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• Luis Zacarias Ayllon

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INTRODUCCION Una de las características básicas de la edificación es que es una obra que se construye de modo artificial en un determinado espacio. Esto significa que no podemos encontrar edificaciones en la naturaleza, siendo estas siempre producto de la inventiva y de la ejecución humana. Las edificaciones, por otro lado, requieren un complejo sistema de planificación, diseño y ejecución, necesitándose invertir cierta cantidad de tiempo, capital y material en su realización (cantidades que varían de acuerdo a la complejidad de la edificación). Dependiendo del uso que se le dé a la edificación, diversos serán los procedimientos de construcción. Al mismo tiempo, en el caso de aquellas edificaciones utilizadas para la vivienda o el desempeño de ciertas actividades del ser humano implicarán también la aparición de sistemas de compra y venta, mientras que otras edificaciones tales como monumentos no suelen requerir tales operaciones. Entre los diferentes tipos de edificaciones podemos encontrar a los de tipo rural (tales como establos, granjas, silos, sótanos), los de tipo comercial (hoteles, bancos, negocios, restaurantes, mercados), los de tipo residencial (edificios de departamentos, casas particulares, asilos, condominios), los de tipo cultural (escuelas, institutos, bibliotecas, museos, teatros, templos), los gubernamentales (municipalidad, parlamento, estaciones de policía o bomberos, prisiones, embajadas), los industriales (fábricas, refinerías, minas), los de transporte (aeropuertos, estaciones de bus o tren, subterráneos, puertos) y las edificaciones públicas (monumentos, acueductos, hospitales, estadios).

ASPECTOS GENERALES I.

DEFINICIÓN

Se utiliza el término edificación para definir y describir a todas aquellas construcciones realizadas artificialmente por el ser humano con diversos pero específicos propósitos. Las edificaciones son obras que diseña, planifica y ejecuta el ser humano en diferentes aspados, tamaños Y formas, en la mayoría de los casos para habitarlas o usarlas como espacios de resguardo. Las edificaciones más comunes y difundidas son los edificios habitacionales, aunque también entran en este grupo otras edificaciones tales como los templos, los monumentos, los comercios, las construcciones de Ingeniería, etc. Una de las características bélicas de la edificación es que es una obra que se construye de modo artificial en un determinado espacio. Esto significa que no podemos encontrar edificaciones en la naturaleza. siendo estas siempre producto de la inventiva y de la ejecución humana. Las edificaciones, por otro lado, requieren un complejo sistema de planificación. dilato y ejecución, necesitándose invertir cierta cantidad de tiempo, capital y material en su realización. Dependiendo del uso que se le dé a la edificación, diversos serán los procedimientos de construcción. Así mismo tiempo, en el caso de aquellas edificaciones utilizadas para la vivienda o el desempeño de ciertas actividades del ser humano implicarán también la aparición de sistemas de compra y venta, mientras que otras edificaciones tales como monumentos no suelen requerir tales operaciones.

II.

TIPOS DE EDIFICACION

Entre los diferentes tipos de edificaciones podemos encontrar: 1.

EDIFICACIONES RURALES

La construcción rural tiene como función principal diseñar y construir estructura agroindustrial como: vivienda rural, galpones, invernaderos, instalaciones para alojamiento animal, almacenamiento de productos agrícolas, etc. Esta rama de Ingeniería Agrícola se encarga de seleccionar las más óptimas condiciones atendiendo a las inversiones y a los gastos requeridos para una instalación X. En donde el encargado de la construcción, el ingeniero Agrícola, debe de dar lo máximo, trabajando con los materiales de mejor calidad y los más razonables, atendiendo a su costo. El ingeniero agrícola esta capacitado para diseñar obras de infraestructura a nivel rural, ya que tiene conocimiento y experiencia en el diseño estructural, en el análisis estructural, en la geotecnia y en la topografía. Esta persona debe de diseñar de acuerdo al uso que se le dará a la instalación, así como también atendiendo al terreno en donde estará localizado, a la forma que tendrá y a los fenómenos naturales que caracterizan ese lugar. La persona encargada de la obra, debe de respetar y velar que se respete el entorno medioambiental del lugar, su fauna, su flora, etc., tratando de general el más mínimo desecho de material en la zona, y tratando de evadir el uso de algunos adictivos que afectan directamente a la capa de ozono o a la población

2.

Edificaciones Comerciales

Es una construcción que consta de uno o varios edificios, por lo general de gran tamaño, que albergan servicios, locales y oficinas comerciales aglutinados en un espacio determinado concentrando mayor cantidad de clientes potenciales dentro del recinto. Un centro comercial está pensado como un espacio colectivo con distintas tiendas; además, incluye lugares de ocio, esparcimiento y diversión, como cines o ferias de comidas dentro del recinto. Aunque esté en manos privadas, por lo general los locales comerciales se alquilan y se venden de forma independiente, por lo que existen varios dueños de dichos locales, que deben pagar servicios de mantenimiento al constructor o a la entidad administradora del centro comercial.

3.

EDIFICACIONES RESIDENCIALES

El concepto de residencial es aquel que se aplica a las construcciones arquitectónicas que sirven como vivienda o como espacio para que las persona residan en ellas. Las residencias pueden ser muy variables de un caso al otro, no sólo en términos de tamaño sino también en términos de las facilidades con las que cuentan, el lugar en el que se ubican, si comparten espacio con otras residencias o no, etc. La residencia es una de las construcciones más esenciales para el ser humano ya que es el espacio en el que normalmente se está la mayor parte del tiempo de la vida, o incluso el espacio en el que uno se debe sentir más cómodo y a gusto,

con lugar para relajarse, pero también para sentirse protegido del medio ambiente. Se miden las variables de producción bruta, consumo Intermedio y el valor agregado para la actividad Construcción de Edificios residenciales.

4.

EDIFICACIONES CULTURALES

Son las edificaciones que se construyen con finalidades religiosas (templos catedrales e iglesias), con finalidades académica (colegios, institutos y universidades), con finalidades de entretenimiento(teatro) con finalidades de proteger y conservar objetos y restos arqueológicos de contenido histórico y cultural (museos, bibliotecas, etc.) Este tipo de edificaciones, algunas ya construidas como los templos y como las catedrales de la edad media, tienen una gran importancia en el campo de ingeniería de edificaciones y la arquitectura, debido a sus diversos diseños estructurales. El estudio de este tipo de edificaciones ha servido de base para las edificaciones modernas

5.

EDIFICACIONES INSTITUCIONALES

Aquí tenemos a las edificaciones institucionales, estas son semejantes a las edificaciones residenciales ya que el principal objetivo es la organización social, administrativa en donde se manejan sobre todo documentos, sin embargo, al ser centros de alta concentración social deben de cumplir requisitos de acondicionamiento ambiental y seguridad ante desastres naturales principalmente. En este tipo de edificaciones tenemos, municipalidad, parlamento, estaciones de policía o bomberos, prisiones y embajadas.

6.

EDIFICACIONES INDUSTRIALES a) EDIFICIOS INDUSTRIALES

Se entiende por edificios industriales aquellos destinados a contener en su interior los diversos equipos y maquinarias de producción, los almacenes y depósitos, talleres vestuarios y baños y otras facilidades que forman un conjunto industrial. Son edificaciones en los cuales se busca un tipo de construcción económica y funcional. Los lugares destinados a oficinas, laboratorios, enfermerías, etc. Pueden ser del mismo tipo. Pero generalmente se prefiere para ellos una construcción de mejor calidad y

apariencia por razones de estética y buena impresión tanto a los que trabajan dentro de ellos como a las personas de afuera. b) AREAS DE CONSTRUCCIÓN Es el momento de planificar el diseño y la contrición de una planta industrial puede tomarse como guía el siguiente resumen de las edificaciones y espacios libres más comunes que integran un complejo industrial.    

Oficinas Laboratorios Producción Almacenes

7.

EDIFICACIONES DE TRASPORTE

Este tipo de edificaciones son constituidas con el fin de brindar un servicio en el campo de transporte de personas, materia prima para la industria, etc. Estas edificaciones se han construido a lo largo del tiempo mejorando cada vez más en diseños y en sus estructuras haciéndolas más resistentes a los fenómenos sísmico. Estas construcciones son de gran tamaño y pueden abarcar grandes longitudes. Entre las edificaciones de este tipo tenemos aeropuertos, estaciones de bus o tren, subterráneos, puertos, etc.

8. EDIFICACIONES PUBLICAS Este tipo de edificaciones son las que realiza el gobierno de un estado con la finalidad de beneficiar a una comunidad, región o a toda la nación, aquí encontramos las construcciones que comunica ciudades, provincias departamentos regiones (autopistas, carreteras, puentes), las obras de irrigación como acueductos, canales, reservorios, etc. También podemos encontrar en esta categoría a las edificaciones de monumentos, las construcciones que presentan servicios de salud como postas médicas y hospitales, las construcciones de carácter deportivo como son los estadios, coliseo y complejos deportivos.

Existen dos tipos de contratación para este tipo de edificaciones: Contratación directa o Licitación Pública (concurso de precios). En esta última, distintas empresas pueden presentarse al concurso debiendo realizar una propuesta proyectual y una propuesta económica. El proyecto que mejor se adecue a las necesidades del comitente será el ganador y la empresa que lo presentó, será la encargada de ejecutar la obra.

III. FASES DEL PRECESO DE EDIFICACION 1)Estudio de pre factibilidad Antes de iniciar con detalles el estudio y análisis comparativo de las ventajas y desventaja que tendría determinado proyecto de inversión, es necesario realizar un estudio de prefactibilidad; el cual consiste en una breve investigación sobre el marco de factores que afectan al proyecto, así como de los aspectos legales que lo afectan.

Así mismo, se deben investigar las diferentes técnicas (si existen) de producir el bien o servicio bajo estudio y las posibilidades de adaptarlas a la región. Además, se debe analizar la disponibilidad de los principales insumos que requiere el proyecto y realizar un sondeo de mercado que refleje en forma aproximada las posibilidades del nuevo producto, en lo concerniente a su aceptación por parte de los futuros consumidores o usuarios y su forma de distribución. Otro aspecto importante que se debe abordar en este estudio preliminar, es el que concierne a la cuantificación de los requerimientos de inversión que plantea el proyecto y sus posibles fuentes de financiamiento. Finalmente, es necesario proyectar los resultados financieros del proyecto y calcular los indicadores que permitan evaluarlo. 2) EVALUACION DE IMPACTO AMNBIENTAL Se llama Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) al procedimiento técnico-administrativo que sirve para identificar, prevenir e interpretar los impactos ambientales que producirá un proyecto en su entorno en caso de ser ejecutado, todo ello con el fin de que la administración competente pueda aceptarlo, rechazarlo o modificarlo. Este procedimiento jurídico administrativo se inicia con la presentación de la memoria resumen por parte del promotor, sigue con la realización de consultas previas a personas e instituciones por parte del órgano ambiental, continúa con la realización del EIA (Estudio de Impacto Ambiental) a cargo del promotor y su presentación al órgano sustantivo. Se prolonga en un proceso de participación pública y se concluye con la emisión de la DIA (Declaración de Impacto Ambiental) por parte del Órgano Ambiental.

La EIA se ha vuelto preceptiva en muchas legislaciones. Las consecuencias de una evaluación negativa pueden ser diversas según la legislación y según el rigor con que esta se aplique, yendo desde la paralización definitiva del proyecto hasta su ignorancia completa. El concepto apareció primero en la legislación de Estados Unidos y se ha ido extendiendo después a la de otros países. La Unión Europea la introdujo en su legislación en 1985, habiendo sufrido la normativa enmiendas en varias ocasiones posteriores. El EIA se refiere siempre a un proyecto específico, ya definido en sus particulares tales como: tipo de obra, materiales a ser usados, procedimientos constructivos, trabajos de mantenimiento en la fase operativa, tecnologías utilizadas, insumos, etc. 3) OBRAS PRELIMINARES Los procedimientos y actividades realizados al comienzo de una obra, en este caso de una edificación, tienen mucha semejanza y en los casos que las condiciones lo permitan pueden ser iguales; esto depende del proyecto, las características del terreno, la unidad de la obra, etc. Las obras preliminares comprenderán todas aquellas partidas que ocurren antes de la construcción y no forman parte de la estructura del edificio, las más comunes son:      

Limpieza y nivelación de terreno Deforestación Demoliciones Delimitación Construcciones provisionales Replanteo

 Excavación Esto varias para cada obra, puesto que en algunos casos puede no ser necesaria alguna de estas partidas y en otros casos puede ser necesaria otras adicionales a estas. LIMPIEZA Y NIVELACIÓN DE TERRENO se refiere a la limpieza del terreno, ya que en la mayoría de los casos, al estar cerrado o abandonado por un tiempo, presenta un exceso de materia vegetal y basura, que debe extraerse en su totalidad, a fin de tener visual y movimiento en la parte interior para el marcado de niveles. La importancia de la nivelación del terreno, radica en no cometer errores al asentar la edificación sobre la línea de tierra, puesto que en los planos constructivos, se inscribe la cota de separación del inmueble sobre la vía de ingreso, los cuales en la mayoría de los casos deben elevarse, para evitar el ingreso de agua desde la calzada en época de lluvias, no obstante, la inclusión de herramientas de medición será indispensable. Debe tomarse en cuenta, que el rubro, podrían presentarse excavaciones y extracción masiva de volúmenes de material de suelo, y por lo contrario, también se pueden evidenciar casos, en los cuales se debe colocar material a fin de rellenar superficies que se encuentran por debajo del nivel. En casos mixtos, donde existe exceso de material en un sector y disminución en otro, se podrá realizar una inversión de conos, extrayendo el segmento en elevación para utilizar el material de relleno

DEFORESTACIÓN Se trata de la tala y des enraizamiento de árboles, remoción de vegetación herbácea, arbustos y la capa vegetal presente en el terreno donde se hará la construcción de la edificación. Esta actividad está contenida en las partidas que van desde el código E.121.100.000 hasta el código E.123.300.000. La unidad de medición utilizada es unidades de área como m2 o Ha. DEMOLICIONES Se refiere a la eliminación de estructuras presentes en el terreno que no serán parte del proyecto a realizar o que simplemente no cumplen las condiciones necesarias para permanecer en pie y formar parte de la construcción, por ejemplo, paredes, columnas, vigas, infraestructuras, etc. También existe la posibilidad de tener que demoler casas, ranchos, aceras, brocales, tuberías, pavimentos, etc. Se ejecutarán las demoliciones indicadas en los planos, en el formulario de propuesta o las que señale el Interventor, retirando a la mayor brevedad y con autorización de la Interventoría, los escombros y demás materiales resultantes. La Entidad se reserva el derecho de propiedad sobre los materiales de valor que resulten de la demolición y podrán exigir al Contratista su reutilización o el transporte de ellos hasta algún sitio, determinado por el Interventor, a distancia no mayor a 15km. Los materiales y elementos aprovechables, a criterio del Interventor, deberán retirarse o desmontarse con especial cuidado para evitarles daños que impidan su empleo posterior. Las partidas de demolición van desde el código E.131.103.000 hasta el código E.133.630.000. La unidad de medición utilizada es unidades de volumen como m3 y para el caso de tuberías y cercas se utilizan unidades lineales como m.

DELIMITACIÓN Se refiere al establecimiento de los límites dentro de los cuales estará comprendida la construcción. La unidad de medición es en m2. CONSTRUCCIONES PROVISIONALES Son aquellas construcciones que no forman parte de la obra pero que pueden ser necesarias para el proceso constructivo, se dice que son provisionales porque cumplen su propósito mientras la obra esté en ejecución y luego de finalizada la obra estás son demolidas. Como ejemplo podemos mencionar baños para los empleados, depósitos de materiales y/o equipos, cercas, talleres, etc. Acorde con el contrato y de común acuerdo con el Interventor, el Contratista levantará en el sitio de la obra una caseta o construcción provisional, que reúna los mínimos requisitos de higiene, comodidad, ventilación y ofrezca protección y seguridad contra los agentes atmosféricos. Podrá también emplear construcciones existentes que se adapten cabalmente para este menester. Estas se utilizarán primordialmente para oficina de Dirección e Interventoría, Almacén y Depósito de materiales que puedan sufrir pérdidas o deterioro por su exposición a la intemperie. La capacidad del depósito la determinará el flujo de materiales de acuerdo con el programa de trabajo. El tamaño y materiales con que se construya, lo mismo que la ubicación o localización del campamento será de libre elección del Contratista teniendo en cuenta que los

permisos, primas, impuestos, prestación de servicios públicos, u otros, serán gestionados y pagados por el Contratista a su costo. Los campamentos o casetas temporales se ubicarán en sitios fácilmente drenables, donde no ofrezcan peligros de contaminación, con aguas negras, letrinas y demás desechos y contarán con todos los servicios higiénicos debidamente conectados a los colectores de aguas negras existentes en cercanías de la caseta o campamento. Cuando ello no sea posible se construirá un pozo séptico adecuado cuyo diseño será sometido a la aprobación de la Interventoría. REPLANTEO Se trata de llevar lo que se encuentra en el proyecto al terreno, en condiciones iniciales podría ser alcanzar una cota mas elevada, ubicar la posición de las fundaciones, etc. Para la localización horizontal y vertical del proyecto, el Contratista se pondrá de acuerdo con el Interventor para determinar una línea básica debidamente amojonada y acotada, con referencias (a puntos u objetos fácilmente determinables) distantes bien protegidas y que en todo momento sirvan de base para hacer los replanteos y nivelación necesarios. El replanteo y nivelación de la obra será ejecutado por el Contratista, utilizando personal experto y equipos de precisión. Antes de iniciar las obras, el Contratista someterá a la aprobación del Interventor la localización general del proyecto y sus niveles, teniendo presente que ella es necesaria únicamente para autorizar la iniciación de las obras.

EXCAVACIÓN Se realizan para la construcción de fundaciones, tanques subterráneos, sótanos, zanjas para tuberías y cableados, etc. La unidad de medición utilizada es en m3 y esto es porque se mide el volumen de lo que se va a excavar. Las excavaciones se ejecutarán de acuerdo con las líneas y pendientes que se muestran en los planos o como lo indique el Interventor. Podrán ejecutarse por métodos manuales o mecánicos de acuerdo con las normas establecidas o las indicaciones de la Interventoría. El fondo y los taludes de excavaciones en las que va a colocarse concreto deberán terminarse exactamente de acuerdo con las líneas y pendientes establecidas. 4) Ejecución del proyecto de edificación Esta es la etapa de desarrollo del trabajo en sí. Esta etapa es responsabilidad del contratista, con la supervisión del cliente. Durante la ejecución del proyecto, se debe poner énfasis en la comunicación para tomar decisiones lo más rápido posible en caso de que surjan problemas. Así, es posible acelerar el proyecto estableciendo un plan de comunicación, por ej., a través de: el uso de un tablero que muestre gráficamente los resultados del proyecto, permitiendo que el director del proyecto arbitre en caso de variaciones. un informe de progreso que permita a todas las personas involucradas en el proyecto estar informadas sobre las acciones en progreso y aquellas terminadas. Generalmente, "informar" incluye la preparación completa y la presentación de informes sobre las actividades.

Además, se deberán organizar regularmente (una vez por semana, preferentemente) reuniones para administrar el equipo del proyecto, es decir, discutir regularmente el progreso del proyecto y determinar las prioridades para las siguientes semanas.

MECANICA DE SUELOS I. INTRODUCCIÓN Hoy en día es cada vez más concluyente el hecho de que ningún ingeniero que sienta la responsabilidad técnica y moral de su profesión deja de efectuar un estudio de las condiciones del subsuelo cuando diseñan estructuras de cierta importancia. Ya que ello conlleva dos características que se conjugan: seguridad y economía. No olvidemos: Quien solo conoce la teoría de la Mecánica de Suelos y carece de práctica, puede ser un peligro público. Es por eso que en los proyectos de construcción se desprende la necesidad de contar, tanto en la etapa de proyecto, como durante la ejecución de la obra, con datos

firmes, seguros y abundantes respecto al suelo que se está tratando. El conjunto de estos datos debe llevar al proyectista a adquirir una concepción razonablemente exacta de las propiedades físicas del suelo que hayan de ser consideradas en sus análisis. En realidad es en el laboratorio de Mecánica de Suelos en donde el proyectista ha de obtener los datos definitivos para su trabajo; Primero al realizar las pruebas de Clasificación ubicará en forma correcta la ubicación del problema que se le presenta y de esta ubicación podrá decidir como segunda fase de un trabajo, las pruebas más adecuadas que requiere su problema en particular, para definir las características de deformación y resistencia a los esfuerzos en el suelo con que haya de laborar. Pero para llegar en el laboratorio a unos resultados razonablemente dignos de crédito es preciso cubrir en forma adecuada una etapa previa e imprescindible: la obtención de muestras de suelo apropiadas para la realización de las correspondientes pruebas. Resultan así estrechamente ligados las dos importantes actividades, el muestreo de los suelos y la realización de las pruebas necesarias de laboratorio. El muestreo debe estar regido ya anticipadamente por los requerimientos impuestos a las muestras obtenidas por el programa de pruebas de laboratorio y, a su vez, el programa de pruebas debe estar definido en términos de la naturaleza de los problemas que se suponga puedan resultar del suelo presente en cada obra, el cual no puede conocerse sin efectuar previamente el correspondiente muestreo.

II. EL SUELO COMO ELEMENTO PORTANTE DE LAS CIMENTACIONES Las cargas que transmite la cimentación a las capas del terreno causan tensiones y por tanto, deformaciones en la capa del terreno soporte. Como en todos los materiales, la deformación depende de la tensión y de las propiedades del terreno soporte. Estas deformaciones tienen lugar siempre y su suma produce asientos de las superficies de contacto entre la cimentación y el terreno. La conducta del terreno bajo tensión está afectada por su densidad y por las proporciones relativas de agua y aire que llenan sus huecos. Estas propiedades varían con el tiempo y dependen en cierto modo de otros muchos factores. * Variación del volumen de huecos como consecuencia de la compactación del terreno. * Variación del volumen de huecos como consecuencia del dezplazamiento de las partículas. * Variación del volumen de huecos como consecuencia de la deformación de las partículas del terreno. Los cimientos constituyen los subsistemas de cualquier edificación que transmiten directamente las cargas de esta hacia el suelo o terreno; su función es distribuir las cargas del edificio, dispersándolas en el suelo adyacente, de modo que éste y los materiales que los sostienen tengan suficiente fuerza y rigidez para soportarlas sin sufrir deformaciones excesivas. Debido a las interacciones de suelos y cimientos, las características de los suelo o terrenos sobre los que se construye influyen de modo determinante en la selección del tipo y tamaño de los cimientos usados; estos últimos a

su vez, afectan significativamente el diseño de la superestructura, el tiempo de construcción del edificio y, en consecuencia, los costos de la obra. Por tanto, para lograr una edificación segura y económica es fundamental disponer de cierto conocimiento de la mecánica de suelos y del diseño de cimentaciones

III.

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS SUELOS O TERRENOS

Los geólogos definen los suelos o terrenos como rocas alteradas, mientras que los ingenieros prefieren definirlos como el material que sostiene o carga el edificio por su base. Los materiales que están presentes en los suelos naturales se clasifican en cuatro tipos:    

arenas y grava, limos, arcillas materia orgánica.

Las arenas y grava son materiales granulares no plásticos. Las arcillas, se componen de partículas mucho más pequeñas, exhiben propiedades de plasticidad y son muy cohesivas. Los limos son materiales intermedios en el tamaño de sus partículas y se comportan, de modo típico, como materiales granulares, aunque pueden ser algo plásticos. La materia orgánica consta principalmente de desechos vegetales.

El origen de las capas de suelo o terreno (edafológicas) y la forma como se depositan, arroja mucha variabilidad en el campo.

luz

sobre

su

naturaleza

y

Los suelos son de dos orígenes: residual y sedimentario. Los suelos residuales se forman intemperización química de las rocas y,

in

puesto que jamás han sido perturbados conservan las características geológicas

situ

por

la

físicamente,

menores del material rocoso de origen. (En el campo, la transición de roca a suelo suele ser gradual.) Los suelos sedimentarios son transportados y depositados por la acción de ríos, mares, glaciares y vientos. En general, el mecanismo de sedimentación regula la granulometría (tamaño de las partículas), sus variaciones, y la estratigrafía y uniformidad de las capas edafológicas.

IV.

PROPIEDADES DEL SUELO IMPORTANTES EN INGENIERÍA

Las propiedades edafológicas normalmente importantes son las que se exponen a continuación 1.

muy

DENSIDAD:

La cantidad de materia sólida presente por unidad de volumen recibe el nombre de densidad en seco del material. En el caso de los suelos granulares y orgánico-fibrosos, la densidad en seco es el factor más importante desde el punto de vista de sus propiedades ingenieriles. Una de esas propiedades es el estado o grado de compactación, que se expresa generalmente en términos de densidad relativa, o razón (como porcentaje) de la diferencia entre la densidad del suelo natural en seco y su densidad en seco mínima, dividida entre la diferencia que hay en sus densidades máxima y mínima en seco. Sin embargo, durante la construcción de rellenos ingenieriles, el grado de compactación suele especificarse como el cociente de densidad real en seco, in situ, dividida entre la densidad máxima en seco, determinada con una prueba de laboratorio diseñada para el cálculo de la relación humedaddensidad. 2.

FRICCIÓN INTERNA:

La fricción pura de Coulomb equivale a la simple resistencia a la fuerza cortante en la teoría de la elasticidad. La fricción interna suele expresarse geométricamente como el ángulo de fricción interna ϕ(phi), donde tan ϕ= f, el coeficiente de fricción. Entonces la componente friccional de la resistencia a la cortante, Tmax de una masa de suelo, equivale a N tan ϕ, donde N es la fuerza perpendicular que actúa sobre dicha masa. Los valores de ϕ (phi) van desde unos 281 en el caso de arenas sueltas y limos no plásticos, hasta unos 481 en el de arenas sueltas y gravillas. El valor aumenta junto con la densidad, la angularidad y la granulometría de las

partículas; disminuye cuando el suelo contiene mica; es relativamente indiferente a la velocidad de carga y el tamaño de las partículas; y puede aumentar o disminuir bajo cargas repetitivas o cíclicas. 3.

COHESIÓN:

Es la máxima resistencia del suelo a la tensión. Resulta de la compleja interacción de muchos factores, como la adherencia coloidal de la superficie de las partículas, la tensión capilar de las películas de agua, la atracción electrostática de las superficies cargadas, las condiciones de drenaje y el historial de esfuerzos. Sólo existe verdaderamente cohesión en el caso de arcillas que tienen contacto de canto con cara entre sus partículas. Los suelo o terrenos no plásticos de grano fino pueden exhibir una cohesión aparente cuando están en condiciones de saturación parcial. El valor de cohesión que se utiliza al diseñar depende directamente de las condiciones de drenaje bajo la carga impuesta, así como del método de prueba que se emplee para calcularlo, por lo que todo se debe evaluar cuidadosamente. 4.

COMPRESIBILIDAD:

Esta propiedad define las características de esfuerzodeformación del suelo. La aplicación de esfuerzos agregados a una masa de suelo origina cambios de volumen y desplazamientos. Estos desplazamientos, cuando ocurren a nivel de la cimentación, provocan asentamientos en ella. La limitación de los asentamientos a ciertos valores permisibles suele

regir el diseño de las cimentaciones, sobre todo cuando los suelo o terrenos son granulares. En el caso de los suelos granulares, la compresibilidad se expresa en términos del módulo de Young E, el cual suele considerarse equivalente al módulo secante de la curva de esfuerzo-deformación, obtenida por medio de una prueba triaxial estándar. El módulo disminuye al aumentar el esfuerzo axial, pero se incrementa al elevar la presión de confinamiento y al someter la muestra a cargas repetitivas. La comprensibilidad de las arcillas saturadas se expresa como el índice de compresión, junto con una evaluación de la máxima presión a la que hayan sido sometidos antes. Ambos valores se calculan por medio de pruebas de laboratorios unidimensionales estándar de consolidación (ASTM D2435)., representa el cambio en la proporción de vacíos por ciclo logarítmico de esfuerzo y es una función del historial de esfuerzos del terreno. Para fines prácticos, es necesario saber el valor dentro de los límites específicos de esfuerzos que se desea manejar. 5.

PERMEABILIDAD:

Es la capacidad de una masa de suelo o terreno de permitir el flujo de líquidos a través de un gradiente hidráulico. En el diseño de cimentaciones, por lo general lo único que es necesario saber es la permeabilidad en condiciones de saturación. Las permeabilidades de casi todos los tipos de suelo son muy variables y dependen en gran medida de variaciones relativamente pequeñas de la masa edafológica. Puesto que generalmente depende del tamaño y la continuidad del espacio poroso del suelo y, en consecuencia, del tamaño de las partículas de éste, la permeabilidad es típicamente una propiedad aniso trópica cuyo valor es más alto en la dirección horizontal que en la vertical.

Los valores de permeabilidad de las distintas clasificaciones del suelo o terreno varían por un factor de más de 10 millones, lo que se ha constatado directamente por medio de pruebas de permeabilidad en el campo o en el laboratorio, e indirectamente por pruebas de consolidación y análisis del tamaño de las partículas. Las mejores cuantificaciones se obtienen con pruebas de bombeo en pozos a cielo abierto en el campo.

MECANICA DE ROCAS I.

DEFINICION

Mecánica de rocas es la ciencia teórica y aplicada al comportamiento mecánico de rocas y de macizos rocosos. Tal como en geología, es la rama de la mecánica concerniente a la respuesta de estos entes litológicos a los campos de fuerzas de su ambiente físico. La mecánica de rocas forma parte de la geo mecánica, disciplina relativa a las respuestas mecánicas de todos los materiales geológicos, incluidos los suelos.

II.      

PARAMETROS DE LA MECANICA DE ROCAS La deformabilidad de los macizos rocosos. Relación entre esfuerzo deformación. La resistencia de los macizos rocosos. Condiciones que producen su ruptura. Estado del esfuerzo en condiciones iniciales. Estado de los esfuerzos que se desarrollan en los macizos en virtud de las solicitaciones aplicadas.

 Problemas estáticos y dinámicos debidos al flujo de agua.

III.

PRINCIPALES APLICACIONES 1) Excavaciones a cielo abierto.

Explotación de bancos de roca cuyo producto se utiliza en:      

Escolleras. Material de mejoramiento. Pedraplenes. Agregado para hormigón. Cortes en vías. Extracción de materiales varios.

2) Excavaciones subterráneas.       

Explotación de minerales Túneles para vías Túneles para conducción de aguas. Casa de maquinas hidroeléctricas. Almacenamiento de armas. Almacenamiento de desperdicios atómicos. Para alojar tuberías de presión.

3) Cimentación de presas    

Torres de tomas de agua. Torres de transmisión. Edificios. Estructuras urbanas.

      

IV.

Reactores. Radares. Puentes. Otras aplicaciones: Fractura miento hidráulico para explotación de petróleo. Activación de pozos geotérmicos. Tratamientos de masas rocosas mediante inyecciones.

PROPIEDADES ÍNDICES DE LAS ROCAS

Podemos encontrar entre ellas •

Porosidad

•

Contenido de agua.

•

Peso volumétrico.

•

Alteración.

•

Alterabilidad.

•

Sensitividad.

•

Mineralogía.

•

Densidad

1.

POROSIDAD:

Es la relación entre el volumen de vacíos y el volumen de la muestra, la cual se expresa en porcentaje.

La porosidad de relaciona con la resistencia al esfuerzo cortante. Tipos de porosidad: - Absoluta - De fisuracion

1.1 ABSOLUTA:  La porosidad absoluta es considera como el volumen poroso el total de poros estén o no interconectados.  Es el total de todos los espacios huecos presentes en una roca, pero no todos estos espacios estarán interconectados y, por tanto, no todos serán capaces de contener y transmitir fluidos.

1.2 FISURACIÓN: Este tipo de porosidad suele ser los característicos de las rocas sedimentarias consolidadas, plutónicas y metamórficas. Como consecuencia de una serie de procesos tectónicos las rocas presentan una red de fisuras de mayor o menor entidad y de mayor o menor densidad. Las fisuras no suelen estar distribuidas homogéneamente en todo el volumen de la roca en donde generalmente se encuentran zonas fisuradas junto a zonas en las que la ausencia de fisuras es total. Cuando la densidad de la red en fracturas es muy elevada y homogénea en todo el volumen de la roca el comportamiento

hidrogeológico de este tipo de rocas puede asimilarse al de las rocas con porosidad intergranular

2.

CONTENIDO DE AGUA: - Es la relación entre el peso del agua contenida en una roca y el peso de su fase sólida. Se expresa en porcentaje. - Está muy ligado a la porosidad de la muestra y a la profundidad de la que proviene la misma. - A mayor contenido de agua mayor disminución de la resistencia. - Ejemplo: rocas de esmeraldas.

3.

PESO VOLUMETRICO.

Es la relación entre el peso de la muestra y el volumen de la muestra. El peso y el volumen de la muestra se realizan pesándola en el aire y luego pesándola sumergida en mercurio. 4.

ALTERACION

Las rocas al estar expuestas al medio natural sufren modificaciones en su estructura y composición mineralógica Cuando se altera una roca se incrementa la porosidad y por lo tanto se produce mayor absorción de agua 5. ALTERABILIDAD DE LAS ROCAS  Es la capacidad de una roca para alterarse en el fututo  Factores condicionantes: -

Composición mineralógica Fisuras de roca Agentes agresivos Tratamiento mecánico a que se somete

6. SENSITIVIDAD La sensitividad se establece al analizar la variación de su permeabilidad al cerrarse o abrirse sus fisuras bajo el efecto de una modificación del estado de esfuerzos aplicados Para medir dichas variaciones de permeabilidad se realiza una prueba que consiste en utilizar una probeta cilíndrica de roca con perforación central la cual se somete a dos tipos de flujo - Flujo convergente - Flujo divergente

V. PROPIEDADES MECANICAS DE LAS ROCAS Son de tipo cuantitativo que permiten predecir el comportamiento mecánico de los macizos rocosos y son directamente aplicables dentro del diseño ingenieril.

Las propiedades mecánicas más importantes son: Deformación Resistencia Permeabilidad 1.

DEFORMACION:

Cuando se somete una muestra de roca a una carga esta tiende a cambiar de forma, de volumen o bien las dos cosas simultáneamente. Durante el periodo de aplicación del esfuerzo, este y la deformación son inseparables, por lo que se acostumbra a estudiar a la deformación mediante graficas conocida como esfuerzo- deformación. 2.

RESISTENCIA

La resistencia tiene esfuerzos como variables:  De compresión: que tiende a disminuir el volumen del material.  De tensión: que tiende a crear fracturas en el material.  Cortante: que tiende a desplazar una parte de la roca con respecto a las otras. De acuerdo con esto la roca puede presentar resistencia a la compresión, resistencia cortante o resistencia a la tensión. 3.

PERMEABILIDAD

Es la propiedad de algunos materiales de permitir el paso de fluidos a través de ellos. Una roca es permeable cuando permite el paso de una cantidad medible de fluido en un espacio de tiempo finito. Factores que influyen en la permeabilidad  Temperatura.  Existencia de cavidades.

 Estratificación y estructura.

6.

DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES MECANICAS

Las propiedades mecánicas de las rocas de las puede determinar tanto en laboratorio, en el campo y en el sitio mismo de la obra.

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