Guia ceneval ingenieria_civil 2013

CARRETERAS, Alineamiento horizontal
Antes de realizar una carretera, se hacen varios estudios socioeconómicos para la justificación de la
construcción de la misma. Una vez realizados los estudios socioeconómicos que justifican la construcción
de nuevos caminos es necesario programar los estudios de vialidad.
Se realiza una serie de trabajos preliminares que básicamente comprenden el análisis comparativo de
todas las rutas posibles y convenientes para seleccionar en cada caso la que ofrezca las mayores
ventajas económicas y sociales.
Actividades para seleccionar la Ruta
Las actividades principales para el análisis comparativo de las diferentes rutas son el acopio de datos, el
análisis de información y los levantamientos topográficos que pueden ser aéreos o terrestres. El acopio de
datos requerirá de mapas topográficos, geológicos, hidrológicos y usos de la tierra donde aparecen la
ubicación de las poblaciones auxiliándose de estas cartas y con mapas que indiquen la potencialidad
económica, se dibujan sobre ella las posibles rutas.
Anteproyecto
Es el resultado de estudios y levantamientos topográficos con base en los datos previos para situar el
plano obtenido de esos levantamientos a el eje que seguirá el camino.
Proyecto Definitivo
La línea preliminar servirá para apoyar al estudio de una franja de terreno de 100 a 200 m de ancho a
cada lado del eje, dependiendo de la pendiente transversal del terreno. Deberán obtenerse en esa franja
de terreno las características hidrográficas y curvas de nivel para hacer posible el proyecto definitivo.
PROYECTO GEOMÉTRICO.
3.1. - RECONOCIMIENTO TOPOGRÁFICO.
Antes de iniciar propiamente los estudios topográficos se requiere de un reconocimiento preliminar en el
cual, primero se hará una entrevista o reunión con los beneficiarios para recoger datos de gran utilidad en
el proyecto como lo relativo a afectaciones, características de ríos, nombre de lugares intermedios,
localización de zonas bajas o inundables, niveles de agua en crecientes y si es posible alguna de esas
personas auxiliara como guía en el reconocimiento técnico del camino.
Una vez hecho esto se procederá a hacer un reconocimiento directo del camino para determinar en
general características:
o Geológicas
o Hidrológicas
o Topográficas y complementarias

Así sé vera el tipo de suelo en el que se construirá el camino, su composición y características generales,
ubicación de bancos para revestimientos y agregados para las obras de drenaje, cruces apropiados para
el camino sobre ríos o arroyos, existencia de escurrimientos superficiales o subterráneos que afloren a la
superficie y que afecten el camino, tipo de vegetación y densidad, así como pendientes aproximadas y
ruta a seguir en el terreno.
Este reconocimiento requiere del tiempo que sea necesario para conocer las características del terreno
donde se construirá el camino, y para llevarlo a cabo se utilizan instrumentos sencillos de medición como
brújulas para determinar rumbos, clisimetro para determinar pendientes, odómetro de vehículos y otros
instrumentos sencillos.
A través del reconocimiento se determinan puertos topográficos que son puntos obligados de acuerdo a la
topografía y puertos determinados por lugares obligados de paso, ya sea por beneficio social, político o de
producción de bienes y servicios.
Con todos los datos recabados, resaltando los más importantes, se establecerá una ruta tentativa para el
proyecto.
Existen procedimientos modernos para el reconocimiento como el fotogramétrico electrónico, pero resulta
demasiado costoso, muchas veces para el presupuesto que puede tener un camino, también es
importante decir que el tipo de vegetación y clima de algunas regiones no permite usar este procedimiento
por lo que se tiene que recurrir al reconocimiento directo que se puede auxiliar por cartas topográficas.

Reconocimiento topográfico.
ESPESOR DE PAVIMENTO.
El espesor de los pavimentos de tipo flexible se puede determinar empleando diferentes métodos, sin
embargo, en México se fija según el valor relativo de soporte modificado (V.R.S.) del suelo que forma las
terracerias ya compactadas al mínimo especificado.
Para fijar este mínimo de compactación es necesario que las terracerias se estudien con mucho cuidado
mediante la Razón de compactación a fin de que en el campo se de un peso volumétrico seco adecuado.
Se aconseja el método de la Razón de compactación porque el permite calificar con bastante preescisión
el grado de compactación de una estructura de suelo y establecer concretamente los requisitos que
deben cumplir los terraplenes, sub-bases y bases para comportarse con eficacia.
Es necesario recordar que algunos materiales en especial las arcillas expansivas, si se les compacta en
forma excesiva presentan cambios volumétricos mayores, y además, con el tiempo, pierden algo de su
alta compactación.

Relación entre el cálculo de estructuras y las técnicas de la Mecánica del Suelo. El suelo como
estructura.
No se dirá nada nuevo, excepto quizá a los más neófitos, al corroborar la gran relación que existe
entre el suelo y las estructuras. Cualquier calculista de estructuras debería saber desarrollar
correctamente cálculos geotécnicos o al menos tener claros los pasos a seguir al enfrentarse a ellos,
ya que al cabo nos seguimos moviendo dentro del mismo lenguaje.
El terreno, como material tiene un comportamiento estructural más complejo que el de los
materiales clásicos a los que estamos acostumbrados que son más homogéneos, es por ello que se
ha tratado de analizar su conducta de manera sencilla, partiendo de hipótesis de uniformidad
macroscópica bajo los que subyace un material mixto confuso conformado por partículas, oquedades,
agua y aire.
Si bien al hablar de terreno deberíamos realmente de distinguir entre diversos tipos de terreno o
materiales (cohesivos, coherentes, roca), quizás entre los materiales que pudieran estar más
cercanos al terreno estaría el hormigón, que comparte con él su naturaleza mixta (cemento, áridos y
agua) y muchas propiedades, especialmente en su fase previa al curado, y que no en vano ha dejado
tras de sí varios modelos de cálculo que cada día se van refinando a partir de la inclusión de nuevos
factores.
La Mecánica del Suelo, una de las ramas incorporada más recientemente de manera oficial a la
Mecánica, basa muchos de sus conceptos en la mecánica de los medios continuos y la mecánica de
los fluidos, utilizando la mayoría de las veces simplificaciones de aquellas para caracterizar el
comportamiento del terreno.
Las similitudes entre dichas ciencias son muchas. Entre ellas podemos destacar:
-Propiedades: la caracterización y clasificación del suelo ha traído consigo una serie de
parámetros mecánicos cuyo uso se ha hecho más familiar en el tratamiento del terreno (porosidad,
humedad, compactación, consistencia, etcétera). Sin embargo, estas propiedades no son exclusivas
del suelo. Así también hablamos de consistencia y porosidad en hormigón, y de humedad en la
madera. Otras propiedades comunes se han hecho más específicas en la mecánica del suelo dado
que el terreno no se compone exclusivamente de material sólido, sino también de aire y
especialmente de agua, lo que ha dado lugar al estudio de la permeabilidad, a la distinción entre
densidad seca, húmeda, saturada, sumergida, etc.
-Las leyes de comportamiento: estamos acostumbrados a tratar con materiales elásticos (acero)
o elastoplásticos (hormigón) en estructuras. También los suelos se modelizan muchas veces con
dichos comportamientos. Muchos de los métodos de cálculo geotécnico se fundan en la consideración
de un terreno homogéneo, isótropo y elástico dada la sencillez de dicho modelo (espacio de
Boussinesq, teoría de elástica homogénea sobre capa rígida, etcétera); al igual que ocurre con la
mayoría de los materiales de estructuras.
Así si una de las formas de dimensionamiento en acero es la de hacer que este trabaje bajo
comportamiento elástico, lo mismo ocurre cuando tratamos de dar suficiente área a nuestras
fundaciones es para evitar presiones de hundimiento por encima de las que el terreno plastifica
(rotura). También como consecuencia de lo anterior podemos, al igual que ocurre en la elasticidad de
la mecánica de los medios continuos, estudiar el estado tensional de los suelos en su caracterización
elástica mediante el gráfico de Mohr. También son válidos otros gráficos como el elipsoide de Lamé
para estudiar las relaciones tensión-deformación en el espacio.
-Resistencia y deformación: al igual que un calculista comprueba un elemento estructural frente
a resistencia y deformación, en un cimiento comprobaremos que el suelo no rompa (hundimiento) y
que no se deforme por encima de los límites exigidos (asentamiento). Al igual que hablamos de
deformaciones instantáneas y diferidas del hormigón, encontraremos asientos instantáneos (sin
drenaje) y diferidos (asiento de consolidación).

Un concepto que sin embargo es específico para el estudio tensional del terreno y que por su
importancia debemos mencionar aquí es el de tensión efectiva (Terzhagui, 1936), ley fundamental de
la Mecánica del Suelo que establece que la deformación y resistencia de un suelo no dependen de la
tensión total, sino de la llamada tensión efectiva (σ') que tiene en cuenta la presencia de agua y que
se define como
σ' = σ - u
o sea como la tensión total menos la presión del agua que existe en los poros.
-Seguridad: la comparación entre los coeficientes de seguridad utilizados en el cálculo de
estructuras y los utilizados en la Mecánica del Suelo, apreciablemente mayores, denotan que hoy por
hoy sigue siendo más difícil determinar las condiciones y propiedades reales de un suelo que la de
materiales como el hormigón o el acero.
Longitudes mínimas de anclajes de pantallas
Con el nuevo Código Técnico, las pantallas de contención han pasado a estar normadas, si bien
quedan todavía muchas cuestiones que el CTE no trata, una de ellas es la longitud de los anclajes,
dicha longitud ha de ser mayor que las siguientes longitudes:
- Aquella que haga que el anclaje quede fuera de la cuña de rotura plana (cuña de empuje activo
con pendiente 45- /2 siendo el ángulo de rozamiento interno del terreno -en el caso de existir
varios estratos con ángulos diferentes, del lado de la seguridad bastará tomar el mayor). Conviene
además, de manera conservadora, tomar dicha cuña desde el extremo inferior de la pantalla y
añadirle a dicha longitud un 15% de la altura de excavación de la pantalla (ver figura inferior).

- La que se necesite para que el bulbo del anclaje quede dentro de terreno competente (firme).

- Al menos 8 m según las «Recomendaciones para el proyecto, construcción y control de anclajes
al terreno. H.P.8-96» (Manual G-1 de Geotecnia de la ATEP). En el apartado «2.8 Criterios básicos de
predimensionado» de dicha publicación se indica que la longitud libre mínima de cualquier tipo de
anclaje será de cinco metros y la longitud mínima del bulbo de tres metros en cualquier caso, en
definitiva, ocho metros. No sé aclaran las razones que llevan a los autores del Manual a considerar
dichas longitudes mínimas.
Bibliografía:
- Rodríguez Ortiz, José María. «Algunos temas de interés en el diseño de muros pantalla.
Jornadas técnicas SEMSIG-AETESS 2ª sesión Muros Pantalla en Ámbito Urbano». SEMSIG,
AETESS, CEDEX. Madrid 2002.
- «Recomendaciones para el proyecto, construcción y control de anclajes al terreno. H.P.8-96».
Geotecnia, G-1. Asociación Técnica Española de Pretensado (ATEP); Instituto de Ciencias de la
Construcción Eduardo Torroja, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos
CLASIFICACION DE LAS CARRETERAS
CAMINOS Y CARRETERAS.
Algunos acostumbran denominar CAMINOS a las vías rurales, mientras que el nombre de CARRETERAS
se lo aplican a los caminos de características modernas destinadas al movimiento de un gran numero de
vehículos.
La carretera se puede definir como la adaptación de una faja sobre la superficie terrestre que llene las
condiciones de ancho, alineamiento y pendiente para permitir el rodamiento adecuado de los vehículos
para los cuales ha sido acondicionada.
CLASIFICACION DE LAS CARRETERAS
Las carreteras se han clasificado de diferentes maneras en diferentes lugares del mundo, ya sea con
arreglo al fin que con ellas se persigue o por su transitabilidad.
En la practica vial mexicana se pueden distinguir varias clasificaciones dadas en otros países. Ellas son:
clasificación por transitabilidad, Clasificación por su aspecto administrativo y clasificación técnica oficial.
CLASIFICACION POR SU TRANSITABILIDAD.- la clasificación por su transitabilidad corresponde a las
etapas de construcción de las carreteras y se divide en:
1. Terracerias: cuando se ha construido una sección de proyecto hasta su nivel de
subrasante transitable en tiempo de secas.
2. Revestida: cuando sobre la subrasante se ha colocado ya una o varias capas de material
granular y es transitable en todo tiempo.
3. Pavimentada: cuando sobre la subrasante se ha construido ya totalmente el pavimento.
La clasificación anterior es casi universalmente usada en cartografía y se presenta así:

CLASIFICACION ADMINISTRATIVA.- por el aspecto administrativo las carreteras se clasifican en:
1. Federales: cuando son costeadas íntegramente por la federación y se
encuentran por lo tanto a su cargo.
2. Estatales: cuando son construidos por el sistema de cooperación a razón
del 50% aportados por el estado donde se construye y el 50% por la
federación. Estos caminos quedan a cargo de las antes llamadas juntas
locales de caminos.
3. Vecinales o rurales: cuando son construidos por la cooperación de los
vecinos beneficiados pagando estos un tercio de su valor, otro tercio lo
aporta la federación y el tercio restante el estado. Su construcción y
conservación se hace por intermedio de las antes llamadas juntas locales
de caminos y ahora sistema de caminos.
4. De cuota: las cuales quedan algunas a cargo de la dependencia oficial
descentralizada denominada Caminos y Puentes Federales de Ingresos y
Servicios y Conexos y otras como las autopistas o carreteras
concesionadas a la iniciativa privada por tiempo determinado, siendo la
inversión recuperable a través de cuotas de paso.
CLASIFICACION TÉCNICA OFICIAL.- esta clasificación permite distinguir en forma precisa la categoría
física del camino, ya que toma en cuenta los volúmenes de transito sobre el camino al final del periodo
económico del mismo (20 años) y las especificaciones geométricas aplicadas. En México la Secretaria de
Comunicaciones y Transportes (S.C.T.) clasifica técnicamente a las carreteras de la manera siguiente:
a. Tipo especial: para transito promedio diario anual superior a 3,000 vehículos,
equivalente a un transito horario máximo anual de 360 vehículos o más (o sea un
12% de T.P.D.) estos caminos requieren de un estudio especial, pudiendo tener
corona de dos o de cuatro carriles en un solo cuerpo, designándoles A2 y A4,
respectivamente, o empleando cuatro carriles en dos cuerpos diferentes
designándoseles como A4, S.
Tipo A: para un transito promedio diario anual de 1,500 a
3,000 equivalente a un transito horario máximo anual de
180 a 360 vehículos (12% del T.P.D.).
Tipo B: para un transito promedio diario anual de 500 a
1,500 vehículos, equivalente a un transito horario
máximo anual de 60 a 180 vehículos (12% de T.P.D.)
Tipo C: para un transito promedio diario anual de 50 a
500 vehículos, equivalente a un transito horario máximo
anual de 6 a 60 vehículos (12% del T.P.D.)
En la clasificación técnica anterior, que ha sufrido algunas modificaciones en su implantación, se ha
considerado un 50% de vehículos pesados igual a tres toneladas por eje. El numero de vehículos es total
en ambas direcciones y sin considerar ninguna transformación de vehículos comerciales a vehículos
ligeros. (En México, en virtud a la composición promedio del transito en las carreteras nacionales, que
arroja un 50% de vehículos comerciales, de los cuales un 15% esta constituido por remolques, se ha
considerado conveniente que los factores de transformación de los vehículos comerciales a vehículos
ligeros en caminos de dos carriles, sea de dos para terreno plano, de cuatro en lomeríos y de seis en
terrenos montañosos.)

CURSO DE PUENTES Y VIADUCTOS
1. INTRODUCCIÓN
La gran irregularidad topográfica y el rápido desarrollo de los centros urbanos han determinado que las
vías de comunicación requieran con gran frecuencia de la construcción de puentes y viaductos.
Por lo general, el término puente se utiliza para describir a las estructuras viales, con trazado por encima
de la superficie, que permiten vencer obstáculos naturales como ríos, quebradas, hondonadas, canales,
entrantes de mar, estrechos de mar, lagos, etc.
Por su parte, el término viaducto está generalmente reservado para el caso en que esas estructuras
viales se construyan por necesidades urbanas o industriales (como los pasos elevados dentro de las
ciudades o de los complejos industriales), o para evitar el cruce con otras vías de comunicación (como los
intercambiadores de tránsito en las autopistas).
PUENTES
DEFINICIÓN
Son estructuras que proporciona una vía de paso para salvar obstáculos sobre ríos, lagos,
quebradas, valles, pasos a desnivel, carreteras, entre otros.
LOS PRIMEROS PUENTES
Es probable que los primeros puentes se realizaran colocando uno o más troncos para cruzar un
arroyo o atando cuerdas y cables en valles estrechos. Este tipo de puentes todavía se utiliza. Los puentes
de un tramo (llamamos tramo a la distancia entre dos apoyos) son un desarrollo de estas formas
elementales. El método de colocar piedras para cruzar un río, mejorado con troncos situados entre las
piedras para comunicarlas, es el prototipo de puente de múltiples tramos. Los postes de madera clavados
en el fondo del río para servir de apoyo de troncos o vigas permitieron atravesar corrientes más anchas y
caudalosas. Estos puentes, llamados de caballete, se utilizan todavía para atravesar valles y ríos en los
que no interfieren con la navegación. El uso de pilas de piedra como apoyo para los troncos o maderos
fue otro avance importante en la construcción de puentes con vigas de madera. La utilización de
flotadores en lugar de apoyos fijos creó el puente de pontones. Los puentes de vigas de madera han sido
los más utilizados desde la antigüedad, aunque según la tradición se construyó un puente de arco de
ladrillos hacia el 1800 A.C. en Babilonia. Otros tipos de construcción, como los puentes colgantes y los
cantilever, se han utilizado en la India, China y Tibet. Los puentes de pontones los utilizaban los reyes
persas Darío I y Jerjes I en sus expediciones militares.
Los romanos construyeron muchos puentes de caballete con madera, uno de los cuales se describe
con detalle en la obra Comentarios de Julio Cesar. Sin embargo, los puentes romanos que se mantienen

en pie suelen sustentarse en uno o más arcos de piedra, como el puente de Martorell cerca de Barcelona,
en España, construido hacia el 219 A.C., y el Ponte di Augusto en Rimini, Italia, del siglo I A.C. El Pont du
Gard en Nîmes, Francia, tiene tres hileras de arcos que elevan el puente a 47 m sobre el río Gard; con
una longitud de 261 m es el ejemplo mejor conservado de gran puente romano; fue construido en el siglo I
A.C. La utilización de arcos de medio punto derivó más tarde en la de arcos apuntados. Los arcos
modernos suelen ser escárzanos o con forma semielíptica, ya que permiten tramos más largos sin
interrumpir la navegabilidad y con altura moderada. El puente sobre el río Tweed (1803) en Kelso,
Escocia, ejemplo de puente de arco semielíptico, fue diseñado por el ingeniero británico John Rennie.
Los puentes de vigas tienen limitada la longitud de los tramos por la resistencia de las vigas. Esta
limitación se supera ensamblando las vigas en triángulos. Leonardo da Vinci esbozó puentes de este tipo,
y el arquitecto italiano Andrea Palladio probablemente construyó varios. En Suiza se construyeron dos
puentes de vigas trianguladas en 1760. Sin embargo, la construcción de estos puentes no se desarrolló a
gran escala hasta después de 1840.
TIPOS DE PUENTES
Los Puentes pueden clasificarse en tipos diferentes, de acuerdo a diversos conceptos, entre los
cuales citaremos los siguientes: tipo de material utilizado en su construcción, sistema estructural
predominante, sistema constructivo empleado, uso que tendrá el puente, ubicación de la calzada en
la estructura del puente, etc.
Aclarando lo enunciado anteriormente, vamos a ampliar cada uno de los conceptos, haciendo
una enumeración de algunos ejemplos, los mas comunes.
1. Según el material con el cual se construyen.
1.1.Mampostería ( ladrillo ).
1.2.Madera.
1.3.Concreto armado.
1.4.Concreto precomprimido.
1.5.Acero.

1.6.Hierro forjado.
1.7.Compuestos.
La estructura de un puente no esta constituida por un solo tipo de material, por lo cual esta
clasificación no siempre se adaptara totalmente a la realidad. Aun así no deja de ser válida.
Los puentes de arcos hechos con mampostería de ladrillos, preferiblemente tendrán las bases
construidas con mampostería de piedra, con el objeto de darles mayor consistencia y hacerlas más
duraderas al embate de las aguas de un río.
Así mismo, un puente cuyo tablero sea de madera podría tener las fundaciones de
mampostería de piedra ó de concreto. Los puentes con tableros metálicos, cuando son de cierta
envergadura o cuando el suelo es agresivo al metal, químicamente hablando, tendrán sus bases
construidas con otro material.
En general, la losa de calzada de los puentes cuyo material portante de los tableros es el acero,
será de concreto armado, aún cuando hay muchos ejemplos de calzadas constituidas por láminas de
acero, recubiertas ó no con concreto asfáltico ó con compuestos de arena y epoxy (puentes elevados,
por ejemplo); en este caso, el recubrimiento serviría para proveer a la calzada de un coeficiente de
fricción adecuado ó para hacerla menos ruidosa al paso de los vehículos.
En puentes cuyo tablero es de concreto precomprimido, las columnas de las Pilas y sus
fundaciones, así como los estribos y muros, serán de concreto armado. Las anteriores descripciones
solo son un ejemplo de las combinaciones que pueden lograrse.
2. Según el obstáculo que salva.
2.1.Acueductos. Soportan un canal o conductos de agua.
2.2.Viaductos. Son puentes construidos sobre terreno seco o en un valle y formados por un conjunto de
tramos cortos.
2.3.Pasos elevados. Puentes que cruzan las autopistas y las vías de tren.
2.4.Carretera elevada. Un puente bajo, pavimentado, sobre aguas pantanosas o en una bahía y formado
por muchos tramos cortos.
2.5.Alcantarillas. Un puente por debajo del cual transitan las aguas de un río o quebrada.

3. De acuerdo al sistema estructural predominante.
3.1.Isostáticos.
3.2.Hiperestáticos.
Esto nunca será cierto en toda la estructura de un puente; a menos que se quisiera lograr
con mucho empeño, todos los elementos de un puente no podrán ser isostáticos; basta decir que un
tablero simplemente apoyado de un puente, está formado por un conjunto altamente hiperestático de
losa de calzada, vigas y diafragmas transversales (separadores), cuyo análisis estático es complicado de
realizar. Hoy en día, con la posibilidad de utilizar las computadoras las complicaciones se han
reducido notablemente.
Aun así, la clasificación es cierta si se hacen algunas consideraciones, por ejemplo:
Se denomina "Puente isostático" a aquel cuyos tableros son estáticamente independientes
uno de otro y, a su vez, independientes, desde el punto de vista de flexión, de los apoyos que lo
sostienen.
“Puente hiperestático" es aquel cuyos tableros son dependientes uno de otro desde el
punto de vista estático, pudiendo establecerse ó no una dependencia entre los tableros y sus apoyos.
Otra clasificación podría incluir:
Puentes en arco, en los cuales el elemento estructural predominante es el arco. A su vez, el
material de construcción utilizado, sería el concreto el acero, y podría ser isostático o hiperestático.
Puentes colgantes, cuyos elementos portantes primordiales son los cables, de los cuales cuelgan
las péndolas que, a su vez, soportan el tablero. Los puentes colgantes pueden ser total o parcialmente
suspendidos; estos últimos son los que tienen los tramos de acceso sin péndolas, o sea , el tablero de
los £ramos secundarios se soportan a si mismo, sin depender de los cables.
Puentes de vigas Gerber; - tienen tableros isostáticos apoyados - - sobre voladizos de otros
tramos también isostáticos o hiperestáticos.
4. Según su uso.
4.1.Peatonal: es cuando su uso se circunscribe al tráfico de peatones, exclusivamente.

4.2.Carretero: es el más corriente. Se utiliza para el paso de una carretera sobre un cursó de agua o el
paso sobre otra vía, o a cierta altura sobre un valle.
4.3.Ferrocarrilero: para el paso del ferrocarril.
4.4.Compuestos.
4.5.Acueducto, para el soporte dé tuberías de agua, gas, petróleo etc.
5. De acuerdo al Sistema Constructivo empleado.
En general esta clasificación se refiere al tablero.
5.1.Vaciado en sitio, si la colada de concreto se hace sobre un encofrado dispuesto en el lugar definitivo.
5.2.Losa de concreto armado o postensado sobre vigas prefabricadas (de concreto armado o
precomprimido vigas inetálicas, etc.).
5.3.Tablero construido por voladizo sucesivos (por dovelas prefabricadas o vaciadas en sitio); puede
ser construido por adición sucesiva de elementos de acero, soldados 6 empernados.
5.4.Tableros atirantados (tipos de puente sobre el Lago de Maracaibo).
5.5.Tableros tipo arpa, con doble fila de soporte o una sola fila.
5.6.Tablero lanzado, en el cual el tablero se construye en uno de los extremos del vano a cubrir y se
lleva a su sitio deslizándolo sobre rodillos, suplementando el extremo delantero de la estructura
con un elemento estructural auxiliar, llamado "nariz de lanzamiento"; algunas veces se utilizan
apoyos auxiliares provisionales para facilitar el lanzamiento; otras veces se enlazan provisionalmente
varias estructuras isostáticas para realizar el lanzamiento:, después del cual se desacoplan para que
trabajen de forma isostática.
6. Según la ubicación de la calzada
6.1.De calzada superior es cuando la estructura portante tablero está ubicada íntegramente debajo de la
calzada
6.2.De calzada inferior son los tableros cuya estructura portante esta ubicada a los lados de la
calzada sobresaliendo de su superficie o que esté ubicada por encima de la misma.

Hay casos de puentes que tienen estructura por encima de calzada en algunos sectores y por
debajo de ella, en otro (puente sobre la Bahía de Sydney, Puente Forth en Escocia, etc.
Los puentes de doble nivel de calzada constituyen u mezcla auténtica de los dos tipos de
calzada (Puente sobre Bahía de Oakland, Puente Brooklin, etc.).
7. Puentes en Esviaje.
Se dice que el tablero de un puente tiene esviaje, que está construido en esviaje, cuando la
forma en planta del tablero no es rectangular. Esto quiere decir que los apoyos del tablero forman un
ángulo distinto a 90 grados, con el eje longitudinal del tablero.
Consto que no se habla de relación geométrica de ejes calzada superior con vías inferiores, ya
que el caso de esviaje que se presentara por estas condiciones, podría resolverse con pilas
monocolumnas. Generalmente, los apoyos de un puente suele ubicarse paralelos a las vías inferiores
por razones simplicidad, de menor molestia a los usuarios de las calzadas que pasan debajo de los
tableros, o para facilitar el flujo del flujo de agua. Sin embargo el esviaje en el tablero, complica análisis
y diseño y su construcción.
Los tableros con planta curva también tienen las mismas dificultades, las cuales aumentan
mientras menor sea el radio de curvatura, mayor la longitud de los tramos.
8. Alcantarillas.
Son estructuras menores, aunque pueden llegar a ser obras de cierta importancia, de acuerdo a
circunstancias específicas.
Generalmente se utilizan como pasos a través de terraplene. por lo cual quedan enterradas,
detectándose su presencia por (cabezales que asoman en cada extremo por una cierta
prolongación de la misma alcantarilla).
Pueden ser de cuatro tipos:
8.1. Alcantarillas de cajón, formadas por dos pared laterales, tapa y fondo, generalmente de
sección constante y cartelas en las esquinas. Algunas veces no tienen relleno encima por lo cual
las cargas rodantes estarán en contacto con la lo. de tapa; otras veces tienen relleno encima, no
mayor de unos 8 mts A menor tamaño del cajón, el relleno puede ser mayor.

8.2. Alcantarillas circulares. Son tubos enterrado, diámetros no menores de 90 cm, para facilitar
Sin limpieza;. tubos de diámetros grandes son muy costosos.
8.3. Bóvedas de concreto armado. Son estructuras que resisten grandes rellenos encima de su
techo. Casi siempre formadas por secciones de espesores variables y con geometría de
arcos circulares 6 parabólicos.
8.4. Alcantarillas metálicas, formadas por chapas acanaladas, de acero galvanizado, premoldeadas
para formar tubos de diámetro, previsto. Funcionan como estructuras elásticas ó flexibles, por lo
cual se adaptan a las presiones del relleno que soportan.
El relleno mínimo sobre las alcantarillas metálicas será de 60 cm. y pueden soportar el paso de
grandes cargas rodantes sobre la calzada.
9. Según el fundamento arquitectónico utilizado.
9.1.Colgantes.
9.1.1. Con armadura superior.
9.1.2. Con armadura Inferior.
9.2.Atirantado.
9.2.1. Forma de arpa.
9.2.2. Forma de abanico.
9.2.3. Forma de haz.
9.3.En arco.
9.3.1. Superior.
9.3.2. Inferior.
9.3.3. A nivel intermedio.
9.4.Móviles.
9.4.1. Giratorio.
9.4.2. Basculase.

9.4.3. Levadizo.
9.5.Losa maciza.
9.5.1. Un tramo.
9.5.2. Varios tramos ( isostática e hiperestatica )
9.5.3. Articuladas o gerber.
9.6.Con vigas simplemente apoyadas.
9.6.1. Un tramo.
9.6.2. Varios tramos.
9.6.3. Articuladas o gerber.
9.6.4. Articuladas o gerber con pilas tipo consolas.
9.6.5. Losa apoyada en vigas cajón.
9.7.Pórticos.
9.7.1. Empotrados.
9.7.2. Trilátero biarticulado.
9.7.3. Con soportes inclinados.
9.7.4. De pórticos triangulados.
9.8.Armadura metálica.
9.8.1. Armadura y arriostramiento inferior.
9.8.2. Armadura y arriostramiento superior.
9.8.3. Tipo Bayley.
9.9.Compuestos.

ALGUNOS TIPOS DE PUENTES
PUENTE DE VIGAS SIMPLEMENTE APOYADAS ( ISOSTATICOS ) UN TRAMO
PUENTE DE VIGAS SIMPLEMENTE APOYADAS ( ISOSTATICOS ) VARIOS TRAMOS
PUENTE DE LOSA MACIZA DE CONCRETO ARMADO
PUENTE DE ARCO EN MAMPOSTERÍA

PUENTE DE PÓRTICOS
CAJÓN DE CONCRETO ARMADO
PUENTE CON ARMADURA METÁLICA Y ARRIOSTRAMIENTO INFERIOR
PUENTE CON ARMADURA METÁLICA Y ARRIOSTRAMIENTO SUPERIOR

PUENTE CON ARMADURA METÁLICA INFERIOR TIPO BAYLEY
PUENTE CON ARMADURA METÁLICA SUPERIOR TIPO BAYLEY
DISPOSITIVOS PARA EL CONTROL DE TRANSITO.
Se entiende por volumen de transito cierta cantidad de vehículos de motor que transitan por un camino en
determinado tiempo y en el mismo sentido. Las unidades comúnmente empleadas son: vehículos por día
o vehículos por hora. Se llama transito promedio diario (T.P.D.) al promedio de los volúmenes de transito
que circulan durante 24 horas en un cierto periodo. Normalmente este periodo es el de un año, a no ser

de que se indique otra cosa. El T.P.D. es normalmente empleado en los estudios económicos, ya que
representa la utilización de la vía y sirve para efectuar distribuciones de fondo, mas no se pueden emplear
para determinar las características geométricas del camino, pues no es un valor sensitivo a los cambios
significantes de los volúmenes y no indica las variaciones de transito que pueden presentarse en las
horas, días y meses del año.
Los volúmenes horarios son los que resultan de dividir él numero de vehículos que pasan por un
determinado punto de un periodo, entre el valor de ese periodo en horas. Los volúmenes horarios
máximos son los que se emplean para proyectar los aspectos geométricos de los caminos y se les
denomina Volumen Directriz. Este Volumen Directriz usualmente equivale en USA. al 15% de T.P.D.
como sé vera a continuación en México se usa el 12% del T.P.D.
CAPACIDAD DE UN CAMINO
El ingeniero necesita saber cual es la capacidad practica de trabajo de un camino tanto para los nuevos
que va a construir y en los cuales pueden prever los volúmenes de transito que va a alojar, como para los
caminos viejos los cuales pueden llegar a la saturación y entonces requieren la construcción de otro
camino paralelo o el mejoramiento del anterior. La capacidad practica de trabajo de un camino es el
volumen máximo que alcanza antes de congestionarse o antes de perder la velocidad estipulada, como la
estructura del mismo, es necesario que dicho transito sea estimado de la mejor manera posible previendo
cualquier aumento.
La manera de conocer el tipo de transito en un camino ya construido no presenta dificultad alguna ya que
se reduce de una serie de conteos horarios que indican el volumen de dicho transito y su tipo. No sucede
lo mismo cuando apenas sé esta proyectando el camino. En este caso es necesario llevar a cabo estudios
geográficos – físicos, socioeconómicos y políticos de la región para poder obtener datos con los cuales
proyectar. Para el conteo de los vehículos el método mas empleado es el automático que consiste en un
tubo de hule cerrado en un extremo por una membrana.
El tubo se coloca transversalmente a la vía y al paso de cada eje de un vehículo sobre el tubo, se produce
un impulso de aire sobre la membrana que establece un contacto eléctrico con un aparato que va
sumando él numero de impulsos recibidos. Los contadores automáticos tienen la desventaja de que no
pueden clasificarse los vehículos por tipo, cosa que si es factible cuando el conteo se hace manual, sin
embargo el conteo manual es caro ya que se necesita alrededor de una persona por cada mil vehículos
por hora en la vía, mientras que si se emplea un contador automático se facilita el trabajo.
El departamento de Caminos Federales de los Estados Unidos de América, indica que la capacidad
practica máxima total que puede alcanzar un camino de dos carriles es de 900 vehículos totales por hora
y por ambos carriles cuando dicho camino tiene condiciones ideales, es decir, dos carriles de 3.66 m cada
uno, pendiente y alineamiento adecuado, etc.
La capacidad de una carretera se mide generalmente en vehículos por hora y por carril, o bien en
vehículos por hora por ambos carriles, en caso de caminos de dos carriles.
La capacidad teórica de un camino ha sido determinado tomando en cuenta velocidades con promedio
entre 70 y 80 kilómetros por hora y separaciones entre vehículos de aproximadamente 30 metros.
Como resultado de los anterior, se ha obtenido una cifra cercana a los dos mil vehículos por hora;
aplicando la formula:
Q = 1000 V / S
En la que V es la velocidad media de los vehículos en ese momento y S el intervalo medio entre ellos.
3. DRENAJE DE LA PLATAFORMA Y MARGENES. CRITERIOS DE PROYECTO
3.1 CONDICIONES GENERALES
3.1.1. Factores a considerar

El drenaje superficial deberá proyectarse como una red o conjunto de redes que recoja la
escorrentía superficial -y, en algunos casos, las aguas subterráneas- procedentes de la
plataforma de la carretera y de los márgenes que viertan hacia ella, y las conduzca a un
desagüe. Además del coste, deberán tenerse en cuenta factores:
• Topográficos: altitud, posición de la explanación respecto al terreno contiguo,
espacio disponible, origen y posible punto de desagüe de cada red, situación de obras de
drenaje transversal o de paso previstas o necesarias, transiciones de peralte, presencia de
mediana, puntos altos y bajos.
• Climatológicos: régimen seco con chubascos, régimen de lluvias continuas.
• Hidrológicos: presencia, nivel y caudal de aguas subterráneas, aportación y
desagüe de aguas superficiales, escorrentía.
• Geotécnicos: naturaleza y condiciones de los suelos, posibilidad de corrimientos y
erosión, permeabilidad.
Se procurará definir tramos homogéneos, en relación con estos factores, a los que se
pueda dotar de redes de drenaje superficial del mismo tipo.
Se prestará especial atención a la posibilidad de modificar el trazado donde la inclinación
de la línea de máxima pendiente de la plataforma resulte muy baja y a las repercusiones de
algunos elementos del drenaje superficial -tales como las cunetas de guarda y las balsas
laminadoras de crecidas- en las necesidades de ocupación de terrenos.
Se recomienda elegir soluciones que, además de eficientes, sean sencillas, robustas y de
fácil mantenimiento.
Donde se considere aconsejable (por ejemplo, donde se dispongan balsas laminadoras
de crecida) deberá comprobarse que el drenaje superficial de la plataforma y sus márgenes
funciona satisfactoriamente también en régimen transitorio.
3.1.2. Punto de desagüe
A fin de disminuir todo lo posible los caudales a evacuar, se desaguará la red de drenaje
superficial siempre que sea posible, excepto en zonas muy sensibles a la contaminación donde
convenga evitar todo vertido de aguas pluviales:
• En zona urbana, donde exista una red de alcantarillado y el uso del suelo
conduzca a mayores coeficientes de escorrentía, será generalmente preciso recurrir a
sumideros –a menudo mixtos en presencia de aceras- y colectores que desagüen al
alcantarillado, cuya capacidad ante estas aportaciones deberá comprobarse. El agua
procedente del drenaje superficial deberá llevarse separada de las aguas negras, salvo que
el alcantarillado sea unitario y esté provisto de sifones.
• En zona periurbana, donde no se disponga de un sistema generalizado de
alcantarillado -aunque haya un cierto uso urbano del suelo- no se podrá desaguar a cauces
naturales sin antes comprobar su capacidad ante la aportación del drenaje superficial y, en
su caso, prever las medidas a adoptar, acondicionamiento del cauce, colectores, balsas
laminadoras de crecidas, etc.
• Fuera de poblado, el desagüe del drenaje superficial deberá hacerse, en general,
a dónde y como iría normalmente el agua de no existir la carretera, o a cauces naturales o
artificiales, dotados de las protecciones necesarias para evitar erosiones o sedimentaciones
perjudiciales, disponiendo si es preciso dispositivos de disipación de energía, especialmente
donde se vierta en régimen rápido o sea preciso desviar un cauce. En particular, las aguas
procedentes de desmontes no deberán verterse por los terraplenes contiguos sin disponer
las cunetas o protecciones necesarias.
Donde sea preciso desaguar por infiltración a un terreno permeable se distribuirá el
caudal de forma que la velocidad sea reducida, para facilitar aquélla.
MÉTODO DE ANÁLISIS PARA LA DETERMINACIÓN DE ZONAS VITALES
El método de planeación adoptado para cada una de las subzonas, combina un subprocedimiento
analítico con otro grafico. El primero, un estudio socioeconómico, tuvo como finalidad descubrir y valorar

las características de población, el grado de aprovechamiento de los recursos naturales, el rendimiento
obtenido de las diferentes actividades productivas y los niveles de consumo; en resumen, la investigación
a tenido por objeto mediante la comparación de ciertos coeficientes, encontrar las categorías de cada
zona, según la mayor o menor actividad humana que realicen, para después asignarles prioridades en la
construcción de caminos.
En cuanto a población se refiere, fue necesario conocer sus tendencias generales de crecimiento, su
distribución en núcleos urbanos, suburbanos o rurales, su estructura ocupacional y su repartición sobre la
superficie considerada; el cuadro total así obtenido se completo tratando los aspectos sanitarios –
asistenciales, mortalidad por enfermedades endémicas, alfabetización, educación y características
habitacionales.
El análisis económico por otra parte, comprendió los factores principales de la producción, la distribución y
el consumo, a saber:
AGRICULTURA.- Monto de la producción; rendimiento de cada cultivo por hectárea y por trabajador
agrícola; índice de productividad o eficiencia de la tierra; irrigación; problemas edafológicos; superficie
cosechada y superficie susceptible de abrirse al cultivo; mercado interno y externo de productos agrícolas;
tendencia de la tierra; problemas, deficiencias y posibilidades.
GANADERÍA.- Valor de la producción; tipo de explotación pecuaria, calidad y cantidad de los ganados;
abundancia, escasez y clase de pastos; posibilidades para formar una industria ganadera integral; tamaño
de la propiedad; el mercado de carne; rendimientos obtenidos y productividad del ganado; problemas y
perspectivas.
SILVICULTURA.- Valor de la producción forestal; especies explotadas; aprovechamiento eficiente de los
bosques; mercados y medios de transporte; posibilidades de la industria de la transformación;
conveniencia y rendimiento de la explotación actual; problemas y perspectivas.
PESCA.- Valor de la producción; calculo de los recursos marinos; rendimientos actuales en función de los
procedimientos aplicados; perspectivas para la industrialización de los productos pesqueros; problemas y
posibilidades.
MINERÍA.- Valor de la producción; principales minerales objeto de explotación; el problema de sus
mercados; yacimientos minerales; transportes, posibilidades de establecer empresas que transformen
ciertos minerales en manufacturas metálicas; problemas y perspectivas
INDUSTRIA DE LA TRANSFORMACIÓN.- Valor de producción; industrias existentes; facilidades para
una conveniente localización; eficiencia y rendimiento de las industrias establecidas; mercado y
transportes; problemas y perspectivas.
ACTIVIDADES COMERCIALES.- Estado actual y posibilidades de desenvolvimiento.
CRÉDITO Y HACIENDA.- Difusiones y alcances; crédito de las diversas ramas de la producción, crédito
refaccionario agrícola y ganadero; crédito de habilitación y avio; el seguro agrícola; recursos de la
hacienda municipal; impuestos; posibilidades y perspectivas.
COMUNICACIONES Y TRANSPORTES.- Estado actual; numero de vehículos; líneas establecidas;
posibilidades y perspectivas. Posible transito inducido y generado.
El procedimiento analítico hasta aquí descrito se complementa con el sistema grafico, que se llevo a cabo
al mismo tiempo y utilizando los mismos datos estadísticos; este ultimo consiste en plasmar y localizar
sobre mapas geograficos regionales, la realidad economica y social.
El transito inducido se obtiene del análisis de origen y destino de caminos existentes, y el generado se
obtiene del desarrollo probable de la región al hacerse la vía.
ZONAS VITALES.- Considerando en conjunto todos los factores hasta aquí someramente expuestos, que
se reducen al análisis de la población, recursos, producción y consumo, se llega al conocimiento de zonas
vitales, como aquellas que soportan una gran actividad humana y económica.

LA MECÁNICA DE SUELOS Y LAS CIMENTACIONES
EN LAS CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES
Introducción
En estos apuntes se trata el suelo y el terreno como un elemento básico que participa
de las construcciones en general, y que desarrollaremos especialmente aplicado a las

Construcciones Industriales.
El suelo o terreno desde la selección de la implantación de la Industria hasta como
soporte del Edificio industrial juega un papel determinante, bien como elemento
estructural-soporte de lo que se le coloca encima, bien como material aprovechable para
terraplenes y/o rellenos, bien incluso como material de construcción en diques, presas u otras
obras de tierras comunes en nuestras Obras Industriales.
Luego es menester analizar el suelo, según el uso y/o empleo que del mismo
hagamos en nuestra Obra.
A) Como lugar de Implantación de la Industria
El análisis de las características del suelo y/o terreno como lugar de
implantación de un Complejos Industrial lo desarrollamos en la UD4 de estas
Notas de Clases, y tiene como vertientes principales las topográficas,
edafológicas, geológicas e hidrogeológicas.
B) Como elemento soporte de las cimentaciones
El análisis de las particularidades del suelo o terreno como elemento soporte de
las diferentes tipos de cimentaciones de las Obras Industriales, es un estudio
particularizado de su estructura y componentes físico-químicos y el
comportamiento de estos ante las cimentaciones superficiales, profundas, con
cargas estáticas o dinámicas aplicadas sobre el mismo.
C) Como elemento estructural
En toda obra de tierras y en especial en las de carácter industrial se realizan
rellenos (terraplenes o pedraplenes); se hacen obras de sostenimiento o
contención; se realizan excavaciones superficiales y subterráneas; se crean
infraestructuras para las obras viales, propias o inducidas de la industria y en todas
ellas el suelo o terreno juega un papel como elemento estructural.
D) Como producto
Es una manera de ver el suelo o terreno como material de

construcción. De las Canteras de Prestamos o de las Canteras de Grava o
Piedras nos abastecemos de los materiales fundamentales para nuestras
Obras. Minas a cielo abiertas o subterráneas nos proporcionan de estos
importantes componentes de la construcción industrial.
E) Como Acuífero
El suelo o terreno, es nuestra gran reserva de agua y en muchas
ocasiones le mantenemos como grandes reservas acuíferas subterráneas o
superficiales.
De todo ello se desprende que el suelo o terreno, no es sólo un elemento portante o
de soporte de las construcciones sino que participa y aporta innumerables elementos
aprovechables.
En este Capítulo, nos encargaremos fundamentalmente del suelo o terreno como
elemento portante de las cimentaciones de las Construcciones Industriales.
CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES

LA MECANICA DE SUELOS Y LAS CIMENTACIONES
EL SUELO COMO ELEMENTO PORTANTE DE LAS CIMENTACIONES
Las cargas que transmite la cimentación a las capas del terreno causan tensiones y por
tanto, deformaciones en la capa del terreno soporte. Como en todos los materiales, la
deformación depende de la tensión y de las propiedades del terreno soporte. Estas
deformaciones tienen lugar siempre y su suma produce asientos de las superficies de
contacto entre la cimentación y el terreno.
La conducta del terreno bajo tensión está afectada por su densidad y por las
proporciones relativas de agua y aire que llenan sus huecos. Estas propiedades varían con el
tiempo y dependen en cierto modo de otros muchos factores.
* Variación del volumen de huecos como consecuencia de la compactación del terreno.
* Variación del volumen de huecos como consecuencia del dezplazamiento de las
partículas.
* Variación del volumen de huecos como consecuencia de la deformación de las
partículas del terreno.
Los cimientos constituyen los
subsistemas de cualquier edificación que
transmiten directamente las cargas de esta
hacia el suelo o terreno; su función es
distribuir las cargas del edificio,
dispersándolas en el suelo adyacente, de
modo que éste y los materiales que los
sostienen tengan suficiente fuerza y rigidez
para soportarlas sin sufrir deformaciones
excesivas.
Debido a las interacciones de suelos
y cimientos, las características de los suelo
o terrenos sobre los que se construye
influyen de modo determinante en la
selección del tipo y tamaño de los
cimientos usados; estos últimos a su vez,
afectan significativamente el diseño de la superestructura, el tiempo de construcción del edificio y,
en consecuencia, los costos de la obra.
Por tanto, para lograr una edificación segura y económica es fundamental disponer
de cierto conocimiento de la mecánica de suelos y del diseño de cimentaciones.

El estudio de los suelos, sus propiedades, y comportamiento, desde el punto de vista
de la ingeniería civil, es el campo de la Mecánica de Suelos. En el presente capítulo se
estudia la aplicación de la mecánica de suelo al diseño y la construcción de cimentaciones para
edificaciones industriales.
Propiedades Físicas de los suelos o terrenos
Los geólogos definen los suelos o terrenos como rocas alteradas, mientras que los
ingenieros prefieren definirlos como el material que sostiene o carga el edificio por su base.
tipos:
Los materiales que están presentes en los suelos naturales se clasifican en cuatro
- arenas y grava,
- limos,
- arcillas
- materia orgánica.
Las arenas y grava son materiales
granulares no plásticos.
Las arcillas, se componen de partículas mucho más pequeñas, exhiben propiedades de
plasticidad y son muy cohesivas.
Los limos son materiales intermedios en el tamaño de sus partículas y se comportan,
de modo típico, como materiales granulares, aunque pueden ser algo plásticos. La
materia orgánica consta principalmente de desechos vegetales.
El origen de las capas de suelo o terreno (edafológicas) y la forma como se
depositan, arroja mucha luz sobre su naturaleza y variabilidad en el campo.
Los suelos son de dos orígenes: residual y sedimentario.
Los suelos residuales se forman in situ por la intemperización química de las rocas y,
puesto que jamás han sido perturbados físicamente, conservan las características geológicas
menores del material rocoso de origen. (En el campo, la transición de roca a suelo suele ser
gradual.)

Los suelos sedimentarios son transportados y depositados por la acción de ríos,
mares, glaciares y vientos. En general, el mecanismo de sedimentación regula la
granulometría (tamaño de las partículas), sus variaciones, y la estratigrafía y uniformidad de
las capas edafológicas.
Para la completa identificación de un suelo o terreno el ingeniero necesita saber lo
siguiente:
- tamaño
- granulometría
- forma
- orientación
- composición química de las partículas
- las fracciones coloidales y sedimentables que contiene.
No obstante, las propiedades físicas del suelo pueden hacerse variar
considerablemente mediante la incorporación de pequeñas cantidades de sustancias
químicas la aplicación de métodos electroquímicos.
Cuando las propiedades superficiales de las partículas son importantes, las formas de
éstas adquieren por lo menos la misma importancia que la granulometría. En condiciones
normales, una característica significativa es la ubicación relativa de las partículas dentro del suelo,
lo que determina la resistencia a los desplazamientos internos y constituye, por lo menos, una
medida cualitativa de las fuerzas de resistencia a las fuerzas cortantes y a la compresión.
Se han realizado muchos intentos de clasificación de los suelo o terrenos con base en
propiedades comunes e identificables. Sin embargo, conforme se ha ido acumulando
información acerca de las propiedades de los suelos, los sistemas de clasificación se han
tornado cada vez más elaborados y complejos.
Una de las principales dificultades consiste en que se quieren utilizar las mismas
clasificaciones para distintos usos; por ejemplo, un sistema utilizable para el diseño de
carreteras ya no es tan útil cuando el problema se relaciona básicamente con el diseño de
cimentaciones para edificios industriales.
Estados de la materia que afectan el comportamiento de los suelos

Un suelo o terreno cualquiera puede exhibir propiedades sólidas, viscosas, plásticas
o líquidas; por tanto, cuando es posible predecir su verdadero estado físico, el diseño
estructural de las cimentaciones se realiza tomando en cuenta esa información.
En contraste, los sólidos son materiales que tienen densidad,
elasticidad y resistencia interna constantes, que se ven poco
afectados por cambios normales de temperatura, variaciones en la
humedad o vibraciones de intensidad inferior a los valores sísmicos.
La deformación por fuerzas cortantes ocurre a lo largo de dos conjuntos de planos
paralelos, cuyo ángulo es constante para cada material e independiente de la naturaleza o
intensidad de las fuerzas externas que inducen a la deformación.
Estas propiedades básicas de los sólidos sirven para el diseño de cimentaciones sólo
mientras los suelos siguen siendo sólidos. Pero si los cambios en las condiciones modifican
las estructuras del suelo, de modo que éstas ya no se comportan como sólidos, dichas
propiedades se anulan y otro conjunto de reglas vienen a gobernar el nuevo estado físico. Casi
todos los suelos se comportan como sólidos, aunque sólo dentro de un cierto límite de carga, el
cual depende de muchos factores externos, como flujo de humedad, temperatura, vibraciones,
edad del suelo y, en algunos casos, velocidad de carga.
No existe subdivisión evidente entre los estados líquidos, plásticos y viscoso. Estos tres
estados de la materia tienen la propiedad común de que es muy difícil cambiar su volumen,
aunque su forma cambia continuamente. Su diferencia estriba en la cantidad de fuerzas
necesarias para comenzar su movimiento.
En el caso de los estados plástico y viscoso existe un valor mínimo necesario, pero en
el caso de los líquidos, fuerzas prácticamente insignificantes ocasionan el movimiento.
Cuando la fuerza deja de ser aplicada, los materiales plásticos dejan de moverse, pero
los de tipo viscoso y líquidos siguen moviéndose indefinidamente hasta que entran en juego
fuerzas contrarrestantes.
En general, la división entre los estados sólido y plástico depende del porcentaje de
humedad del suelo.
Dicho porcentaje, sin embargo, no es una constante, sino que disminuye al aumentar
la presión a que está sometido el material. Por tanto, en los suelos anegados, la posibilidad
de evitar desplazamientos o pérdidas de agua se traduce en la eliminación de problemas por
cambio de volumen o por asentamiento.

Humedad del suelo
El agua suele estar presente en los suelos o terrenos en forma de una delgada capa
absorbida a la superficie de las partículas o como líquido libre entre éstas.
Si el contenido de
agua de un suelo está
l
principalmente en forma de
capa, o humedad absorbida,
entonces no se comporta
como líquido. Todos los
sólidos tienden a absorber o
1
condensar en su superficie
cualquier líquido (y gas) que
entra en contacto con ellos.
POROS Va
Vh
AGUA Vw
V
SÓLIDO Vs
Vs - es más constante que V
El tipo de ión, o de elemento metálico, presente en la composición química de un sólido,
influye considerablemente en la cantidad de agua que éste pueda absorber. Por tanto, los
procedimientos de intercambio iónico para la estabilización de los suelos y el control de la
percolación forman parte importante de la mecánica de suelo.
Las capas delgadas de agua son más fuertes que el agua de poros. En 1920, Terzaghi
estableció que las películas de agua de menos de 5.04 x 10-5 mm de espesor se comportan
como semi-sólidos; no hierven ni se congelan a temperaturas normales.
En consecuencia con lo anterior, los suelos o terrenos saturados se congelan con más
facilidad que los suelos anegados, y los cristales de hielo crecen al tomar humedad libre de
los poros. Luego un deshielo repentino libera grandes cantidades de agua, lo que suele tener
drásticos resultados. Cuando los líquidos se evaporan, lo primero que hacen es formar capas, por
lo que se requiere un considerable aumento térmico para efectuar el cambio de estado entre la
película líquida y el vapor. Por consiguiente, el efecto de temperatura sobre
el estado físico del suelo se explica en términos de la reducción del espesor de las capas de líquido
al elevarse dicha temperatura.
La presencia de humedad en el suelo o terreno es fundamental para controlar la

compactación. La mejor manera de efectuar la compactación de suelos, sea por medios
artificiales o naturales, es bajo condiciones de humedad bastante definidas, ya que la
redistribución de las partículas del suelo para que ocupen un menor volumen no es posible
cuando se carece de suficiente humedad para cubrir cada gránulo. La película de agua hace
las veces de lubricante, lo que facilita los movimientos relativos de las partículas, y su tensión
capilar las sostiene en su sitio. Desde luego, si los granos son de menor diámetro se necesita más
agua a fin de lograr mejor estabilización que en el caso de partículas más gruesas.
Resistencia de los suelos a la presión
Ya desde antes de 1640, Galileo señaló la diferencia entre sólidos, semi-líquidos y líquidos.
Este naturalista aseveraba que los semi-líquidos, a diferencia de los líquidos
mantienen su forma cuando se les apila, y que, si se les hace un hueco o cavidad en la
superficie , la agitación hace que se rellene el hueco, mientras que en los sólidos, la cavidad
no se rellena. Esta es una descripción muy burda de la propiedad llamada pendiente natural
de los materiales granulares, una propiedad muy fácil de observar en arenas limpias y secas,
aunque los suelo o terrenos con diversas cantidades de arcilla y humedad tienen diferentes
pendientes. Es importante no confundir el ángulo de reposo natural con el ángulo de fricción
interna, aunque muchos autores han seguido a Woltmann, quien, al traducir los escritos de
Coulomb, cometió ese error.
Fue Coulomb (1773) quien aplicó a los suelos las leyes fundamentales de la fricción.
Él descubrió que la resistencia a lo largo de una superficie de falla dentro de un suelo es
función tanto de la carga por unidad de área como de la superficie de contacto. Puede
considerarse como la primera contribución importante a la Mecánica de Suelos.
La resistencia de los suelos a la deformación depende, sobre todo, de su resistencia a
la fuerza cortante. Esta resistencia equivale, a su vez, a la suma de dos componentes:
fricción y cohesión.
La resistencia friccional surge de la irregularidad de los contactos entre partículas y
es proporcional a la fuerza perpendicular entre ellas. La cohesión que es la resistencia
máxima a la tensión de un suelo, es resultado de las fuerzas de atracción que hay entre
gránulos en contacto íntimo y no depende de la presión normal. Sin embargo es muy raro
encontrar esta cohesión verdadera; lo más común es que los suelos tengan cierta resistencia
friccional.

PROPIEDADES DEL SUELO IMPORTANTES EN INGENIERÍA
Las propiedades edafológicas normalmente muy importantes son las que se exponen
a continuación.
Densidad:
La cantidad de materia sólida presente por unidad de volumen recibe el nombre de
densidad en seco del material. En el caso de los suelos granulares y orgánico-fibrosos, la
densidad en seco es el factor más importante desde el punto de vista de sus propiedades
ingenieriles. Una de esas propiedades es el estado o grado de compactación, que se expresa
generalmente en términos de densidad relativa, o razón (como porcentaje) de la diferencia entre
la densidad del suelo natural en seco y su densidad en seco mínima, dividida entre la diferencia
que hay en sus densidades máxima y mínima en seco.
Sin embargo, durante la construcción de rellenos ingenieriles, el grado de
compactación suele especificarse como el cociente de densidad real en seco, in situ,
dividida entre la densidad máxima en seco, determinada con una prueba de laboratorio
diseñada para el cálculo de la relación humedad-densidad (ASTM Dl557 o D698).
Fricción Interna:
La fricción pura de Coulomb equivale a la simple resistencia a la fuerza cortante en
la teoría de la elasticidad. La fricción interna suele expresarse geométricamente como el ángulo
de fricción interna ö (phi), donde tan ö = f, el coeficiente de fricción. Entonces la componente
friccional de la resistencia a la cortante, Tmax de una masa de suelo, equivale a
N tan ö , donde N es la fuerza perpendicular que actúa sobre dicha masa.
Los valores de Ö (phi) van desde unos 28en el caso de arenas sueltas y limos no
plásticos, hasta unos 48en el de arenas sueltas y gravillas. El valor aumenta junto con la
densidad, la angularidad y la granulometría de las partículas; disminuye cuando el suelo
contiene mica; es relativamente indiferente a la velocidad de carga y el tamaño de las
partículas; y puede aumentar o disminuir bajo cargas repetitivas o cíclicas.
Muchos ingenieros utilizan el valor de Tmax como equivalente de la resistencia total a
la fuerza cortante (suposición que también se hace en casi todas las ecuaciones para el cálculo
de la presión en suelo o terrenos).
Cohesión:

Es la máxima resistencia del suelo a la tensión. Resulta de la compleja interacción
de muchos factores, como la adherencia coloidal de la superficie de las partículas, la
tensión capilar de las películas de agua, la atracción electrostática de las superficies
cargadas, las condiciones de drenaje y el historial de esfuerzos. Sólo existe verdaderamente
cohesión en el caso de arcillas que tienen contacto de canto con cara entre sus partículas. Los
suelo o terrenos no plásticos de grano fino pueden exhibir una cohesión aparente cuando
están en condiciones de saturación parcial.
El valor de cohesión que se utiliza al diseñar depende directamente de las
condiciones de drenaje bajo la carga impuesta, así como del método de prueba que se
emplee para calcularlo, por lo que todo se debe evaluar cuidadosamente.
Compresibilidad:
Esta propiedad define las características de esfuerzo-deformación del suelo. La
aplicación de esfuerzos agregados a una masa de suelo origina cambios de volumen y
desplazamientos.
Estos desplazamientos, cuando ocurren a nivel de la cimentación, provocan
asentamientos en ella. La limitación de los asentamientos a ciertos valores permisibles suele
regir el diseño de las cimentaciones, sobre todo cuando los suelo o terrenos son granulares.
En el caso de los suelos granulares, la compresibilidad se expresa en términos del
módulo de Young E, el cual suele considerarse equivalente al módulo secante de la curva de
esfuerzo-deformación, obtenida por medio de una prueba triaxial estándar. El módulo
disminuye al aumentar el esfuerzo axial, pero se incrementa al elevar la presión de
confinamiento y al someter la muestra a cargas repetitivas.
La comprensibilidad de las arcillas saturadas se expresa como el índice de
compresión Cc, junto con una evaluación de la máxima presión a la que hayan sido
sometidos antes.
Ambos valores se calculan por medio de pruebas de laboratorios unidimensionales
estándar de consolidación (ASTM D2435). Cc, representa el cambio en la proporción de vacíos
por ciclo logarítmico de esfuerzo y es una función del historial de esfuerzos del terreno. Para
fines prácticos, es necesario saber el valor dentro de los límites específicos de esfuerzos que se
desea manejar.

Permeabilidad:
Es la capacidad de una masa de suelo o terreno de permitir el flujo de líquidos a
través de un gradiente hidráulico. En el diseño de cimentaciones, por lo general lo único que
es necesario saber es la permeabilidad en condiciones de saturación. Las
permeabilidades de casi todos los tipos de suelo son muy variables y dependen en gran
medida de variaciones relativamente pequeñas de la masa edafológica.
Puesto que generalmente depende del tamaño y la continuidad del espacio poroso del
suelo y, en consecuencia, del tamaño de las partículas de éste, la permeabilidad es
típicamente una propiedad anisotrópica cuyo valor es más alto en la dirección horizontal que en
la vertical.
Los valores de permeabilidad de
las distintas clasificaciones del suelo o
terreno varían por un factor de más de
10 millones, lo que se ha constatado
directamente por medio de pruebas de
permeabilidad en el campo o en el
laboratorio, e indirectamente por
pruebas de consolidación y análisis del
tamaño de las partículas. Las mejores
cuantificaciones se obtienen con pruebas de bombeo en pozos a cielo abierto en el campo.
Otras propiedades:
Existen algunas otras propiedades menores de los suelo o terrenos que, en ciertos casos,
adquieren relevancia.
Por ejemplo, el contenido de materia orgánica del suelo puede afectar la fijeza de
cualquiera de las propiedades inducidas por tratamiento. Así los suelos muy ricos en
materia vegetal descompuesta, que contienen ácidos tánicos, no son adecuados para la
estabilización con cemento.
A modo de ejemplo, los suelo o terrenos con un alto contenido de polvo de caliza se debilitan
con el flujo de agua a través del suelo o se desintegran con la percolación de aguas
de albañal o algunos otros líquidos residuales.

IDENTIFICACIÓN, MUESTREO Y EVALUACIÓN DE SUELOS
Para facilitar la aplicación de la experiencia previa al estudio de las condiciones
nuevas del suelo, es necesario disponer de un sistema estándar de identificación de suelos o
terrenos. Con ese fin, la clasificación de estos se basa generalmente en propiedades físicas que
se evalúan según procedimientos normalizados. Las pruebas de evaluación de las
propiedades de los suelos o de sus reacciones ante cargas constan de procedimientos de
laboratorio y campo.
Identificación de suelos
Las investigaciones de campo para la identificación de suelo o terrenos se pueden
hacer por medio de levantamientos superficiales, estudios aéreos o análisis exploratorios
geofísicos o superficiales. El conocimiento completo de la estructura geológica de un área
permite hacer una identificación definida a partir de la inspección superficial. Junto con una
clasificación mineralógica de las capas más externas, la inspección permite cuando menos
identificar la estructura de ciertos suelos. Sin embargo, no basta para conocer el
comportamiento del suelo, a menos que se hayan encontrado previamente condiciones
idénticas.
En casi todos los países existen mapas
geológicos y/o agronómicos del suelo o terreno, junto con
informes detallados, que son bastante útiles para este
fin.
En Estados Unidos, por ejemplo, dichos
mapas son publicados por el U.S. Departament of
Agriculture, U.S. Geological Survey y sus
correspondientes oficinas estatales. En España los
edita el Instituto Geográfico Nacional, Instituto
Geológico y Minero, y el Ministerio de Agricultura. Los levantamientos viejos tienen gran valor para la
localización de las líneas originales de playas y arroyos, así como para conocer
la existencia de cambios superficiales.
Para grandes Obras, se precisa o detallan los mapas existentes y/o en dependencia
de la magnitud de la Obra se confeccionan específicamente para ella. En el Anexo... se muestra
un ejemplo del editado por el M.O.P.T. para la construcción de la línea del AVE
en el tramo Getafe-Córdoba.
Es necesaria una inspección completa del sitio de obra a fin de complementar los

datos obtenidos a partir de mapas y levantamientos, y en la mayor parte de los casos
ayudará también a aclarar las cuestiones de uniformidad. Además, la inspección de las
estructuras vecinas servirá para destacar algunas de las posibles dificultades.
La inspección aerofotogramétrica se ha desarrollado hasta el punto en que es factible
hacer una rápida evaluación de los suelos, a muy bajo costo en grandes áreas.
Los datos que se obtienen mediante fotografías aéreas estereoscópicas, obtenidas de
vuelos propios y/o de satélites, correlacionadas con patrones normalizados, permiten
identificar los tipos de suelos o terrenos en base a su color, textura, características de
drenaje y cubierta vegetal.
Clasificación de los suelos:
El sistema de clasificación de suelos más aceptado es la Unifield Soil Classification
(Clasificación Unificada de Suelos) que se presenta en la Tabla... En ella se encuentran
criterios definidos para la nomenclatura de los suelos y una lista en la que éstos se agrupan
dentro de divisiones fijas conforme al tamaño de sus partículas y a los resultados de prueba
de laboratorio acerca de sus características físicas.
Exploración Sub-superficial
Esta es la fase de campo del análisis de suelos o terrenos y del diseño de sub-
estructuras, por lo que es muy importante.
La obtención de información inadecuada, imprecisa o errónea en esta fase del
trabajo es la causa más común de que se produzcan diseños excesivamente costosos de
excavación y cimentación, que además quedan expuestos a fallas. Por tanto, la palabra clave
es: exploración. La finalidad de este trabajo es esclarecer, mediante técnicas exploratorias,
la naturaleza de las condiciones sub-superficiales del sitio de obra correspondiente y su
impacto sobre el diseño. Por consiguiente, el trabajo se debe planificar y ejecutar de modo que
revele la naturaleza de los suelos, y no se debe realizar como un simple procedimiento rutinario.
Así el tipo y magnitud de las técnicas de exploración, de las pruebas in situ y de
los métodos de muestreo se deben elegir con base en las incógnitas asociadas al terreno, los
peligros geológicos que cabe esperar razonablemente, la carga que va a imponer la
estructura por construir y el grado de asentamientos que puede tolerar la edificación ya
terminada.
La intensidad y metodología del trabajo exploratorio varían mucho (no existe ningún método
estándar aplicable a todos los casos, y no conviene imponerlo).
En zonas bastante urbanizadas, donde las condiciones superficiales y características

ingenieriles del terreno ya se conocen bastante bien gracias a trabajos previamente
realizados en otras estructuras, una investigación apropiada podría consistir en hacer un
trabajo pequeño de confirmación de datos, incluso cuando la estructura en un proceso de
diseño sea una edificación grande.
Por el contrario, cuando se va a implantar una estructura ligera en una región
aislada, con malas condiciones sub-superficiales, conviene realizar una investigación
exhaustiva. Algunos reglamentos de construcción exigen programa de exploración del suelo; sin
embargo, no se debe olvidar que sólo se trata de los criterios mínimos. Por tanto, el pliego
literal a dichas exigencias no constituyen una práctica ingenieril prudente. La mejor norma es: el
ingeniero de cimentación debe estar razonablemente seguro de que no quedan incógnitas de
importancia respecto al terreno, y debe conocer cuáles son las características más determinantes
de los materiales del subsuelo.
Conforme a esta filosofía profesional general, a
menudo es recomendable hacer investigaciones
subsuperficiales en dos o más fases, cada una de las cuales
aportan un número mayor de detalles. Se puede
comenzar por unos cuantos barrenos o algún otro tipo de
exploración en la que se manejen inter-espacios grandes. A
partir de estas técnicas se pueden establecer la
estratigrafía y propiedades generales del suelo o terreno.
Luego se planifica una segunda fase, cuya finalidad es llenar
los huecos que dejó la primera, confirmar la uniformidad
o predecibilidad del terreno y delinear y definir cualquier
anomalía. En una tercera fase de detalle sólo se acabará de
definir las anomalías o se realizaran las pruebas especiales
impuestas por los problemas
específicos de la edificación que se está diseñando.
Técnicas de detección remotas
Estos métodos aportan pruebas indirectas de la naturaleza de los minerales del
subsuelo. No indican de modo directo las propiedades ingenieriles del terreno, pero sí
permiten conocer las profundidades de los estratos en muchos casos, así como hacer
evaluaciones cualitativas de los materiales.

Las inspecciones aéreas son
muy apropiadas cuando es necesario
explorar grandes extensiones. Ver
Tabla... Clasificación Unificada de
Suelos, incluyendo datos de
identificación y descripciones. El
análisis de fotografías aéreas
estereoscópicas ordinarias, fotografías
infrarrojas térmicas y de colores
falsos, fotografías multiespectrales de
satélite o imágenes de radar aéreo de
soslayo puede revelar la topografía y
drenaje superficial de los terrenos, las
características lineales que reflejan la
estructura geológicas de éstos, su tipo
de suelo superficial y, a menudo, el
tipo de roca subyacente.
Estas técnicas son particularmente útiles para localizar sumideros rellenos en
regiones de tipo karst, donde estos pueden estar muy próximos entre sí.
La exploración geofísica aporta gran información muy rápidamente y es muy
económica como manera de complementar los datos obtenidos mediante barrenos o
perforaciones exploratorias. Las técnicas geofísicas incluyen reflexión y refracción sísmica,
pruebas sísmicas de tiro y galería, resistividad eléctrica, cuantificaciones microgravimétricas
y elaboración de perfiles acústicos del subsuelo.
La exploración sísmica de los subsuelos es resultado secundario de las prácticas
estandarizadas de exploración petrolera para la detección de discontinuidades en la
estructura del suelo. Los principios que entran en juego son las conocidas características de
transmisión, reflexión y refracción de las ondas sonoras al pasar a través de materiales con
distintas densidades. El método consiste en registrar el tiempo que tardan las ondas sonoras
inducidas por explosiones o golpes de martillo en llegar a diversos puntos del terreno.

En una técnica parecida, se utiliza la variación en
la conductividad eléctrica de las diversas densidades del suelo
y de las discontinuidades de contacto de las capas. Para el
método microgravimétrico se utilizan
pequeñísimas variaciones en el campo de gravedad, lo que
permite ubicar huecos subsuperficiales o cambios en el tipo de
roca. La elaboración de perfiles del subsuelo se emplean en
estudios marinos para obtener un registro continuo, a partir
de la reflexión sísmica, de los contactos
estratigráficos del subsuelo marino.
En muchos casos, los métodos geofísicos permiten obtener un buen cuadro de
propiedades del suelo o terreno, profundidad de las capas y profundidad hasta la roca
subyacente. Sin embargo, no cabe esperar que produzcan más que un cuadro promedio o
estadísticos de las condiciones, o que permitan más que una identificación aproximada de
los tipos de suelos. No obstante la información que se obtiene de ellos es una guía excelente para
programar una investigación exploratoria completa y puede ser inapreciable para deducir la
información correspondiente al terreno ubicado entre barrenos muy distantes entre sí.
Exploración in situ y técnicas de prueba
Existe una amplia variedad de técnicas para la investigación in situ de las
condiciones subsuperficiales del suelo.
Algunos de esos métodos se han estandarizado y muchos de ellos se utilizan en todo
el mundo.
a) Pozos y zanjas de prueba a cielo abierto
Estos métodos permiten hacer una observación visual directa y
posibilitan la toma manual de muestras del suelo, aunque están
limitados a profundidades prácticas de 3 ó 4 m. Las zanjas son útiles para
ubicar los puntos de contacto con estratos que se profundizan
agudamente.
Los pozos de prueba son un medio rápido y económico de obtener información del
subsuelo, pero no se deben utilizar por separado, a menos que se conozcan los materiales que
hay por debajo del pozo o cuando esta información no tiene importancia. Los suelos
descubiertos con los pozos o zanjas a cielo abierto se muestrean fácilmente clavando a mano
tubos de pared delgada en el fondo o los taludes de la excavación.

b) Sondas
Se trata de sondas taladradas o clavadas, sin toma de muestras, cuya finalidad es
localizar la roca madre y obtener cortes destinados a la identificación del suelo o terreno. Las
sondas clavadas permiten evaluar adecuadamente las propiedades del suelo. Las sondas para la
localización de la roca madre también aportan información sobre la solidez relativa
de ésta, lo que se mide a partir de la velocidad de penetración de la barrena cuando ésta es
sometida a una presión descendente constante.
c) Perforaciones
El método tradicional de exploración del subsuelo consiste en perforar (taladrar) y
examinar agujeros y el material que de ellos se extrae. Sin embargo muchos de los
problemas de construcción de cimientos, que a menudo son muy costosos, resultan del uso
de métodos inapropiado de muestreo por horadación o de una confianza excesiva en la
extrapolación de los resultados. En consecuencia, para la planificación y ejecución de las
exploraciones del suelo o terreno mediante perforaciones se debe recurrir a una evaluación
ingenieril experta.
Sólo cabe esperar que una perforación permita conocer a ciencia cierta las
condiciones que prevalecen en el sitio en que ésta se práctica. En consecuencia, la
información así obtenida puede ser representativa o no de las condiciones que prevalecen entre
una perforación y otra. Por tanto el número y ubicación de las horadaciones requieren una buena
experiencia y juiciosa evaluación.
En muchos reglamentos municipales y estatales de construcción se especifican un
número mínimo de perforaciones para cada tamaño de terreno. La información así
obtenida, sin embargo, puede ser insuficiente para el diseño y la construcción de los
cimientos. Muy a menudo, después de haber realizado las perforaciones que exigen los
reglamentos, se retira del sitio el equipo de perforación; luego, durante la excavación o
construcción de los cimientos, se descubren capas de discontinuidad en el sitio.
Cuando ya se está en esa fase de la construcción, el costo de nuevas perforaciones es muy
elevado; no obstante, es necesario hacerlas.
Sin excepción, el costo de esta exploración representa apenas una pequeña parte del
desperdicio que representaría, de otro modo, el sobrerefuerzo de la cimentación para
compensar la falta de información, o las revisiones de corrección que serían necesarias
durante la construcción de los cimientos de la industria.

La estrategia más usual para realizar las perforaciones complementarias es elegir el
punto intermedio de la distancia entre las perforaciones previas que arrojan resultados
diferentes. Luego si la nueva perforación no representa un promedio razonable de las dos
previas, se efectúa otra perforación entre el par que tiene la mayor discrepancia. Según sean
los resultados, es probable que se necesiten más perforaciones. De esta manera se puede
precisar razonablemente la ubicación de los cambios encontrados en las condiciones del terreno y
se elimina la necesidad de hacer exageraciones innecesarias en la cimentación.
Las perforaciones se ejecutan por medio de extensiones para barrenas rotatorias.
Durante la perforación se utiliza un líquido circulante cuya función es retirar el material
desprendido. A fin de evitar la contaminación de las muestras de suelo que se toman con la
barrena, en general conviene usar el método de perforación con taladro giratorio y lodo
bentonítico como líquido circulante.
Independientemente del método al que se recurra, se debe tener mucho cuidado para
que el nivel del líquido dentro del agujero jamás sea inferior al nivel del manto friático,
incluso durante el intervalo en que se están retirando de la perforación los implementos
de la barrena.
Durante la perforación y el muestreo de perforaciones, es
necesario que un ingeniero, geólogo o técnico capacitado lleve una
bitácora. (Ver Fig..... Bitácora de perforación de suelos) en la que
anote las profundidades de perforación a que se toman
muestras o realizan pruebas, las profundidades donde ocurren
cambios de estratos y la profundidad del manto friático; además
conviene anotar también los resultados de cualquier prueba
realizada in situ, como la prueba estándar de penetración (ASTM
D 1586).
Por otra parte, las bitácoras deben mantener una descripción completa de todos los
materiales encontrados o detectados en las escorias y muestras.
Cuando la barrena topa con rocas, en la bitácora se anota
el tipo de material extraído, haciendo referencia a la longitud y
porcentaje de la distancia perforada en la roca; cualquier filón
intemperizado o interrupción en el material del suelo; y
cualquier fractura y su inclinación. En el caso de muchas
formaciones rocosas, la evaluación de la designación de calidad de la roca (RQD; del inglés rock
quality designation) y su anotación en la bitácora son un buen indicador de la solidez del estrato
rocoso.

Las perforaciones son un método que permite muestrear los subsuelos y hacer
pruebas al mismo tiempo. La prueba más común en perforaciones es la prueba estándar en
penetración (SPT del inglés Standard Penetration Test) (ASTM D 1586). En dicha prueba, se clava en
el fondo de la perforación, mediante golpes con una masa de 63 kg (140 lbs) que
se deja caer desde una altura de 75 cm, un muestreador de barril hendido, o cuchara, de 5
cm (2 pulg) de diámetro externo. Se registra el número de golpes necesarios para incrustar
30 cm (12 pulg) la cuchara, y esa cifra recibe el nombre de valor N en golpes/pie. N es un
indicador de la densidad de los suelos granulares y puede reflejar la resistencia de las
arcillas no moldeables.
En la Tabla siguiente se muestran valores de N para suelos clasificados como pobres
y por lo tanto de inaceptable aplicación en cimentaciones.
Tipos de Suelos Valor de N
Suelos Orgánicos < 4
Suelos Arcillosos < 4
Suelos Arenosos < 10
La STP (Standard Penetration
Test) da por resultado muestras
moderadamente alteradas, pero
aceptables para la observación,
clasificación y evaluación conforme a
índices. Sin embargo el número de
golpes está sujeto a muchas influencias
durante la perforación y muestreo, así
como a ciertos factores de los materiales
penetrados. Por tanto, N es una medida
que se debe evaluar muy
Penetrometro dinamico
cuidadosamente. Para más detalles véase la referencia Bibliográfica ....
Otros medios de prueba en perforaciones son la cizalla de aspas, que sirve para
medir in situ la resistencia de las arcillas y los suelos orgánicos a la fuerza cortante, y el
manómetro, en el que una membrana vertical expansible, colocada dentro de una
perforación, mide la rigidez y la resistencia del suelo circundante.

Los aparatos de muestreo de suelos y rocas se deben elegir con cuidado para
optimizar la colección de material y reducir al mínimo las alteraciones en la muestra. Las rocas
macizas y no intemperizadas se muestrean generalmente con barrenas giratorias con brocas de
diamante. Estas existen en varios tamaños, desde las AX hasta las de 10 cm (4.5 pulg) de
diámetro externo. La broca NX es la de uso más frecuente, aunque las de mayor tamaño
extraen más material cuando las rocas están intemperizadas, fracturadas o porosas.
También mejora la cantidad de material obtenido cuando se usan barrenas de varios
tubos. En la figura .... se presenta una bitácora como ejemplo del trabajo de perforación de roca.
La barrena STP es un muestreador relativamente bueno para la mayor parte de los
suelos, aunque la muestra exhibe alteraciones moderadas. En el caso de los suelo o terrenos
arcillosos de consistencia firme a dura, se obtienen muestras relativamente intactas
mediante el uso de tubos de Shelby, de pared delgada, introducido con mecanismos
hidráulicos. Cuándo los suelo o terrenos son arcillosos blandos o arenosos sueltos, un
muestreador de pistón da mejores resultados. Los suelo o terrenos densos y las rocas muy
intemperizadas se pueden muestrear con los muestreadores Tipo Dennison o Pitcher.
El sondeo con un penetrómetro cónico es una técnica completamente eficaz cuando
se usa en combinación con muestreos por perforación. En el cono holandés impulsado
hidráulica o mecánicamente se utiliza una punta cónica para medir la resistencia a la
penetración; detrás de esa punta va una manga o camisa, con la que se mide la resistencia por
fricción. Estos dos valores son buenos indicadores de la resistencia y rigidez del suelo, por lo que
son índices relativamente confiables del tipo de suelo de que se trata.
Los penetrómetros cónicos también se impulsan dinámicamente con una masa como
se hace con el STP. Así obtenidos, los resultados de la prueba son análogos a la cuenta de golpes
de la STP y sirven para los mismos fines aplicando las correcciones apropiadas.
Pruebas de laboratorio
Básicamente, las pruebas de laboratorio generan
datos más exactos sobre las propiedades ingenieriles del
suelo o terreno que las interpretaciones de las pruebas
simples de campo (siempre que las muestras sean en
verdad representativas de las condiciones del subsuelo). El
análisis de suelos en laboratorios se ha desarrollado hasta
convertirse en una maraña de pruebas interrelacionadas,
con una variedad de criterios y métodos.

La American Society for Testing and Materials (ASTM) publica periódicamente un
resumen de esos procedimientos (SPT 479, Special Procedures for Testing Soil and Rock for
Engineering Purposes). Muchas de las técnicas de prueba son exclusivamente aplicables
a ciertos grupos de suelos, por lo que los datos resultan incorrectos cuando se intenta su
utilización de alguna otra manera. Cuando estructuras afectables por los asentamientos,
grandes terraplenes, presas o taludes pronunciados se van a cimentar sobre suelos blandos
o de propiedades inciertas, conviene realizar pruebas de laboratorio sobre muestras
representativas.
Sin embargo, dichas pruebas son costosas y lentas, por lo que, salvo en proyectos muy
importantes, generalmente sólo se realizan unas cuantas de ellas. Por todo lo anterior,
las muestras para análisis se deben escoger cuidadosamente.
* Las pruebas de índice, como las de los límites de Atterberg, de densidad y de
distribución granulométrica, sirven para clasificar y caracterizar los suelos, conocer sus
características ingenieriles generales, evaluar su aptitud como material de relleno y
estimar su potencialidad de corrección mediante las técnicas de mejora del terreno. Es
común realizar varias de estas pruebas en cada estrato de interés.
* Las pruebas de compresibilidad, como las de consolidación y de compresión triaxial,
generan valores que permiten evaluar los asentamientos que ocurren bajo carga. Las
pruebas de consolidación se hacen sobre suelos plásticos, mientras que las de
compresión triaxial se destinan a suelos granulares. Asimismo, las pruebas de
consolidación y la máxima presión a que ha sido sometido el suelo con anterioridad. Las
pruebas de compresión triaxial también sirven para evaluar la rigidez de las arenas
(una propiedad que aumenta al elevarse la presión de confinamiento) y el incremento
de resistencia de las arcillas por consolidación.
* Las pruebas de resistencia en laboratorio miden la resistencia del suelo a fin de
calcular su capacidad de carga, la resistencia a los empujes laterales de la propia tierra
y la estabilidad de los taludes. La resistencia de las arenas se mide por medio
de pruebas triaxiales y directas de esfuerzo cortante. Las pruebas con cizalla de
aspas, compresión y confinamiento y compresión triaxial, que se realizan en
laboratorio, son aplicables a los suelos de tipo cohesivo.

Al efectuar las pruebas de resistencia, es
necesario que las condiciones de drenaje durante
ellas reproduzcan lo más fielmente posible las
condiciones que prevalecerán en el estrato del
suelo o terreno cuando se imponga la carga
esperada. Todas las pruebas, salvo la triaxial, se
realizan en condiciones no drenadas y se
aproximan a las condiciones de carga rápida del
terreno, como sucede con la mayoría de las
cimentaciones y excavaciones para construcción.
Las pruebas triaxiales permiten realizar los estudios bajo condiciones no drenadas,
consolidadas no drenadas y consolidadas drenadas. Las pruebas que se realizan en
condiciones drenadas sirven para conocer factores como la estabilidad bajo un
terraplén después de haber disipado las presiones excesivas en los poros.
Si existe la posibilidad de que las arenas saturadas sueltas queden sometidas
a cargas sísmicas, su resistencia a cargas cíclicas y su potencial de licuefacción se miden
mediante pruebas triaxiales cíclicas.
MEJORA DEL SUELO O TERRENO
El suelo como material ingenieril, se diferencia de la piedra, la madera y otros
materiales naturales por el hecho de que puede ser modificado para darle las características
deseadas. La mejora del suelo es una práctica antiquísima que permite construir en
terrenos con condiciones marginales, por lo que se emplea con frecuencia en la ingeniería
geotécnica contemporánea.
La corrección se realiza a través de métodos aplicados in situ o mediante la
construcción de rellenos artificiales. En cualquier caso, los objetivos son una mayor
capacidad de carga y la prevención de asentamientos. Se han desarrollado muchas técnicas, como
densificación, sobrecarga, nivelación y construcción de rellenos, que gozan de amplia aceptación.
Estos métodos han sido la causa, en buena medida, del creciente uso de terrenos
marginales a bajo costo.

Rellenos artificiales
En el presente capítulo, el término relleno se refiere a los materiales térreos que se usan
principalmente para nivelar o elevar la superficie del terreno, y no a las estructuras de contención,
como diques de tierra. Sin embargo, casi todos los principios generales que se presentan son
aplicables a ambos tipos de obras.
La mayor parte de los terrenos necesitan algún tipo de relleno artificial, al menos para
asentar las losas (firmes) para pisos y pavimentos. No obstante, esos rellenos presentan
muchos problemas, como compactación inadecuada, cambios de volumen y asentamientos
imprevistos causados por su propio peso. A fin de obviar esos problemas, los rellenos se
consideran elementos estructurales del proyecto, de modo que también se diseñan con
esmero. Los materiales y su granulometría, colocación, grado de compactación
y, ocasionalmente, espesor, deben ser cuidadosamente elegidos para soportar las cargas
previstas.
Existen dos tipos básicos de relleno: el que se hace en seco mediante maquinaria y
técnicas ordinarias de movimiento de tierras, y el que se realiza en húmedo con dragas
hidráulicas. Este último tipo es el que se suele utilizar para la construcción de bordes de
contención de aguas o para grandes rellenos.
Hay una amplia variedad de materiales y tamaños de partículas que resultan
adecuados para rellenos en la mayor parte de los casos, aunque se debe evitar el uso de
materia orgánica y basura. La economía sugiere que el banco de materiales de rellenos esté
lo más cerca posible del lugar de la obra y, sin embargo, esto mismo cancela la posibilidad
de usar ciertos tipos de material.
Por ejemplo, es probable que los factores económicos impidan el secado de suelos
de grano fino saturados con agua. En casi todos los rellenos, el tamaño máximo de los
fragmentos para la capa de 45 cm situada inmediatamente por debajo de los cimientos, losas
o a la superficie del terreno, debe ser de 7,5 cm de diámetro, es decir, una sexta parte del
espesor.
La prueba más común para evaluar la utilidad aproximada de los suelos como
material de relleno y fijar una especificación de compactación mínima es la prueba de
relación humedad-densidad (ASTM D698 y D1557), a la también se da el nombre de prueba
Proctor. En la figura .... se presenta un ejemplo de prueba Proctor, con los resultados
correspondientes a arenas, limos y arcillas, así como la línea de saturación del
100%, o de cero burbujas de aire.

Es necesario realizar varias pruebas sobre el material de relleno y establecer su
relación estándar de humedad -densidad. El punto más elevado de la curva representa la
máxima densidad obtenible en laboratorio, según el método de prueba, y el contenido
óptimo de humedad.
Las dos pruebas de la ASTM representan diferentes niveles de trabajo de
compactación. No obstante, en el campo se puede realizar una compactación más intensa que
en el laboratorio. De este modo, es factible que exista una diferente relación de humedad-
densidad en el terreno; por tanto, los resultados de la prueba Proctor no deben ser
considerados como una propiedad inherente del material. Las curvas indican el contenido
de humedad y el control que se necesita en el campo a fin de obtener la densidad especificada.
Compactación de terrenos
El grado necesario de compactación de los rellenos se expresa normalmente como
un porcentaje mínimo de la máxima densidad en seco, obtenida mediante una prueba de
laboratorio, que se debe lograr dentro de ciertos límites estipulados de humedad. Por lo general
se especifican densidades que representan del 90 al 100% de densidad máxima, cuando el
contenido de humedad es del 2 al 4% del contenido óptimo de humedad. (La prueba ASTM
D1557 sirve como punto de referencia cuando se necesita una gran capacidad de carga y
baja compresibilidad; la ASTM D698 es adecuada si los requisitos no son tan estrictos, como sucede
en zonas de estacionamiento ,aparcamiento). En casi todos los rellenos, basta con un 90 a 95% de
la densidad máxima; la compactación del 100% es necesaria en el caso de carreteras, zapatas
de cimentación y otras estructuras de las
edificaciones industriales intensamente cargadas.
Nótese que las densidades del campo pueden
representar más del 100% del valor máximo calculado en
laboratorio. Además, si se hace un trabajo de
compactación más intenso, esas densidades se pueden
lograr con humedades por debajo de la curva establecida en
el laboratorio.
No obstante, no se debe sobrecompactar los
materiales de grano fino que estén en el lado seco de la
curva óptima, ya que luego pueden expandirse y aflojarse al
saturarlos con agua.

Los rellenos ordinarios, en las construcciones industriales, se construyen en capas de
10 a 60 cm de espesor. Cada capa se compacta antes de colocar la siguiente. El grado de
compactación real se determina por medio de pruebas de densidad, efectuadas en el
campo, sobre muestras de cada capa. Para ese fin, es necesario medir la densidad húmeda y
el contenido de humedad, aparte de calcular la densidad en seco. Las densidades se miden
en el campo con los métodos de cono de arena (ASTM D1556) o de globo volumétrico
(ASTM D2167), si la muestra no está alterada, o en caso contrario con el medidor nuclear
de humedad-densidad (Densímetro Nuclear). A menudo basta con una prueba por cada
350 a 900 m3 de relleno.
En proyectos a gran escala, en los que se utiliza maquinaria pesada de
compactación, es posible tender capas de 45 a 60 cm y más de espesor. Sin embargo, en casi
todos los proyectos los espesores de las capas deben ser limitados al máximo que
garanticen la densidad exigida los equipos de compactación disponibles en Obra.
Por lo general no es necesario compactar los rellenos hidráulicos que se construyen con
suelos dragados en el momento de colocarlos; algunos, incluso, jamás se compactan.
En estos casos, un fenómeno común es la segregación de las fracciones de limos y
arcillas dentro del material dragado, pero esto no tiene efectos nocivos; sin embargo, se debe
evitar la acumulación de estos materiales finos en los huecos adyacentes a los bordes o debajo de
estructuras. El uso adecuado de diques internos, vertederos y técnicas de decantación
impide tal acumulación.
Siempre se debe tener presente que los rellenos son cargas muertas muy pesadas, por
lo que pueden someter a esfuerzos muy intensos los estratos subyacentes del suelo, incluso
los profundos. Una capa de 30 cm de relleno compactado equivale, en carga, a 1.5 niveles de un
edificio ordinario de oficinas. Se pueden presentar problemas indeseables, tales como, si una
edificación está plantada a horcajadas encima de la línea de contención
de un relleno, es muy probable que ocurra un asentamiento diferencial perfectamente
delineado.
Los rellenos hidráulicos profundos llegan a ocasionar hundimientos superficiales del orden de
varios decímetros.
Las estructuras apoyadas en pilotes, con firmes (losas a nivel del terreno) asentados
en rellenos profundos, pueden, conforme el relleno se asienta, sufrir daños ocasionados por
la diferencia de movimiento de los firmes, entradas de servicio y entradas principales respecto
a la estructura piloteada.

Los tirantes de anclaje que se utilizan para los bordos de contención de aguas y que
pasan a través del relleno hidráulico llegan a tener sobrecargas debidas al asentamiento
subsecuente del relleno; a fin de evitar esas sobrecargas, los tirantes deben quedar alojados
dentro de tubos antes de cubrirlos con el relleno.
Densificación
Para la densificación se utilizan varias técnicas diferentes, que en general consisten
en alguna forma de vibración. La densificación es la compactación in situ de los suelos,
principalmente de tipo granular, con el objeto de aumentar su densidad. La posibilidad de aplicar
estos métodos depende, como se muestra en el figura..., del tamaño de las partículas del suelo.
En consecuencia, la distribución granulométrica es un factor que debe ser evaluado
cuidadosamente antes de escoger el método de densificación.
Las arenas limpias pueden ser densificadas fácilmente hasta una profundidad de 1.8
m mediante el simple paso de una pesada aplanadora vibratoria con rodillo de acero. La
frecuencia de vibración es ajustable en cierto grado, aunque en general se obtienen
resultados óptimos dentro de los límites de 25 a 30 Hz. (Por debajo del nivel de 1.8 m, la
densificación es mínima e incluso se da el caso de que se aflojen los 30 cm superficiales si se insiste
en la compactación.)
Los métodos de vibroflotación y Terra-Probe
incrementan las densidades de las arenas mediante la
inserción repetida de las sondas vibratorias. Los huecos
cilíndricos que se forman con el vibrador se rellenan luego con
arena acarreada del terreno. Los puntos de inserción del vibrador
suelen ir agrupados, con una separación típica de 1.5 m en los sitios
donde se van a erigir las columnas del edificio. Con este método se
obtienen densidades relativas de un 85 %
o más en toda la profundidad de inserción, la cual puede ser de
más de 12 m. Estas técnicas, sin embargo, no sirven cuando
el contenido de partículas finas del suelo es de más de un 15
% o cuando hay materia orgánica en forma coloidal en
cantidades de más del 5 % en peso.
Los pilotes de compactación son de una alternativa que se emplea para densificar las arenas
y permitir el uso subsecuente de cimientos poco profundos. Los pilotes pueden ser
de cualquier material, aunque generalmente son de madera o se trata de un pilote de arena por
sustitución, el cual se construye hincando en el terreno un casquillo que luego se rellena con arena.
El volumen que desplazan los pilotes y la vibración que provoca la operación de hinca, densifican
el suelo circundante.

Guia ceneval ingenieria_civil 2013

Guia ceneval ingenieria_civil 2013

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Guia ceneval ingenieria_civil 2013

Similar a Guia ceneval ingenieria_civil 2013 (20)

Último

Último (20)

Guia ceneval ingenieria_civil 2013