Definición y Tipos de Suelos
Un suelo es una acumulación de partículas sólidas, aire y agua, que se origina debido a la desintegración física y/o química de las rocas.
Tipos según su Origen y Formación
- Suelos Residuales: Formados por la acumulación in situ de la meteorización de las rocas.
- Depósitos Artificiales: Creados por la intervención humana.
Alteraciones Posteriores
Las características del suelo pueden ser modificadas a lo largo del tiempo por factores como la presión, el tiempo, el agua y el entorno.
Propiedades Fundamentales del Suelo
- Porosidad (N): Relación entre el volumen de huecos y el volumen total del suelo.
- Índice de poros (E): Cociente entre el volumen de huecos y el volumen de las partículas sólidas.
- Grado de saturación (S): Porcentaje de huecos que está lleno de agua.
- Densidad relativa (Dr): Indica el grado de compactación en suelos granulares.
- Peso específico: Relación entre el peso y el volumen del suelo.
- Límite líquido: Contenido de humedad en el que un suelo arcilloso cambia de un estado líquido a uno plástico.
- Límite plástico: Contenido de humedad en el que un suelo arcilloso cambia de un estado plástico a uno semisólido.
- Permeabilidad: Facilidad con la que el agua atraviesa la masa del suelo, tanto para entrar como para salir.
- Impermeabilidad: Dificultad con la que el agua atraviesa la masa del suelo.
Tipos de Suelo según Granulometría
- Gravas: Fragmentos de roca de gran tamaño, identificables a simple vista. Poseen alta resistencia mecánica y son muy permeables.
- Arenas: Partículas visibles a simple vista que presentan adherencia en presencia de humedad y una ligera cohesión. Son permeables.
- Limos: Partículas no visibles a simple vista, con cohesión media y tacto áspero.
- Arcillas: Partículas microscópicas de tacto suave. Son impermeables y altamente cohesivos.
Clasificación General de Suelos
Categorías Principales
- Suelos Granulares: Aquellos compuestos por un 50% o más de arenas y gravas.
- Suelos Finos o Cohesivos: Aquellos compuestos por un 50% o más de limos y arcillas.
Diámetros de Partículas
- Arcilla: Menos de 0,002 mm.
- Limo: Entre 0,002 mm y 0,05 mm.
- Arena: Entre 0,05 mm y 2 mm.
Sistema de Clasificación
La clasificación de suelos (diferente a la clasificación sísmica) a menudo sigue una nomenclatura específica: al tipo de suelo que se encuentra en mayor cantidad se le asigna la primera letra de su nombre como prefijo, y al que se encuentra en menor cantidad se le agrega la segunda letra como sufijo.
Normativa Aplicable (NCh1508)
La norma NCh1508 establece los requisitos mínimos que deben cumplir los estudios de mecánica de suelos en Chile. Define aspectos clave como:
- Ensayos a realizar.
- Cantidad de puntos de exploración.
- Profundidad mínima de los puntos de exploración.
Ensayos Geotécnicos Comunes
- Granulometría: Mediante una serie de filtros y tamices, se determina en qué proporciones relativas se encuentran los diferentes tamaños de partículas en una muestra de suelo.
- Ensayo de Penetración Estándar (SPT): Se deja caer un martillo de un peso determinado, midiendo la cantidad de golpes necesarios para que un tomamuestras penetre 30 cm de profundidad. Se utiliza para medir la resistencia del suelo.
- CBR (California Bearing Ratio): Es un índice de relación de carga. Se toma una muestra, se compacta en un molde y se mide la resistencia a la penetración de un pistón estandarizado.
- Densidad máxima y relativa: Ensayos para determinar los estados de compactación de un suelo.
- RQD (Rock Quality Designation): Evalúa la calidad de un macizo rocoso en función de la longitud de las fracturas o discontinuidades que presenta.
- Velocidad de onda de corte: Analiza qué tan compacto es un terreno a través de la velocidad a la que se propagan las ondas sísmicas. Se generan golpes con un martillo contra una placa en el suelo; cuanto más compacto es el terreno, más veloz es la onda.
Técnicas de Mejoramiento del Terreno
Compactación
Con la excavación de suelos se produce el esponjamiento (aumento de volumen), por lo que existe la necesidad de compactar para devolverle su densidad. La presencia de agua es necesaria para una compactación efectiva.
- Suelos Granulares: Se compactan eficientemente por vibración.
- Suelos Cohesivos: Requieren una compactación por amasado.
Precarga y Drenaje
Consiste en la aplicación de una carga exterior sobre el terreno, de igual o mayor magnitud que la carga que la estructura final soportará, para acelerar los asentamientos.
Columnas de Grava
Se instalan columnas llenas de piedras mientras una sonda vibra. Es una solución efectiva para suelos licuables y se utiliza en suelos cohesivos para mejorar su capacidad portante y drenaje.
Vibrocompactación
Compacta el terreno a través de vibración profunda. Es aplicable en suelos granulares y logra una reducción de huecos y una disminución del espesor de la capa tratada.
Jet Grouting
Similar a las columnas de grava, pero se inyecta lechada de cemento a gran presión. Puede reemplazar soluciones como el muro berlinés con anclajes y es recomendado para suelos cohesivos.
Compactación Dinámica
Se deja caer un gran peso repetidamente desde una altura considerable en diferentes zonas del terreno a compactar. Es recomendado para suelos no cohesivos, grandes superficies y profundidades de hasta 12 metros.
Preguntas Frecuentes y Conceptos Clave
Preguntas Frecuentes
- ¿Por qué no se construye sobre suelos orgánicos o turbas?
Principalmente por su alta compresibilidad, baja resistencia y la posible presencia de gas metano, que es inflamable. - ¿Qué pasa si un suelo no cumple con solo uno de los parámetros de una tipología?
Generalmente, baja inmediatamente de categoría en la clasificación. - ¿Qué es el esponjamiento?
Es el aumento de volumen que experimenta el suelo al ser excavado, debido a la pérdida de la presión de confinamiento. Por ejemplo, al rellenar un hoyo con la misma arena extraída, esta ocupará más espacio. - ¿Cuál es la diferencia entre sello de fundación y sello de compactación?
El sello de compactación se refiere a la mejora del suelo hasta una cierta profundidad. En cambio, el sello de fundación es la superficie final preparada (prácticamente el emplantillado) donde se trazará y construirá la fundación. - ¿Qué técnicas de mejoramiento son más adecuadas para suelos granulares y cuáles para suelos cohesivos?
Conceptos a Recordar
- Tipos de Mejoramiento de Suelo.
- Tipos de Fundaciones:
- Superficiales: Losa, Zapata (Aisladas y Corridas).
- Profundas: Pilotes (trabajando por punta y/o fuste).