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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
NAYIB MORENO RODRIGUEZ
CORPORACIÓN UNIVERSIDAD DE LA COSTA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
BARRANQUILLA
2013
Vicerrectoría de Investigaciones
Proyecto INV 1101- 01 - 001 - 2
Página 1
ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
1.
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
1.3
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
OBJETIVOS
Objetivo general
Objetivos específicos
CONTENIDO DEL PROYECTO
6
6
8
8
8
8
2.
2.1
2.2
2.3
ESTADO DEL ARTE
LOCALIZACIÓN
ANTECEDENTES
GEOLOGÍA DE BARRANQUILLA
10
10
10
15
3.
METODOLOGIA DE LA INVESTIGACIÓN
18
4.
TECNICAS DE ENSAYO
DETERMINACIÓN EN LABORATORIO DEL CONTENIDO DE
HUMEDAD.
Normas
Objetivo
Equipos e implementos
Procedimiento
Cálculos
21
4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
4.1.5
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.2.4.1
4.2.4.2
4.2.4.3
4.2.4.4
4.3
4.3.1
4.3.2
DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS
SÓLIDOS
Normas
Objetivo
Equipos e implementos
Procedimiento
Calibración del picnómetro
Preparación de la muestra
Desarrollo de la prueba
Cálculos
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS
Normas
Objetivo
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BARRANQUILLA. FASE 1
Pág.
4.3.3
4.3.4
4.3.4.1
4.3.4.2
4.3.4.3
Equipos e implementos
Procedimiento
Preparación de la muestra
Desarrollo de la prueba
Cálculos
29
30
30
30
32
4.4
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
4.2.4.1
4.2.4.2
4.4.4.3
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO DE LOS SUELOS
Normas
Objetivo
Equipos e implementos
Procedimiento
Preparación de la muestra
Desarrollo de la prueba
Cálculos
32
32
32
33
33
33
33
34
4.5.1
4.5.2
4.5.3
4.5.4
4.5.4.1
4.5.4.2
4.5.4.3
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE DE CONTRACCIÓN DE LOS
SUELOS
Normas
Objetivo
Equipos e implementos
Procedimiento
Preparación de la muestra
Desarrollo de la prueba
Cálculos
4.6
4.6.1
4.6.2
4.6.3
4.6.4
4.6.4.1
4.6.4.2
4.6.4.3
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO
Normas
Objetivo
Equipos e implementos
Procedimiento
Preparación de la muestra
Desarrollo de la prueba
Cálculos
4.5
4.7
4.7.1
4.7.2
4.7.3
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR MEDIO DEL
HIDRÓMETRO
Normas
Objetivo
Equipos e implementos
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34
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35
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Pág.
4.7.4
4.7.4.1
4.7.4.2
4.7.4.3
4.7.4.4
4.7.5
Procedimiento
Calibración del hidrómetro
Preparación de la muestra
Desarrollo de la prueba
Correcciones de las lecturas del hidrómetro
Cálculos
41
41
42
42
44
45
PERMEABILIDAD DE SUELOS.
VARIABLE
Normas
Objetivo
Equipos e implementos
Procedimiento
Preparación de la muestra
Desarrollo de la prueba
Cálculos
MÉTODO DE LA CABEZA
MÉTODO DE LA CABEZA
4.9.1
4.9.2
4.9.3
4.9.4
4.9.4.1
4.9.4.2
4.9.5
PERMEABILIDAD DE SUELOS.
CONSTANTE
Normas
Objetivo
Equipos e implementos
Procedimiento
Preparación de la muestra
Desarrollo de la prueba
Cálculos
4.10
4.10.1
4.10.2
4.10.3
4.10.4
4.10.4.1
4.10.4.2
4.10.5
CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS
Normas
Objetivo
Equipos e implementos
Procedimiento
Preparación de la muestra
Desarrollo de la prueba
Cálculos
52
52
52
52
53
53
54
55
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA AL CORTE POR EL
METODO DE CORTE DIRECTO
56
4.8
4.8.1
4.8.2
4.8.3
4.8.4
4.8.4.1
4.8.4.2
4.8.5
4.9
4.11
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50
50
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BARRANQUILLA. FASE 1
4.11.1
4.11.2
4.11.3
4.11.4
4.11.4.1
4.11.4.2
4.11.5
Normas
Objetivo
Equipos e implementos
Procedimiento
Preparación de la muestra
Desarrollo de la prueba
Cálculos
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA AL CORTE POR EL
METODO DE COMPRESIÓN INCONFINADA
4.12.1 Normas
4.12.2 Objetivo
4.12.3 Equipos e implementos
4.12.4 Procedimiento
4.12.4.1 Preparación de la muestra
4.12.4.2 Desarrollo de la prueba
4.12.5 Cálculos
4.12
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA AL CORTE POR EL
METODO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL
4.13.1 Normas
4.13.2 Objetivo
4.13.3 Equipos e implementos
4.13.4 Procedimiento
4.13.4.1 Preparación de la muestra
4.13.4.2 Desarrollo de la prueba
4.13.5 Cálculos
4.13
Pág.
56
56
57
57
57
60
62
62
62
62
63
63
63
64
66
66
67
67
69
69
70
72
5.
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LA INFORMACIÓN
75
6.
CONCLUSIONES
80
BIBLIOGRAFÍA
81
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
1. INTRODUCCIÓN
1.1 ANTECEDENTES
Gran parte de Barranquilla y sus cercanías está asentada sobre la formación geológica
denominada Barranquilla, la cual tiene su origen en la edad terciaria superior,
específicamente en el Plioceno, de acuerdo a lo establecido por Raasveld.
El subsuelo de la ciudad está fuertemente influenciado por fenómenos sedimentarios de
origen marino y fluvial que coadyuvaron a la formación de depósitos de arenas de playa,
margas, calizas de arrecifes coralinos y cieno.
Al estar Barranquilla localizada sobre un plano ligeramente inclinado cuyas alturas
extremas, según el Instituto Geográfico Agustín Codazzi, son 4 metros sobre el nivel del
mar al oriente y 98 metros sobre el nivel del mar al occidente, se requiere asociar la
estratigrafía de la ciudad a su variación altimétrica mediante el posicionamiento geográfico
de los registros de perforación, lo cual a la fecha no se ha realizado.
El programa de Ingeniería Civil ha venido estudiando por cerca de 20 años las propiedades
físicas y mecánicas de los suelos de la ciudad, pero él no contar con tecnología adecuada
impidió asociar estos suelos a una posición geográfica determinada. Solo ahora que se
cuenta con herramientas computacionales y softwares pertinentes que posiciona
exactamente un registro de perforación a un determinado lugar, nos permite plantear esta
propuesta de investigación
El contar con estudios de zonificación y caracterización geotécnica en Barranquilla facilita
y permite a inversionistas y diseñadores la consulta para la toma adecuada de decisiones
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
conducentes a la inversión en lotes de terrenos cuyas características geotécnicas
preliminares se conozcan.
Esta investigación permitirá dar respuestas a las siguientes preguntas:
 Que tipos de suelos representan la geotecnia de Barranquilla?
 Cuáles son las propiedades físicas de los suelos presentes?
 Como varían los suelos con la profundidad?
 Como varían los suelos horizontalmente?
 Son erráticos u homogéneos los perfiles estratigráficos de los suelos en Barranquilla?
El responder a los interrogantes planteados en este proyecto de investigación, permitirá a la
geotecnia local contar con herramientas útiles para evaluar la aplicabilidad de los códigos
existentes en términos de sus alcances y limitaciones. En ningún momento se pretende
prescindir de los estudios geotécnicos correspondientes a cada proyecto. Se pretende
facilitar a las empresas de planeación y desarrollo urbano del Distrito como a todas las
empresas constructoras de la ciudad para que orienten y ordenen las acciones tendientes a la
realización de anteproyectos más económicos y ajustados a la realidad geotécnica de la
ciudad.
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo general
Elaborar el perfil geotécnico de los suelos de Barranquilla, usando el sistema de
información geográfica
1.2.2 Objetivos específicos
 Generar el mapa de zonificación de los suelos de Barranquilla
 Determinar la posición geográfica de los registros de perforación
 Aplicar el software ARCGIS para la geo referenciación de suelos de Barranquilla
 Caracterizar los suelos de Barranquilla e identificar sus propiedades físicas como
granulometría, densidades, gravedad específica de los sólidos y límites de consistencia
para los suelos finos.
1.3 CONTENIDO DEL PROYECTO
El proceso de investigación está organizado en cuatro capítulos, cuya temática se organiza
de la siguiente manera:
El primer capítulo corresponde a la introducción. Se presenta brevemente la geomorfología
y geología de la ciudad de Barranquilla. De igual forma, se presentan los objetivos y
alcances del proyecto.
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
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El capítulo dos corresponde al estado del arte, donde se presenta la localización de la
ciudad, los antecedentes con respecto a estudios previos realizados sobre la caracterización
geotécnica de los suelos en Barranquilla y las propiedades físicas y mecánicas conocidas de
los suelos.
El capítulo tres presenta la metodología presentada en la investigación para la captura y
organización de la información. De igual manera, se establece el proceso para la
introducción de la información en el software Arcgis.
El capítulo cuatro corresponde a las técnicas de ensayo utilizadas a fin de determinar las
propiedades físicas y mecánicas de los suelos encontrados
El capítulo cinco corresponde al análisis e interpretación de la información obtenida a
través del software Arcgis. Esta información se representa en planos donde se presente el
perfil estratigráfico de los suelos de Barranquilla.
El capítulo seis presenta las conclusiones producto del trabajo de investigación y las
recomendaciones que permitan mejorar el proceso de investigación en próximos trabajos
que se ajusten al perfil de la investigación.
Finalmente, el título del proyecto contempla que esta investigación corresponde a una
primera fase, en la cual se delimita la ciudad de Barranquilla donde se concentra la
información correspondiente al registro de sondeos o exploraciones geotécnicas. Esta
información contempla un mayor número de registros de perforación en el sector norte de
la ciudad, dado que corresponde al sector donde se realizan los proyectos de ingeniería de
mayor complejidad, principalmente edificios de apartamentos unifamiliares.
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BARRANQUILLA. FASE 1
2. ESTADO DEL ARTE
2.1 LOCALIZACIÓN
Barranquilla, capital del departamento del Atlántico, se encuentra ubicada sobre la margen
occidental del río Magdalena a aproximadamente 20 kilómetros de su desembocadura.
Geográficamente, la ciudad está ubicada al norte de América del sur y al norte de
Colombia, ocupando la parte más septentrional del departamento.
Figura 1. Localización de Barranquilla
2.2 ANTECEDENTES
Desde su creación en el año 1971, el programa de Ingeniería Civil cuenta con un
laboratorio de geotecnia con equipos e implementos que permiten la caracterización física y
mecánica de los suelos. Dentro de los equipos e implementos con que cuenta el laboratorio
están: triaxial, corte directo, compresión inconfinada, consolidación, límites de
consistencia, determinación de tamaño de partículas por tamizado y sedimentación,
compactación tipo proctor estándar y modificado, contenido de humedad, pesos unitarios,
gravedad específica.
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BARRANQUILLA. FASE 1
La docencia e investigación en el programa y específicamente en el área de geotecnia ha
sido dirigida por ingenieros de reconocido prestigio en la región por sus vínculos con el
medio laboral de la geotecnia, la investigación, la cátedra y la publicación de artículos en
eventos nacionales e internacionales, así como la publicación de libros. Se mencionan
profesionales como: Michael Hernández, Miguel García, Juan Acevedo, Javier Jaramillo,
Víctor Chi, Enith Miranda y Nayib Moreno.
Históricamente, en el programa de Ingeniería Civil se ha trabajado en la línea de
investigación correspondiente a la caracterización geotécnica de los suelos de Barranquilla,
lo cual se evidencia en los trabajos de investigación realizados por docentes investigadores
y por estudiantes en la modalidad de trabajo de grado como un requisito parcial para optar
al título de Ingeniero Civil. Dentro de las investigaciones realizadas como caracterización
geotécnica de los suelos en Barranquilla, desde el año 1983 se cuenta con memorias de
investigación que reposan en la biblioteca de la institución. Se tienen, entre otras
investigaciones:
 Caracterización de las propiedades mecánicas de los suelos calcáreos (caliches) en
estado seco
 Determinación del potencial de dispersión de algunos suelos en Barranquilla
 Determinación del límite líquido en los suelos de Barranquilla utilizando el ranurador
de Hovany
 Caracterización geotécnica de los caliches en Barranquilla
 Determinación de la actividad de las arcillas en Barranquilla
 Determinación en forma directa de los diferentes tipos de suelos
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 Determinación en forma directa de los diferentes tipos de arcilla en Barranquilla
 Determinación de los índice de compresibilidad y expansión en las arcillas de
Barranquilla
 Estudio de estabilización de arcillas expansivas mediante pilotines de cal
 Correlación entre el límite líquido y el índice de compresibilidad en las arcillas de
Barranquilla
 Estabilización electroquímica con aceite sulfonado para las arcillas de Barranquilla
 Perspectiva del uso de la cal hidratada en la estabilización de arcillas de Barranquilla
 Acondicionamiento de la máquina triaxial y obtención de parámetros de las arcillas de
Barranquilla
 Perspectiva de un proctor intermedio y caracterización geotécnica de los caliches en
Barranquilla
 Determinación de parámetros de resistencia de las arcillas en Barranquilla con equipo
de comprensión inconfinada
Los resultados de las investigaciones realizadas por el programa de Ingeniería Civil
permiten evidenciar la presencia de diversos tipos de suelos con propiedades físicas y
mecánicas disimiles, lo que permite establecer que el subsuelo de Barranquilla está
constituido por suelos como: arenas medias a finas color amarillo, calizas y margas
calcáreas color amarillo y blanco, limos arenosos color gris, depósitos eólicos color gris
denominados médanos que corresponden a arenas de grano fino uniforme y arcillas
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amarillas y grises.
Desafortunadamente, los parámetros físicos y mecánicos de los
materiales ensayados fueron determinados sin referenciar la localización y profundidad de
los materiales ensayados. A continuación se presenta el plano de localización de los
sondeos exploratorios utilizados en esta investigación.
Figura 2. Localización de sondeos exploratorios
A
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A
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
Arnoldo Sabbagh (1981) presentó un perfil típico correspondiente a un corte hecho en la
dirección norte sur de la ciudad. El objeto de este estudio, de acuerdo al autor, es presentar
los diferentes tipos de suelos y sus respectivas propiedades físico mecánicas.
Figura 3. Perfil típico de Barranquilla
Fuente: Estudio geotécnico de la costa Atlántica. Trabajo de Grado Universidad
de la Costa. Antonio Santodomingo y Donaldo del Toro. 1982
Las propiedades físicas y mecánicas promedio de los diferentes estratos, las resumió
Sabbagh de la siguiente manera:
Arenas amarillas:

Límite líquido: 0%

Índice de plasticidad: NP

Gravedad específica: 2,65

Clasificación: SM-SC

Ensayo de penetración estándar: 13  7
Calizas, margas calcáreas y areniscas amarillas y blancas

Límite líquido: 24% 4%

Índice de plasticidad: 12%  5%

Gravedad específica: 2,64  0,05
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Arcilla amarilla a gris
Sus propiedades las resume según el sector así:
Sector
Límite líquido
Gravedad específica
relativa de los sólidos
Caujaral
45-60
2,60-2,67
Villa Santos
56-82
2,71-2,77
Campo Alegre
35-50
2,70-2,79
Bosque
85-108
2,68-2,74
El índice de compresibilidad Cc, variable por el límite líquido (LL), presenta relación
Cc = 0,0003(LL+14)
2.3 GEOLOGÍA DE BARRANQUILLA
Tomando la información consignada en INGEOMINAS (1997), la disposición geológica
del Caribe colombiano es producto de la interacción tectónica de las placas de Nazca,
Caribe y Suramérica.
Regionalmente el área de Barranquilla se ubica en el llamado
Terreno Sinú - San Jacinto constituido por dos cuñas de materiales sedimentarios
(cinturones de San Jacinto y Sinú), caracterizado por presentar pliegues anticlinales
estrechos y sinclinales amplios, donde también convergen dos trenes estructurales de
dirección N20ºE de edad Eoceno medio y otro de dirección N45ºE de edad PliocenoPleistoceno (Duque, 1984).
Según el mapa tectónico del departamento del Atlántico, los pliegues y fallas se localizan
principalmente hacia el centro y occidente del departamento, y hacia el sector de
Barranquilla no se presentan o destacan fallas o pliegues de importancia regional
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Los registros geológicos y geotécnicos realizados en Barranquilla y específicamente en el
sitio objeto de la presente investigación, establecen que el subsuelo estudiado está
constituido por depósitos sedimentarios de origen fluvial y marino que datan del terciario y
el cuaternario. De acuerdo a los mapas geológicos publicados por el Ingeominas en el
año1977, desde hace 55 millones de años, el subsuelo donde se localiza el Barranquilla, se
ha comportado como un paleo alto desde el Eoceno inferior, con eventos de sumergimiento
asociados a transgresiones marinas durante el Eoceno medio, Oligoceno y PleistocenoHoloceno hace un millón de años. Tal dinámica es la responsable de la presencia de
materiales arenosos de playa y arcillosos calcáreos intercalados, localmente aún sin litificar,
particularmente en los dos últimos millones de años. De igual manera, Ingeominas
establece que las rocas que afloran en la zona de estudio corresponden a rocas
sedimentarias de origen marino profundo y transicional continental pertenecientes a la
Formaciones Perdices y La Popa intercaladas con unidades de Areniscas Friables. Estas
unidades se encuentran cubiertas por depósitos Cuaternarios correspondientes a materiales
de origen aluvial, eólico, coluvial y de movimientos en masa. A continuación se hace una
descripción de cada una de estas unidades.
 Formación Las Perdices. Es el nombre dado por Anderson (1929) para designar una
secuencia de shales, shales arenosos, capas de chert y algunas areniscas observadas al
suroccidente de Barranquilla en un sector rural denominado Las Perdices. Esta
formación aflora en una extensa área, principalmente hacia la parte media y baja de las
laderas
occidentales
de
Barranquilla.
Teniendo
en
cuenta
su
litología
predominantemente arcillosa, la unidad desarrolla morfologías suaves, con un relieve
bajo a suavemente ondulado.
La unidad está constituida por lodolitas de colores grises y amarillos, que dependen del
estado de meteorización. Algunos niveles presentan fisilidad, mientras otros tienen una
partición concoidea, con tintes de oxidación de color pardo y cristales de yeso.
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BARRANQUILLA. FASE 1
Esporádicamente están intercaladas con arenitas cuarzosas de grano fino, amarillas, con
laminación plana paralela y en capas delgadas levemente onduladas. El espesor de la
unidad en el área occidental de barranquilla puede sobrepasar los 20 metros de espesor,
según lo observado en algunas perforaciones realizadas.
Por las características litológicas y texturales con aporte de sedimentos tamaño arcilla y
limo, se considera que la formación las Perdices se depositó en un ambiente marino con
profundidades batiales.

Formación La Popa. Aflora en la parte noroeste del departamento, donde forma una
serie de colinas abruptas y alargadas en las lomas de Camarón y Juaruco, al norte de
Tubará, en las lomas de la Risota, Nisperal, Aguas Vivas y Pan de Azúcar en los
alrededores de Puerto Colombia. Tiene un patrón de drenaje sub paralelo. La primera
referencia de la unidad La Popa se encuentra en Anderson (1926) como la Popa Group,
pero es Bürgl en 1957 quien le da el nombre de Formación la Popa a los estratos que
conforman el cerro de la Popa en Cartagena.
La edad de la Formación la Popa ha sido muy discutida; Anderson (1926) la consideró
Pliocena; Link (1927) la considera del Pleistoceno inferior; Royo y Gómez (1950)
postula que es del Mioceno superior. Con base en las muestras micropaleontológicas
recolectadas por geólogos del INGEOMINAS en el Departamento del Atlántico, durante
el Proyecto Caribe, se asume que esta formación es del Pleistoceno. Con base en la
litología se puede establecer que esta unidad es correlacionable con las Margas de Salgar
y Barranquilla (Anderson, 1929).
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BARRANQUILLA. FASE 1
3. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACIÓN
Las investigaciones realizadas por los docentes y estudiantes del programa de ingeniería
Civil de la Corporación Universidad de la Costa por más de 30 años en el área de la
geotecnia permite conocer con certeza las propiedades físicas y mecánicas de los suelos de
Barranquilla, pero el alcance de estas investigaciones no permite conocer las fronteras que
delimitan los diferentes tipos de suelos tanto en superficie como en profundidad. Por lo
antes expuesto, se solicitó a la firma INCOSUELOS Ingenieros Civiles Ltda su apoyo
consistente en el aporte de los registros de perforación de estudios de suelos y diseños
geotécnicos realizados por ellos donde se establece la localización exacta de los sondeos
exploratorios, a fin de establecer la zonificación y caracterización geotécnica de los suelos
en Barranquilla.
Se tomaron aproximadamente 120 diseños geotécnicos localizados en el norte y noroccidente de la ciudad, cada uno con registro en promedio de tres sondeos exploratorios a
profundidades variables entre tres y diez metros de profundidad. Se tabuló la información
extraída de cada registro de exploración geotécnica, de la cual se utilizó la siguiente
información:
 Espesor y profundidad de cada estrato localizado
 Clasificación y descripción de cada estrato mediante la aplicación del Sistema Unificado
de Clasificación de Suelos.
 Ensayos de humedad natural
 Granulometría,
 Límites de Consistencia
 Pesos unitarios
 Gravedad específica
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
Adicional a la información tabulada, se procedió a determinar para cada diseño geotécnico
las coordenadas geográficas y la altura sobre el nivel del mar. Para esto, se ubicó el sitio
donde se realizó cada estudio geotécnico y se determinaron los parámetros establecidos
mediante la utilización de un equipo de posicionamiento satelital.
Los registros de perforación con toda la información adecuadamente registrada se geo
referenció mediante la utilización del sistema de información geográfica ArcGIS y Google
Earth. Para esto, se utilizó el mapa digital de Barranquilla elaborado por el Instituto
Geográfico Agustín Codazzi sobre el cual se ubicaron los sitios donde se realizaron las
perforaciones, por el sistema de coordenadas Universal Transversal de Mercator –UTM.
Este es un sistema de coordenadas basado en la proyección cartográfica transversa de
Mercator, que se construye como la proyección de Mercator normal, pero en vez de hacerla
tangente al ecuador, se la hace tangente a un meridiano. A diferencia del sistema de
coordenadas geográficas, expresadas en longitud y latitud, las magnitudes en el sistema
UTM se expresan en metros únicamente al nivel del mar, que es la base de la proyección
del elipsoide de referencia.
Como producto final se creó un mapa base estandarizado que muestra el perfil
estratigráfico del sector en la ciudad donde se registra por capas los perfiles estratigráficos,
presentados desde la superficie hasta la profundidad máxima explorada.
La información geológica de la ciudad se obtuvo a partir de consultar la información
disponible en entidades del estado a nivel nacional, departamental y distrital, como de
revisar las memorias de los estudios geotécnicos realizados por empresas privadas en
diversos sectores de la ciudad. Esta información secundaria fue revisada, procesada y
relacionada con la información primaria de esta investigación, a fin de disponer de una
información ajustada a la realidad geotécnica del sector estudiado. La geología de la
ciudad, se consultó en estudios como:
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 Zonificación de amenaza por movimientos en masa de las laderas occidentales de
Barranquilla, Departamento del Atlántico elaborado por el Instituto Colombiano de
Geología y Minería –Ingeominas.
 Plan de Ordenamiento de Barranquilla, 2000.
 Asesoría Geotécnica denominada Parrish S.A. Urbe INV/PID S.A. elaborado por el Ing.
Aquiles Huertas
 Recopilación de estudios y diseños geotécnicos realizados por el Ing. Arnoldo Sabbagh
y la firma INCOSUELOS Ingenieros Civiles Ltda.
 Estudio geotécnico de la Costa Atlántica, elaborado por la Corporación Universidad de
la Costa.
 Estudios varios a los arroyos de Barranquilla, los cuales contemplan diseño geotécnico,
realizados en la Corporación Universidad de la Costa.
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4. TECNICAS DE ENSAYO
En base a los ensayos de laboratorio se determinaron las características físicas y mecánicas
del subsuelo típico del área de estudio, para ello, las muestras obtenidas en los sondeos
exploratorios se sometieron a diversas pruebas.
Se practicaron ensayos de: humedad natural, límites de consistencia, peso unitario,
gravedad específica, compresión inconfinada, esfuerzo cortante, expansión y consolidación.
Las técnicas de ensayo presentadas en este documento se ajustan a las normas referenciadas
por el Instituto Nacional de Vías, INVIAS, en el documento denominado Normas INVIAS,
por ser este un organismo gubernamental que rige toda la actividad relacionada con el
diseño y construcción de obras viales y complementarias en el territorio colombiano.
4.1 DETERMINACIÓN EN LABORATORIO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD.
La humedad o contenido de agua de una muestra de suelo se define como la relación del
peso del agua que llena los poros contenidos en la muestra y la masa de las partículas
sólidas de la muestra.
4.1.1 Normas
 I.N.V.E–122–07
 ASTM D 2216-98
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4.1.2 Objetivo
Determinar en el laboratorio el contenido de agua o humedad de una muestra de suelo.
4.1.3 Equipos e implementos
 Horno. Controlado termostáticamente para que mantenga una temperatura uniforme de
110° ± 5°C (230° ± 9°F) en toda la cámara de secado.
 Balanzas. Con una precisión de ± 0.01 g para muestras que tengan una masa de 200
gramos o menos; y ± 0.1 gramos para muestras que tengan una masa por encima de 200
gramos.
 Recipientes. Vasijas apropiadas hechas de un material resistente a la corrosión y a
cambios en su masa al ser sometidas a repetidos calentamientos y enfriamientos y a
operaciones de limpieza.
Para muestras con masa menor o próxima a 200 gramos, se usarán recipientes con tapas de
cierre hermético; mientras que para muestras de masa mayor que 200 gramos se usarán
recipientes sin tapa. Se necesita un recipiente para cada determinación del contenido de
agua.
4.1.4 Procedimiento
Se determina y registra la masa de un recipiente limpio y seco.
La cantidad mínima de masa usada puede ser incrementada para poder obtener los dígitos
mínimos necesarios para la masa de agua cuando se reporten contenidos de agua al más
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cercano 0.1%.
Cualquier espécimen usado, que no satisfaga estos requisitos, deberá
anotarse en la hoja de datos de la prueba o en sus formatos.
Al trabajar con un espécimen pequeño menor de 200 gramos que contenga una partícula de
grava relativamente grande, resulta apropiado no incluir esta partícula en el espécimen de
prueba. Sin embargo, cualquier material descartado debe describirse y anotarse en los
formatos para datos u hojas de datos.
Para aquellas muestras que consisten en su totalidad de roca intacta, la masa mínima del
espécimen debe ser de 500 gramos. Porciones representativas de la muestra pueden partirse
en partículas más pequeñas, dependiendo del tamaño de la muestra, del recipiente y de la
balanza que se va a usar. Se coloca la muestra húmeda en el recipiente; y se determina el
peso del recipiente con la muestra de material, usando una balanza apropiada. Se anota este
valor.
Se coloca el recipiente con el material húmedo en el horno para secar el material hasta
obtener una masa constante. El horno secador se mantiene a una temperatura de 110° ± 5º
C. El tiempo requerido para obtener una masa constante es de 24 horas, pero puede variar
dependiendo del tipo de material, tamaño del espécimen, tipo de horno y su capacidad, y
otros factores. La influencia de estos factores puede establecerse generalmente usando buen
juicio y con la experiencia adquirida con los materiales que están siendo probados y el
equipo que se use.
4.1.5 Cálculos
Se calcula el contenido de agua del material así:
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Dónde:
w = contenido de agua en %
W1 = masa del recipiente y del espécimen húmedo, en gramos
W2 = masa del recipiente y del espécimen seco, en gramos
Wc = masa del recipiente, en gramos
Ww = masa del agua, en gramos
Ws = masa de las partículas sólidas, en gramos
4.2 DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS
4.2.1 Normas
 I.N.V. E – 128 – 07.
 AASHTO T 100 – 2003.
 ASTM D 854 – 00.
4.2.2 Objetivo
Determinar por medio de un picnómetro la gravedad especifica de solidos de suelos que
pasan el tamiz de 4.75 mm (No 4)
4.2.3 Equipos e implementos

Picnómetro. Frasco volumétrico con capacidad mínima de 250 ml. El volumen del
picnómetro debe ser de 2 a 3 veces mayor que el volumen de la mezcla suelo – agua a
la que se le extraerá el aire atrapado.
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
Horno. Controlado termostáticamente para que mantenga una temperatura uniforme de
110°C ± 5°C (230° ± 9°F) en toda la cámara de secado.

Balanza. Con capacidad de 2000 gramos y sensibilidad de 0,01 gramos

Bomba de vacío. Con capacidad para producir un vacío parcial de 100 mm de mercurio
de presión absoluta.

Termómetro. Con capacidad para medir temperaturas entre los rangos en que se está
realizando la prueba.

Tamiz de 4.75 mm (No 4)

Mortero y recipiente de porcelana

Espátula.

Recipiente con agua desaireada

Embudo
4.2.4 Procedimiento
Para la realización de este ensayo, primero se debe calibrar el picnómetro, posteriormente
se prepara la muestra de suelo y finalmente, se realiza la prueba que permitirá la
determinación de la gravedad específica de los sólidos de un suelo
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4.2.4.1 Calibración del picnómetro
El picnómetro se limpia con algún disolvente de grasa, se seca y se registra la masa con
aproximación a 0,01 gramos. Posteriormente se llena con agua desaireada a la temperatura
ambiente hasta que la parte inferior del menisco coincida con la marca de calibración. Se
deja que el picnómetro alcance el equilibrio térmico, lo que sucede cuando la temperatura
esté dentro de los 4°C de la temperatura ambiente y se registra la masa del frasco y agua
con una aproximación de 0,01 gramos.
Se mide la temperatura del agua con aproximación de 0.1°C y se calcula el volumen
calibrado del picnómetro mediante la siguiente ecuación:
Dónde:
Vp = Volumen calibrado del picnómetro
Wi = Masa del picnómetro más agua a la temperatura de calibración. Expresado en gramos.
Wf = Más del picnómetro seco. Expresado en gramos.
w = Densidad del agua a la temperatura de calibración. En gramos/cm3
T = Temperatura de calibración en °C.
Tabla 1. Densidad del agua para diferentes temperaturas
Temperatura
°C
Densidad del agua
gr/cm3
Coeficiente de temperatura.
K
16
0,99895
1,00074
17
0,99878
1,00057
18
0,9986
1,00039
19
0,99841
1,0002
20
0,99821
1,00000
21
0,99799
0,99979
22
0,99777
0,99957
23
0,99754
0,99933
24
0,9973
0,99909
25
0,99705
0,99884
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0,99679
0,99858
27
0,99652
0,99831
28
0,99624
0,99803
29
0,99595
0,99774
30
0,99585
0,99744
4.2.4.2 Preparación de la muestra.
La muestra debe representar las características del material a ensayar. La muestra se seca al
horno hasta una masa constante a una temperatura de 110° ± 5°C. Se enfría, se pesa y se
registra la masa seca. Con un mortero se desmenuza cualquier terrón de suelos. Las
muestras arcillosas deben ser dispersadas en agua destilada antes de colocarla en el
picnómetro por lo menos durante 12 horas.
La muestra de ensayo compuesta por partículas menores de 4,75 mm debe tener un tamaño
mínimo así:
Tabla 2. Masa recomendada para cada tipo de suelo usando picnómetro de 500 ml.
Tipo de suelo
Masa seca de la muestra
Gramos
SP, SP-SM
10010
SP-SM, SC
7510
Limo o arcilla
5010
4.2.4.3 Desarrollo de la prueba.
Se inserta el embudo en el picnómetro hasta pasar la marca de calibración. Con una cuchara
se introducen los sólidos de suelo en el embudo. Se lavan las partículas de suelo que
queden adheridas al embudo y se vierte el agua con las partículas sólidas en el picnómetro,
usando agua desaireada de la botella guardada en el recipiente aislante hasta que su nivel
esté entre 1/3 y 1/2 de la profundidad del cuerpo principal del picnómetro.
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Se agita el picnómetro hasta formar una mezcla de suelo y agua (lechada). Se enjuaga
cualquier suelo adherido a la parte superior del picnómetro y se añade a la lechada. Si en
vez de una lechada se forma una pasta viscosa, se debe usar un picnómetro de mayor
volumen.
Se extrae el aire atrapado en la lechada aspirándolo con la bomba de vacío por lo menos por
dos horas, se agita la lechada cuanto sea necesario para evitar que el suelo se pegue o se
seque en el frasco. El vacío debe permanecer relativamente constante y ser suficiente para
causar burbujas al comienzo del proceso de aspiración de aire.
Se llena el picnómetro con agua desaireada introduciendo el agua por un tubo delgado,
flexible, de diámetro pequeño, manteniendo el extremo de salida justamente por debajo de
la superficie de la lechada. Se mide y anota la masa del picnómetro con suelo y agua con
una aproximación de 0.01 g, usando la misma balanza utilizada para la calibración del
picnómetro.
Se mide y se anota la temperatura de la lechada de suelo y agua con aproximación a 0.1˚C
usando el termómetro.
Se determina la masa de un recipiente con una aproximación de 0.01 gramos. Se transfiere
la lechada de suelo al recipiente teniendo la precaución de transferir la totalidad del suelo.
Para esto, se puede añadir agua para lavar completamente el picnómetro.
Se seca el espécimen hasta obtener una masa constante en un horno a 110 ± 5˚C. Se mide la
masa seca de los sólidos de suelo más el recipiente con aproximación a 0.01 g, usando la
misma balanza utilizada en las anteriores determinaciones de masa.
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4.2.4.4 Cálculos
Se calcula la gravedad específica relativa de los sólidos (Gs) así:
Dónde:
Ws = Masa de suelo seco. Expresado en gramos
K = Factor de corrección basado en la temperatura del agua
Wa = masa del picnómetro más agua a la temperatura del ensayo. En gramos
Wb = masa del picnómetro + agua + suelo a la temperatura de ensayo. En gramos
4.3 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS
4.3.1 Normas
 I.N.V E – 125 – 07
 AASHTO T 89 – 02
 ASTM D4318 – 00
4.3.2 Objetivo
Determinar en laboratorio el límite líquido de un suelo.
4.3.3 Equipos e implementos
 Recipiente de evaporación
 Espátula
 Aparato para la determinación del límite líquido. Cazuela de Casagrande
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 Ranurador
 Balanza. Sensibilidad de 0.01 g.
 Horno. Con capacidad para medir temperaturas entre los rangos en que se está
realizando la prueba.
4.3.4 Procedimiento
4.3.4.1 Preparación de la muestra
Se seca la masa de suelo hasta obtener una masa constante, luego se disgrega para ser
tamizada con un tamiz N° 40 o (4.425mm) de la cual se toma una muestra representativa
que tenga una masa o peso aproximado de 100 g.
Se ajusta la altura a la cual levanta la cazuela, de tal manera que el punto de la cazuela que
hace contacto con la base este a 10.0 ± 0.2 mm (0.394”) sobre esta.
4.3.4.2 Desarrollo de la prueba
Se coloca la muestra de suelo en un recipiente y se mezcla completamente con 15 a 20 ml
de agua destilada o potable, amasándola y tajándola con una espátula en forma alternada y
repetida y dando un tiempo de absorción del agua de aproximadamente una hora. Se
realiza más adición de agua en incrementos de 1 a 3 ml. Un ensayo por cada incremento,
para un total de tres.
Cuando se halla mezclado perfectamente el agua con el suelo hasta formar una pasta
uniforme de constancia dura, se coloca una cantidad adecuada de esta mezcla en la cazuela
encima del punto donde esta descansa en la base y se comprime y extiende con la espátula
para nivelarla y a la vez, dejarla con una profundidad de 10 mm en el punto de su máximo
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espesor. Se debe usar el menor número posible de pasadas con la espátula, evitando atrapar
burbujas de aire en la masa de suelo.
El suelo excedente se debe devolver al recipiente mezclador y se debe tapar con el fin de
que se retenga la humedad de la muestra. Se divide el suelo en la cazuela de bronce con una
firme pasada del ranurador a lo largo del diámetro y a través de la línea central de la masa
del suelo, de modo que se forme una ranura limpia y de dimensiones apropiadas.
Para evitar rasgar los lados de la ranura y el desmoronamiento de la pasta de suelo en la
cazuela de bronce, se permite hasta 6 pasadas, de adelante hacia atrás o de atrás hacia
adelante, contando cada recorrido como una pasada; con cada pasada el ranurador debe
penetrar un poco más profundo, hasta que la última pasada de atrás hacia adelante limpie el
fondo de la cazuela. La ranura se debe hacer con el menor número posible de pasadas.
Se levanta hasta que golpee la base del aparato girando la manija, a una velocidad de dos
revoluciones por segundo, hasta que las dos mitades de la pasta se suelo se pongan en
contacto en el fondo dela ranura a lo largo de una distancia de cerca de 13 mm (0.5”). Se
registra el número de golpes requeridos para cerrar la ranura. El número de golpe puede
estar entre 20 – 35. Algunos suelos tienden a deslizarse en lugar de fluir sobre la superficie
de la cazuela. Cuando esto ocurra, se deberá agregar más agua a la muestra y mezclar de
nuevo y se realiza el ensayo nuevamente.
Se toma una muestra de las pasta del ensayo de uno de los dos lados de la ranura en ángulo
recto con la ranura incluyendo la porción de esta en la cual se hizo el contacto y se coloca
en un recipiente y se halla y registra su masa o peso para posterior secado en un horno
termostáticamente controlado, regulable a 110°C0 ± 5°C en toda la cámara de secado hasta
obtener una masa constante y se vuelve a hallar y registrar su masa o peso después del
secado para determinar la masa de agua que contenía.
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Se repetirá el proceso por lo menos dos veces con el suelo restante en el recipiente, al cual
se le agregara agua suficiente para ponerlo en un estado de mayor fluidez. El objeto de este
procedimiento es obtener muestras de tal consistencia que al menos una de las
determinaciones de número de golpes requeridos para cerrar la ranura del suelo se halle en
cada uno de los siguientes intervalos: 25 – 35; 20 – 30; 15 – 25, de manera que la
oscilación entre las 3 determinaciones sea de, por lo menos, 10 golpes.
4.3.4.3 Cálculos
Se determina el contenido de humedad a cada muestra de suelo ensayada en la cazuela de
Casagrande. Posteriormente se dibuja en un papel semilogarítmico la gráfica de contenido
de humedad contra número de golpes. La humedad que le corresponda a la intercepción de
la proyección vertical del punto de 25 golpes representa el límite líquido del suelo
ensayado.
4.4 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO DE LOS SUELOS
4.4.1 Normas
 I.N.V. E – 126 – 07.
 AASHTO T90 – 0 (2004)
 ASTM D 4318 – 00
 NORMA CHILENA 8102.4
4.4.2 Objetivos
Determinar en laboratorio el límite plástico de un suelo.
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4.4.3 Equipos e implementos
 Espátula.
 Capsulas o recipientes para evaporación.
 Balanza.
Sensibilidad de 0.01 g.
 Horno. Termostáticamente controlado, regulable a 110° ± 5° C en toda la cámara de
secado.
 Agua destilada.
 Tamiz N° 40 (425µm).
 Superficie lisa para el amasado y enrollamiento del material, preferiblemente vidrio
grueso esmerilado.
 Pie de rey o calibrador
4.4.4 Procedimiento
4.4.4.1 Preparación de la muestra
La masa de suelo es secada al horno hasta obtener una masa constante, luego se disgrega y
se pasa por el tamiz N° 40 (425µm) hasta obtener 20 g de la masa de suelo como muestra
representativa para el ensayo. En un recipiente se mezclara la masa de suelo con agua
destilada y se amasara hasta que se puede formarse con facilidad una esfera con la masa de
suelo.
4.4.4.2 Desarrollo de la prueba
Se rueda la masa de suelo entre la palma de las manos o los dedos y el plato de vidrio
esmerilado o un pedazo de papel que este sobre la superficie horizontal y lisa con solo la
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presión necesaria para formar un rollo de diámetro uniforme en toda su longitud. El rollo se
debe adelgazar más con cada rotación, hasta que su diámetro alcance 3 mm, tomándose
para ello no más de dos minutos. La presión requerida de la mano o de los dedos, variara en
gran medida, dependiendo del tipo de suelo.
Se repite el procedimiento de división, juntado, amasado y enrollado hasta que el rollo de 3
mm de diámetro se desmorone bajo la presión requerida para enrollamiento y el suelo no
pueda ser rotado para formar el rollo. El desmoronamiento puede ocurrir cuando el rollo
tenga un diámetro mayor de 3 mm. Esto se conoce como un punto final satisfactorio,
siempre y cuando el suelo haya sido previamente enrollado en un rollo de 3 mm de
diámetro. El desmoronamiento se manifiesta de manera diferente con distintos tipos de
suelos.
4.4.4.3 Cálculos
4.5 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE DE CONTRACCIÓN DE LOS SUELOS
4.5.1 Normas
 I.N.V E – 127 – 07.
 AASTHO T 92 – 97 (2007).
 ASTM D 427 – 98.
4.5.2 Objetivo
Determinar en laboratorio límite de contracción de un suelo
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4.5.3 Equipos e implementos
 Recipiente de evaporación. Diámetro 115 mm (4 – ½”) y de 150 mm (6”)
 Espátula
 Recipiente para la contracción. Puede ser de porcelana o de metal monel (aleación de
níquel y cobre) con una base plana y de 45 mm (1 ¾”) de diámetro y 12.7 mm (1/2”) de
altura.
 Regla de metal
 Recipiente de vidrio con diámetro de 50 mm (2”) y 25 mm (1”) de altura, con bordes
lisos y nivelados.
 Placa de vidrio con tres patas metálicas salientes para sumergir la muestra de suelo en
mercurio.
 Probeta con capacidad de 25 ml y graduada cada 0.2 ml.
 Balanza con sensibilidad de 0.01 gramos.
 Mercurio suficiente para llenar el recipiente de vidrio, hasta que rebose.
 Horno termostáticamente controlado, regulable a 110° ± 5° C en toda la cámara de
secado.
 Guantes de asbesto y de caucho.
4.5.4 Procedimiento
4.5.4.1 Preparación de la muestra
La masa de suelo se seca al horno hasta obtener una masa constante, luego se disgrega y se
pasa por el tamiz N° 40 (425µm) hasta obtener 30 g de la masa de suelo como muestra
representativa para el ensayo.
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4.5.4.2 Desarrollo de la prueba
La muestra se coloca en el recipiente de evaporación de 115 mm de diámetro (4 – ½”) y se
mezcla completamente con agua destilada suficiente para llenar completamente los vacíos
de suelo y para hacerla lo suficiente pastosa, de manera que sea fácilmente manejable en el
Recipiente para la contracción, evitando la formación de burbujas de aire. Para los suelos
friables, la cantidad de agua requerida para llegar a la consistencia deseada es igual o
ligeramente mayor que el límite líquido; y para suelos plásticos, la cantidad de agua puede
exceder en un 10% el límite líquido.
El interior del recipiente de construcción se reviste con una capa delgada de vaselina o
cualquier grasa pesada, para evitar la adhesión del suelo al recipiente. Se coloca la pasta de
suelo en una proporción de 1/3 del volumen de recipiente de construcción en el centro de
este y se esparce hacia los borde golpeándolo suavemente sobre una superficie firme y
acolchonada. A continuación, se agrega una cantidad de suelo aproximadamente igual a la
primera porción y se golpea al recipiente hasta que el suelo este completamente
compactado y todo el aire incluido hayan sido expulsados. Se agregara más suelo y se
continúan los golpes del recipiente hasta que este se llene completamente y rebose por los
lados. El exceso de suelo se quita con la regla metálica y el suelo adherido a la superficie
externa del recipiente deberá ser limpiado. Se enrasa el recipiente y se pesa de inmediato.
La muestra se seca al aire a temperatura ambiente hasta que pase de un color oscuro a uno
claro. Luego, esta se seca en el horno a una temperatura de 110° ± 5 °C hasta obtener una
masa constante; se pesa registrando el peso seco de la muestra.
Se halla el volumen de la muestra húmeda agregando mercurio hasta rebosar eliminado el
exceso, haciendo presión con la placa se vidrio sobre la parte superior del recipiente que la
contenía en el proceso de secado, y se mide el volumen de mercurio retenido en el
recipiente que contenía la muestra húmeda con una probeta graduada o hallando la masa o
peso del mercurio y aplicando la fórmula:
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V = M/D
Dónde:
M: masa del mercurio
D: Densidad de mercurio igual a 13.5 g/cm3.
El volumen de la masa de suelo seco se determina de la siguiente manera:
El recipiente de vidrio 50 mm de diámetro se llena de mercurio hasta rebosar y el exceso de
mercurio debe removerse presionando firmemente la placa de vidrio con tres saliente sobre
la parte superior del recipiente, retirar el exceso del mercurio derramado. Luego se halla su
volumen.
Se repite el proceso anterior pero en este se pondrá el recipiente lleno de mercurio dentro
del recipiente de 150 mm de diámetro percatándose que esté libre de partículas de
mercurio, a continuación se coloca la pastilla de suelo sobre la superficie del mercurio. Esta
es forzada cuidadosamente para sumergirla en el mercurio por medio de la placa de vidrio
con las tres salientes, presionando firmemente sobre el recipiente. Luego se halla el
volumen del mercurio retenido en el recipiente o el que fue desplazado por la pastilla de
suelo seco.
4.5.4.3 Cálculos
Se determina mediante el desarrollo de las fórmulas siguientes:
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4.6 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO
4.6.1 Normas
 I.N.V E – 123 – 07
 ASTM D 422 – 63
 AASHTO T 88 00
4.6.2 Objetivo
Determinar cuantitativamente la distribución del tamaño de las partículas de suelo.
4.6.3 Equipos e implementos
 Juego de tamices
 Tapa y fondo
 Cepillo y brocha
 Horno termostáticamente controlado, regulable a 110° ± 5° C en toda la cámara de
secado.
 Balanza con sensibilidad de 0.01 gramos.
4.6.4 Procedimiento
4.6.4.1 Preparación de la muestra
Se toma una muestra representativa con una masa o peso de 2000 gramos para suelos que
contengan partículas con un tamaño menor a 25.4 mm o 1” de diámetro y 5000 gramos para
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BARRANQUILLA. FASE 1
suelos que contengan partículas con un tamaño menor a 76.2 mm o 3” de diámetro
aproximadamente.
Para materiales finos, previo al proceso de tamizado, se realiza un lavado de la muestra
utilizando para esto el tamiz N° 200. Se procede de la siguiente manera:
Se coloca la muestra en un recipiente cubriéndola con agua dejándola remojar hasta que
todos los terrones se ablanden. Con la muestra más maleable, se procede al proceso de
lavado colocando toda la muestra dentro del tamiz para lavado. Se lava la muestra con
abundante agua, evitando presionarla contra el fondo del tamiz y teniendo mucho cuidado
de que no se pierda ninguna partícula de las retenidas en él. Se recoge lo retenido en el
tamiz en un recipiente, se seca en el horno a una temperatura de 110° ± 5° C y luego se
halla su masa o peso.
4.6.4.2 Desarrollo de la prueba
Se pasa la muestra a través de un juego de tamices colocando los diámetros de forma
descendente desde arriba hacia abajo. Para la operación tamizado manual se sacuden los
tamices con un movimiento lateral y vertical acompañado de vibraciones y recorriendo
circunferencias de forma que la muestra se mantenga en movimiento continuo sobre la
malla. En ningún caso se debe girar o manipular manualmente fragmentos de la muestra a
través de un tamiz. Al desmontar los tamices debe comprobarse que la operación está
terminada, esto se sabe cuándo no pasa más del 1 % de la parte retenida al tamizar durante
un minuto.
Se determina la masa de cada fracción retenida en cada tamiz en una balanza con una
sensibilidad de 0.01 g. la suma de las masa de todas las fracciones y la masa inicial de la
muestra no debe diferir en más de 1 %.
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BARRANQUILLA. FASE 1
4.6.4.3 Cálculos
Porcentaje retenido sobre cada tamiz:
Se calcula el porcentaje más fino, restando en forma acumulada de 100% los porcentajes
retenidos sobre cada tamiz
4.7
ANÁLISIS
GRANULOMÉTRICO
DE
SUELOS
POR
MEDIO
DEL
HIDRÓMETRO
4.7.1 Normas
 ASTM D421-58
 ASTM D422-63
 ASTM E100
4.7.2 Objetivo
Determinar cuantitativamente la distribución de los tamaños de las partículas de la fracción
fina de los suelos.
4.7.3 Equipos e implementos
 Hidrómetro. Hidrómetros 151 H o 152 H graduados para leer la gravedad especifica de
la suspensión o los gramos por litro de suspensión respectivamente. En el primer caso, la
escala tiene valores de gravedad especifica que van de 0.995 a 1.038. En el otro caso, la
escala tiene valores de gramos de suelo por litro (gramos/l) que van de 5 a +60. Está
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calibrado para el supuesto que el agua destilada tiene una gravedad específica de 1.00 a
20° C y que el suelo en suspensión tiene una gravedad específica de 2.65. Las
dimensiones de estos hidrómetros son las mismas, solo varia la escala.
 Probeta o cilindro de sedimentación. De unos 460 mm (18”) de alto, y 60 mm (2.5”) de
diámetro y marcado para un volumen de 1000 mm a 20° C.
 Termómetro de inmersión
 Cronometro o reloj
 Tamiz N° 200
 Aparato agitador. Mecánico o neumático, con su recipiente de dispersión.
 Horno. Termostáticamente controlado, regulable a 110° ± 5° C en toda la cámara de
secado.
 Balanza con sensibilidad de 0,01 gramos.
 Agente dispersante. Solución de hexametafosfato de sodio que se usa en agua destilada o
desmineralizada en proporción de 40gramos de hexametafosfato de sodio por litro de
solución.
 Agua destilada o desmineralizada.
4.7.4 Procedimiento
4.7.4.1 Calibración del hidrómetro
El hidrómetro debe ser calibrado para determinar su profundidad efectiva en términos de
lectura de hidrómetro. Esta profundidad efectiva se obtiene de la tabla 1 en la norma I.N.V
E– 124 – 07 y está en función del tipo de hidrómetro disponible.
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BARRANQUILLA. FASE 1
4.7.4.2 Preparación de la muestra
El tamaño aproximado de la muestra que se debe usar para el análisis por el hidrómetro
varía con el tipo de suelo que va a ser ensayado. La cantidad requerida para suelos arenosos
es 100 gramos para limos y arcillas de 50 gramos de masa seca.
La masa de suelos es secada al horno hasta obtener una masa constante, luego se disgrega
con cuidado y se procede a tamizar con el tamiz N° 200 hasta obtener una masa o peso de
la muestra de 50 gr de la muestra a analizar. A continuación, se coloca la muestra en
recipiente de capacidad de 250 ml previamente identificada con un número, se agrega agua
destilada o desmineralizada hasta que la muestra quede totalmente sumergida. En ese
momento, se coloca el agente dispersante: 125 ml de solución hexametafosfato de sodio
(40gramos/1itro). Se deja remojar por una noche hasta que los terrones de suelo se hayan
desintegrado.
4.7.4.3 Desarrollo de la prueba
Se transfiere la muestra con agua, del recipiente a un vaso de dispersión, lavando cualquier
residuo que quede en el recipiente con agua destilada o desmineralizada. Si es necesario, se
añade agua al vaso de dispersión, hasta que la superficie de ella quede de 50 a 80 mm por
debajo de la boca del vaso; si el vaso contiene demasiada agua, esta se derramara durante el
mezclado. Se coloca el vaso de dispersión en el aparato agitador durante el tiempo de un
minuto.
Se transfiere la suspensión a un cilindro de sedimentación de 1000 ml. Un minuto antes de
comenzar el ensayo, se toma el cilindro de sedimentación y, tapándolo con la mano o con
un tapón adecuado, se agita la suspensión vigorosamente durante varios segundos, con el
objeto de remover los sedimentos del fondo y lograr una suspensión uniforme. Se continúa
la agitación hasta completar un minuto, volteando el cilindro hacia arriba y hacia abajo
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alternativamente. Cada acción de estas, constituye 2 giros. Algunas veces, es necesario
aflojar los sedimentos del fondo del cilindro, mediante un agitador de vidrio antes de
proceder a agitar la lechada. Se deben ejecutar sesenta (60) giros durante ese minuto.
Se pone en marcha el cronometro y se comienza en proceso de dispersión al terminar el
minuto de agitación, se coloca el cilindro sobre la mesa en un lugar donde no va a hacer
perturbado por movimientos que ocurran a su alrededor o por obstáculos en la trayectoria
de colocación sobre la mesa. No se detendrá el cronometro para evitar pérdida de tiempo.
Ya colocado el cilindro en la mesa se procede a introducir el hidrómetro 151 H en la
suspensión con extremo cuidado, para evitar perturbar la suspensión.
Se deben observar y registrar las dos primeras lecturas del hidrómetro, al minuto, y al
segundo minuto después de haber colocado el cilindro sobre la mesa sin extraer el
hidrómetro de la suspensión. Estas lecturas se deben realizar en el tope del menisco.
Inmediatamente después de realizar la lectura de dos minutos, se extrae cuidadosamente el
hidrómetro de la suspensión y se coloca en un cilindro graduado con agua limpia, luego se
repetirá el proceso antes descrito con el fin de que las lecturas coincidan y percatarse de que
las lecturas obtenidas son las adecuadas. Si el hidrómetro se deja mucho tiempo en la
suspensión, partes del material que se está asentando se puede adherir al bulbo, causando
errores en las lecturas. Luego se introducirá nuevamente el hidrómetro y se realizan lecturas
a los 5, 15, 30, 60 minutos y después cada hora del inicio de la sedimentación. Todas estas
lecturas deben realizarse en el tope del menisco formando alrededor del vástago del
hidrómetro. Inmediatamente después de cada lectura, extrae el hidrómetro cuidadosamente
de la suspensión y se coloca en el cilindro con agua limpia de igual manera se toma la
temperatura de la suspensión después de cada lectura del hidrómetro, con el mismo
cuidado.
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
4.7.4.4 Correcciones de las lecturas del hidrómetro

Corrección por menisco (Cm)
La corrección por menisco es constante para un hidrómetro dado, y se determina
introduciendo el hidrómetro en agua destilada o desmineralizada y observando la altura a la
cual el menisco se levanta por encima de la superficie del agua. Valores corrientes de Cm
son:
Hidrómetro tipo 151 H: Cm = 0.6 X 10-3 g/cm3
Hidrómetro tipo 152 H: Cm = 1.0 g/litro.

Corrección por temperatura (Ct)
En el caso de no disponer de agua destilada a una temperatura de 20° durante la prueba, a
cada lectura del hidrómetro se le debe aplicar también un factor de corrección por
temperatura, el cuales debe sumarse algebraicamente a cada lectura. Este factor puede ser
positivo o negativo, dependiendo de la temperatura de la suspensión en el momento de
realizar cada lectura.
Tabla 3. Factor de corrección por temperatura
Temperatura
°C
10
11
12
13
14
15
16
17
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Hidrómetro graduado en (Ct)
Densidad
Concentración
(Gramo/cm3x103) (Gramo/litro)
-1,3
-2,0
-1,2
-1,9
-1,1
-1,8
-1,0
-1,6
-0,9
-1,4
-0,8
-1,2
-0,6
-1,0
-0,5
-0,8
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

-0,3
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,3
1,5
1,8
2,0
2,3
-0,5
-0,3
0,0
0,3
0,6
0,9
1,3
1,7
2,0
2,4
2,9
3,3
3,7
Corrección por agente defloculante y por desplazamiento del punto cero.
Se selecciona un cilindro graduado de 1000 ml de capacidad y se llena con agua destiladas
o desmineralizada con una cantidad de defloculante igual a la que se empleara en el ensayo.
Se realizara, en la parte superior del menisco, la lectura del hidrómetro y, a continuación, se
introduce un termómetro para medir la temperatura de la solución. Se calcula con la
siguiente formula:
Dónde:
Ct = corrección por temperatura.
’= lectura del hidrómetro, en agua con defloculante únicamente.
Cm = corrección por menisco.
4.7.5 Cálculos

Lectura de hidrómetro corregido (R)
Dónde:
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R’= lectura sin corregir
Cm = corrección por menisco

Calculo del diámetro de las partículas (D)
El diámetro máximo, D, de las partículas en suspensión correspondiente el porcentaje
indicado por una lectura en el hidrómetro, debe ser calculado usando la ley de Stokes.
√[
(
)
]
Dónde
= coeficiente de viscosidad del medio de suspensión (agua)
L= profundidad efectiva.
T = tiempo trascurrido en minutos.
Gs o Ss = gravedad especifica de las partículas de suelo.
= densidad del agente de suspensión (agua) aprox. 1.0.
4.8 PERMEABILIDAD DE SUELOS. MÉTODO DE LA CABEZA VARIABLE
4.8.1 Normas
 I.N.V E - 130 – 07
 AASHTON T 215 – 70 (2003)
 ASTM D 2434 – 68 (2003)
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
4.8.2 Objetivo
Determinar en laboratorio el coeficiente de permeabilidad midiendo la cantidad de agua que
atraviesa una muestra de suelo, por diferencia de niveles en un tubo alimentador.
4.8.3 Equipos e implementos
 Permeámetro
 Embudo
 Balanza
 Reloj
 Probeta o vaso graduado
4.8.4 Procedimiento
4.8.4.1 Preparación de la muestra
Se escoge una muestra representativa de suelo granular secada al aire o al horno, antes del
ensayo de permeabilidad. Las partículas mayores de 19.0 mm (3/4”) deberán ser separadas
por tamizado. Los sobre tamaños no deberán ser empleados para el ensayo de
permeabilidad.
Del material del cual han sido removidas las partículas de gran tamaño se escoge una
cantidad aproximadamente igual a dos veces la requerida para llenar la cámara del
permeámetro.
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
4.8.4.2 Desarrollo de la prueba
Se determinan las dimisiones de las partes del equipo de permeabilidad. Luego se halla el
peso o masa del contenedor de suelo vacío con las dos piedras porosas que sellan el
recipiente.
Se rellena el contenedor de suelo con la muestra representativa hasta un 1/3 de la capacidad
del recipiente y se esparce hacia los bordes golpeándolo suavemente sobre una superficie
firme y acolchonada para que se reacomoden las partículas de suelo y se eliminen los
vacíos que hayan quedado del proceso de llenado. A continuación, se agrega una cantidad
de suelo aproximadamente igual a la primera porción hasta conseguir tres capas de suelo y
se golpea el recipiente hasta que el suelo este completamente nivelado y se pueda colocar
las piedras porosa que sellan el contenedor.
Se determina la altura de suelo. Se procede a llenar el contenedor de agua con agua
suficiente para saturar la muestra de suelo. La muestra se satura aproximadamente uno o
dos días pendiendo el tipo de suelo. Ya saturada la muestra se procede a cerrar válvula que
regula la salida del agua y se llena de nuevo el contenedor de agua hasta el mismo nivel
anterior y se mide o marca su altura hasta la base del permeámetro.
Se procede a abrir la válvula, tomando en cuenta el momento en el que se inicia la prueba.
Las lecturas del nivel de agua del contenedor se harán cada hora por lo menos dos días.
4.8.5 Cálculos
Dónde:
A = área de la muestra
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a = área del tubo vertical de carga hidrostática
L = longitud de la muestra de suelo
H1 = carga hidrostática inicial
H2 = carga hidrostática final
K = Coeficiente de permeabilidad
4.9 PERMEABILIDAD DE SUELOS. MÉTODO DE LA CABEZA CONSTANTE
4.9.1 Normas
 I.N.V E - 130 – 07
 AASHTON T 215 – 70 (2003)
 ASTM D 2434 – 68 (2003)
4.9.2 Objetivo
Determinar en laboratorio el coeficiente de permeabilidad midiendo la cantidad de agua que
atraviesa una muestra de suelo, por altura constante en un tubo alimentador.
4.9.3 Equipos e implementos
 Permeámetro
 Cucharon
 Embudo amplio
 Equipo de compactación
 Bomba de vacío
 Tubo manométrico
 Balanza
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
4.9.4 Procedimiento
4.9.4.1 Preparación de la muestra
Se escoge una muestra representativa de suelo granular secada al aire o al horno, antes del
ensayo de permeabilidad. Las partículas mayores de 19.0 mm (3/4”) deberán ser separadas
por tamizado. Los sobre tamaños no deberán ser empleados para el ensayo de
permeabilidad.
Del material del cual han sido removidas las partículas de gran tamaño se escoge una
cantidad aproximadamente igual a dos veces la requerida para llenar la cámara del
permeámetro.
Se nivela la superficie superior del suelo colocando la placa porosa o la malla superior en
posición y rotándola suavemente de derecha e izquierda. Se calcula y se registra la altura
final de la muestra y las masas unitarias, la relación de vacío, y la densidad relativa de la
muestra de ensayo. Con el empaque en su sitio, se presiona hacia abajo la placa superior
contra el resorte y se fija seguramente en la parte superior del cilindro del permeámetro,
produciendo un sello a prueba de aire. Empleando una bomba de vacío o una aspiradora
adecuada, se aspira la muestra, bajo 500 de mercurio como mínimo, durante 15 minutos,
para remover el aire de los vacíos y el adherido a las partículas. Se continúa la operación
mediante una saturación continuada de la muestra de abajo hacia arriba, bajo vacío total,
con el fin de liberar cualquier remanente en la muestra. La saturación continuada de la
muestra se puede mantener más adecuadamente mediante el uso de agua desairada, agua
mantenida a una temperatura de flujo suficientemente alta para causar una disminución del
gradiente de temperatura en el espécimen durante el ensayo.
Después de la saturación del espécimen de ensayo y que el permeámetro se encuentre lleno
de agua, se cierra la válvula del fondo sobre el tubo de desagüe y se desconecta el vacío. Se
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
debe tener cuidado de constatar que el sistema de flujo de permeabilidad y el sistema de
manómetro se hallen libres de aire. Se llena el tubo de admisión con agua proveniente del
tanque d carga constante, abriendo ligeramente la válvula del filtro del tanque. Se conecta
el tubo de admisión y los topes del permeámetro, se abre ligeramente la válvula de
admisión y los grifos del manómetro de salida para permitir que fluya el agua,
eliminándose así el aire. Se conectan lo tubos manométricos de agua con las salidas de
manómetro, y se llenan con agua para que el agua alcance, en los tubos manométricos, un
nivel estable con cabeza cero.
4.9.4.2 Desarrollo de la prueba
Se realiza una prueba abriendo la válvula de admisión del tanque filtrante para comprobar
que se las condiciones se cumplan.
Se repite la prueba con un incremento cabeza de 5 mm para establecer exactamente la zona
de flujo laminar con velocidad (v=Q/At) directamente proporcional al gradiente hidráulico,
(i =h/L).
Cuando se hagan presentes las deviaciones de la relación lineal, indicando con ello la
iniciación de condiciones de flujo turbulento, se puede emplear intervalos de cabeza de 10
m para llevar el ensayo suficientemente dentro de la zona de flujo turbulento como para
definir esta zona, si esto fuere significativo para las condiciones de campo. Se requiere
valores mucho más bajos del gradiente hidráulico, de los que generalmente se reconocen
para asegurar condiciones de flujo laminar. Se sugiere los siguientes valores: compactación
suelta, relaciones de h/L de 0.2 a 0.3 y compactación densa, relaciones de h/L de 0.3es
menores de h/L se aplican a suelos gruesos y los mayores a suelos finos.
Al concluir el ensayo de permeabilidad, se drena y se examina la muestra para establecer si
era esencialmente homogénea y de carácter isotrópico. Cualquier clase de rayas o capas
horizontales alternadas claras y oscuras son evidencia de la segregación de finos.
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
4.9.5 Cálculos
Dónde:
Coeficiente de permeabilidad
Q = cantidad de agua descargada
L = distancia entre manómetros.
A = área de la sección transversal del espécimen.
t = tiempo total de desagüe
h = diferencia de cabeza (altura) sobre el manómetro
4.10 CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS
4.10.1 Normas
 I.N.V E – 151 – 07
 AASHTO T 2160 – 03
 ASTM D 2435 – 90
4.10.2 Objetivo
Determinar en laboratorio la consolidación inicial, primaria y secundaria de un suelo
mediante la aplicada de un incremento de carga, permanente en un tiempo determinado.
4.10.3 Equipos e implementos
 Consolidometro
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
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 Piedras porosas
 Cizalla o cortador cilíndrico
 Balanza
 Horno
 Deformímetro
 Recipiente
 Cargas o pesas
4.10.4 Procedimiento
4.10.4.1 Preparación de la muestra
Se moldea la muestra de acuerdo con el interior del diámetro del consolidómetro,
forzándola directamente dentro del mismo. Se corta cuando haya que emparejar con la
superficie plana del anillo. En suelos blandos a medianos, debe usarse una sierra de alambre
para cortar la parte superior e inferior de la muestra con el fin de disminuir las zonas con
agrietamientos. Una regla con un borde cortante puede usarse para el corte final después de
que el exceso de suelo haya sido removido con una sierra de alambre. Para suelos duros,
una regla con borde cortante puede usarse para perfilar el fondo y la parte superior. Se
determina la masa de la muestra dentro del anillo de consolidación y se determina la altura
inicial de la muestra con una precisión de 0.025 mm (0.001”) tomando el promedio de al
menos cuatro espaciadas mediciones entre la parte superior e inferior de la muestra con un
calibrador o vernier.
Previo al ensayo se a la muestra se le determina: el contenido de humedad natural, la masa,
el volumen, la gravedad específica relativa de los sólidos, los límites líquido y plástico y la
distribución granulométrica.
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Página 53
ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
4.10.4.2 Desarrollo de la prueba
Se arma el anillo, la muestra y las piedras porosas. Con el conjunto del consolidómetro
ensamblado, se envuelve la muestra, el anillo y las piedras porosas con un plástico suelto o
con una membrana de caucho para evitar el cambio en el volumen de la muestra por
evaporación. Se podrá omitir esta etapa cuando la muestra se inunde después de aplicado el
primer incremento de carga
Al consolidómetro se le aplica una carga de asentamiento de 5 kPa (0.05 kg/cm²) o de 100
lb/pie². Dentro de los cinco minutos siguientes a la aplicación de ésta, se ajusta el
deformímetro para la lectura inicial o para la lectura de cero. Para los suelos muy blandos
es deseable por lo menos una presión de (0.025 kg/cm² o 2 o 3 kPa, alrededor de 50
lb/pie²). Se colocan cargas sobre el consolidómetro para obtener presiones sobre el suelo
de aproximadamente 12.5, 25, 50, 100, 200, 400 kPa, etc., o de 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, 2.0,
4.0 kg/cm², etc.), o 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, etc. lbf/pie², con cada carga
mantenida constante. (Se pueden requerir incrementos más pequeños sobre muestras muy
blandas o cuando se desee determinar con mayor precisión la carga de preconsolidación).
Como recomendación la carga inicial podrá estar entre 10 a 50 kPa (0.1 a 0.5 kg/cm2)
dependiendo de la consistencia inicial de la muestra del suelo y lo que se desee investigar.
El proceso del cargue de la muestra se deberá continuar dentro de la zona de la compresión
virgen de manera que se pueda apreciar la forma de la curva en la parte correspondiente a
ésta.
Típicamente, una carga final igual o cuatro veces mayor que la de preconsolidación de la
muestra puede ser requerida con este fin. En particular, en el caso de arcillas
preconsolidadas, puede ser deseable un ciclo de carga - descarga para evaluar mejor los
parámetros de recompresión, aunque dicho procedimiento es opcional.
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
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Se anota el espesor de la muestra o el cambio de ésta antes de aplicar cada incremento de
carga y con intervalos de aproximadamente 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 15 y 30 minutos, 1, 2,
3, 4, 5 hora. Cada carga permanecerá constante por un día y se aumentara o disminuyera
Para la correcta consolidación de la muestra se inundara la cámara de consolidación para
mantener la saturación de la muestra
4.10.5 Cálculos
A fin de establecer el tiempo correspondiente al 50% de la consolidación, se debe graficar
la curva de deformación versus tiempo en escala logarítmica.
Graficar de relación de vacío versus esfuerzos en escala logarítmica a fin de establecer el
esfuerzo de preconsolidación
Graficar la relación de vacío versus esfuerzos en escala numérica a fin de establecer:
Índice de compresibilidad:
Coeficiente de consolidación:
Coeficiente de cambio volumétrico:
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Coeficiente de compresibilidad:
Coeficiente de permeabilidad:
(
)
4.11 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA AL CORTE POR EL METODO
DE
CORTE DIRECTO
4.11.1 Normas
 I.N.V E – 154 – 07
 ASTM D 3080 – 98
 AASHTO T 236 – 03
4.11.2 Objetivo
Determinar la capacidad de resistencia al cortante del suelo mediante las distintas
modalidades del ensayo de corte directo.
4.11.3 Equipos e implementos
 Aparato o dispositivo de corte directo
 Caja de corte
 Piedra porosa
 Anillo de tallado de la muestra
 Balanza
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
 Horno
 Recipientes
 Espátula
 Pie de rey
4.11.4 Procedimiento
4.11.4.1 Preparación de la muestra
La muestra debe ser suficientemente grande para proveer un mínimo de tres probetas de
ensayo y debe preservarse de tal manera que la perdida de humedad sea insignificante.
La muestra se extrae oprimiendo el molde longitudinalmente o cortándola en trozos más
pequeños para facilitar la extracción de la muestra sin alterarla. Se talla según las
dimensiones del dispositivo de corte directo. El diámetro mínimo de las muestras circulares
o el ancho mínimo de las muestras rectangulares debe ser alrededor de 50 mm (2”), pero no
menor de diez veces el tamaño máximo de las partículas de suelo, el espesor mínimo de la
muestra de ensayo, debe ser alrededor de 13 mm (1/2”), pero no menor de seis veces el
tamaño máximo de las partículas del suelo. La relación mínima del diámetro / espesor o
ancho/espesor, según la forma geométrica de la muestra, debe ser 2:1.
Se determina la masa inicial de la muestra para el cálculo del contenido inicial de humedad.
4.11.4.2 Desarrollo de la prueba
Se coloca el deformímetro en su posición habitual, se ajusta este indicador de tal manera
que se puedan medir lecturas de consolidación como de expansión, para luego aplicar
fuerzas normales iguales a las cargas que se van a utilizar en el ensayo. Se registra la
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lectura del deformímetro como una futura referencia para determinar, tanto el espesor de la
muestra de ensayo como la deformación desarrollada por el conjunto.

MÉTODO DE ENSAYO UU
Se Toman las dimensiones del espécimen de ensayo con sumo cuidado de no alterar su
geometría.
Se aplica una ligera capa de grasa entre los marcos para reducir la fricción durante el corte.
Se ensambla la caja de corte con los marcos alineados y se bloquea para no permitir efectos
de corte prematuros en la muestra.
Se introduce la muestra de ensayo con sumo cuidado. Se colocan las cargas en el soporte y
se ajustan los medidores de deformaciones laterales de corte. Como en el ensayo no se va a
consolidar la muestra, no se hacen necesarios lo medidores de deformaciones de espesor.
La velocidad del ensayo es constante. La lectura del anillo de esfuerzo se realiza cada 0.05
mm de deformación en el medidor de deformación lateral por corte y el ensayo se repite
dos veces más para un total 3 de ensayos, cada ensayo.
Se aplica una carga mayorada de acuerdo a las cargas aplicadas en in situ. Se toman
lecturas del deformímetro del anillo de esfuerzo cada 5 milímetros. Se debe conocer la
constante del anillo de esfuerzo. Se determina el contenido de humedad de la muestra al
final del ensayo.
Se debe construir una gráfica de esfuerzo vs deformación para cada uno de los ensayos y
hallar su máximo valor de esfuerzo cortante (Qu).
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Se debe preparar una gráfica que incluya los valores de las cargas aplicadas a las probetas
ensayadas contra resistencia al cortante y se determina a partir del mismo los valores
efectivos del ángulo de fricción  y de la cohesión.

MÉTODO DE ENSAYO CC
Se aplica una ligera capa de grasa entre los marcos para lograr impermeabilidad durante la
consolidación y reducir la fricción durante el corte. También se puede usar espaciadores o
superficies recubiertas con teflón, para reducir la fricción durante el corte. Se introduce la
muestra de ensayo con sumo cuidado. Se conectan los dispositivos de carga y se ajustan los
medidores de deformación lateral de corte, como los de cambio del espesor de la muestra,
luego se determinara el espesor inicial de la probeta.
Se debe permitir la consolidación de la muestra bajo una fuerza normal adecuada y
previamente escogida. Inmediatamente después y tan pronto como sea posible aplicar la
fuerza normal predeterminada, se llena el depósito de agua hasta un nivel por encima de la
muestra, permitiendo el drenaje y por lo tanto la consolidación. El nivel de agua se debe
mantener durante la consolidación y en las fases siguientes de corte de tal manera que la
muestra esté saturada en todo momento. Durante el proceso de la consolidación se deben
registrar las lecturas de desplazamiento normal, en tiempo apropiado, antes de aplicar un
nuevo incremento de la fuerza o carga. Cada incremento de la fuerza normal debe durar
hasta que se complete la consolidación primaria. El incremento final debe completar la
fuerza o esfuerzo normal especificado. Se utiliza un procedimiento análogo soportado en
los mismos criterios que son aplicables y descritos en el ensayo de consolidación
unidimensional de los suelos.
Luego de terminada la consolidación se sueltan los marcos desbloqueándolos y
separándolos aproximadamente 0.25 mm (0.01”), para permitir el corte de la muestra. Se
aplica la fuerza cortante lentamente para permitir la disipación completa del exceso de
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presión de poros. Para determinar la velocidad de aplicación de la carga hasta la falla, se
usa como herramienta la siguiente expresión:
= tiempo calculado para la falla.
= tiempo requerido por la muestra para lograr el 50% de consolidación bajo la fuerza
normal.
En el ensayo con control de deformaciones, la velocidad de aplicación de cargas (Vc) se
puede determinar, aproximadamente, dividiendo el desplazamiento estimado de corte para
la falla, por el tiempo calculado para la falla.
Como una guía para determinar, aproximadamente,
el cual depende de mucho factores,
se toma como 12 mm para suelos normalmente consolidados y 5 mm para suelos sobreconsolidados.
Se toman las lecturas del deformímetro del anillo de esfuerzo a cada 0.05 mm.
4.11.5 Cálculos
Esfuerzos de corte nominal que actúa en la probeta
Dónde:
F = fuerza de corte
A = área inicial de al probeta
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Esfuerzo normal que actual en la probeta
Dónde:
N = fuerza normal que actúa sobre la probeta.
A = área inicial de al probeta.
Velocidad de desplazamiento. Se calcula la velocidad de corte real dividiendo el
desplazamiento relativo lateral por el tiempo transcurrido o se reporta la velocidad usada
para la prueba.
Dónde:
dh desplazamiento relativa lateral.
te: tiempo transcurrido del ensayo.
Se construye una gráfica de esfuerzo VS deformación para cada uno de los ensayos y se
halla su máximo valore de esfuerzo cortante (Qu).
Se prepara una gráfica que incluya los valores de las cargas aplicadas a las probetas
ensayadas contra resistencia al cortante y se determina, a partir del mismo, los valores
efectivos del ángulo de fricción  y de la cohesión C.
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4.12 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA AL CORTE POR EL METODO
DE COMPRESIÓN INCONFINADA
4.12.1 Normas
 I.N.V E – 152 – 07
 NLT 202
 AASHTO T 208 – 05
 ASTM D 2166 – 00
4.12.2 Objetivo
Determinar la resistencia a la compresión por el método de compresión inconfinada en
muestra de suelo.
4.12.3 Equipos e implementos
 Aparato de compresión
 Extractor de muestra
 Torno
 tallador de probetas de muestra inalteradas
 Moldes
 Para preparar probetas de suelo amasado o compactado.
 Cronometro
 Pie de rey o vernier
 Horno
 Balanza
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4.12.4 Procedimiento
4.12.4.1 Preparación de la muestra
La probeta debe ser de sección constante, circular o cuadrada, y eje perpendicular a dicha
sección. Su diámetro o lado no debe ser inferior a 30 mm (1.3”) y en suelos que presentan
discontinuidad se recomienda que sea de mayor tamaño. La mayor partícula contenida en
su interior debe ser, como máxima, igual a 1/10 del diámetro o lado. Si una vez terminado
el ensayo, se encuentran partículas mayores que dicho tamaño, se hará constar esto. Para
muestra con diámetro igual o mayor de 72 mm (2.8”), el tamaño de las partículas deberá ser
menor a 1/6 del diámetro o lado.
La relación de altura al diámetro o lado de la base debe ser de 2 a 2.5
4.12.4.2 Desarrollo de la prueba
Se debe manejar la muestra con gran cuidado para evitar su alteración, cambios en la
sección transversal o la perdida de humedad.
Se puede extraer la muestra oprimiendo el molde longitudinalmente o cortarlo en trozos
más pequeños para facilitar la extracción de la muestra sin alterarla (muestra de tubos). Si
se trata de arcilla no duras, se recomienda, cuando sea posible, tallar la muestra para
eliminar las zonas alteradas próximas a las paredes del tubo. En general se deben desechar
las partes alteradas de la muestra. En cuanto una probeta haya sido cortada, se envuelve en
papel celofán o encerado, o se colocan en un recipiente hermético a menos que
inmediatamente se realice el ensayo. Si lo que queda de la muestra inalterada original se va
a usar otra vez, se debe cubrí nuevamente.
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Se determina la masa o peso dela probeta y separadamente se toma una muestra para
determinar la humedad. La masa debe excluir la capa de material utilizado para emparejar
los extremos de la probeta.
Para velocidad controlada, se utiliza una velocidad de deformación unitaria ½ % y 2 % por
minuto. Se toman medidas de las deformaciones y de las cargas cada 30 segundos hasta que
las cargas comiencen a disminuir o hasta llegar a una deformación axial de 15 % o que
ocurra una rotura visible en la probeta. Se escogerá una velocidad en que la rotura ocurra en
un lapso entre 1 y 10 minutos.
Para esfuerzos controlados, se aplica la carga para que produzca una deformación axial a
una rata de 0.50% a 2% por minuto y se registran los esfuerzos y las deformaciones cada 30
segundos. La rata de deformación se regula en tal forma que la falla de probetas nunca
sobrepase de 10 minutos. La carga se debe proseguir hasta que decrezcan los valores de
carga con el aumento de sección que se produce en la probeta durante la rotura, lo cual se
traduce en una disminución del esfuerzo aplicado.
Se documenta la forma de la rotura. Si la rotura se produce a través de un plano inclinado,
es conveniente medir el ángulo de inclinación de dicho plano.
Se toma una muestra de la zona donde se produjo la rotura y se determina su humedad.
4.12.5 Cálculos
Se debe conocer la constante del anillo de carga.

Deformación Unitaria
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Dónde:
= cambio en la longitud de la muestra, igual al cambio entre lecturas inicial y final del
indicador de deformación
= longitud inicial de la muestra.
Área transversal promedio de la muestra
Dónde:
 = deformación unitaria axial para la carga dada
Ao = área inicial promedio de la probeta.
Dónde:
= área en la parte superior de la probeta
= área en la parte media de la probeta
= área en la parte inferior de la probeta
Esfuerzo
Dónde:
P = carga aplicada
A= área de la sección promedio correspondiente
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Cohesión
Dónde:
qu = esfuerzo máximo
La resistencia encofinada se emplea también para calificar la consistencia del suelo como:
Tabla 4. Relación entre la resistencia a la compresión inconfinada y la consistencia del
suelo
Consistencia del suelo
Muy blanda
Blanda
Mediana
Firme
Muy firme
Dura
Resistencia a la compresión
inconfinada
Kg/cm2
kpa
< 0.25
< 25
0.25 – 0.50
25 – 50
0.50 – 1.00
50 – 100
1.00 – 2. 00
100 – 200
2.0 – 4. 00
200 – 400
>4.00
>400
4.13 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA AL CORTE POR EL METODO
DE COMPRESIÓN TRIAXIAL
4.13.1 Normas
 I.N.V E – 153 – 07
 AASHTO T 234
 AASHTO T 297
 ASTM D 2850
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 ASTM D 4767
4.13.2 Objetivo
Determinar la resistencia del suelo mediante el ensayo de compresión triaxial.
4.13.3 Equipos e implementos
 Cámara de compresión triaxial. Empleada para contener el espécimen y el fluido de
confinamiento, durante el ensayo. La cámara del triaxial utilizada deberá tener capacidad
para colocar un presión igual a la presión de confinamiento máxima (ensayo UU) o a la
capacidad para colocar un a presión igual a la suma del esfuerzo de consolidación
efectivo y la contrapresión (ensayo CU).
 Pistón de carga axial. Un diámetro del pistón de mínimo 1/6 del diámetro del espécimen,
para minimizar el pandeo lateral de éste mismo.
 Dispositivos de aplicación de presión y vacío. Los controles de la presión de cámara y
de contrapresión deberán ser capaces de aplicar y controlar las presiones dentro de un
rango de ±2 kPa para presiones de consolidación efectivas menores de 200 kPa y dentro
de un rango de ± 1% para presiones de consolidación efectivas mayores que 200 kPa. El
dispositivo de control de vacío será capaz de aplicar y controlar vacíos parciales dentro
de un rango de ± 2 kPa. Los dispositivos pueden consistir en mecanismos autocompensados de mercurio, reguladores de presión neumática, una combinación de estos,
o cualquier otro dispositivo que cumpla con las tolerancias requeridas.
 Aparato para la medición de presión de poros. Manómetro cerrado, un indicador de cero
presiones, o un transductor de presión o cualquier otro dispositivo, al medir la presión de
poros, permita que la fuga de agua sea nula o despreciable.
 Dispositivo para la medición del cambio de volumen. Mide la cantidad de volumen de
agua que entrará o drenará de la muestra, podrá ser de cualquier clase, pero deberá
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cumplir con que tenga una precisión de ± 0.05% del volumen total de la probeta de
ensayo. Generalmente se utiliza una bureta graduada pero no es una disposición
obligatoria.
 Piedras porosas. Se usan para proporcionar drenaje al espécimen. El coeficiente de
permeabilidad de los discos podrá ser aproximadamente igual a 1x10- 4 cm/s, o uno que
se ajuste a los requerimientos de la muestra. Los discos deberán ser limpiados
regularmente por ultrasonido o por ebullición y por cepillado verificando si poseen
obstrucciones.
 Papel de filtro, discos y tiras. Los papeles de filtro en forma de disco serán de igual
diámetro al de la muestra y se podrán colocar entre las piedras porosas y la probeta de
ensayo para evitar obstrucción de los discos porosos. El papel de filtro no será soluble en
agua y el coeficiente de permeabilidad no será menor a 1x10- 5 cm/s para una presión
normal de 550 kPa.
 Membrana de caucho. Son completamente impermeable. Se inspeccionarán las
membranas cuidadosamente antes de usarlas para verificar su total estanquidad, si no se
cumple se deberá desechar. Para que la membrana de caucho ofrezca el menor
confinamiento a la muestra, el diámetro de esta membrana elástica deberá estar entre el
90% y 95% de la muestra. El espesor de la membrana no debe exceder el 1% del
diámetro de la muestra. La membrana se sellará a las bases de la muestra con anillos en
forma de O (O-rings), los cuales deberán tener un diámetro entre el 75% y 85% del
diámetro de las bases (cabezal y pedestal), o se sellará por otros medios que
proporcionen una impermeabilidad perfecta.
 Dispositivo de carga axial. Puede ser cualquier aparato de compresión eléctrico,
hidráulico, neumático o de otro tipo con la suficiente capacidad y el adecuado control,
para proporcionar la velocidad de carga. Sus vibraciones debidas a su operación deben
ser mínimas para evitar alteraciones en las dimisiones de la muestra o la presión de
poros cuando las válvulas estén cerradas. Esto se podrá comprobar al colocar la muestra
a la velocidad de ensayo seleccionada y colocando un vaso con agua de tal manera que
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no se genere ninguna onda visible en este último.
La velocidad de avance del
dispositivo de carga no se deberá desviar en más del  1 % del valor seleccionado para
la ensayo sin importar el tipo de prueba.
 Dispositivo para medir la carga axial. Podrá ser un anillo de carga, una celda eléctrica
de carga, una calda hidráulica de carga o cualquier otro dispositivo capaz de medir con
una precisión que este dentro del  1.0 % de la carga axial anticipada de falla. El
dispositivo para medir la carga axial podrá ser parte del dispositivo de carga axial, si el
dispositivo para medir se encuentra dentro de la cámara triaxial, este deberá ser
insensitivo a los esfuerzos horizontales y a la magnitud de la presión de cámara.
Cuando se emplee un anillo de carga, normalmente este se hallara montado en la parte
exterior de la cámara de presión. Se puede emplear también una celda electrónica para
medir las cargas axiales aplicadas a la probeta de ensayo, dicha celda se deberá montar
en el interior de la cámara triaxial y, cuando se la emplee, se necesitara además el
siguiente equipo electrónico pata indicar la carga.
 Equipo para tallar las probetas
 Horno
 Balanzas
4.13.4 Procedimiento
4.13.4.1 Preparación de la muestra
Consiste en un plato superior y un plato de base, separado por un cilindro, que podrá ser de
cualquier material capaz de resistir las presiones aplicadas, pero preferiblemente se usara
un material transparente o un cilindro que posea puntos de observación para ver el
comportamiento de la muestra.
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En el plato superior de la cámara, deberá haber una válvula de abertura tal que el aire se
puede forzar a salir fuera de la cámara cuando esta se va a llenando con fluido. En el plato
de base deberá tener una entrada a través de la cual el líquido de confinamiento se le
proporcionara a la cámara triaxial.
Posee entradas colocadas en la base inferior (pedestal) de la probeta que proporcionaran
conexión a la base superior (cabezal) de tal manera que se pueda realizar la saturación
(aplicación de contrapresión), el drenaje, y la medición de la presión de poros cuando sea
necesario, según sea el método de prueba.
4.13.4.1 Desarrollo de la prueba
Se extrae la muestra oprimiendo el molde longitudinalmente o cortardo en trozos más
pequeños para facilitar la extracción de la muestra sin alterarla (muestra de tubos).

Método no consolidado no drenado (UU)
Se prepara el pedestal (base inferior) colocando una piedra porosa sobre éste, si las bases
poseen drenajes, si no es así se podrá hacer el ensayo sin piedras porosas. También en lugar
de la piedra porosa se puede emplear un espaciador adecuado de plexiglas pulido o de un
material similar.
Se coloca un disco pulido de plexiglas o de teflón ligeramente mayor que la muestra sobre
la piedra porosa, si éstas son utilizadas en el pedestal y se deben cubrir las bases,
independientemente del montaje, con una película delgada de grasa de silicona. Las bases
engrasadas se emplean para reducir la fricción entre la muestra y éstas y permitir así una
deformación más uniforme. Se coloca la muestra sobre la base ya preparada. Si se usa una
relación h/d de 2.0 o mayor, los discos pulidos de plexiglas o teflón no se necesitan.
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Empleando un dilatador de membranas al vacío, se coloca sobre la muestra una membrana
delgada e impermeable, asegurándola con O-rings u otros sellos de presión alrededor de la
membrana, a la altura del pedestal, para proporcionar un sello efectivo.
Colocando un disco pulido engrasado, una piedra porosa (si se utiliza) y el cabezote
superior sobre la probeta cilíndrica de ensayo. Se colocan O-rings u otros sellos de presión
alrededor de la membrana en el cabezote superior, con el fin de proporcionar un sello
efectivo en el extremo de la muestra. Se coloca una capa delgada de grasa de silicona en las
superficies verticales de las bases para ayudar con la impermeabilidad del montaje.
Se coloca el cilindro hueco de la cámara triaxial, sobre la base y se deberá asegurar. Se
coloca el pistón de carga dentro de la cámara a través de la guía y se bajará hasta que entre,
se asiente y se alinee correctamente con el cabezal. Se debe registrar la lectura de
desplazamiento cuando el pistón entre en ajuste final. Durante este procedimiento se cuida
que no se aplique un esfuerzo axial al espécimen mayor del 0.5% del esfuerzo de
compresión de falla estimado.
Si el peso del pistón es suficiente para aplicar un esfuerzo axial mayor al 0.5% del esfuerzo
de compresión de falla estimado, se debe asegurar el pistón sobre el cabezal después de
verificar el ajuste y la alineación y se dejará así hasta la aplicación de la presión de cámara.
Se coloca en movimiento el aparato de carga y se deja en funcionamiento por algunos
minutos, a la velocidad de ensayo deseada, para compensar cualquier efecto separado o
combinado, por fricción o por empuje, debido a la presión de la cámara. Se anota la lectura
cero de los dispositivos de medida de carga y deformación cuando el pistón se ponga en
contacto con la cabeza de compresión.
La rata de deformación se halla dentro del rango de 0.3%/min a 1.0%/min, 1%/min para los
materiales plásticos y 0.3%/min para los materiales frágiles que llegan a la falla
aproximadamente entre el 3% al 6% de la deformación.
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Se continúa la carga hasta el 15% de la deformación axial, excepto cuando no se haya
alcanzado el máximo esfuerzo desviador, en este caso se llevará hasta el 20% de la
deformación axial o hasta un 5% más de deformación axial a partir de donde el máximo
esfuerzo desviador ocurrió.
Nota: Se anotan las lecturas de carga y deformación a intervalos suficientemente pequeños,
para definir exactamente la curva esfuerzo-deformación.
La Falla de la muestra se considerada desde dos puntos de vista, uno es cuando se alcanza
el máximo esfuerzo desviador o dos, el valor del esfuerzo desviador que se logra cuando la
muestra ha alcanzado una deformación del 15%, se tomará el que ocurra primero.
4.13.5 Cálculos

Deformación axial
= cambio en la longitud de la muestra, igual al cambio entre lecturas inicial y final del
indicador de deformación
= longitud inicial de la muestra.

Área transversal promedio de la muestra
En el caso que la aplicación de la presión de cámara dé como resultado un cambio en la
longitud del espécimen, A0, se debe corregir. Esto se podrá realizar asumiendo que el
diámetro de la muestra después del cambio de volumen es (di):
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
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(
)
 Esfuerzo desviador
P= la carga desviadora aplicada
A = área promedio de la correspondiente sección transversal
Se dibuja la curva esfuerzo-deformación con el esfuerzo desviador como ordenada y la
correspondiente deformación en porcentaje como abscisa, de esta gráfica se seleccionara el
esfuerzo desviador de falla
Se utiliza el valor de
en el punto de falla para dibujar en el formato del ensayo el
diámetro del círculo de Mohr. Se localiza el centro del círculo de Mohr en un punto que
tenga el valor de

⁄ (
)a lo largo del eje del esfuerzo total.
Corrección del esfuerzo desviador por causa de la membrana de caucho
(
)
d = diámetro de la muestra
= espesor de la membrana.
= deformación axial
= módulo de yound para el material de la membrana
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
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F= fuerza aplicada para estirar la membrana
= área transversal inicial de la membrana
L = longitud inicial dela membrana
L = cambio en la longitud de la membrana debido a la aplicación de F.
El valor tipo de módulo de Young para la membrana de látex es de 1400 kN/m2

Esfuerzos totales principales en la falla.
= esfuerzo total principal menor es igual la presión de la cámara en la falla.
= esfuerzo total principal mayor, es el esfuerzo desviador de la mal la presión de la
cámara en la falla.
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BARRANQUILLA. FASE 1
5. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LA INFORMACIÓN.
La base de datos que permite la elaboración del plano corresponde a 120 sondeos
exploratorios realizados por la firma INCOSUELOS Ingenieros Civiles Ltda y los ensayos
de laboratorio realizados en las investigaciones que por cerca de 20 años se han realizado
en el programa de Ingeniería Civil en la Corporación Universidad de la Costa.
Los suelos localizados en la zona de estudio presentan características similares a las
establecidas en otros estudios como los de Ingeominas. A fin de estandarizar la
denominación de los suelos en Barranquilla, la denominación de los suelos localizados en
la zona de estudio es similar a la de los suelos coincidentes establecidos en la literatura de
Ingeominas. En general, las características de estos suelos son:
 Rocas Calizas Arrecifales. Corresponden al conjunto superior de la formación La Popa.
Presentan color amarillo a crema y están compuestas por fragmentos de conchas y de
especies fósiles. en general estas calizas tienen buena estabilidad, resistencia a la
compresión alta a muy alta y es excavable con métodos mecánicos o con explosivos. En
algunos sectores la roca se encuentra moderadamente meteorizada y fracturada.
En general, este material se encuentra al occidente del centro comercial Buenavista, al
oriente del centro comercial Miramar y al norte en la zona de canteras de cementos
Argos. En el sector norte donde se presentan estratos que se acuñan, hasta de 4 metros
de espesor, con abundantes corales en forma de tallo y fragmentos de otros tipos de
corales.

Roca Calizas alcalinosa. Corresponden al conjunto superior de la formación La Popa.
Se localizan en zonas con morfología plana a ligeramente ondulada con presencia de
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BARRANQUILLA. FASE 1
escasa vegetación. Presentan una plasticidad baja, son hidrosolubles, con tacto jabonoso
y se disgregan fácilmente generando abundante polvo, con muy baja resistencia al corte.
Son ligeramente limosa, con aspecto de tiza, son dispersivas y presentan color gris
crema a rosado claro.
El espesor de este estrato es de hasta de 4 metros y en algunos sectores presenta costras
de malaquita de color verdoso. Aflora hacia el sector norte del área en inmediaciones de
las canteras de Cementos Argos y al norte de la carrera 65 en el barrio Riomar.
 Arenas. Son sueltas a pobremente compactadas asociadas a los estratos de la Formación
Las Perdices. Se caracteriza por presentar alta porosidad y permeabilidad, baja
compresibilidad y consistencia. Se componen de arenas de grano fino a grueso,
deleznable, compuesta por granos subangulares a subredondeados, de color gris a
marrón, con tintes rojizos de oxidación Se intercalan lentes de arena gravosa con granos
subredondeados constituidos por cuarzo y chert.
Estas arenas generan morfología ondulada de suave a plana. Se localizan en los
alrededores de la avenida Olaya Herrera, en el sector de las canteras de Cementos Argos,
en el barrio Villa Santos, en la parte alta y baja de Campo Alegre, en el barrio La
Pradera y al occidente del centro comercial Buenavista hasta la avenida Circunvalar,
donde se presentan arenas intercaladas con niveles delgados de calizas arrecifales.
 Médanos. Depósitos eólicos que corresponden a sedimentos transportados por el viento.
presentan alta porosidad y permeabilidad, baja compresibilidad y consistencia. En el
área de estudio presentan color gris amarillento a gris oscuro. Constan de arenas muy
sueltas, de grano fino a medio. Su espesor es inferior a 20 metros y varía de acuerdo a
los cambios de morfología. Se localizan en la parte norte del área en estudio, cubriendo
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
los sectores de las canteras de cementos Argos, alrededores de la vía Circunvalar en la
zona industrial.
 Arcilla. Corresponden a la formación Perdices y afloran en sectores como Villa Santos,
Campo Alegre y el barrio el Bosque. En general, son de comportamiento expansivo
moderado, ya que poseen caolinitas e illitas y muy pocas como las del Barrio el Bosque
poseen Montmorillonita.
Se presenta los cortes horizontales de los perfiles estratigráficos correspondientes a las
profundidades de un metro, tres metros y ocho metros de profundidad.
Figura 4. Corte estratigráfico horizontal a 1 metros de profundidad
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La figura 4 corresponde a un corte horizontal a la profundidad de un metro, donde se
observa que los suelos presentes son gravas, arenas, limos y arcillas con las características
físicas establecidas con anterioridad en este documento.
Las gravas se localizan en el norte de la ciudad, las arcillas claramente se definen en
algunos sectores como son el noroccidente y en el sur de Barranquilla, mientras que las
arenas se localizan en el centro y nor oriente de la ciudad.
Figura 5. Corte estratigráfico horizontal a 3 metros de profundidad
La figura 5 presenta un corte horizontal del perfil estratigráfico de la ciudad, donde se
evidencia continuidad general de los estratos presentados a un metro de profundidad en la
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figura 4. Solo se resalta que a esta profundidad desaparece el estrato de limo de baja
compresibilidad ubicado en el norte de la ciudad, subyaciendo sobre este una grava y arena
caliza conocida como caliche.
Figura 6. Corte estratigráfico horizontal a 8 metros de profundidad
La figura 6 presenta el corte horizontal a los 8 metros de profundidad. Se puede apreciar
que a esta profundidad los cambios en los estratos son significativamente similares a los
estratos presentados a la profundidad de un metro y tres metros; sin embargo, en el centro
oriente de la ciudad se aprecia cómo se amplía el estrato de arcilla limosa (ML-CL)
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6. CONCLUSIONES
Las arcillas presentan propiedades disimiles que corresponden a los tipos de minerales
arcillosos presentes en su estructura o esqueleto. La mayor parte de las arcillas
corresponden a las Illitas, especialmente en los barrios Campo Alegre, Villa Santos y la
Terrazas. Las arcillas del Barrio el Bosque se enmarcan entre Illitas y Montmorillonitas.
Las arcillas del barrio El Bosque presentan un grado de dispersión intermedio donde los
suelos se erosionan lentamente, pero las arcillas presentes en el resto de la ciudad presentan
poca dispersibidad. En resumen, las arcillas de Barranquilla categorizadas por sectores o
barrios presentan las siguientes propiedades:
BARRIO
PROPIEDADES DE LAS ARCILLAS
BOSQUE
VILLA
CAMPO
LAS
SANTOS
ALEGRE
TERRAZAS
Límite Líquido (%)
85 - 108
56 - 82
35 - 57
63 - 84
Límite Plástico (%)
40 - 52
30 - 65
23 - 31
32 - 49
Densidad (Ton/m3)
1,60 - 1,71
1,70 – 1,91
1,89 – 2,10
1,67 – 1,93
Gravedad específica relativa de los sólidos
2,60 - 2,84
2,60 – 2,89
2,63 – 2,81
2,60 – 2,83
Cohesión (kg/cm2)
0,37 - 1,56
0,15
0,34 – 3,79
0,23 – 2,19
Las arenas y los caliches son los suelos más conocidos de la ciudad y se caracterizan por
sus buenas propiedades físicas y mecánicas, lo que permite obtener aceptables capacidad de
carga en la construcción de cualquier tipo de edificación.
En resumen las propiedades de estos materiales son:
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Los médanos se clasifican según el sistema unificado de clasificación de suelos como un
SP-SM y un SM; es decir, una arena fina con presencia significativa de limos en un
porcentaje que oscila entre el 8% y el 17%. La gravedad específica de los sólidos varía
entre 2,70 y 2,80, mientras que la densidad está entre 1,40 y 1,50 gr/cm3.
Las rocas calizas tanto arrecifales como alcalinosas presentan diversas clasificaciones tales
como GM, SM y ML según el sistema unificado de clasificación de suelos. Corresponden a
rocas limosas que han sufrido un proceso de desintegración mecánica, Este proceso de
meteorización produce un tamaño de partículas más pequeño, pero que la composición
química y mineralógica del material es similar. Presentan restos de fósiles marinos y una
matriz hidrosoluble.
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BIBLIOGRAFÍA
[1] Reglamento colombiano de Construcción Sismo Resistente –NSR-10. Ministerio de
Ambiente,
Vivienda
y
Desarrollo
Territorial.
Bogotá,
2010.
Disponible
en:
http://camacol.co/informacion-tecnica/nsr-10.
[2] Alcaldía Distrital de Barranquilla. Código de Laderas del Distrito de Barranquilla. 2005
[3] Instituto Colombiano de Geología y Minería –Ingeominas. Zonificación de amenaza por
movimientos en masa de las laderas occidentales de Barranquilla, Departamento del
Atlántico. 2011
[4] Santodomingo, Antonio y Del Toro Donaldo. Corporación Universidad de la Costa.
Estudio geotécnico de la Costa Atlántica. Tesis de grado. 1982.
[5] INVIAS. Especificaciones Generales de construcción de carreteras y normas de ensayo
para
materiales
de
carreteras.
Disponible
en:
http://www.invias.gov.co/index.php/documentos-tecnicos-izq
[6] Cabarcas Rangel, Gustavo. Caracterización de las propiedades mecánicas de los suelos
calcáreos (caliche) en estado seco y saturado de las canteras de Barranquilla para ser
utilizadas como relleno estructural en la cimentación de edificios. Trabajo de grado.
Corporación Universidad de la Costa. 2005.
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ZONIFICACION Y CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS DE
BARRANQUILLA. FASE 1
[7] Baró Garzón, Ramón. Caracterización geotécnica de los caliches en la ciudad de
Barranquilla. Trabajo de grado. Corporación Universidad de la Costa. 1900
[8] Cantillo Pérez, Yamil Antonio. Determinación de parámetros de resistencia de las
arcillas en Barranquilla, con equipo de compresión inconfinada y correlación con resultados
con equipo triaxial. Trabajo de grado. Corporación Universidad de la Costa. 1991.
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