guia resuelta egel civil 2015 1

8/16/2019 Guia Resuelta Egel Civil 2015 1

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GUIA RESUELTA EGEL CIVIL 2015 1

CARRETERAS, Alineamiento horizontalAntes de realizar una carretera, se hacen varios estudios socioeconómicos para

la justifcación de la construcción de la misma. Una vez realizados los estudiossocioeconómicos que justifcan la construcción de nuevos caminos es necesarioproramar los estudios de vialidad.Se realiza una serie de tra!ajos preliminares que !"sicamente comprenden elan"lisis comparativo de todas las rutas posi!les # convenientes paraseleccionar en cada caso la que o$rezca las ma#ores ventajas económicas #sociales.Actividades para seleccionar la Ruta%as actividades principales para el an"lisis comparativo de las di$erentes rutasson el acopio de datos, el an"lisis de in$ormación # los levantamientostopor"fcos que pueden ser a&reos o terrestres. El acopio de datos requerir"de mapas topor"fcos, eolóicos, hidrolóicos # usos de la tierra dondeaparecen la u!icación de las po!laciones au'ili"ndose de estas cartas # conmapas que indiquen la potencialidad económica, se di!ujan so!re ella lasposi!les rutas.Antepro#ectoEs el resultado de estudios # levantamientos topor"fcos con !ase en losdatos previos para situar el plano o!tenido de esos levantamientos a el eje queseuir" el camino.(ro#ecto )efnitivo%a l*nea preliminar servir" para apo#ar al estudio de una $ranja de terreno de+ a - m de ancho a cada lado del eje, dependiendo de la pendientetransversal del terreno. )e!er"n o!tenerse en esa $ranja de terreno lascaracter*sticas hidror"fcas # curvas de nivel para hacer posi!le el pro#ectodefnitivo.(R/ECT 0E12TR3C.4.+. 5 REC6C313E6T T(0R783C.Antes de iniciar propiamente los estudios topor"fcos se requiere de unreconocimiento preliminar en el cual, primero se har" una entrevista o reunióncon los !enefciarios para recoer datos de ran utilidad en el pro#ecto como lorelativo a a$ectaciones, caracter*sticas de r*os, nom!re de luares intermedios,localización de zonas !ajas o inunda!les, niveles de aua en crecientes # si esposi!le aluna de esas personas au'iliara como u*a en el reconocimientot&cnico del camino.Una vez hecho esto se proceder" a hacer un reconocimiento directo del caminopara determinar eneneral caracter*sticas9ooo

0eolóicas


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:idrolóicas Topor"fcas # complementarias


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As* s& vera el tipo de suelo en el que se construir" el camino, su composición #caracter*sticas enerales,u!icación de !ancos para revestimientos # areados para las o!ras dedrenaje, cruces apropiados para el camino so!re r*os o arro#os, e'istencia deescurrimientos superfciales o su!terr"neos que a;oren a la superfcie # que

a$ecten el camino, tipo de veetación # densidad, as* como pendientesapro'imadas # ruta a seuir en el terreno.Este reconocimiento requiere del tiempo que sea necesario para conocer lascaracter*sticas del terreno donde se construir" el camino, # parallevarlo a ca!ose utilizan instrumentos sencillos de medición como !r


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tiempo, pierden alo de sualta compactación.

Relación entre el c"lculo de estructuras # las t&cnicas de la 1ec"nica del Suelo.El suelo como

estructura.6o se dir" nada nuevo, e'cepto quiz" a los m"s neóftos, al corro!orar la ranrelación que e'isteentre el suelo # las estructuras. Cualquier calculista de estructuras de!er*asa!er desarrollarcorrectamente c"lculos eot&cnicos o al menos tener claros los pasos a seuiral en$rentarse a ellos,#a que al ca!o nos seuimos moviendo dentro del mismo lenuaje.El terreno, como material tiene un comportamiento estructural m"s complejoque el de losmateriales cl"sicos a los que estamos acostum!rados que son m"shomo&neos, es por ello que seha tratado de analizar su conducta de manera sencilla, partiendo de hipótesisde uni$ormidadmacroscópica !ajo los que su!#ace un material mi'to con$uso con$ormado porpart*culas, oquedades,aua # aire.Si !ien al ha!lar de terreno de!er*amos realmente dedistinuir entre diversostipos de terreno omateriales >cohesivos, coherentes, roca?, quiz"s entre los materiales quepudieran estar m"scercanos al terreno estar*a el hormión, que comparte con &l su naturalezami'ta >cemento, "ridos #aua? # muchas propiedades, especialmente en su $ase previa al curado, # queno en vano ha dejadotras de s* varios modelos de c"lculo que cada d*a se van refnando a partir de lainclusión de nuevos$actores.%a 1ec"nica del Suelo, una de las ramas incorporada m"s recientemente demanera ofcial a la1ec"nica, !asa muchos de sus conceptos en la mec"nica de los medioscontinuos # la mec"nica delos ;uidos, utilizando la ma#or*a de las veces simplifcaciones de aquellas paracaracterizar elcomportamiento del terreno.%as similitudes entre dichas ciencias son muchas. Entre ellas podemosdestacar95(ropiedades9 la caracterización # clasifcación del suelo ha tra*do consio unaserie depar"metros mec"nicos cu#o uso se ha hecho m"s $amiliar en el tratamiento delterreno >porosidad,humedad, compactación, consistencia, etc&tera?. Sin em!aro, estas


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propiedades no son e'clusivasdel suelo. As* tam!i&n ha!lamos de consistencia # porosidad en hormión, # dehumedad en lamadera. tras propiedades comunes se han hecho m"s espec*fcas en lamec"nica del suelo dado

que el terreno no se compone e'clusivamente de material sólido, sino tam!i&nde aire #especialmente de aua, lo que ha dado luar alestudio de la permea!ilidad, ala distinción entredensidad seca, hhormión? en estructuras. Tam!i&n los suelos se modelizanmuchas veces condichos comportamientos. 1uchos de los m&todos de c"lculo eot&cnico se$undan en la consideraciónde un terreno homo&neo, isótropo # el"stico dada la sencillez de dicho modelo>espacio de@oussinesq, teor*a de el"stica homo&nea so!re capa r*ida, etc&tera? al iualque ocurre con lama#or*a de los materiales de estructuras.As* si una de las $ormas de dimensionamiento en acero es la de hacer que estetra!aje !ajocomportamiento el"stico, lo mismo ocurre cuando tratamos de dar sufciente"rea a nuestras$undaciones es para evitar presiones de hundimiento por encima de las que elterreno plastifca>rotura?. Tam!i&n como consecuencia de lo anterior podemos, al iual queocurre en la elasticidad dela mec"nica de los medios continuos, estudiar el estado tensional de los suelosen su caracterizaciónel"stica mediante el r"fco de 1ohr. Tam!i&n son v"lidos otros r"fcos comoel elipsoide de %am&para estudiar las relaciones tensión5de$ormación en el espacio.5Resistencia # de$ormación9 al iual que un calculista comprue!a un elementoestructural $rentea resistencia # de$ormación, en un cimiento compro!aremos que el suelo norompa>hundimiento? #que no se de$orme por encima de los l*mites e'iidos >asentamiento?. Al iualque ha!lamos dede$ormaciones instant"neas # di$eridas del hormión, encontraremos asientosinstant"neos >sindrenaje? # di$eridos >asiento de consolidación?.

Un concepto que sin em!aro es espec*fco para el estudio tensional delterreno # que por suimportancia de!emos mencionar aqu* es el de tensión e$ectiva >Terzhaui,


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+B4?, le# $undamental dela 1ec"nica del Suelo que esta!lece que la de$ormación # resistencia de unsuelo no dependen de latensión total, sino de la llamada tensión e$ectiva >D? que tiene en cuenta lapresencia de aua # que

se defne comoD F D 5 uo sea como la tensión total menos la presión del aua que e'iste en los poros.5Seuridad9 la comparación entre los coefcientes de seuridad utilizados en elc"lculo deestructuras # los utilizados en la 1ec"nica del Suelo, aprecia!lementema#ores, denotan que ho# porho# siue siendo m"s di$*cil determinar las condiciones # propiedades reales deun suelo que la demateriales como el hormión o el acero.%onitudes m*nimas de anclajes de pantallasCon el nuevo Códio T&cnico, las pantallas de contención han pasado a estarnormadas, si !ienquedan todav*a muchas cuestiones que el CTE no trata, una de ellas es lalonitud de los anclajes,dicha lonitud ha de ser ma#or que las siuientes lonitudes95 Aquella que haa que el anclaje quede $uera de la cuGa de roturaplana >cuGade empuje activocon pendiente HI5 J- siendo

el "nulo de rozamiento interno del terreno 5en el caso de e'istir

varios estratos con "nulos di$erentes, del lado de la seuridad !astar" tomarel ma#or?. Convieneadem"s, de manera conservadora, tomar dicha cuGa desde el e'tremo in$eriorde la pantalla #aGadirle a dicha lonitud un +IK de la altura de e'cavación de la pantalla >verfura in$erior?.

5 %a que se necesite para que el !ul!o del anclaje quede dentro de terrenocompetente >frme?.

5 Al menos L m se1anual 05+ de 0eotecnia de la ATE(?. En el apartado M-.LCriterios !"sicos depredimensionadoN de dicha pu!licación se indica que la lonitud li!re m*nimade cualquier tipo deanclaje ser" de cinco metros # la lonitud m*nima del !ul!o de tres metros encualquier caso, endefnitiva, ocho metros. 6o s& aclaran las razones que llevan a los autores del1anual a considerar


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dichas lonitudes m*nimas.

@i!liora$*a95 Rodr*uez rtiz, Oos& 1ar*a. MAlunos temas de inter&s en el diseGo de murospantalla.

Oornadas t&cnicas SE1S305AETESS -P sesión 1uros (antalla en 7m!ito Ur!anoN.SE1S30,AETESS, CE)EQ. 1adrid --.5 MRecomendaciones para el pro#ecto, construcción # control de anclajes alterreno. :.(.L5BN.0eotecnia, 05+. Asociación T&cnica EspaGola de (retensado >ATE(? 3nstituto deCiencias de laConstrucción Eduardo Torroja, Coleio de 3nenieros de Caminos,Canales # (uertosC%AS383CAC36 )E %AS CARRETERAS

CA136S / CARRETERAS.Alunos acostum!ran denominar CA136S a las v*as rurales, mientras que elnom!re de CARRETERASse lo aplican a los caminos de caracter*sticas modernas destinadas almovimiento de un ran numero de veh*culos.%a carretera se puede defnir como la adaptación de una $aja so!re la superfcieterrestre que llene las condiciones de ancho, alineamiento # pendiente parapermitir el rodamiento adecuado de los veh*culos para los cuales ha sidoacondicionada.

C%AS383CAC36 )E %AS CARRETERAS%as carreteras se han clasifcado de di$erentes maneras en di$erentes luaresdel mundo, #a sea con arrelo al fn que con ellas se persiue o por sutransita!ilidad.En la pr"ctica vial me'icana se pueden distinuir varias clasifcaciones dadasen otros pa*ses. Ellas son9clasifcación por transita!ilidad, Clasifcación por su aspecto administrativo #clasifcación t&cnica ofcial.

C%AS383CAC36 (R SU TRA6S3TA@3%3)A).5 la clasifcación por sutransita!ilidad corresponde a lasetapas de construcción de las carreteras # se divide en9+. Terracerias9 cuando se ha construido una sección de pro#ecto hasta su niveldesu!rasante transita!le en tiempo de secas.-. Revestida9 cuando so!re la su!rasante se ha colocado #a una o varias capasde materialranular # es transita!le en todo tiempo.4. (avimentada9 cuandoso!re la su!rasante se ha construido #a totalmente elpavimento.%a clasifcación anterior es casi universalmente usada en cartora$*a # sepresenta as*9


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C%AS383CAC36 A)1363STRAT3=A.5 por el aspecto administrativo las carreterasse clasifcan en9+. 8ederales9 cuando son costeadas *nteramente por la $ederación # seencuentran por lo tanto a su caro.

-. Estatales9 cuando son construidos por el sistema de cooperación a razóndel IK aportados por el estado donde se constru#e # el IK por la$ederación. Estos caminos quedan a caro de las antes llamadas juntaslocales de caminos.4. =ecinales o rurales9 cuando son construidos por la cooperación de losvecinos !enefciados paando estos un tercio de su valor, otro tercio loaporta la $ederación # el tercio restante el estado. Su construcción #conservación se hace por intermedio de las antes llamadas juntas localesde caminos # ahora sistema de caminos.H. )e cuota9 las cuales quedan alunas a caro de la dependencia ofcialdescentralizada denominada Caminos # (uentes 8ederales de 3nresos #Servicios # Cone'os # otras como las autopistas o carreterasconcesionadas a la iniciativa privada por tiempo determinado, siendo lainversión recupera!le a trav&s de cuotas de paso.C%AS383CAC36 T2C63CA 83C3A%.5 esta clasifcación permite distinuir en$orma precisa la cateor*a$*sica del camino, #a que toma en cuenta los vol- aGos? # lasespecifcaciones eom&tricas aplicadas. En 1&'ico la Secretaria deComunicaciones # Transportes >S.C.T.? clasifca t&cnicamente a las carreterasde la manera siuiente9

a. Tipo especial9 para transito promedio diario anual superior a 4, veh*culos,equivalente a un transito horario m"'imo anual de 4 veh*culos o m"s >o seaun+-K de T.(.).? estos caminos requieren de un estudio especial, pudiendo tenercorona de dos o de cuatro carriles en un solo cuerpo, desin"ndoles A- # AH,respectivamente, o empleando cuatro carriles en dos cuerpos di$erentesdesin"ndoseles como AH, S.

Tipo A9 para un transito promedio diario anual de +,I a4, equivalente a un transito horario m"'imo anual de+L a 4 veh*culos >+-K del T.(.).?.

Tipo @9 para un transito promedio diario anual de I a+,I veh*culos, equivalente a un transito horariom"'imo anual de a +L veh*culos >+-K de T.(.).?

Tipo C9 para un transito promedio diario anual de I aI veh*culos, equivalente a un transito horario m"'imoanual de a veh*culos >+-K del T.(.).?En la clasifcación t&cnica anterior, que ha su$rido alunas modifcaciones en suimplantación, se haconsiderado un IK de veh*culos pesados iual a tres toneladas por eje. Elnumero de veh*culos es total


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en am!as direcciones # sin considerar ninuna trans$ormación de veh*culoscomerciales a veh*culoslieros. >En 1&'ico, en virtud a la composiciónpromedio del transito en lascarreteras nacionales, quearroja un IK de veh*culos comerciales, de los cuales un +IK esta constituido

por remolques, se haconsiderado conveniente que los $actores de trans$ormación de los veh*culoscomerciales a veh*culoslieros en caminos de dos carriles, sea de dos para terreno plano, de cuatro enlomer*os # de seis enterrenos montaGosos.?

CURS )E (UE6TES / =3A)UCTS+. 36TR)UCC36%a ran irreularidad topor"fca # el r"pido desarrollo de los centros ur!anoshan determinado que lasv*as de comunicación requieran con ran $recuencia de la construcción depuentes # viaductos.(or lo eneral, el t&rmino puente se utiliza para descri!ir a las estructurasviales, con trazado por encimade la superfcie, que permiten vencer o!st"culos naturales como r*os,que!radas, hondonadas, canales,entrantes de mar, estrechos de mar, laos, etc.(or su parte, el t&rmino viaducto est" eneralmente reservado para el caso enque esas estructurasviales se constru#an por necesidades ur!anas o industriales >como los pasoselevados dentro de lasciudades o de los complejos industriales?, o para evitar el cruce con otras v*asde comunicación >como losintercam!iadores de tr"nsito en las autopistas?.

(UE6TES)E8363C36

Son estructuras que proporciona una v*a de paso para salvar o!st"culos so!rer*os, laos,que!radas, valles, pasos a desnivel, carreteras, entre otros.

%S (R31ERS (UE6TES

Es pro!a!le quelos primeros puentes se realizaran colocando uno o m"stroncos para cruzar unarro#o o atando cuerdas # ca!les en valles estrechos. Este tipo de puentestodav*a se utiliza. %os puentesde un tramo >llamamos tramo a la distancia entre dos apo#os? son undesarrollo de estas $ormaselementales. El m&todo de colocar piedras para cruzar un r*o, mejorado con


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troncos situados entre laspiedras para comunicarlas, es el prototipo de puente de m


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# el arquitecto italiano Andrea (alladio pro!a!lemente constru#ó varios. EnSuiza se constru#eron dospuentes de vias trianuladas en +. Sin em!aro, la construcción de estospuentes no se desarrolló aran escala hasta despu&s de +LH.

T3(S )E (UE6TES

%os (uentes pueden clasifcarse entipos di$erentes, de acuerdo a diversosconceptos, entre loscuales citaremos los siuientes9 tipo de material utilizado en su construcción,sistema estructuralpredominante, sistema constructivo empleado, uso que tendr" el puente,u!icación de la calzada enla estructura del puente, etc.

Aclarando lo enunciado anteriormente, vamos a ampliar cada uno de losconceptos, haciendouna enumeración de alunos ejemplos, los mas comunes.

+.

Se ladrillo ?.

+.-.1adera.

+.4.Concreto armado.

+.H.Concreto precomprimido.

+.I.Acero.

+..:ierro $orjado.

+..Compuestos.

%a estructura de un puente no esta constituida por un solo tipo de material, porlo cual estaclasifcación no siempre se adaptara totalmente a la realidad. Aun as* no dejade ser v"lida.

%os puentes de arcos hechos con mamposter*a de ladrillos, pre$eri!lementetendr"n las !asesconstruidas con mamposter*a de piedra, con el o!jeto de darles ma#orconsistencia # hacerlas m"s


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duraderas al em!ate de las auas de un r*o.

As* mismo,

un

puente cu#o ta!lero sea de madera podr*a tener las $undaciones de

mamposter*a de piedra ó de concreto. %os puentes con ta!leros met"licos,enveradura o cuando el suelo es aresivo al metal,

qu*micamente

cuando son de cierta

ha!lando, tendr"n sus !ases

construidas con otro material.

En eneral, la losa de calzada de los puentes cu#o material portante de losta!leroses el acero,ser" de concreto armado, a


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tramos cortos.

-.4.(asos elevados. (uentes que cruzan las autopistas # las v*as de tren.

-.H.Carretera elevada. Un puente !ajo, pavimentado, so!re auas pantanosas

o en una !ah*a # $ormadopor muchos tramos cortos.

-.I.Alcantarillas. Un puente por de!ajo del cual transitan las auas de un r*o oque!rada.

4.

)e acuerdo al sistema estructural predominante.

4.+.3sost"ticos.

4.-.:iperest"ticos.

Esto nunca ser" cierto en toda la estructura de un puente a menos que sequisiera lorarcon mucho empeGo, todos los elementos de un puente no podr"n serisost"ticos !asta decir que unta!lero simplementeapo#ado de un puente, est" $ormado por un conjuntoaltamente hiperest"tico delosa de calzada, vias # dia$ramas transversales >separadores?, cu#o an"lisisest"tico es complicado derealizar. :o# en d*a, con la posi!ilidad de utilizar las computadoras lascomplicaciones se hanreducido nota!lemente.

Aun as*, la clasifcación es cierta si se hacen alunas consideraciones, porejemplo9

Se denomina X(uente isost"ticoX a aquel cu#os ta!leros son est"ticamenteindependientesuno de otro #, a su vez, independientes, desde el punto de vista de ;e'ión, delos apo#os que losostienen.

Y(uente hiperest"ticoX es aquel cu#os ta!leros son dependientes uno de otrodesde elpunto de vista est"tico, pudiendo esta!lecerse ó no una dependencia entre losta!leros # sus apo#os.

tra clasifcación podr*a incluir9


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(uentes en arco, en los cuales el elemento estructural predominante es el arco.A su vez, elmaterial de construcción utilizado, ser*a el concreto el acero, # podr*a serisost"tico o hiperest"tico.

(uentes colantes, cu#os elementos portantes primordiales son los ca!les, delos cuales cuelanlas p&ndolas que, a su vez, soportan el ta!lero. %os puentes colantes puedenser total o parcialmentesuspendidos estos


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I.4.Ta!lero construido por voladizo sucesivos >por dovelas pre$a!ricadas ovaciadas en sitio? puedeser construido por adición sucesiva de elementos de acero, soldados empernados.

I.H.Ta!leros atirantados >tipos de puente so!re el %ao de 1aracai!o?.I.I.Ta!leros tipo arpa, con do!le fla de soporte o una sola fla.

I..Ta!lero lanzado, en el cual el ta!lero se constru#e en uno de los e'tremosdel vano a cu!rir # selleva a su sitio desliz"ndolo so!re rodillos, suplementando el e'tremo delanterode la estructuracon un elemento estructural au'iliar, llamado Xnariz de lanzamientoX alunasveces seutilizanapo#os au'iliares provisionales para $acilitar el lanzamiento otras veces seenlazan provisionalmentevarias estructuras isost"ticas para realizar el lanzamiento9, despu&s del cual sedesacoplan para quetra!ajen de $orma isost"tica.

.

Se


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$orma en planta del ta!lero no es rectanular. Esto quiere decir que los apo#osdel ta!lero $orman un"nulo distinto a B rados, con el eje lonitudinal del ta!lero.

Consto que no se ha!la de relación eom&trica de ejes calzada superior con

v*as in$eriores, #aque el caso de esviaje que se presentara por estas condiciones,

podr*a resolverse

con pilas

monocolumnas. 0eneralmente, los apo#os de un puente sueleu!icarseparalelos a las v*as in$eriorespor razones simplicidad, de menor molestia a los usuarios de las calzadas quepasan de!ajo de losta!leros, o para $acilitar el ;ujo del ;ujo de aua. Sin em!aro el esviaje en elta!lero, complica an"lisis# diseGo # su construcción.

%os ta!leros con planta curva tam!i&n tienen las mismas difcultades, lascuales aumentanmientras menor sea el radio de curvatura, ma#or la lonitud de los tramos.


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L.

Alcantarillas.

Son estructuras menores, aunque pueden llear a ser o!ras de cierta

importancia, de acuerdo acircunstancias espec*fcas.

0eneralmente se utilizan como pasos a trav&s de terraplene. por lo cualquedan enterradas,detect"ndose su presencia por >ca!ezales que asoman en cada e'tremo poruna ciertaprolonación de la misma alcantarilla?.

(ueden ser de cuatro tipos9

L.+. Alcantarillas de cajón,

$ormadas por dos pared laterales, tapa # $ondo, eneralmente de

sección constante # cartelas en las esquinas. Alunas veces no tienen rellenoencima por lo cuallas caras rodantes estar"n en contacto con la lo. de tapa otras veces tienenrelleno encima, noma#or de unos L mts A menor tamaGo del cajón, el relleno puede ser ma#or.

L.-. Alcantarillas circulares. Son tu!os enterrado, di"metros no menores de Bcm, para $acilitarSin limpieza. tu!os de di"metros randes son mu# costosos.L.4. @óvedas de concreto armado. Son estructuras que resisten randesrellenos encimade sutecho. Casi siempre $ormadas por secciones de espesores varia!les # coneometr*a dearcos circulares para!ólicos.L.H. Alcantarillas met"licas, $ormadas por chapas acanaladas, de aceroalvanizado, premoldeadaspara $ormar tu!os de di"metro, previsto. 8uncionan como estructuras el"sticasó ;e'i!les, por locual se adaptan a las presiones del relleno que soportan.

El relleno m*nimo so!re las alcantarillas met"licas ser" de cm. # puedensoportar el paso derandes caras rodantes so!re la calzada.

B.

Se


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B.+.Colantes.

B.+.+.

Con armadura superior.B.+.-.

Con armadura 3n$erior.

B.-.Atirantado.

B.-.+.

8orma de arpa.

B.-.-.

8orma de a!anico.

B.-.4.

8orma de haz.

B.4.En arco.

B.4.+.

Superior.

B.4.-.

3n$erior.

B.4.4.

A nivel intermedio.

B.H.1óviles.

B.H.+.

0iratorio.

B.H.-.


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@asculase.

B.H.4.

%evadizo.

B.I.%osa maciza.

B.I.+.

Un tramo.

B.I.-.

=arios tramos > isost"tica e hiperestatica ?

B.I.4.

Articuladas o er!er.

B..Con vias simplemente apo#adas.

B..+.

Un tramo.

B..-.

=arios tramos.

B..4.

Articuladas o er!er.

B..H.

Articuladas o er!er con pilas tipo consolas.

B..I.

%osa apo#ada en vias cajón.

B..(órticos.

B..+.

Empotrados.


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B..-.

Tril"tero !iarticulado.

B..4.Con soportes inclinados.

B..H.

)e pórticos trianulados.

B.L.Armadura met"lica.

B.L.+.

Armadura # arriostramiento in$erior.

B.L.-.

Armadura# arriostramiento superior.

B.L.4.

Tipo @a#le#.

B.B.Compuestos.

A%0U6S T3(S )E (UE6TES

(UE6TE )E =30AS S31(%E1E6TE A(/A)AS > 3SSTAT3CS ? U6 TRA1

(UE6TE )E =30AS S31(%E1E6TE A(/A)AS > 3SSTAT3CS ? =AR3S TRA1S

(UE6TE )E %SA 1AC3\A )E C6CRET AR1A)

(UE6TE )E ARC E6 1A1(STER]A

(UE6TE )E (RT3CS

CAO6 )E C6CRET AR1A)

(UE6TE C6 AR1A)URA 1ET7%3CA / ARR3STRA13E6T 368ER3R

(UE6TE C6 AR1A)URA 1ET7%3CA / ARR3STRA13E6T SU(ER3R


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(UE6TE C6 AR1A)URA 1ET7%3CA 368ER3R T3( @A/%E/

(UE6TE C6 AR1A)URA 1ET7%3CA SU(ER3R T3( @A/%E/

)3S(S3T3=S (ARA E% C6TR% )E TRA6S3T.

Se entiende por volumen de transito cierta cantidad de veh*culos de motor quetransitan por un camino endeterminado tiempo # en el mismo sentido. %as unidades comT.(.).? al promedio delos vol


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presenta difcultad aluna #a quese reduce de una serie de conteos horarios que indican el volumen de dichotransito # su tipo. 6o sucedelo mismo cuando apenas s& esta pro#ectando el camino. En este caso esnecesario llevar a ca!o estudioseor"fcos ̂ $*sicos, socioeconómicos #

pol*ticos de la reión para poder o!tener datos con los cualespro#ectar. (ara el conteo de los veh*culos el m&todo mas empleado es elautom"tico que consiste en untu!o de hule cerrado en un e'tremo por una mem!rana.El tu!o se coloca transversalmente a la v*a # al paso de cada eje de unveh*culo so!re el tu!o, se produceun impulso de aire so!re la mem!rana que esta!lece un contacto el&ctrico conun aparato que vasumando &l numero de impulsos reci!idos. %os contadores autom"ticos tienenla desventaja de que nopueden clasifcarse los veh*culos por tipo, cosa que si es $acti!le cuando elconteo se hace manual, sinem!aro el conteo manual es caro #a que se necesita alrededor de unapersona por cada mil veh*culospor hora en la v*a, mientras que si se emplea un contador autom"tico se$acilita el tra!ajo.El departamento de Caminos 8ederales de los Estados Unidos de Am&rica,indica que la capacidadpractica m"'ima total que puede alcanzar un camino de dos carriles es de Bveh*culos totales por hora# por am!os carriles cuando dicho camino tiene condiciones ideales, es decir,dos carriles de 4. m cadauno, pendiente # alineamiento adecuado, etc.%a capacidad de una carretera se mide eneralmente en veh*culos por hora #por carril, o !ien enveh*culos por hora por am!os carriles, en caso de caminos de dos carriles.%a capacidad teórica de un camino ha sido determinado tomando encuentavelocidades con promedioentre # L [ilómetros por hora # separaciones entre veh*culos deapro'imadamente 4 metros.Como resultado de los anterior, se ha o!tenido una ci$ra cercana a los dos milveh*culos por horaaplicando la $ormula9_ F + = J SEn la que = es la velocidad media de los veh*culos en ese momento # S elintervalo medio entre ellos.4. )RE6AOE )E %A (%ATA8R1A / 1AR0E6ES. CR3TER3S )E (R/ECT4.+ C6)3C36ES 0E6ERA%ES4.+.+. 8actores a considerar

El drenaje superfcial de!er" pro#ectarse como una red o conjunto de redesque recoja la


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escorrent*a superfcial 5#, en alunos casos, las auas su!terr"neas5procedentes de laplata$orma de la carretera # de los m"renes que viertan hacia ella, # lasconduzca a undesae. Adem"s del coste, de!er"n tenerse en cuenta $actores9

` Topor"fcos9 altitud, posición de la e'planación respecto al terreno contiuo,espacio disponi!le, orien # posi!le punto de desae de cada red, situaciónde o!ras dedrenaje transversal o de paso previstas o necesarias, transiciones de peralte,presencia demediana, puntos altos # !ajos.`Climatolóicos9 r&imen seco con chu!ascos, r&imen de lluvias continuas.`:idrolóicos9 presencia, nivel # caudal de auas su!terr"neas, aportación #desae de auas superfciales, escorrent*a.`0eot&cnicos9 naturaleza # condiciones de los suelos, posi!ilidad decorrimientos #erosión, permea!ilidad.Se procurar" defnir tramoshomo&neos, en relación con estos $actores, a losque sepueda dotar de redes de drenaje superfcial del mismo tipo.Se prestar" especial atención a la posi!ilidad de modifcar el trazado donde lainclinaciónde la l*nea de m"'ima pendiente de la plata$orma resulte mu# !aja # a lasrepercusiones dealunos elementos del drenaje superfcial 5tales como las cunetas de uarda #las !alsaslaminadoras de crecidas5 en las necesidades de ocupación de terrenos.Se recomienda eleir soluciones que, adem"s de efcientes, sean sencillas,ro!ustas # de$"cil mantenimiento.)onde se considere aconseja!le >por ejemplo, donde se disponan !alsaslaminadorasde crecida? de!er" compro!arse que el drenaje superfcial de la plata$orma #sus m"renes$unciona satis$actoriamente tam!i&n en r&imen transitorio.4.+.-. (unto de desaeA fn de disminuir todo lo posi!le los caudales a evacuar, se desauar" la redde drenajesuperfcial siempre que sea posi!le, e'cepto en zonas mu# sensi!les a lacontaminación dondeconvena evitar todo vertido de auas pluviales9`En zona ur!ana, donde e'ista una red de alcantarillado # el uso del suelo


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las cateor*as de cadazona, se


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e'istentes $acilidades parauna conveniente localización efciencia # rendimiento de las industriasesta!lecidas mercado #transportes pro!lemas # perspectivas.ACT3=3)A)ES C1ERC3A%ES.5 Estado actual # posi!ilidades de

desenvolvimiento.CR2)3T / :AC3E6)A.5 )i$usiones # alcances cr&dito de las diversas ramas dela producción, cr&ditore$accionarioar*cola # anadero cr&dito de ha!ilitación # avio el seuroar*cola recursos de lahacienda municipal impuestos posi!ilidades # perspectivas.C1U63CAC36ES / TRA6S(RTES.5 Estado actual numero de veh*culosl*neas esta!lecidasposi!ilidades # perspectivas. (osi!le transito inducido # enerado.El procedimiento anal*tico hasta aqu* descrito se complementa con el sistemarafco, que se llevo a ca!oal mismo tiempo # utilizando los mismos datos estad*sticos este ultimoconsiste en plasmar # localizarso!re mapas eorafcos reionales, la realidad economica # social.El transito inducido se o!tiene del an"lisis de orien # destino de caminose'istentes, # el enerado seo!tiene del desarrollo pro!a!le de la reión al hacerse la v*a.\6AS =3TA%ES.5 Considerando en conjunto todos los $actores hasta aqu*someramente e'puestos, quese reducen al an"lisis de la po!lación, recursos, producción # consumo, se lleaal conocimiento de zonasvitales, como aquellas que soportan una ran actividad humana # económica.

%A 1EC763CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ESE6 %AS C6STRUCC36ES 36)USTR3A%ES

3ntroducciónEn estos apuntes se trata el suelo # el terreno como un elemento !"sico queparticipade las construcciones en eneral, # que desarrollaremos especialmenteaplicado a las

Construcciones 3ndustriales.El suelo o terreno desde la selección de la implantación de la 3ndustria hastacomosoporte del Edifcio industrialjuea un papel determinante, !ien como elementoestructural5soporte de lo que se le coloca encima, !ien como materialaprovecha!le paraterraplenes #Jo rellenos, !ien incluso como material de construcción en diques,presas u otraso!ras de tierras comunes en nuestras !ras 3ndustriales.%ueo es menester analizar el suelo, se


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haamos en nuestra !ra.A?

Como luar de 3mplantación de la 3ndustriaEl an"lisis de las caracter*sticas del suelo #Jo terreno como luar de

implantación de un Complejos 3ndustrial lo desarrollamos en la U)H de estas6otas de Clases, # tiene como vertientes principales las topor"fcas,eda$olóicas, eolóicas e hidroeolóicas.

@?

Como elemento soporte de las cimentacionesEl an"lisis de las particularidades del suelo o terreno como elemento soportedelas di$erentes tipos de cimentaciones de las !ras 3ndustriales, es un estudioparticularizado de su estructura # componentes $*sico5qu*micos # elcomportamiento de estos ante las cimentaciones superfciales, pro$undas, concaras est"ticas o din"micas aplicadas so!re el mismo.

C?

Como elemento estructuralEn toda o!ra de tierras # en especial en las de car"cter industrial se realizanrellenos >terraplenes o pedraplenes? se hacen o!ras de sostenimiento ocontención se realizan e'cavaciones superfciales # su!terr"neas se creanin$raestructuras para las o!ras viales, propias o inducidas de la industria #entodasellas el suelo o terreno juea un papel como elemento estructural.

)?

Como productoEs una manera de ver el suelo o terreno como material de

construcción. )e las Canteras de (restamos o de las Canteras de 0rava o(iedras nos a!astecemos de los materiales $undamentales para nuestras!ras. 1inas a cielo a!iertas o su!terr"neas nos proporcionan de estosimportantes componentes de la construcción industrial.

E?

Como Acu*$eroEl suelo o terreno, es nuestra ran reserva de aua # en muchasocasiones le mantenemos como randes reservas acu*$eras su!terr"neas osuperfciales.

)e todo ello se desprende que el suelo o terreno, no es sólo un elemento


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portante ode soporte de las construcciones sino que participa # aporta innumera!leselementosaprovecha!les.

En este Cap*tulo, nos encararemos $undamentalmente del suelo o terrenocomoelemento portante de las cimentaciones de las Construcciones 3ndustriales.

C6STRUCC36ES 36)USTR3A%ES

%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ESE% SUE% C1 E%E1E6T (RTA6TE )E %AS C31E6TAC36ES%as caras que transmite la cimentación a las capas del terreno causantensiones # portanto, de$ormaciones en la capa del terreno soporte. Como en todos losmateriales, lade$ormación depende de la tensión # de las propiedades del terreno soporte.Estasde$ormaciones tienen luar siempre # su suma produce asientos de lassuperfcies decontacto entre la cimentación # el terreno.%aconducta del terreno !ajo tensión est" a$ectada por su densidad # por lasproporciones relativas de aua # aire que llenan sus huecos. Estas propiedadesvar*an con eltiempo # dependen en cierto modo de otros muchos $actores.

=ariación del volumen de huecos como consecuencia de la compactación delterreno.

=ariación del volumen de huecos como consecuencia del dezplazamiento de laspart*culas.

=ariación del volumen de huecos como consecuencia de la de$ormación de laspart*culas del terreno.

%os cimientosconstitu#enlossu!sistemas de cualquier edifcación quetransmiten directamente las caras de estahacia el suelo o terreno su $unción es


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distri!uirlascarasdeledifcio,

dispers"ndolas en el suelo ad#acente, demodo que &ste # los materiales que lossostienen tenan sufciente $uerza # riidezpara soportarlas sin su$rir de$ormacionese'cesivas.)e!ido a las interacciones de suelos# cimientos, las caracter*sticas de los sueloo terrenos so!re los que se constru#ein;u#en de modo determinante en laselección del tipo # tamaGo de loscimientos usados estos


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arenas # rava,

5

limos,5

arcillas

5

materia or"nica.

arenas

#

rava

son

materiales

ranulares no pl"sticos.%as arcillas, se componen de part*culas mucho m"s pequeGas, e'hi!enpropiedades deplasticidad # son mu# cohesivas.%os limos son materiales intermedios en el tamaGo de sus part*culas # secomportan,de modo t*pico, como materiales ranulares, aunque pueden ser alo pl"sticos.%amateria or"nica consta principalmente de desechos veetales.El orien de las capas de suelo o terreno >eda$olóicas? # la $orma como sedepositan, arroja mucha luz so!re su naturaleza # varia!ilidad en el campo.%os suelos son de dos or*enes9 residual # sedimentario.%os suelos residuales se $orman in situ por la intemperización qu*mica de lasrocas #,puesto que jam"s han sidopertur!ados $*sicamente, conservan lascaracter*sticas eolóicasmenores del material rocoso de orien. >En el campo, la transición de roca asuelo suele serradual.?



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%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ES%os suelos sedimentarios son transportados # depositados por la acción de r*os,mares, laciares # vientos. En eneral, el mecanismo de sedimentación reulalaranulometr*a >tamaGo de las part*culas?, sus variaciones, # la estratira$*a #

uni$ormidad delas capas eda$olóicas.(ara la completa identifcación de un suelo o terreno el ineniero necesitasa!er losiuiente96o

tamaGoranulometr*a$ormaorientacióncomposición qu*mica de las part*culaslas $racciones coloidales # sedimenta!les que contiene.o!stante,

las

propiedades

$*sicas

del

suelo

pueden

hacerse

variar

considera!lemente mediante la incorporación de pequeGas cantidades desustanciasqu*micas la aplicación de m&todos electroqu*micos.Cuando las propiedades superfciales de las part*culas son importantes, las$ormas de&stas adquieren por lo menos la misma importancia que la ranulometr*a. Encondicionesnormales, una caracter*stica sinifcativa es la u!icación relativa de laspart*culas dentro del suelo,lo que determina la resistencia a los desplazamientos internos # constitu#e, porlo menos, una


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medida cualitativa de las $uerzas de resistencia a las $uerzas cortantes # a lacompresión.Se han realizadomuchos intentos de clasifcación de los suelo o terrenos con!ase enpropiedades comunes e identifca!les. Sin em!aro, con$orme se ha ido

acumulandoin$ormación acerca de las propiedades de los suelos, los sistemas declasifcación se hantornado cada vez m"s ela!orados # complejos.Una de las principales difcultades consiste en que se quieren utilizar lasmismasclasifcaciones para distintos usos por ejemplo, un sistema utiliza!le para eldiseGo decarreteras #a no es tan


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temperatura, vi!raciones,edad del suelo #, en alunos casos, velocidad de cara.6o e'iste su!división evidente entre los estados l*quidos, pl"sticos # viscoso.Estos tresestados de la materia tienen la propiedad com


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de(RS

est"

l

principalmente en $orma decapa, o humedad a!sor!ida,entoncescomo

no

=hA0UA

se comporta

l*quido. Todos

=a

=V=

los

sólidos tienden a a!sor!er ocondensar en su superfcie

+

S%3)

=s

cualquier l*quido ># as? queentra en contacto con ellos.=s 5 es m"s constante que =El tipo de ión, o de elemento met"lico, presente en la composición qu*mica deun sólido,in;u#e considera!lemente en la cantidad de aua que &ste pueda a!sor!er.(or tanto, losprocedimientos de intercam!io iónico para la esta!ilización de los suelos # elcontrol de la


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percolación $orman parte importante de la mec"nica de suelo.%as capas deladas de aua son m"s $uertes que el aua de poros. En +B-,

Terzahiesta!leció que las pel*culas de aua de menos de I.H ' +5I mm de espesorse comportan

como semi5sólidos no hierven ni se conelan atemperaturas normales.En consecuencia con lo anterior, los suelos o terrenos saturados se conelancon m"s$acilidad que los suelos aneados, # los cristales de hielo crecen al tomarhumedad li!re delos poros. %ueo un deshielo repentino li!era randes cantidades de aua, loque suele tenerdr"sticos resultados. Cuando los l*quidos se evaporan, lo primero que hacen es$ormar capas, porlo que se requiere un considera!le aumento t&rmico para e$ectuar el cam!io deestado entre lapel*cula l*quida # el vapor. (or consiuiente, el e$ecto de temperatura so!reel estado $*sico del suelo se e'plica en t&rminos de la reducción del espesor delas capas de l*quidoal elevarse dicha temperatura.

%a presencia de humedad en el suelo o terreno es $undamental para controlarlaC6STRUCC36ES 36)USTR3A%ES

%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36EScompactación. %a mejor manera de e$ectuar la compactación de suelos, seapor mediosartifciales o naturales, es !ajo condiciones de humedad !astante defnidas, #aque laredistri!ución de las part*culas del suelo para que ocupen un menor volumenno es posi!lecuando se carece de sufciente humedad para cu!rir cada r"nulo. %a pel*culade aua hacelas veces de lu!ricante, lo que $acilita los movimientos relativos de laspart*culas, # su tensióncapilar las sostiene en su sitio. )esde lueo, si los ranos son de menordi"metro se necesita m"saua a fn de lorar mejor esta!ilización que en el casode part*culas m"sruesas.

Resistencia de los suelos a la presión /a desde antes de +H, 0alileo seGaló la di$erencia entre sólidos, semi5l*quidos# l*quidos.Este naturalista asevera!a que los semi5l*quidos, a di$erencia de los l*quidosmantienen su $orma cuando se les apila, # que, si se les hace un hueco ocavidad en la


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superfcie , la aitación hace que se rellene el hueco, mientras que en lossólidos, la cavidadno se rellena. Esta es una descripción mu# !urda de la propiedad llamadapendiente naturalde los materiales ranulares, una propiedad mu# $"cil de o!servar en arenas

limpias # secas,aunque los suelo o terrenos con diversas cantidades de arcilla # humedadtienen di$erentespendientes. Es importante no con$undir el "nulo de reposo natural con el"nulo de $riccióninterna, aunque muchos autores han seuido a boltmann, quien, al traducir losescritos deCoulom!, cometió ese error.8ue Coulom! >+4? quien aplicó a los suelos las le#es $undamentales de la$ricción.2l descu!rió que la resistencia a lo laro de una superfcie de $alla dentro de unsuelo es$unción tanto de la cara por unidad de "rea como de la superfcie de contacto.(uedeconsiderarse como la primera contri!ución importante a la 1ec"nica de Suelos.%a resistencia de los suelos a la de$ormación depende, so!re todo, de suresistencia ala $uerza cortante. Esta resistencia equivale, a su vez, a la suma de doscomponentes9$ricción #cohesión.%a resistencia $riccional sure de la irreularidad de los contactos entrepart*culas #es proporcional a la $uerza perpendicular entre ellas. %a cohesión que es laresistenciam"'ima a la tensión de un suelo, es resultado de las $uerzas de atracción queha# entrer"nulos en contacto *ntimo # no depende de la presión normal. Sin em!aroes mu# raroencontrar esta cohesión verdadera lo m"s com


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f!rosos, ladensidad en seco es el $actor m"s importante desde el punto de vista de suspropiedadesinenieriles. Una de esas propiedades es el estado o rado de compactación,que se e'presa

eneralmente en t&rminos de densidad relativa, o razón >como porcentaje? dela di$erencia entrela densidad del suelo natural en seco # su densidad en seco m*nima, divididaentre la di$erenciaque ha# en sus densidades m"'ima # m*nima en seco.Sin em!aro, durante la construcción de rellenos inenieriles, el rado decompactación suele especifcarse como el cociente de densidad real en seco, insitu,dividida entre la densidad m"'ima en seco, determinada con una prue!ade la!oratoriodiseGada para el c"lculo de la relación humedad5densidad >AST1 )lII o)BL?.8ricción 3nterna9%a $ricción pura de Coulom! equivale a la simple resistencia a la $uerzacortante enla teor*a de la elasticidad. %a $ricción interna suele e'presarseeom&tricamente como el "nulode $ricción interna >phi?, donde tan F $, el coefciente de $ricción. Entoncesla componente$riccional de la resistencia a la cortante, Tma' de una masa de suelo, equivalea6 tan , donde 6 es la $uerza perpendicular que actphi? van desde unos -L1 en el caso de arenas sueltas # limosnopl"sticos, hasta unos HL1 en el de arenas sueltas # ravillas. El valor aumenta

junto con ladensidad, la anularidad # la ranulometr*a de las part*culas disminu#ecuando el suelocontiene mica es relativamente indi$erente a la velocidad de cara # el tamaGode laspart*culas # puede aumentar o disminuir !ajo caras repetitivas o c*clicas.1uchos inenieros utilizan el valor de Tma' como equivalente de la resistenciatotal ala $uerza cortante >suposición que tam!i&n se hace en casi todas las

ecuaciones para el c"lculode la presión en suelo o terrenos?.

Cohesión9C6STRUCC36ES 36)USTR3A%ES

%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ES


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Es la m"'ima resistencia del suelo a la tensión. Resulta de la complejainteracciónde muchos$actores, como la adherencia coloidal de la superfcie de laspart*culas, latensión capilar de las pel*culas de aua, la atracción electrost"tica de las

superfciescaradas, las condiciones de drenaje # el historial de es$uerzos. Sólo e'isteverdaderamentecohesión en el caso de arcillas que tienen contacto de canto con cara entre suspart*culas. %ossuelo o terrenos no pl"sticos de rano fno pueden e'hi!ir una cohesiónaparente cuandoest"n en condiciones de saturación parcial.El valor de cohesión que se utiliza al diseGar depende directamente de lascondiciones de drenaje !ajo la cara impuesta, as* como del m&todo de prue!aque seemplee para calcularlo, por lo que todo se de!e evaluar cuidadosamente.Compresi!ilidad9Esta propiedad defne las caracter*sticas de es$uerzo5de$ormación del suelo. %aaplicación de es$uerzos areados a una masa de suelo oriina cam!ios devolumen #desplazamientos.Estos desplazamientos, cuando ocurren a nivel de la cimentación, provocanasentamientos en ella. %a limitación de los asentamientos a ciertos valorespermisi!les suelereir el diseGo de las cimentaciones, so!re todo cuando los suelo o terrenosson ranulares.En el caso de los suelos ranulares, la compresi!ilidad se e'presa en t&rminosdelmódulo de /oun E, el cual suele considerarse equivalente al módulo secantede la curva dees$uerzo5de$ormación, o!tenida por medio de una prue!a tria'ial est"ndar. Elmódulodisminu#e alaumentar el es$uerzo a'ial, pero se incrementa al elevar la presióndeconfnamiento # al someter la muestra a caras repetitivas.%a comprensi!ilidad de las arcillas saturadas se e'presa como el *ndice decompresión Cc, junto con una evaluación de la m"'ima presión a la que ha#ansidosometidos antes.

Am!os valores se calculan por medio de prue!as de la!oratoriosunidimensionalesest"ndar de consolidación >AST1 )-H4I?. Cc, representa el cam!io en laproporción de vac*ospor ciclo loar*tmico de es$uerzo # es una $unción del historial de es$uerzos delterreno. (ara


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fnes pr"cticos, es necesario sa!er el valor dentro de los l*mites espec*fcos dees$uerzos que sedesea manejar.C6STRUCC36ES 36)USTR3A%ES

%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ES(ermea!ilidad9Es la capacidad de una masa de suelo o terreno de permitir el ;ujo de l*quidosatrav&s de un radiente hidr"ulico. En el diseGo de cimentaciones, por loeneral lo


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A modo de ejemplo, los suelo o terrenos con un alto contenido de polvo decaliza se de!ilitancon el ;ujo de aua a trav&s del suelo o se desinteran con la percolación deauasde al!aGal o alunos otros l*quidos residuales.


%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ES3)E6T383CAC36, 1UESTRE / E=A%UAC36 )E SUE%S(ara $acilitar la aplicación de la e'periencia previa al estudio de las condicionesnuevas del suelo, es necesario disponer de un sistema est"ndar deidentifcación de suelos oterrenos. Con ese fn, la clasifcación de estos se !asa eneralmenteenpropiedades $*sicas quese eval


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correspondientes ofcinas estatales. En EspaGa losedita el 3nstituto 0eor"fco 6acional, 3nstituto0eolóico # 1inero, # el 1inisterio de Aricultura. %os levantamientos viejostienen ran valor para lalocalización de las l*neas oriinales de pla#as # arro#os, as* como para conocer

la e'istenciade cam!ios superfciales.(ara randes !ras, se precisa o detallan los mapas e'istentes #Jo endependenciade la manitud de la !ra se con$eccionan espec*fcamente para ella. En elAne'o... se muestraun ejemplo del editado por el 1..(.T. para la construcción de la l*nea del A=Een el tramo 0eta$e5Córdo!a.Es necesaria una inspección completa del sitio de o!ra a fn de complementarlosC6STRUCC36ES 36)USTR3A%ES

%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ESdatos o!tenidos a partir de mapas # levantamientos, # en la ma#or parte de loscasosa#udar" tam!i&n a aclarar las cuestiones de uni$ormidad. Adem"s, lainspección de lasestructuras vecinas servir" para destacar alunas de las posi!les difcultades.%a inspección aero$otoram&trica se ha desarrollado hasta el punto en que es$acti!lehacer una r"pida evaluación de los suelos, a mu# !ajo costo en randes "reas.%os datos que se o!tienen mediante $otora$*as a&reas estereoscópicas,o!tenidas devuelos propios #Jo de sat&lites, correlacionadas con patrones normalizados,permitenidentifcar los tipos de suelos o terrenos en !ase a su color, te'tura,caracter*sticas dedrenaje # cu!ierta veetal.Clasifcación de los suelos9El sistema de clasifcación de suelos m"s aceptado es la Unifeld SoilClassifcation>Clasifcación Unifcada de Suelos? que se presenta en la Ta!la... En ella seencuentrancriterios defnidos para la nomenclatura de los suelos # una lista en laque &stosse arupandentro de divisiones fjas con$orme al tamaGo de sus part*culas # a losresultados de prue!ade la!oratorio acerca de sus caracter*sticas $*sicas.E'ploración Su!5superfcialEsta es la $ase de campo del an"lisis de suelos o terrenos # del diseGo desu!estructuras, por lo que es mu# importante.%a o!tención de in$ormación inadecuada, imprecisa o errónea en esta $ase deltra!ajo es la causa m"s com


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costosos dee'cavación # cimentación, que adem"s quedan e'puestos a $allas. (or tanto, lapala!ra clavees9 e'ploración. %a fnalidad de este tra!ajo es esclarecer, mediante t&cnicase'ploratorias,

la naturaleza de las condiciones su!5superfciales del sitio de o!racorrespondiente # suimpacto so!re el diseGo. (or consiuiente, el tra!ajo se de!e planifcar #ejecutar de modo querevele la naturaleza de los suelos, # no se de!e realizar como un simpleprocedimiento rutinario.As* el tipo # manitud de las t&cnicas de e'ploración, de las prue!as in situ #delos m&todos de muestreo se de!en eleir con !ase en las incónitas asociadasal terreno, lospeliros eolóicos que ca!e esperar razona!lemente, la cara que va aimponer laestructura por construir # el rado de asentamientos que puede tolerar laedifcación #aterminada.%a intensidad # metodolo*a del tra!ajo e'ploratorio var*an mucho >no e'istenin


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m"s determinantesde los materiales del su!suelo.Con$orme a esta floso$*a pro$esional eneral, amenudoes recomenda!le

hacer investiacionessu!superfciales en dos o m"s $ases, cada una de las cualesaportan un n


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an"lisis

#

de

Unifcada

de

datos

de

descripciones.

El

$otora$*as

a&reas

estereoscópicas ordinarias,

$otora$*as

in$rarrojas

t&rmicas

#

de

colores

$alsos, $otora$*as multiespectrales desat&lite o im"enes de radar a&reo desosla#o puede revelar la topora$*a #drenaje superfcial de los terrenos, lascaracter*sticas lineales que re;ejan laestructuraeolóicas de &stos, su tipode suelo superfcial #, a menudo, eltipo de roca su!#acente.Estas t&cnicas son particularmente


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económica como manera de complementar los datos o!tenidos mediante!arrenos oper$oraciones e'ploratorias. %as t&cnicas eo$*sicas inclu#en re;e'ión #re$racción s*smica,prue!as s*smicas de tiro # aler*a, resistividad el&ctrica, cuantifcaciones

microravim&tricas# ela!oración de perfles ac


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in$ormación correspondiente al terreno u!icado entre !arrenos mu# distantesentre s*.E'ploración in situ # t&cnicas de prue!aE'iste una amplia variedad de t&cnicas para la investiación in situ de lascondiciones su!superfciales del suelo.

Alunos de esos m&todos se han estandarizado # muchos de ellos se utilizanen todoel mundo.a?

(ozos # zanjas de prue!a a cielo a!ierto

Estos m&todos permiten hacer una o!servación visual directa #posi!ilitan la toma manual de muestras del suelo, aunque est"nlimitados a pro$undidades pr"cticas de 4 ó H m. %as zanjas son


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(er$oraciones

El m&todo tradicional de e'ploración del su!suelo consiste en per$orar>taladrar? #e'aminar aujeros # el material que de ellos se e'trae. Sin em!aro muchos de

lospro!lemas de construcción de cimientos, que a menudo son mu# costosos,resultan del usode m&todos inapropiado de muestreo por horadación o de una confanzae'cesiva en lae'trapolación de los resultados.En consecuencia, para la planifcación #ejecución de lase'ploraciones del suelo o terreno mediante per$oraciones se de!e recurrir auna evaluacióninenieril e'perta.Sólo ca!e esperar que una per$oración permita conocer a ciencia cierta lascondiciones que prevalecen en el sitio en que &sta se pr"ctica. Enconsecuencia, lain$ormación as* o!tenida puede ser representativa o no de las condiciones queprevalecen entreuna per$oración # otra. (or tanto el n


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%a estrateia m"s usual para realizar las per$oraciones complementarias eseleir elpunto intermedio de la distancia entre las per$oraciones previas que arrojanresultados

di$erentes. %ueo si la nueva per$oración no representa un promedio razona!lede las dosprevias, se e$ect


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cualquier $ractura # su inclinación. En el caso de muchas$ormaciones rocosas, la evaluación de la desinación de calidad de la roca>R_) del inl&s roc[qualit# desination? # su anotación en la !it"cora son un !uen indicador de lasolidez del estrato

rocoso.C6STRUCC36ES 36)USTR3A%ES

%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ES%as per$oraciones son un m&todo que permite muestrear los su!suelos # hacerprue!as al mismo tiempo. %a prue!a m"s com


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Test? da porresultadomuestrasmoderadamentealteradas,

peroacepta!lesparalao!servación,clasifcación # evaluación con$orme a*ndices. Sin em!aro el nH.I pul? dedi"metro e'terno. %a !roca 6Q es la de uso m"s $recuente, aunque las dema#or tamaGoe'traen m"s material cuando las rocas est"n intemperizadas, $racturadas oporosas.

Tam!i&n mejora la cantidad de material o!tenido cuando se usan !arrenas devarios


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tu!os. En la fura .... se presenta una !it"cora como ejemplo del tra!ajo deper$oración de roca.%a !arrena ST( es un muestreador relativamente !ueno para la ma#or parte delossuelos, aunque la muestra e'hi!e alteraciones moderadas. En el caso de los

suelo o terrenosarcillosos de consistencia frme a dura, se o!tienen muestras relativamenteintactasmediante el uso de tu!os de Shel!#, de pared delada, introducido conmecanismoshidr"ulicos. Cu"ndo los suelo o terrenos son arcillosos !landos o arenosossueltos, unmuestreador de pistón da mejores resultados. %os suelo o terrenos densos # lasrocas mu#intemperizadas se pueden muestrear con los muestreadores Tipo)ennison o(itcher.El sondeo con un penetrómetro cónico es una t&cnica completamente efcazcuandose usa en com!inación con muestreos por per$oración. En el cono holand&simpulsadohidr"ulica o mec"nicamente se utiliza una punta cónica para medir laresistencia a lapenetración detr"s de esa punta va una mana o camisa, con la que se midela resistencia por$ricción. Estos dos valores son !uenos indicadores de la resistencia # riidez delsuelo, por lo queson *ndices relativamente confa!les del tipo de suelo de que se trata.%os penetrómetros cónicos tam!i&n se impulsan din"micamente con una masacomose hace con el ST(. As* o!tenidos, los resultados de la prue!a son an"loos a lacuenta de olpesde la ST( # sirven para los mismos fnes aplicando las correcciones apropiadas.(rue!as de la!oratorio@"sicamente, las prue!as de la!oratorio enerandatos m"s e'actos so!re las propiedades inenieriles delsuelo o terreno que las interpretaciones de las prue!assimples de campo >siempre que las muestras sean enverdad representativas de las condiciones del su!suelo?. Elan"lisis de suelos en la!oratorios se ha desarrollado hastaconvertirse en una maraGa de prue!as interrelacionadas,con una variedad de criterios # m&todos.C6STRUCC36ES 36)USTR3A%ES


%a American Societ# $or Testin and 1aterials >AST1? pu!lica periódicamenteun


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resumen de esos procedimientos >S(T HB,Special (rocedures $or Testin Soiland Roc[ $orEnineerin (urposes?. 1uchas de las t&cnicas de prue!a son e'clusivamenteaplica!lesa ciertos rupos de suelos, por lo que los datos resultan incorrectos cuando se

intenta suutilización de aluna otra manera. Cuando estructuras a$ecta!les por losasentamientos,randes terraplenes, presas o taludes pronunciados se van a cimentar so!resuelos !landoso de propiedades inciertas, conviene realizar prue!as de la!oratorio so!remuestrasrepresentativas.Sin em!aro, dichas prue!as son costosas # lentas, por lo que, salvo enpro#ectos mu#importantes, eneralmente sólo se realizan unas cuantas de ellas. (or todo loanterior,las muestras para an"lisis se de!en escoer cuidadosamente.

%as prue!as de *ndice, como las de los l*mites de Atter!er, de densidad # dedistri!ución ranulom&trica, sirven para clasifcar # caracterizar los suelos,conocer suscaracter*sticas inenieriles enerales, evaluar su aptitud como material derelleno #estimar su potencialidad de corrección mediante las t&cnicas de mejora delterreno. Escom


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%as prue!as de resistencia en la!oratorio miden la resistencia del suelo a fn decalcular su capacidad de cara, la resistencia a los empujes laterales de lapropia tierra# la esta!ilidad de los taludes. %a resistencia de las arenas se mide por mediode prue!as tria'iales # directas de es$uerzo cortante. %as prue!as con cizalla

deaspas, compresión # confnamiento # compresión tria'ial, que se realizan enla!oratorio, son aplica!les a los suelos de tipo cohesivo.



Al e$ectuar las prue!as de resistencia, esnecesario que las condiciones de drenaje duranteellas reproduzcan lo m"s felmente posi!le lascondiciones que prevalecer"n en el estrato delsuelo o terreno cuando se impona la caraesperada. Todas las prue!as, salvo la tria'ial, serealizan en condiciones no drenadas # seapro'iman a las condiciones de cara r"pida delterreno, como sucede con la ma#or*a de lascimentaciones # e'cavaciones para construcción.%as prue!as tria'iales permiten realizar los estudios !ajo condiciones nodrenadas,consolidadas nodrenadas # consolidadas drenadas. %as prue!as que se realizanencondiciones drenadas sirven para conocer $actores como la esta!ilidad !ajo unterrapl&n despu&s de ha!er disipado las presiones e'cesivas en los poros.Si e'iste la posi!ilidad de que las arenas saturadas sueltas queden sometidasa caras s*smicas, su resistencia a caras c*clicas # su potencial de licue$acciónse midenmediante prue!as tria'iales c*clicas.

1EORA )E% SUE% TERRE6

El suelo como material inenieril, se di$erencia de la piedra, la madera # otrosmateriales naturales por el hecho de que puede ser modifcado para darle lascaracter*sticasdeseadas. %a mejora del suelo es una pr"ctica antiqu*sima que permiteconstruir enterrenos con condiciones marinales, por lo que se emplea con $recuencia en lainenier*aeot&cnica contempor"nea.

%a corrección se realiza a trav&s de m&todos aplicados in situ o mediante laconstrucción de rellenos artifciales. En cualquier caso, los o!jetivos son una


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ma#orcapacidad de cara # la prevención de asentamientos. Se han desarrolladomuchas t&cnicas, comodensifcación, so!recara, nivelación # construcción de rellenos, que ozan deamplia aceptación.

Estos m&todos han sido la causa, en !uena medida, del creciente uso deterrenosmarinales a !ajo costo.


%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ESRellenos artifcialesEn el presente cap*tulo, el t&rmino relleno se refere alos materiales t&rreos quese usanprincipalmente para nivelar o elevar la superfcie del terreno, # no a lasestructuras de contención,como diques de tierra. Sin em!aro, casi todos los principios enerales que sepresentan sonaplica!les a am!os tipos de o!ras.%a ma#or parte de los terrenos necesitan alfrmes? para pisos # pavimentos. 6o o!stante, esos rellenospresentanmuchos pro!lemas, como compactación inadecuada, cam!ios de volumen #asentamientosimprevistos causados por su propio peso. A fn de o!viar esos pro!lemas, losrellenos seconsideran elementos estructurales del pro#ecto, de modo que tam!i&n sediseGan conesmero. %os materiales # su ranulometr*a, colocación, rado de compactación#, ocasionalmente, espesor, de!en ser cuidadosamente eleidos para soportarlas carasprevistas.E'isten dos tipos !"sicos de relleno9 el que se hace en seco mediantemaquinaria #t&cnicas ordinarias de movimiento de tierras, # el que se realiza en h


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humedad. (or lo eneralse especifcan densidades que representan del B al +K de densidadm"'ima, cuando elcontenido de humedad es del - al HK del contenido óptimo de humedad. >%aprue!a AST1

)+II sirve como punto de re$erencia cuando se necesita una ran capacidadde cara #!aja compresi!ilidad la AST1 )BL es adecuada si los requisitos no son tanestrictos, como sucedeen zonas de estacionamiento ,aparcamiento?. En casi todos los rellenos, !astacon un B a BIK dela densidad m"'ima la compacta


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n del +K es necesaria en el caso de carreteras, zapatasde cimentación # otras estructuras de lasedifcaciones industriales intensamente caradas.6ótese que las densidades del campo puedenrepresentar m"s del +K del valor m"'imo calculado en

la!oratorio.Adem"s, si se hace un tra!ajo decompactación m"s intenso,esas densidades se puedenlorar con humedades por de!ajo de la curva esta!lecida enel la!oratorio.6o o!stante, no se de!e so!recompactar losmateriales de rano fno que est&n en el lado seco de lacurva óptima, #a que lueo pueden e'pandirse # a;ojarse alsaturarlos con aua.


%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ES%os rellenos ordinarios, en las construcciones industriales, se constru#en encapas de+ a cm de espesor. Cada capa se compacta antes de colocar la siuiente.El rado decompactación real se determina por medio de prue!as de densidad, e$ectuadasen elcampo, so!re muestras de cada capa. (ara ese fn, es necesario medir ladensidad hAST1 )+II? o de lo!ovolum&trico>AST1 )-+?, si la muestra no est" alterada, o en caso contrario con elmedidor nuclearde humedad5densidad >)ens*metro 6uclear?. A menudo !asta con una prue!apor cada4I a B m4 de relleno.En pro#ectos a ran escala, en los que se utiliza maquinaria pesada decompactación, es posi!le tender capas de HI a cm # m"s de espesor. Sinem!aro, en casitodos los pro#ectos los espesores de las capas de!en ser limitados al m"'imoquearanticen la densidad e'iida los equipos de compactación disponi!les en!ra.(or lo eneral no es necesario compactar los rellenoshidr"ulicos que seconstru#en consuelos draados en el momento de colocarlos alunos, incluso, jam"s secompactan.En estos casos, un $enómeno com


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limos #arcillas dentro del material draado, pero esto no tiene e$ectos nocivos sinem!aro, se de!eevitar la acumulación de estos materiales fnos en los huecos ad#acentes a los!ordes o de!ajo de

estructuras. El uso adecuado de diques internos, vertederos # t&cnicas dedecantaciónimpide tal acumulación.Siempre se de!e tener presente que los rellenos son caras muertas mu#pesadas, porlo que pueden someter a es$uerzos mu# intensos los estratos su!#acentes delsuelo, inclusolos pro$undos. Una capa de 4 cm de relleno compactado equivale, en cara, a+.I niveles de unedifcio ordinario de ofcinas. Se pueden presentar pro!lemas indesea!les, talescomo, si unaedifcación est" plantada a horcajadas encima de la l*nea de contenciónde un relleno, es mu# pro!a!le que ocurra un asentamiento di$erencialper$ectamentedelineado.%os rellenos hidr"ulicos pro$undos llean a ocasionar hundimientossuperfciales del orden devarios dec*metros.%as estructuras apo#adas en pilotes, con frmes >losas a nivel del terreno?asentadosen rellenos pro$undos, pueden, con$orme el relleno se asienta, su$rir daGosocasionados porla di$erencia de movimiento de los frmes, entradas de servicio # entradasprincipales respectoa la estructurapiloteada.



%os tirantes de anclaje que se utilizan para los !ordos de contención de auas# quepasan a trav&s del relleno hidr"ulico llean a tener so!recaras de!idas alasentamientosu!secuente del relleno a fn de evitar esas so!recaras, los tirantes de!enquedar alojadosdentro de tu!os antes de cu!rirlos con el relleno.)ensifcación(ara la densifcación se utilizan varias t&cnicas di$erentes, que en eneralconsistenen aluna $orma de vi!ración. %a densifcación es la compactación in situ de lossuelos,


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principalmente de tipo ranular, con el o!jeto de aumentar su densidad. %aposi!ilidad de aplicarestos m&todos depende, como se muestra en el fura..., del tamaGo de laspart*culas del suelo.En consecuencia, la distri!ución ranulom&trica es un $actor que de!e ser

evaluadocuidadosamente antes de escoer el m&todo de densifcación.%as arenas limpias pueden ser densifcadas $"cilmente hasta una pro$undidadde +.Lm mediante el simple paso de una pesada aplanadora vi!ratoria con rodillo deacero. %a$recuencia de vi!ración es ajusta!le en cierto rado, aunque en eneral seo!tienenresultados óptimos dentro de los l*mites de -I a 4 :z. >(or de!ajo del nivel de+.L m, ladensifcación es m*nima e incluso se da el caso de que se a;ojen los 4 cmsuperfciales si se insisteen la compactación.?%osm&todos de vi!ro;otación# Terra5(ro!eincrementan las densidades de las arenas mediante lainserción repetida de las sondas vi!ratorias. %os huecoscil*ndricos que se $orman con el vi!rador se rellenan lueo conarena acarreada del terreno. %os puntos de inserción del vi!radorsuelen ir arupados, con una separación t*pica de +.I m en los sitiosdonde se van a eriir las columnas del edifcio. Con este m&todo seo!tienen densidades relativas de un LI Ko m"s en toda la pro$undidad de inserción, la cual puede ser dem"s de +- m. Estas t&cnicas, sin em!aro, no sirven cuandoel contenido de part*culas fnas del suelo es de m"s de un +IK o cuando ha# materia or"nica en $orma coloidal encantidades de m"s del I K en peso.%os pilotes de compactación son de una alternativa que se emplea paradensifcar las arenas# permitir el uso su!secuente de cimientos poco pro$undos. %os pilotes puedenserde cualquier material, aunque eneralmente son de madera o se trata de unpilote de arena porsustitución, el cual se constru#e hincando en el terreno un casquillo que lueose rellena con arena.El volumen que desplazan los pilotes # la vi!ración que provoca la operación dehinca, densifcanel suelo circundante.




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(or lo eneral, el elemento estructural de los cimientos no se apo#adirectamenteso!re el pilote de compactación, sino en la masa densifcada. (or lo com


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en@anladesh. )ichos resultados se e'presan como una r"fca de los valorespromedio de laprue!a est"ndar de penetración >S(T?, antes # despu&s de la compactación,sepilotes Min situN, módulos portantes, etc.?, son lassiuientes96o precisan e'cavaciones, no planteando pro!lemas am!ientales conel transporte # la eliminación de residuos.Condiciones simples de cimentación, son similares a los suelosnaturales con sufciente capacidad de cara.%a t&cnica de ejecución es mediante la introducción del vi!rador en elterreno, por su propio peso # con a#uda de la in#ección de aua a presiónpor su punta.Creación de un estado de licue$acción local mediante vi!ración que$acilitala penetración del vi!rador # su conjunto en el suelo hasta alcanzarla pro$undidad requerida en cada caso, arrastrando el aua ensu circulación inversa a los fnos procedentes de la per$oración.Alcanzada la pro$undidad deseada se disminu#e la in#ección de aua en puntacomenzando entonces la aportación de rava. El vi!rador su!e # !aja vi!randoe in#ectando aua,arrastrando a su vez rava, la cual se compacta en el interior del terreno$ormando la columnadurante esta operación se $orma un cono superfcial de!i&ndose de aportar larava de $ormar"pida # continuada con una pala au'iliar.%a e'tracción lenta # escalonada del vi!rador portonadas crea una zona densifcada cu#o di"metrodepende de las caracter*sticas del terreno # lapotencia empleada.



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%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ESSo!recarasEn ocasiones, los materiales adecuados de cimentación descansan en arcillas!landas# comprimi!les, en las que pueden ocurrir asentamientos indesea!les. En tales

casos, elterreno se puede volver utiliza!le si se so!recara la superfcie. %a fnalidad delaso!recara es carar # consolidar por anticipado las arcillas, lo que cancela laposi!ilidad deasentamientos ulteriores por de!ajo de las estructuras. tra fnalidadconcurrente es elincremento de la resistencia del suelo arcilloso.En la pr"ctica, el proceso es mu# simple cuando la arcilla est" cu!ierta por lossuelossuperfcialmente sólidos, pues la capacidad de cara no es un pro!lema.El "rea que sedesea mejorar se cara con tierra ;oja, amontonada, hasta que el peso de &staesequivalente a la cara que se impondr" posteriormente al construir laestructura defnitiva.>Si e'isten arcillas mu# pl"sticas o capas mu# ruesas con escaso drenajeinterno, tal vez senecesite hacer drenajes de arena a fn de lorar la consolidación dentro de unplazorazona!le?. Conviene viilar los asentamientos de la superfcie oriinal delterreno # de la capaarcillosa durante la colocación de la so!recara # despu&s de &sta. El rellenode!epermanecer en el sitio hasta que deje de ha!er asentamientos. %ueo se retirala so!recara# se erien las estructuras. Si la so!recara se realiza en $orma adecuada, lasestructuras #ano de!en estar sometidas a asentamientos ocasionados por consolidacionesprimarias sinem!aro, conviene evaluar la posi!ilidad de que ocurran asentamientos acausa de lacompresión secundaria, so!re todo si los suelo o terrenos tienen un altocontenido or"nico.Esta t&cnica es efcaz en randes e'tensiones de terreno. %as limitaciones sonlanecesidad de un relleno temporal de !ajo precio # los prolonados per*odosque a veces senecesitan para el asentamiento.%echadeado%a in#ección de materiales cementantes o al


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sucompactación. Ellechadeado suele usarse para rellenar huecos presentes en las masas rocosas,t*picamentelas rocas de car!onatos, a fn de restrinir las fltraciones o evitar el colapsoestructural. (ara

cada fn espec*fco se han creado materiales # m&todos especiales. (orejemplo, la in#ecciónde eles de $rauado r"pido es mu# efcaz para la esta!ilización de arenas;ojasla in#ección de lechada de cemento a alta presión se traduce en unacompactaciónlocalizada de las arenas ;ojas.El Oet50rountin es una t&cnica de mejora de terreno # de cimentacionesconsistenteen la in#ección de lechada moderna de ampliamente di$undida en lassoluciones decimentaciones de las randes o!ras.C6STRUCC36ES 36)USTR3A%ES


El Oet50routin, es una t&cnicadi$erente a las dem"s de consolidaciónporque destru#e la estructura e'istentedel suelo # trans$orma a la vez en unahomo&nea masa con la mezcla de unasustancia alutinante # los ranos delsuelo.%a maquinaria empleada es altamente especializada >ver fura? e interadapor uncomplejo de equipos, a sa!er9Silos de material alutinante 1ezcladora >!atchin plant?@om!a de alta presión @om!a mezcladora Compresor (er$oradora.


%A 1ECA63CA )E SUE%S / %AS C31E6TAC36ES)renaje%a pro$undización permanente de la capa $re"tica casi superfcial, enel caso de los suelo o terrenos de arena fna o limo, mejoranota!lemente lascapas superfciales, so!re todo cuando se trata decimentar caminos, zonas de estacionamiento>aparcamiento?#construcciones residenciales de poca elevación. El drenaje es efcazporque disminu#e la resistencia de los suelos al ha!er un aumento de lacantidad # presión del aua de los poros.


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En los suelos ranulares, el manto de aua $re"tica se puede pro$undizarmediante el usode !om!as # pozos verticales, llevando lueo el aua hacia cuencas oresumideros u!icados$uera del terreno en cuestión. En el caso de los limos, cu#o drenaje resulta

di$*cil mediante esosmedios, se puede recurrir a la electro5osmosis o drenaje el&ctrico. En estem&todo se aplica elprincipio de que el aua ;u#e hacia el c"todo cuando se hace pasar unacorriente directa a trav&sde suelos saturados de ella lueo, el aua se e'pulsa de este sitio por!om!eo.Se de!e tomar medidas para mantener a!atido el nivel delaua $re"tica. (or ejemplo, se de!en interceptar # desviar delterreno los aportes de aua superfciales # su!terr"neos. Conese fn, la superfcie del terreno de!e ser modifcada de $ormaque se controle el ;ujo de auas superfciales # para ello sonmu#


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(asos del )iseGo de CimentacionesEn la pr"ctica, el procedimiento eneral que se siue para el diseGo decimientosconsiste9+. )eterminar la capacidad de cara inherente al tipo o tipos de cimentación

posi!les, dadas lascondiciones del su!suelo # los requisitos estructurales del pro#ecto.-.

Reducir las capacidades


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lo m"s económica posi!le.

En resumen se de!e arantizar la resistencia # econom*a del sistema cimiento.El (ro$. Eduardo Torroja dec*a9 en defnitiva el pro!lema ha de plantearse conestas cuatro

premisas o conjunto de ellas95

8inalidad Utilitaria.8unciónEstructural o Est"tica.E'iencia Est&tica.%imitación Económica.

Capacidad de cara o apo#o de los cimientos.%a capacidad de cara o apo#o es una caracter*stica de cada sistema desuelocimentación, # no sólo una cualidad intr*nseca del suelo. %os distintostipos de suelo diferenen capacidad de cara, pero tam!i&n ocurre que en un suelo espec*fco dichacapacidadvar*a con el tipo, $orma, tamaGo # pro$undidad del elemento de cimentaciónque aplica la presión.

XRazón # Ser de los tipos estructuralesX. Eduardo Torroja 1iret 5 Colección Te'tosUniversitarios n0+4. CS3C.C6STRUCC36ES 36)USTR3A%ES

E'isten dos tipos !"sicos de cimentación9 superfcial # pro$unda. Asimismo, ha#alunas variaciones de cada tipo.%as cimentaciones superfciales constan de zapatas>llamadas zarpas en alunos pa*ses? aisladas, corridas # liadas, #cimentaciones ;otantes compensadas.%as cimentaciones pro$undas constan de cajones per$orados>pozos descendentes? # muchas variedades de pilotes deconcreto hinca!les o colados en su sitio.

En las Construcciones 3ndustriales5Empresarialese'isten unaenormevariedadde tiposdecimentacionessuperfciales#pro$undas de acuerdo a las estructuras que de!en


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soportar, vr. 3ntercam!iadores de calor, Torres,Chimeneas, Tanques, Es$eras, 6aves, etc.

pi

lotes

via deatadoEl

pro!lema

que

se plantea

transmisión

es

de unas caras delproceso#e'terioresalterreno de la $orma m"s económica,quedepender" como hemos visto de5

6aturaleza del terreno

la

5

(ro$undidad # Ancho de la cimentación

5

Caracter*sticas de la estructura.

8%UO E6 CA(A %]13TE.


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36TR)UCC36Se sa!e que en un ;uido ideal las velocidades permanecen invaria!les en unaseccióndeterminada, sin em!aro, en un ;uido real e'iste un $renado en la pro'imidadde la pared de!ido

a la viscosidad. Es de!ido a la viscosidad que en los ;uidos reales no e'istedeslizamiento en las$ronteras r*idas, es decir, la velocidad del ;uido con respecto a la $rontera escero >(rincipio de nodeslizamiento?. Como resultado de este $enómeno resulta que los radientesde velocidad #es$uerzo tanencial son m"'imos en esta zona. %a zona donde la velocidad esin;uenciada porlos es$uerzos tanenciales se denomina capa l*mite, en esta zona la velocidadse apro'imaasintóticamente a la velocidad del ;ujo principal.

%a capa l*mite, auas arri!a de un cuerpo de $orma aerodin"mica, es mu#delada, pero almoverse esta capa por el cuerpo ha# una ma#or cantidad de part*culas que sonretardadas pore$ecto del es$uerzo de corte. As*, la capa l*mite aumenta su espesor haciaauas a!ajo.En el caso de superfcies lisas, la capa l*mite es laminar, #a que las part*culasde ;uido se muevenen capas lisas. (ero al aumentar el espesor, &sta se vuelve inesta!le # setrans$orma en una capal*mite tur!ulenta, donde las part*culas de ;uido se mueven condiversastra#ectorias. Sin em!aro,en esta reión a


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(ara que se satis$aa la ecuación de continuidad se de!e tener que9h

h g

U ! d# F u! d#h g k

UhF

hg k

>U u U? d# F U > h g ? >u U? d#k

%ueo9h g kk

g F

u + d#U

>+.+?

Espesor de 1omentum, 9 espesor de la capa de $luido de velocidad U cu#acantidad demovimiento es iual al d&fcit de cantidad de movimiento o, en otras pala!ras,a la cantidad demovimiento trans$erida a la pared.

5


70/320

U- h

Cantidad de movimiento que entra9

/5

u

Cantidad de movimiento que sale9

-

d#

%a di$erencia entre la cantidad de movimiento que entra # la cantidad demovimiento que saleestar" dada por9

/

U - h u - d# FU -

)onde9

9 $racción de cantidad de movimiento trans$erida a la placa. /

UhF ud#

(or continuidad9

/

U - h FU ud#

/

/


71/320

U FU ud# u - d#

-

>

?

F Uuu - d#

u u-F -U Uu u F + d#U U

d#>+.-?

ESTU)3 )E %A CA(A %]13TE (ARA U6 8%UO _UE ATRA=3ESA U6A (%ACA(%A6A.Aplicación de la Ecuación de Cantidad de 1ovimiento en su $orma interal alestudio de lacapa l*mite.Sea una placa plana, como la que se muestra en la fura # un ;uidoescurriendo por ella.

Se tiene que la cantidad de ;uido que entra al volumen de control por lasección @ est" dada por9

_ m@ F U h(or otro lado, la cantidad de ;uido que sale del volumen de control por lasección AC es9


72/320

g

_mAC F u d# U > h g ?

%ueo, la cantidad de ;uido que atraviesa la sección @C es9g

g

g

_m@C F U h u d# U > h g ? F U g u d# F > U u? d#(or otro lado, la ecuación eneral de cantidad de movimiento est" dada por9

8

'

F

w u d= u q x dAwt

=

S


73/320

Considerando ;ujo permanente incompresi!le se tiene que la U u? d#

El arrastre so!re la placa ocurre en ladirección opuesta, lueo9g

8 F u>U u ?d#

>+.4?

(ero, esta $uerza se puede e'presar tam!i&n en $unción del es$uerzo de corte alo laro de laplaca, es decir9'

8 F d'


74/320

As*, iualando am!as e'presiones # despejando la tensión de corte, se tiene9g

w F u > U u? d#w'

(uede apreciarse que el valor de depende de9

>+.H?

5 %a distri!ución de velocidades en la capa l*mite.5 %a manera de como var*a el espesor de la capa l*mite.Sea9

uF uk 9 velocidad relativa a la velocidad inicial.U#F #k 9 altura relativa al espesor de la capa l*mite.g

Entonces9+{w |}g uk >+ uk ? d#k ~ F Uw' }~•€

-

(ara9

# F # F +


75/320

>+.I?

u F u F +

Capa %*mite %aminar.(randtl propone que la distri!ución de la velocidad en la capa l*mite laminarest" dada por9

uk F

4#4#k k--uk F +

#g#‚g

Reemplazando en la e'presión de la tensión de corte9+{wg | |4#4 { #4 4} } #k k ~ + #k k d#k ~ F Uw ' } €-- •--~•€wg F .+4B U -w'-


76/320

w uUwu F ƒ F ƒ k g w #k w #

(or otro lado9

w uk w #k

/9

F#k F

#k F

4-

Entonces, se tiene que9

4 U F ƒ- g3ualando am!as e'presiones de la tensión de corte, se tiene fnalmente9

(ara9

'F

gF

4 Uwgƒ F .+4B U -w'- gƒ d'y g d g F + .Lg U„


77/320

+ -g F + .L ' CU-

CF

)espejando el espesor de la capa l*mite, se llea a relacionaresta varia!le conel n


78/320

'

Esta ecuación entrea el espesor de la capa l*mite para ;ujo laminar # sepuede o!servar que el

valor de g aumenta con la ra*z cuadrada de la distancia a la orilla $rontal de laplaca.Reemplazando en la ecuación de , se tiene9

U4Re 'ƒ- H.I '

FCon9

'F

Re ' „ Re ' ƒFUU

As*, para una lonitud ' F % se tiene9%

%

8% F d'F .4--

8% F.HH

U -%Re %

U-Re '

d'>+.?


79/320

)onde la resistencia crece con la ra*z cuadrada de la lonitud de la placa. Estaresistencia oarrastre se puede e'presar tam!i&n en t&rminos de un coefcienteadimensional de arrastre C)multiplicado por la presión de estancamiento # el "rea de la placa >por unidad

de ancho?.As*9

8% F C)

U-%-

>+.?

Con9

C) F

+.4-LRe %

>+.L?

Cuando el n


80/320

tur!ulenta es9

uk F > #k ?

+J

-

„ F .--L U Ug

#

+J H

)esarrollando la e'presión interal para encontrar el es$uerzo de corte, setiene9

wg |} F Uw'}€-

~•

wg U-w'-

F

{

+J +J >#k ? >+ >#k ? ? d#k ~+


81/320

3ualando am!as e'presiones de 9-

„

.--L U Ug

(ara9

gF

+J H

F .B-- U -

.--L „ dg F .B-- U

y

g

y

H IJ H „g F .-4+ UI

'F

y

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„ gF .4 ' U '

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+J I

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'H J I.4

> Re' ?+J I

Se puede apreciar de esta e'presión que la capa l*mite tur!ulenta aumenta deespesor m"sr"pidamente, #a que es proporcional a 'HJI, en cam!io el espesor de la capal*mite laminar esproporcional a '+J-. Reemplazando el valor del espesor de la capa l*mite en lae'presióne'perimental de , se o!tiene9

U - F.-B>Re ' ?+ J I8% F.4

U -


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>Re % ?+ J I

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>+.B?

Con9

C) F .-

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>Re% ?+J I

>+.+?

Cuando el n


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d? Se crea cuando la v"lvula de seuridad es conectada.H.5 Cual de las siuientes propiedades no tienen los ;uidos l*quidos9a? 8luidez.!? =iscosidad.c? Resistir es$uerzos cortantes.

d? Compresi!ilidad.I.5 3ntroducimos un cuerpo en un recipiente con un l*quido, en qu& caso elcuerpo ;ota9a? si EF b!? si E bc? si E† bd? si EF

.5 En que caso se utiliza la hidr"ulica9a? En el traslado de $uerzaspequeGas a randes velocidades.!? En el traslado de todo tipo de $uerzas sin que importe la velocidad.c? En el traslado de $uerzas randes a randes velocidades.d? En el traslado de $uerzas randes que requieran velocidades mu# precisas..5 El principio de Arqu*medes dice9 Y Todo cuerpo sumerido en un ;uido,e'perimenta una $uerzavertical # hacia arri!a, iual al peso del ;uido que desaloja.‡a? 8also, la $uerza no tiene que ser necesariamente vertical # hacia arri!a.!? =erdadero.c? 8also, porque no in;u#e el peso del ;uido que desaloja.L.5 El caudal lo podemos e'presar como9a? El volumen que atraviesa una sección por el tiempo que tarda enatravesarla.!? %a velocidad, en un punto, que lleva el ;uido por la sección en ese punto.c? El volumen que atraviesa una sección por el "rea de esa sección.B.5 Cual de este tipo de !om!as no se suele utilizar en sistemas hidr"ulicos9a? @om!as centr*$uas.!? @om!as de enranajes.c? @om!as de paletas.d? @om!as de pistones.+.5 En los sistemas hidr"ulicos, el encarado de transmitir la potencia es9a? El actuador.!? %a !om!a.c? El motor el&ctrico.d? El ;uido hidr"ulico.

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+.5 Si una instalación hidr"ulica contiene una


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