Distribución a nivel de partículas
e) Compresión no confinada
f) Compresión triaxial
g) Caja de corte (Shear box)
h) Veleta (vane)
i) Consolidación
j) Permeabilidad
k) Análisis químicos

49. PRUEBAS DE ROCAS EN
LABORATORIO
a) Examine todos los núcleos de roca y los resultados de las pruebas de carga
puntual hechas en el campo.
b) Seleccione los núcleos representativos de las rocas mas débiles y más
fuertes para realizar las pruebas.
c) Examine los registros de perforaciones para asegurarse de que no exista
una roca más débil de la cual no se haya recogido un núcleo (si la técnica de
perforación no fue satisfactoria las rocas más débiles pueden haberse
desmoronado). Si este es el caso, se deben retaladrar huecos seleccionados
con una técnica mas cuidadosa o una broca más grande para asegurar la
recolección de las rocas más débiles. De no ser posible hacer esto, se debe
abandonar la idea de realizar pruebas de laboratorio.

50. PRUEBAS DE ROCAS EN
LABORATORIO
d) Pruebas de compresión uniaxial o triaxial a los núcleos de
roca.
e) Hacer pruebas de carga puntual adicionales en la medida
que sean necesarias para establecer las relaciones entre la
carga puntual y la fuerza de compresión uniaxial.
f) Clasifique la roca en términos de fuerza sobre la base de
los resultados de las pruebas.

51. REPORTE DE LAS OBRAS DE
CIMENTACIÓN
1. El alcance de la investigación.
2. Una descripción de la estructura propuesta para la cual se efectuó la
exploración del subsuelo.
3. Una descripción de la localización del sitio, incluyendo estructuras
cercanas, condiciones de drenaje del sitio, naturaleza de la vegetación
del sitio y alrededores y cualquier otra característica propia del sitio.
4. Aspectos geológicos del sitio.
5. Detalles de la exploración en campo, como número de barrenos,
profundidad y tipo de éstos, etcétera.

52. REPORTE DE LAS OBRAS DE
CIMENTACIÓN
6. Descripción general de las condiciones del subsuelo
determinadas por muestras del suelo y por pruebas de
laboratorio, como la resistencia por penetración estándar, la
resistencia por penetración de cono, etcétera.
7. Condiciones del nivel freático
8. Recomendaciones sobre la cimentación, incluido el tipo de
ésta, presión de carga admisible y cualquier procedimiento
especial de construcción que se requiera; procedimientos
alternativos de diseño de la cimentación deben también ser
analizados en esta parte del reporte
9. Conclusiones y limitaciones de las investigaciones.

53. INFORME ADICIONAL
1. Nombre y dirección de la compañía perforadora.
2. Nombre del perforista.
3. Descripción y número de la tarea.
4. Número y tipo de barreno y localización del mismo.
5. Fecha de la perforación.
6. Estratificación del subsuelo, que puede ser obtenida por observación
visual del suelo sacado por barrena, penetrómetro estándar o tubo
Shelby de pared delgada.

54. INFORME ADICIONAL
7. Elevación y fecha del nivel freático observado, uso de ademe y
pérdidas de; lodo, etcétera.
8. Resistencia a la penetración estándar y la profundidad de la prueba
por penetración estándar SPT.
9. Número, tipo y profundidad de la muestra de suelo recolectada.
10. En el caso de extracción de núcleos, el tipo de barril usado y para
cada corrida, la longitud real del núcleo, la longitud del núcleo
recuperado y la RQD.

55. PERFIL ESTRATIGRÁFICO

56. CONCLUSIONES
• Se estudió de forma general El estudio del
terreno de fundación para el diseño de un
pavimento y se reconoció la importancia
que trae esta materia para la carrera de
Ingeniería Civil.