Ensayos de Carga Estática y Métodos de Estabilización de Suelos para Cimentaciones

Ensayos Estáticos de Carga In Situ y Mejoramiento de Suelos

Prueba Estándar de Penetración (SPT)

Las perforaciones son un método que permite muestrear los subsuelos y realizar pruebas simultáneamente. Este ensayo determina la resistencia del suelo a la penetración de un tubo tomamuestra tubular de acero bipartido, dentro de una sonda. Permite obtener una muestra representativa para su identificación, aunque con estructura alterada. Se utiliza un penetrómetro dinámico.

La resistencia a la penetración se define como el número de golpes (N) necesario para que, al golpear con una masa de 63.5 kg en la cabeza del varillaje desde una altura de 76 cm, se consiga una penetración de 30 cm, en intervalos de 15 cm.

Penetrómetro Estático

Se utiliza en terrenos blandos. La hinca de la puntaza ejerce un esfuerzo cortante. Se emplea un gato hidráulico que actúa en el extremo superior del varillaje y una carga de reacción.

Ensayo de Placa de Carga

Se realiza para determinar la tensión admisible, aplicando cargas y midiendo los desplazamientos en el suelo.

Procedimientos de Laboratorio

En estos procedimientos, se analizan muestras obtenidas mediante sondeos. Estos estudios determinan las características del terreno, como resistencia, plasticidad, granulometría, y el ensayo de Proctor (humedad/densidad seca). Se realizan principalmente para obras grandes en terrenos heterogéneos o de dudosa resistencia. Aunque es un método costoso, ofrece alta seguridad.

Mejoramiento de Suelos de Cimentación

No todos los suelos son aptos para soportar las cargas impuestas por una construcción. Por ello, es fundamental conocer las condiciones superficiales y los estratos profundos del terreno al seleccionarlo.

Se deben evitar suelos débiles, sueltos o expansivos, y aquellos con nivel freático superficial. Se prefieren suelos con buena capacidad portante y estabilidad volumétrica.

Cuando el suelo es heterogéneo, se pueden delimitar las zonas de mayor resistencia para ubicar la construcción, dejando el resto para áreas libres (jardines, recreación, etc.) que no impliquen cargas importantes. Sin embargo, esto puede limitar las decisiones de diseño. Otra opción es recurrir al mejoramiento y estabilización de suelos.

Estabilización de Suelos

La estabilización de suelos es un proceso que somete a los suelos naturales a manipulación o tratamiento para aprovechar sus cualidades. Los suelos que suelen requerir estabilización incluyen rellenos, suelos colapsables, expansivos, taludes inestables, suelos blandos y aquellos con nivel freático superficial.

Se puede lograr mediante:

• Reemplazo del suelo no apto para cimentar.
• Mezcla de suelos.
• Incorporación de materiales como geosintéticos.
• Compactación.

Objetivos de la estabilización:

• Mayor capacidad de carga: Al compactar un suelo, se incrementa su densidad.
• Disminución de asentamientos.
• Disminución de la permeabilidad: Depende de la granulometría y la densidad. Un suelo compactado impide el flujo de agua, evitando deformaciones.
• Disminución de los daños por congelamiento: El agua congelada en el terreno aumenta su volumen.

Factores para elegir el método de estabilización:

• Tipo y características del suelo.
• Área y profundidad requerida para la fundación.
• Magnitud de los asentamientos permisibles.
• Disponibilidad de materiales y equipos.

Reemplazo de Suelos

Se busca una granulometría adecuada mediante el aporte de materiales cohesivos, granulares, o ambos. Se aplica en suelos con estratos superficiales débiles y de espesor limitado. Se puede excavar y desechar el estrato de baja capacidad portante, sustituyéndolo por otro de mayor capacidad, como uno granular. También es útil en zonas frías para prevenir congelamientos.

Mezcla de Suelos

Este método mejora el suelo mediante cambios físicos, mezclando capas horizontales. Siempre requiere compactación como complemento.

Geosintéticos

Son materiales fabricados con polímeros derivados del petróleo que mejoran el refuerzo, filtración, drenaje, protección y control de la permeabilidad del suelo. Son productos de última tecnología, e incluyen geomallas, geotextiles, geomembranas, geoceldas y georedes.