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Introducción Se entiende por Preparacion de los suelos al conjunto de actuaciones a realizarse en un terreno para la ejecución de una obra. Dicho conjunto de actuaciones puede realizarse en forma manual o en forma mecánica. Previo al inicio de cualquier actuación, se deben efectuar los Trabajos de Replanteo (El Replanteo es la operación que tiene por objeto trasladar fielmente al terreno las dimensiones y formas indicadas en los planos que integran la documentación técnica de la obra.), prever los accesos para maquinaria, camiones, rampas. En los apartados siguientes se describen el conjunto de actuaciones inherentes al movimiento de tierras. Excavaciones y Vaciados Es habitual que antes de comenzar el movimiento de tierras, se realice una actuación a nivel de la superficie del terreno, limpiando de arbustos, plantas, árboles, broza, maleza y basura que pudiera hallarse en el terreno; a esta operación se la llama despeje y desbroce. Cuando ya se encuentra el terreno limpio y libre, se efectúa el replanteo y se comienza con la excavación. Excavación La excavación es el movimiento de tierras realizado a cielo abierto y por medios manuales, utilizando pico y palas, o en forma mecánica con excavadoras, y cuyo objeto consiste en alcanzar el plano de arranque de la edificación, es decir las cimentaciones. Clasificación de las excavaciones. Excavación en terreno blando. Puede ser ejecutada valiéndose exclusivamente de la pala. El material del suelo puede ser de tipo arenoso, arcilloso o limoso, o una mezcla de estos materiales; también puede contener materiales de origen orgánico. Excavación en terreno semiduro. Puede ser ejecutada valiéndose exclusivamente de picota. El material puede ser en tal caso una mezcla de grava, arena y arcilla, moderadamente consolidada, o bien una arcilla fuertemente consolidada. Excavación en terreno duro. Puede ser ejecutada valiéndose exclusivamente de la chuzo. El material puede ser una mezcla de grava, arena y arcilla, fuertemente consolidada.
Excavación en terreno muy duro. Puede ser ejecutada valiéndose necesariamente del uso de maquinaria especializada. El tipo de material puede ser una roca semi-descompuesta. Excavación en roca. La que precisa para su ejecución del uso de explosivos. El material puede estar constituido por un manto de roca, o por piedras de gran tamaño, que no pueden ser removidas mediante el uso de maquinaria. Maquinaria de movimiento de tierras La maquinaria de movimiento de tierras se caracteriza por consistir, en general, en equipos autopropulsados utilizados en construcción de caminos, carreteras, ferrocarriles, túneles, aeropuertos, obras hidráulicas, y edificaciones. Está diseñada para llevar a cabo varias funciones, como son: soltar y remover la tierra, elevar y cargar la tierra en vehículos que han de transportarla, distribuir la tierra en tongadas de espesor controlado, y compactar la tierra. Algunas máquinas pueden efectuar más de una de estas operaciones. Pala excavadora. Existen varios tipos: por su forma de locomoción pueden clasificarse en excavadoras sobre orugas, o sobre neumáticos o llantas. Topadora. Estas máquinas remueven y empujan la tierra con su cuchilla frontal. La eficiencia de estas máquinas se limitan a desplazamientos de poco más de 100 m en horizontal. Existen dos tipos: bulldozer (cuchilla fija) y angledozer (su cuchilla puede pivotar sobre un eje vertical). Estas máquinas suelen estar equipadas con dientes de acero en la parte posterior, los que pueden ser hincados en el terreno duro, al avanzar la topadora con los dientes hincados en el suelo lo sueltan para poderlo luego empujar con la cuchilla frontal. Pala cargadora frontal. Estos equipos se utilizan para remover tierra relativamente suelta y cargarla en vehículos de transporte, como camiones o volquetes. Son generalmente articuladas para permitir maniobras en un espacio reducido. Mototraílla o simplemente traílla. Estas máquinas se utilizan para cortar capas uniformes de terrenos de una consistencia suave, abriendo la cuchilla que se encuentra en la parte frontal del recipiente. Al avanzar, el material cortado es empujado al interior del recipiente. Cuando este se llena, se cierra la cuchilla, y se transporta el material hasta el lugar donde será depositado. Para esto se abre el recipiente por el lado posterior, y el material contenido dentro del recipiente es empujado para que salga formando una tongada uniforme.
-Remover material de la parte alta del talud para reducir la altura del talud. La técnica de conformación del terreno es muy utilizada, especialmente en carreteras, debido a su bajo costo y a la disponibilidad de equipos como retroexcavadoras y buldózeres. Una de las principales ventajas de la conformación del terreno es la facilidad de realización y la existencia de personal calificado y equipos para su realización. Nivelacion La nivelación de los suelos es una forma de acondicionamiento que consiste en la remoción de suelo de las partes altas, su acarreo y depósito en las bajas, a fin de dejar una superficie plana. Esta actividad comprende todas aquellas acciones que permiten alcanzar las cotas indicadas en los planos del proyecto para las diversas estructuras a emplazar en él. Limpieza del terreno, remoción de la capa superficial, desmonte y descapote necesario de las áreas cubiertas de rastrojo, árboles, arbustos, maleza y cultivos, y la remoción de tocones y raíces que obstaculicen la ejecución de las obras y que impidan el trabajo normal del equipo de movimiento de tierras. Incluye la demolición de obras preexistente en el sitio seleccionado y la disposición o eliminación de todos los materiales provenientes de las operaciones de desmonte y limpieza en botaderos autorizados. Compactación La compactación del suelo es el proceso por el cual un esfuerzo aplicado a un suelo causa densificación a medida que el aire se desplaza de los poros entre los granos del suelo. Cuando se aplica un esfuerzo que causa la densificación debida al agua (u otro líquido) que se desplaza entre los granos del suelo, se produce la consolidación, no la compactación. Normalmente, la compactación es el resultado de maquinaria pesada que comprime el suelo. La compactación del suelo es una parte vital del proceso de construcción. Se usa para dar soporte a entidades estructurales, como cimientos de edificios, caminos, pasillos y estructuras de retención de tierra, por nombrar algunos. Para un tipo de suelo dado, ciertas propiedades pueden considerarlo más o menos deseable realizar adecuadamente para una circunstancia particular. En general, el suelo preseleccionado debe tener la resistencia adecuada, ser relativamente incompresible para que el asentamiento futuro no sea significativo, sea estable frente al cambio de volumen ya que el contenido de agua u otros factores varían, sea duradero y seguro contra el deterioro, y posea la permeabilidad adecuada. Para asegurar que se logre una compactación adecuada del suelo, las especificaciones del proyecto indicarán la densidad del suelo requerida o el grado de compactación que se debe
lograr. Estas especificaciones generalmente son recomendadas por un ingeniero geotécnico en un informe de ingeniería geotécnica. Las técnicas disponibles pueden ser clasificadas como:
- Estático: un gran esfuerzo se aplica lentamente al suelo y luego se libera.
- Impacto: el esfuerzo se aplica al dejar caer una gran masa sobre la superficie del suelo.
- Vibración: se aplica un esfuerzo de manera repetida y rápida a través de una placa o un martillo accionados mecánicamente. A menudo se combina con compactación rodante (ver a continuación).
- Giros: un esfuerzo estático se aplica y mantiene en una dirección mientras el suelo está sujeto a un movimiento giratorio alrededor del eje de carga estática. Limitado a aplicaciones de laboratorio.
- Balanceo: se hace rodar un cilindro pesado sobre la superficie del suelo. Comúnmente utilizado en campos de deportes. Los compactadores de rodillos suelen estar equipados con dispositivos vibratorios para mejorar su efectividad.
- Amasamiento: el corte se aplica alternando el movimiento en posiciones adyacentes. Un ejemplo, combinado con la compactación por laminación, es el rodillo de "pata de gallo" utilizado en la compactación de residuos en vertederos Los ensayos de compactación Proctor Normal y Proctor Modificado son dos de los ensayos más utilizados en el estudio de compactación de suelos para la construcción de terraplenes y otras obras de tierra. Ensayos de Compactacion Ensayo Proctor Estándar o Normal El ensayo Proctor estándar persigue determinar la densidad seca máxima de un suelo y la humedad optima necesaria para alcanzar esta densidad. Para ello se utiliza un molde cilíndrico de 1 litro de capacidad que se rellena con 3 capas de material debidamente compactadas mediante una maza estandarizada de 2,5 kg que se deja caer libremente una altura de 305 mm. El material a ensayar previamente se ha desecado y tamizado por el tamiz 20 mm UNE o el correspondiente ASTM y posteriormente humedecido con distintos valores de humedad, una por cada muestra necesaria.
Aprovechar al máximo los cortes para compensar los terraplenes con las menores distancias posibles de transporte y reducir a un mínimo los botes provenientes de los cortes y los préstamos de material para construir los terraplenes. Importancia del Diagrama de Masa El uso de diagrama de masas ayuda a los diseñadores y a los contratistas a entender dónde tienen lugar los grandes desplazamientos de materiales y como indicadores clave utilizados para comparar la economía en diseños alternativos. HILF ¿Qué es el ensayo CBR? El ensayo CBR (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de California) se emplea para evaluar la capacidad portante de terrenos compactados como terraplenes, capas de firme, explanadas así como en la clasificación de terrenos. La prueba CBR consiste básicamente en compactar un terreno en unos moldes normalizados, sumergirlos en agua y aplicar un punzonamiento sobre la superficie del terreno mediante un pistón normalizado. Este procedimiento mide la carga necesaria para penetrar un pistón de dimensiones determinadas a una velocidad previamente fijada en una muestra compactada de suelo después de haberla sumergido en agua durante cuatro días a la saturación más desfavorable y luego de haber medido su hinchamiento. La muestra se sumerge para poder prever la hipotética situación de acumulación de humedad en el suelo después de la construcción. Por ello, después de haber compactado el suelo y de haberlo sumergido, se lo penetra con un pistón el cual está conectado a un pequeño "plotter" que genera una gráfica donde se representa la carga respecto la profundidad a la que ha penetrado el pistón dentro de la muestra. Fundaciones Se denominan fundaciones o cimentación al conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación o elementos apoyados en este al suelo, distribuyéndolas de forma que no superen una serie de valores máximos del terreno de apoyo. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será mucho más grande que los elementos soportados (excepto en suelos rocosos muy coherentes).
La cimentación es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la superestructura. Hay que prestar especial atención ya que la estabilidad de la construcción depende en gran medida del tipo de terreno. Podemos tener diversos tipos de cimiento o cimentación. En general podemos clasificar las cimentaciones en superficiales o directas y profundas o indirectas. Podemos establecer un tipo particular intermedio: la cimentación semiprofunda. Dentro de cada tipo de cimentación existen diversos elementos, aunque la gran mayoría de las estructuras empleen casi siempre los mismos. Cimentación superficial o directa. Son aquellos cimientos que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad de aguante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. En este tipo de cimentación, la carga se reparte en un plano de apoyo horizontal. En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se produzcan deterioros. Los elementos de apoyo que unen los soportes con el terreno e denominan zapatas. Cuando en el diseño de la cimentación se prevén muchas zapatas y próximas unas a otras se sustituyen por un elemento continuo denominado losa de cimentación. Fundaciones Indirectas Cuando el plano de asiento se encuentra muy profundo es necesario utilizar los sistemas de fundación indirectas, porque no existe un plano de asiento cercano a la superficie o cuando las cargas del edificio a construir son altas.
Losa de Fundación Las Cimentaciones por Losa , también conocidas como Cimentaciones por Placa o Plateas de Fundación , son aquellas Cimentaciones Superficiales que se disponen en plataforma, la cual tiene por objeto transmitir las cargas del edificio al terreno distribuyendo los esfuerzos uniformemente. Estas losas llevan una armadura principal en la parte superior para contrarrestar la contrapresión del terreno y el empuje del agua subterránea, y una armadura inferior, debajo de las paredes portantes y pilares, para excluir en lo posible la producción de cargas desiguales. La cimentación por losa es una buena solución cuando: La construcción posee una superficie pequeña en relación al volumen (rascacielos, depósitos, silos). La base de cimientos calculada resulta tal que la transmisión de carga a 45º representa una profundidad excesiva. El terreno tiene estratificación desigual y son previsibles asientos irregulares El terreno de asiento es flojo y de gran espesor y los pilotes a colocar serían exageradamente largos. Estratificación de los suelos La estratificación del suelo es la forma en la cual los sedimentos del suelo se acumulan unos sobre otros, en capas. La formación del suelo es un proceso que dura millones de años, y en ese tiempo se han acumulado cientos de miles de capas de distintos materiales. La roca o los suelos estratificados están compuestos de capas visibles de sedimento, que pueden medir desde pocos milímetros hasta varios cientos de metros de espesor. Están compuestos de una gran variedad de formas y materiales. Composicion de los suelos en Venezuela. Macizo de la Guayana : Abarca unos 413.000 km2, equivalentes a casi la mitad de la superficie en Venezuela. Este macizo esta formada por una meseta relativamente inexplorada de 350 a 2000 metros de altitud sobre el nivel del mar por prominencias de neis, granito, cuarcita, basalto y otras rocas básicas, con zonas interpuestas rellenas por los residuos de la erosion de las colinas y montañas. Las zonas interpuestas contienen Ultisoles (suelos podsolicos rojo-amarillos), Oxisoles (suelos lateriticos), suelos arenosos, y otros tipos asociados, siendo los antes mencionados los de mayor presencia. Los llanos : Cubren unos 270.000km2, esto es alrededor de un tercio de la superficie de Venezuela. Estos ofrecen un aspecto general de planicie uniforme. La base rocosa de esta
zona es principalmente pizarra blanda, aunque la mayor parte de los materiales de los que se forma el suelo son aluviones viejos. De los llanos pueden hacerse seis subdivisiones más o menos distintas,
**1. Llanos de Monagas
- Llanos de Mesas
- Llanura de Unare
- Llanos altos centrales
- Llanos altos occidentales
- Llanos bajos. Los llanos de Monagas** están compuestos principalmente de aluvión, que en algunos puntos es salino. Los Llanos de Mesas, en su mayor parte son arenosos. Poseen también zonas cubiertas de grava aglomerada en algunos puntos por cemento ferruginoso. Llanura de Unare, la textura dominante de sus suelos es la arcillosa y la franco-arcillosa. Llanos altos Centrales, a lo largo de los principales cursos de agua existe una abundancia de aluvión, y las superficies más viejas están en su casi totalidad cubiertas de grava, parte de la cual esta cementada con hierro. Llanos altos Occidentales , el material de partida de estos llanos presenta una abundancia de aluvión en sus suelos. Llanos bajos, se hallan principalmente en el estado Apure y Barinas, su suelo comúnmente es de tierra arenosa. Región del Delta, es una vasta región de unos 32.000km2, está formada por una capa de profunda de materiales orgánicos y de arcilla oscura aluvial, casi siempre de textura fina. Depresión de Maracaibo, abarca una superficie de unos 12.000km2 comprendido el Lago de Maracaibo. Los estratos del subsuelo de la depresión están formados por areniscas, lutitas y grupos de rocas de distintas edades geológicas. La perforación de las mismas es lo que permite la extracción de gas y petróleo. La región de Falcón, abarca unos 52.000km2 comprendiendo las montañas y la zona costera de la porción noreste central de Venezuela más la península de Paraguaná. En gran parte de la zona montuosa occidental y central queda expuesto un lecho de roca de arcilla micácea endurecida. Las tierras bajas de coro están formadas por una faja relativamente estrecha de tierra árida y tórrida a orillas del mar caribe y a lo largo de toda la región de Falcón, incluida la región de Paraguaná. Los andes venezolanos, abarca una extensión de unos 30.000km2, y sus suelos están conformados por grava cubierta de aluvión.
Son los suelos con el más avanzado desarrollo de horizontes de las regiones intertropicales. Sus componentes, como el cuarzo y la caolinita, son muy resistentes a la meteorización. Por ser pobres en arcilla y en materia orgánica, su fertilidad natural es muy limitada. Se encuentran principalmente en el estado Amazonas. También se presentan en el estado Carabobo. ARIDISOLES Constituyen los suelos de las regiones áridas y semiáridas, con poca disponibilidad de agua, por lo cual sus nutrientes químicos se encuentran en abundancia. Tienen muy poca concentración de materia orgánica. En Venezuela, su abundancia es moderada, pero ocupan extensas áreas del estado Lara y del norte de Zulia y Falcón. También se presentan en Anzoátegui, Guárico y Sucre. HISTOSOLES Los histosoles se caracterizan por ser suelos gruesos, con altísima concentración de materia orgánica, producto de la deposición fluvial durante largos períodos. Tienen una gran importancia ecológica, ya que almacenan grandes cantidades de carbono orgánico. Sin embargo, son difíciles de cultivar, ya que retienen el agua por mucho tiempo. La mayoría son ácidos y prácticamente carecen de nutrientes minerales. Además, requieren técnicas agrícolas especiales, como la aplicación cuidadosa de fertilizantes. Con una buena planificación y seguimiento pueden utilizarse para el cultivo de frutas, pero se corre el riesgo de que sufran daños por erosión. Su uso para construcción es restringido, dado que sobre los suelos húmedos las estructuras tienden a hundirse. Se encuentran en el litoral deltaico del estado Delta Amacuro y ocupan la mayor parte de esa entidad. ALFISOLES Están constituidos por la acumulación de arcilla en el horizonte «B». Tienen una fertilidad natural entre moderada y alta. Además, son de los suelos fértiles más abundantes en el planeta. En Venezuela ocupan una porción considerable del territorio. Se presentan en los estados Zulia, Cojedes, Guárico y Portuguesa.
