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Exploración del suelo.
Transmisión de presiones. Para evitar o disminuir el asentamiento de un
poste o muro, generalmente, se le hace en la base una ampliación, formando el
cimiento. En México, con este tipo de cimientas, es casi imposible evitar
totalmente los asentamientos, aún cuando sean poco aparentes. De todas maneras,
en edificios no muy pesados, de 4 ó 5 pisos y en algunas ocasiones, hasta de 7,
este sistema resulta práctico y económico. Cuando un cimiento se hunde sufre dos
clases de asentamientos: uno inicial y otro subsecuente. La presión sobre el
terreno, no se transmite verticalmente, sino que sigue unas curvas a los lados
del cimiento que constituye el llamado "bulbo de presión” . Es más notable y de
mayor alcance cuando es motivado por grandes presiones. En el seno del mismo, la
presión no es uniforme, sino que es mayor en el centro, disminuyendo de
intensidad hacia los extremos. Esta particularidad, combinada con la elasticidad
que generalmente tiene e) cimiento, hace que la resultante de las presiones esté
aproximadamente, al centro de la zapata. El bulbo de presión, como se verá más
adelante, tiene gran influencia en el diseño, cálculo y resultado de las
cimentaciones. Sin embargo, su efecto corresponde, no al asentamiento inicial,
sino al subsecuente.
Exploración de suelos. La estabilidad de cualquier obra hecha por el
hombre depende, en último término, de la capacidad de carga del suelo en el cual
se apoye. De ahí que uno de los requisitos previos para el proyecto y la
construcción de cualquier estructura, sea la exploración del suelo en toda el
área que recibirá las cargas y en toda la profundidad a que llegará la
influencia de éstas. Al hablar de una "exploración" de los suelos, empleamos
este término para designar algo más formal y completo que la inspección
geológica superficial, la excavación de unos cuantos pozos a cielo abierto para
la extracción de un número limitado de muestras representativas al nivel del
desplante o la perforación de algunos sondeos de exploración, con extracción de
muestras más o menos fragmentarias. Si el objeto de la exploración es el de
proporcionar datos cuantitativos del comportamiento probable de la cimentación,
de sus hundimientos totales y diferenciales, el tiempo que durarán, la capacidad
de carga debajo de cada uno de los elementos de apoyo, la posibilidad de una
falla por esfuerzo cortante o los empujes y supresiones, es indispensable que la
información cualitativa que se deriva de la clasificación visual de los
materiales se vea complementada con datos precisos de las características
mecánicas de cada uno de los suelos en su estado natural. Es decir, la manera
como responderán estos materiales bajo las nuevas condiciones de carga y de
equilibrio hidrostático que se le impondrán. Esto quiere decir dos cosas:
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La exploración deberá incluir la obtención de muestras "inalteradas" que
conserven, hasta donde sea físicamente posible, sus propiedades originales
(estructura interna, resistencia, contenido de agua, etc., etc.), para que se
puedan medir sus propiedades físicas por medio de pruebas de laboratorio y,
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Deberán muestrearse todos los estratos que quedarán comprendidos dentro de la
zona de influencia de las presiones o de las modificaciones de cualquier clase
que vaya a producir en el interior del suelo la nueva cimentación. Párrafos, y
con relación al segundo solamente mencionaremos que la extensión que debe darse
a la exploración del suelo es función de las dimensiones de la cimentación, la
magnitud de las cargas y las diferentes soluciones probables que tengan que
investigarse. Así por ejemplo, en la Ciudad de México para una construcción
hasta de cuatro plantas, la profundidad a que habrán de llegar los sondeos y
muestreos es del orden de 1'/2 veces la dimensión media del área de apoyo,
puesto que la mayoría de estos edificios tienen que cimentarse por apoyo directo
y a poca profundidad. En cambio en las construcciones más pesadas o más
extensas, que estarían expuestas a fuertes asentamientos, una de las posibles
soluciones que tienen que estudiarse consiste en referir las cargas a alguna
capa más resistente y profunda, por lo cual los sondeos tienen forzosamente que
prolongarse hasta localizar dicha capa y asegurarse de su poder soportante.
Procedimientos de muestreo. De un buen muestreo depende un buen estudio
de la mecánica de los suelos y en consecuencia, la cohonestación que pueda
lograrse entre las previsiones y las realidades. La utilidad de una muestra de
suelo va perdiéndose mientras más se modifican sus propiedades originales. Por
ello los métodos de muestreo que protegen en forma más eficaz a los suelos
contra alteraciones en sus propiedades son los más deseables. Las muestras
inalteradas que pueden extraerse de las paredes frescas de un pozo a cielo
abierto, excavado con pala, son generalmente muy buenas si se les recorta
cuidadosamente con herramientas apropiadas. Estas muestras se envuelven con
varias capas de manta de cielo y aplicaciones liberales de parafina y brea,
conduciéndolas inmediatamente al Laboratorio dentro de cajones con aserrín,
viruta o yerbas. Las limitaciones del pozo a cielo abierto son muchas: no es
práctico profundizarlo muchos metros debajo del nivel de las aguas freáticas,
requiere en ocasiones ademes costosos, su excavación es lenta y se le tiene que
hacer fuera del área de cimentación para que no origine un problema local por la
forma como quede rellenado. Por otro lado, permite la inspección directa de los
suelos y revela detalles de estratificación, agrietamientos, intercalaciones y
filtración de agua que difícilmente podrían descubrirse con otras clases de
sondeos. Otro procedimiento de muy extensa aplicación consiste en la extracción
de muestras inalteradas encajando a presión un muestreador tubular de lámina,
cuyo diámetro es generalmente de 4 ó 5 pulgadas, aunque a veces se usan
muestreadores más reducidos o más grandes. El muestreador Shelby es uno de ellos
y consiste simplemente en un tubo conectado a una cabeza dotada de orificios
para la expulsión del agua y lodo a medida que entra la muestra en el tubo. El
autor ha desarrollado un muestreador especial, basado en el principio de los
muestreadores Hvorslev, que permite la extracción de las muestras sin modificar
su estado de confinamiento y con otras ventajas que hacen posible el muestreo
incluso en lodos y arenas sueltas.
A dicho muestreador se le ha dado el nombre de muestreador "LIAC". Para sondeos
exploratorios es muy útil el empleo de muestreadores tubulares de "media caña",
que se hincan a golpes de un martinete. Se puede así medir el trabajo específico
de penetración a partir del número de golpes (n), el peso del martinete (W), la
altura de caída (h), la penetración del muestreador (p), y su área transversal
interior (A). La construcción de gráficas que expresen este trabajo es muy útil,
pues con ellas se localizan los mantos resistentes para el apoyo de los pilotes
y aún se pueden deducir datos de compresibilidad y resistencia de los suelos,
basados en numerosas correlaciones obtenidas en una misma región. En ocasiones
se usan otros equipos más simples para los sondeos de exploración, tales como
posteadoras, barrenos y pulcetas. Las muestras que se obtienen de esta manera,
son muestras que no conservan su forma original y solamente pueden servir para
una clasificación microscópica y ensayes propios de muestras disgregadas.
También existen ocasiones en que pueden aprovecharse los métodos geofísicos de
izar algún manto bien contrastado, sin que sea necesario perforarlo. Estos
métodos son rápidos pero siempre requieren la perforación de, por lo menos, un
sondeo de calibración. El equipo no es demasiado costoso, pero se necesita
personal bien adiestrado para operarlo. Existe una modalidad de los aparatos de
resistividad que consiste en una sonda que se introduce dentro de un pozo ya
perforado. Los datos que se obtienen de esta manera sirven para estimar
cualitativamente la permeabilidad y compacticidad de los suelos. Para la
solución de algunos problemas especiales se llevan a cabo pruebas de
permeabilidad en el campo, ya sean de tipo superficial o a diferentes
profundidades del tipo USBR 18. Estas pruebas se realizan a base de inyectar
agua a presión, y sirven para determinar el coeficiente de permeabilidad del
suelo bajo estudio. (Colaborado por:
Pedro E. Montesco) |
