Las condiciones típicas del perfil de suelos en las zonas 3 y 4 de la Ciudad de Bogotá corresponden a tres formaciones. Un espesor pequeño de suelos superficiales desecados del orden de 5 m, seguido por una secuencia de suelos arcillosos de origen lacustre de la formación Sabana.

Posteriormente se encuentra una secuencia de suelos de origen predominantemente aluvial con presencia de arenas que corresponde a la formación Subachoque. Estas formaciones tienen espesor variable que aumenta desde los piedemontes de los cerros que bordean la Sabana hacia la parte central de los valles que se forman entre las cadenas montañosas, y además en dirección sur y sur occidental en la misma dirección general de flujo del río Bogotá (H-MV, 2003).

En el sector del norte de Bogotá, entre los cerros de Suba y orientales el espesor máximo es del orden de 200m (Microzonificación sísmica de Bogotá, 1997). Hacia el sur de la calle 80 aproximadamente, donde termina el cerro de Suba los espesores de los depósitos aumenta, posiblemente por efectos tectónicos. En el sector de Funza, se obtienen los máximos espesores del orden de 400 m.

Las formaciones Sabana y Subachoque tienen una composición relativamente uniforme en cuanto a tipos de materiales y su comportamiento mecánico está influenciado por la variación de los esfuerzos de confinamiento con la profundidad. Sin embargo localmente existen variaciones en la estratigrafía relacionados con el origen e historia de los suelos desde su formación.

En el caso de la formación Subachoque las variaciones se deben a la dinámica deposicional de las antiguas corrientes de agua que formaron los depósitos aluviales y por lo tanto pueden presentar variaciones locales significativas. Esto es similar a lo que se observa a poca profundidad en el sector sur occidental de la ciudad correspondiente a los abanicos de los ríos Tunjuelo y Fucha. Los antiguos cauces y valles aluviales tuvieron una pendiente longitudinal del orden de 0,8%, la cual fue variando en función de los levantamientos tectónicos de la cordillera y la tasa de denudación, relacionada a su vez con las variaciones del clima.

CLASIFICACION Y TIPOS DE SUELO

Bogotá presenta una extensión total de 163.575,20 hectáreas repartidas en 20 localidades. Las localidades de mayor extensión son en su orden: Usme, Ciudad Bolívar, Suba, Usaquén y San Cristóbal; estas 5 localidades abarcan el 34% del área total de la ciudad.

CANTIDAD DE MUESTRAS A TOMAR

Lo primero que se debe definir antes de realizar las perforaciones y los ensayos es un completo planeamiento de la investigación del subsuelo. Como en cualquier programa de investigación, el planteamiento de la investigación del subsuelo es un paso necesario para el aprovechamiento racional de los recursos y técnicas disponibles.

Un programa completo de exploración del subsuelo comprende la investigación de los siguientes aspectos:

Naturaleza de los depósitos del suelo, a saber: geología, historia reciente de los rellenos, excavaciones, inundaciones, así como la posibilidad de trabajos subterráneos y de minería previos en el área.

Profundidad, espesor y composición de cada estrato del subsuelo. Profundidad y oscilaciones del nivel freático. Profundidad de la roca y sus características. Propiedades índices, físicas y químicas de los estratos del suelo y roca que

puedan afectar el comportamiento de las estructuras.

Metodología

El planeamiento de un programa de exploración del subsuelo incluye algunas o la totalidad de las siguientes fases:

Recopilación y análisis de la información disponible Reconocimiento Investigación exploratoria Investigación detallada.

Recopilación de la información disponible

Esta información varía con el tipo de proyecto. En manuales y tratados especializados sobre diferentes campos de la ingeniería civil se puede consultar de acuerdo a la naturaleza, el alcance y los procedimientos apropiados para obtener tal información en proyectos de la índole respectiva, para proyectos de edificios y similares, esta información podría agrupare de la siguiente manera:

Información geológica, topográfica y de suelos existente, para ser utilizada en el reconocimiento.

Códigos y especificaciones de construcción. Información preliminar de diseño.

La exploración del subsuelo y el diseño preliminar de la estructura están tan íntimamente asociados que debieran iniciarse simultáneamente. La información preliminar de diseño debiera incluir:

PARA EDIFICIOS:

1. Dimensiones en planta y elevación del edificio, así como la profundidad de los sótanos. 2. Disposición aproximada de columnas y muros portantes, y su modulación. 3. Magnitud de las cargas de columnas y muros. 4. Tipo de estructura ( por ejemplo simplemente apoyada, de una sola luz, continua o aporticada, arcos, cascaras, fundaciones para maquinaria de precisión, etc.) 5. Consideraciones arquitectónicas especiales ( por ejemplo, fachadas o elementos sensibles a los asentamientos diferenciales, etc.)

Reconocimiento

En esta fase se trata de obtener información preliminar relativa a las características del suelo, por medio de un examen minucioso del sitio y sus alrededores, así como del estudio de las diferentes fuentes de información disponibles.

Investigación exploratoria.

También se conoce como investigación preliminar y su objetivo principal es conseguir información precisa referente a las condiciones reales del suelo en el sitio. Deben averiguarse la profundidad, el espesor, la extensión y la composición de cada estrato del suelo, la profundidad de las rocas y la profundidad del agua subterránea.

ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR

El Ensayo de Penetración Estándar o SPT, es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que queremos realizar un estudio geotécnico. El ensayo normal de Penetración Estándar (SPT) nació en los Estados Unidos de Norteamérica en la década de 1920, con la finalidad de estimar el grado de densificación de los suelos.

Es el ensayo más empleado en la realización de sondeos, y se lleva a cabo en el fondo de la perforación. Consiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de áreas superior a 100), que le permite tomar una muestra en su interior, naturalmente alterada. El peso de la maza y la altura de la caída libre, están normalizados, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente.

Procedimientos del Ensayo de Penetración Estándar

Cuando en la perforación del sondeo se alcanza la profundidad donde se efectuará la prueba, sin avanzar la entubación y viendo limpio el fondo del sondeo, se desciende el toma muestras SPT unido al varillaje hasta apoyar en el fondo con suavidad. Luego se eleva repetidamente la maza con una frecuencia constante, dejándola caer libremente sobre una sufridera colocada en la zona superior del varillaje.

Se contabiliza y se anota el número de golpes necesarios para hincar la cuchara los primeros 15 centímetros (N0 − 15). Seguidamente se realiza la prueba en sí, introduciendo otros 30 centímetros, anotando el número de golpes requerido para la hinca en cada intervalo de 15 centímetros de penetración (N15 − 30 y N30 − 45).

Ventajas del ensayo

Al ser la cuchara SPT un toma muestras, permite visualizar el terreno donde se ha realizado la prueba y realizar ensayos de identificación, y en el caso de terreno arcilloso, de obtención de la humedad natural

El objetivo de éste ensayo es determinar el porcentaje de humedad del suelo que ha producido un cilindro de aproximadamente 3 mm de diámetro. Es decir, el porcentaje o contenido de agua que limita el estado plástico del estado resistente semisólido.

2. LIMITES DE ATTERBERG: ENSAYO PARA DETERMINAR LE LIMITE PLASTICO

El límite plástico de un suelo es el menor contenido de humedad determinado, de acuerdo con el método bajo el cual el suelo permanece plástico. Para la determinación de éste límite se toma muestras del ensayo para la obtención del límite líquido y procedemos a amasarla y posteriormente a arrollarla, cuya arrolladora vamos disminuyendo en el diámetro, hasta que los rollitos presenten rupturas o ranuras. Mientras se rasga aumentamos la humedad del suelo que no presenta ninguna falla, hasta que los rollitos lleguen a tener un diámetro de 3 mm., en cuyo diámetro decimos que esa humedad es la que determina el índice plástico

Las arenas no tienen plasticidad, los limos tienen pero muy poca, en cambio las arcillas, y sobre todo aquellas ricas en materia son muy plásticas. El límite plástico se ha definido arbitrariamente como el contenido de humedad del suelo al cuál un cilindro se rompe o se resquebraja cuando se enrolla a un diámetro de 3 mm. o aproximadamente 3 mm.

CARACTERÍSTICAS

Esta prueba es bastante más subjetiva (dependiente del operador) que el ensayo del límite líquido, pues la definición del resquebrajamiento del cilindro de suelo así como del diámetro están sujetas a la interpretación del operador. El diámetro puede establecerse durante el ensayo por comparación de un alambre común o de soldadura del mismo diámetro. Con la práctica, se encuentra que los valores del límite plástico pueden reproducirse sobre el mismo suelo por parte de diferentes laboratoristas, dentro de un rango del 1 al 3%.

3. CONTENIDO DE HUMEDAD

Los resultados finales de muchos análisis dependen de su expresión a base de peso seco de suelo (ej. medidas de número, biomasa, etc.). Esto es de importancia debido a que en el suelo el contenido de humedad puede variar ampliamente en función de tiempo mientras que el peso seco es constante a través del tiempo. En análisis microbianos, el contenido de humedad es usualmente reportado como el porciento de humedad relativa, el cual es igual a la masa de agua por unidad de masa de suelo seco al horno.

La disponibilidad de agua a los microorganismos es una función de cuan fuertementeenlazada está el agua a partículas de suelo. Por lo tanto, es preferible expresar la humedad de suelo en términos del potencial de agua (este parámetro no se medirá eneste ejercicio). El contenido de humedad también puede influenciar la disponibilidad deoxígeno en suelo debido a que O2 es poco soluble en agua.

METODOLOGIA

Recolecte tres muestras de suelo diferentes de aproximadamente 50 g cada una (ej. Suelo arcilloso, arenoso, etc.). Para cada tipo de suelo, añada cerca de 2 g de muestra a dos platos de pesar de aluminio (réplicas). Antes de añadir el suelo al plato, determine el peso de cada plato de aluminio. Mida nuevamente el peso del plato con la muestra de suelo (suelo + plato). Seque el suelo al horno por al menos 24 horas a 105C.

Remueva cuidadosamente los platos del horno y permita que se enfríen a temperatura ambiente. Pese y anote el peso del suelo seco + plato.

Calcule el contenido de % de humedad relativa para cada tipo de suelo.

Reporte el promedio y su desviación estándar para cada réplica

4. ENSAYO DE COPSABILIDAD

La Colapsabilidad del Suelo es el fenómeno producido en un terreno por el cual se reduce su volumen, por lo general por cambios en la humedad contenida en el mismo. En algunos casos puede suceder como consecuencia de aplicación de cargas sin adición de agua.

Los suelos más susceptibles de llegar a un colapso son:

Suelos de granulometría tipo limo, en donde se encuentran arcillas con estructuras flojas.

Suelos granulares de bajo peso específico.

El CTE denomina a los Suelos Colapsables del Tipo T-3 (son Terrenos desfavorables para la construcción).

En suelos naturales poco consolidados, terrenos de rellenos y terrenos solubles, se requiere efectuar estudios de colapsabilidad para poder tomar las medidas preventivas y correctoras al momento de diseñar las cimentaciones.

Extracción de muestras

Las muestras para pruebas en laboratorio se extraen mediante sondeo o calicatas, cuidando de no modificar la estructura del suelo, es conveniente realizar sondeos en seco o con muy poca agua.

Análisis del emplazamiento

Además de los ensayos en laboratorio, se realiza una estimación del emplazamiento y se consideran los siguientes puntos:

Cota del nivel freático y sus oscilaciones estacionales. Antigüedad del terreno y consolidación. Determinar tipo de cimentaciones a construir.

Ensayos de campo

Si un terreno es susceptible al colapso por cambios de humedad, pueden realizarse ensayos de campo, tales como:

Ensayos de placa de carga: en ellos se determinan los asientos adicionales que puede sufrir el suelo en estado natural cuando está anegado.

5. ENSAYO DE CORTE DIRECTO

El ensayo de corte directo es adecuado para la determinación relativamente rápida de las propiedades de resistencia de materiales drenados y consolidados. Debido a que las trayectorias de drenaje a través de las muestras son cortas, se permite que el exceso de presión en los poros sea disipado mas rápidamente que con otros ensayos drenados. El ensayo puede ser hecho en todo tipo de suelos, inalterados, remoldeados o compactados. Hay sin embargo una limitación en el tamaño máximo de las partículas presentes en las muestras.

Los resultados del ensayo son aplicables para estimar la resistencia al corte en una situación de campo donde ha tenido lugar una completa consolidación bajo los esfuerzos normales actuantes. La ruptura ocurre lentamente bajo condiciones drenadas, de tal manera que los excesos de presión en los poros quedan disipados.

6. ENSAYO TRIAXIAL

Su principal finalidad es obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo- deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. Es un ensayoComplejo, pero la información que entrega es la más representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada..Con esta finalidad, se talla una probeta de suelo (representativa y presuntamente inalterada), la cual se enfunda en una camisa dúctil e impermeable que aísla el suelo de un fluido confinante con el cual se rellena la célula (por lo general agua) cuya presión puede ser controlada. La carga axil se aplica a través de un vástago que se introduce en la célula a través de un dispositivo que evite la fricción y las fugas del líquido que rellena la cámara. Con el fin de mejorar la fiabilidad de las medidas de tensión y deformación que sufre la célula, la probeta se instrumenta (bien con galgas extensiométricas o bien con extensómetros) y la célula de carga se dispone en el interior de la cámara de presión.