SELECCIÓN Y TRATAMIENTO
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Suelos para la construcción en Tapia pisada 2023
Laura Julieth Ortiz Barón Facultad de ingeniería civil Universidad Santo Tomás seccional Bucaramanga Contacto:laura.ortiz05@ustabuca.edu.co
Contenido • Capitulo 1: Selección del material Procedenciadelamatrizterrosa ¿Contenidodemateriaorgánica? ¿Esimportanteelcolorparalaselección? Composición CaracterizaciónINVE Caracterización E-80 Materialesnoaptosparalaconstrucciónentapiapisada • Capitulo 2: Tratamiento
Introducción
La tapia pisada es un sistema de construcción en tierra que ha promovido la tradición y cultura desde épocas ancestrales. La calidad de esta clase de construcciones recae directamente sobre el tipo de material utilizado. Es por eso que es muy importante realizar un adecuado proceso de selección y/o tratamiento cuando este sea necesario. Conocer la composición y comportamiento del material promueve la implementación de estos sistemas, lo cual contribuye a disminuir la huella ambiental generada por la industria de materiales y fomenta la construcciónsostenible
Esta cartilla ha sido escrita con el objeto de exponer el procedimiento para un adecuado proceso de selección del material que se constituirá materia prima para la construcción en tapia pisada. Así mismo, se describe un paso a paso del proceso de tratamiento a partir de la distribución del tamañodepartículas.
Estopermitirácontarconunaguíadeun procesoquepuedereplicarsedeforma repetitiva.
Capitulo 1: Selección del material Procedencia de la matriz terrosa [1] https://www.freepik.es/fotos-premium/manossucias-brillantes-sucias-mujer-sostienen-tierrasuelta_9044764.htm Generalment e se trabaja con material In situ Es decir, material de la zona donde se llevará a cabo la construcción
materia prima para la tapia pisada corresponde a la tierra cruda Este se somete a una caracterizaci ón para conocer su composición Se verifica si cumple en condiciones naturales, necesita tratamiento o requiere estabilizante Figura 1. Matriz terrosa
La
No toda la tierra se constituye material adecuado para la construcción en tapia pisada. Por lo tanto, para implementar dicha técnica constructiva es necesario conocer la composicióndelmaterialconelobjetoderealizarunaadecuadaselección.
¿ Contenido de materia organica?
El suelo implementado para la tapia pisada debe estar libre de humus, es decir, el horizonte O y A, que contiene hongos, raíces, hojas secas y bacterias[2]
No se tolera un suelo que contenga un porcentaje demateriaorgánicaigualosuperior a3% [3]
El porcentaje puede determinarse a partir de ensayos de laboratorio establecidos en las siguientesnormativas
Figura 2, Materia orgánica
[2]https://core.ac.uk/ download/pdf/ 41807254.pdf
¿ Es importante el color para la selección ?
El color se constituye un indicador para determinar las características generales de la composición del suelo [4]. Este puede ser una herramienta útil para la selección inicial. Sin embargo hay que tener en cuenta que dependiendo de la humedad el tono del materialpuedevariar.
Figura 3. El color en los materiales
Los suelos con tonos pardos y rojizos suelen ser los mas utilizados debido a su contenido significativodearcillas
INV E
INV E
NTC
NTC
UNE
121
121
1886
1886
103204 :1993 UNE 103204 :1993
Tonos claros/blancos Presencia de carbonatos, yesos o sales solubles Tonos pardos/amarill os Presencia de óxidos de hierro unidos a arcillas Tonos rojizos Presencia de óxidos férricos Tonos grises/ verdosos Presencia de compuestos ferrosos y arcillas saturadas
La tierra como material de construcción se constituye una mezcla de arenas, limos, arcillas y gravas. [5] El material empleado debe contar con una proporción entre sus componentes para obtener el máximo provecho de sus propiedades.
Según el SENA [5] en el manual de construcción de muros de tapia y bareque la composición del optima del material para construir en tapia pisada se encuentra enlossiguientesrangos
Composición Gravas 0-15 % Arenas 40-50% Limos 20-35% Arcillas 15-25% El proceso de selección requiere una serie de pasos, Como se señala en el siguientediagrama. Caracterización Caracterización Clasificación Clasificación ¿Adecuada composición? ¿Adecuada composición? Selección Selección SI NO Tabla 1. Composición del material Figura 4. Diagrama de proceso de selección Composición
R A C T E R I Z A
Ó
Determinación del tamaño de partículas INV E -123
Determinación del tamaño de partículas INV E -123
Permite conocer la distribución cuantitativa del tamaño de las partículas
Permite conocer la distribución cuantitativa del tamaño de las partículas
Relaciones de humedad –peso unitario seco (Ensayo modificado de compactación) INV E -142
Relaciones de humedad –peso unitario seco (Ensayo modificado de compactación) INV E -142
Porcentaje de humedad y compactación necesaria para que el suelo alcance el comportamiento requerido
Porcentaje de humedad y compactación necesaria para que el suelo alcance el comportamiento requerido
Determinación del Limite líquido INV E -125
Determinación del Limite líquido INV E -125
Interviene en los sistema de clasificación del suelo
Interviene en los sistema de clasificación del suelo
Compresión inconfinada INV E -152
Compresión inconfinada INV E -152
Determina el valor de resistencia a compresión de suelos cohesivos
Determina el valor de resistencia a compresión de suelos cohesivos
Determinación del Limite plástico INV E -125
Determinación del Limite plástico INV E -125
Interviene en los sistemas de clasificación de suelos. Establece correlaciones sobre el comportamiento ingenieril
Interviene en los sistemas de clasificación de suelos. Establece correlaciones sobre el comportamiento ingenieril
Teniendo en cuenta los datos de los ensayos de limites de Atterberg y granulometría, se procede a realizar la clasificación del material a través del sistema unificado de clasificación de suelosSUCS.
Una vez realizado este proceso, es posible definir si el material analizado esóptimo
C
INVIAS 2013 [6], sedebenrealizarlossiguientesensayos paralacaracterización
A
C I
N Segúnlanorma
Figura 5. Caracterización en base a la INV E
A
R A C T E R I Z A
Por otro lado, la Normativa E-80 [7] establece pruebas manuales con el objeto de verificar que el material contenga una adecuada presencia de arcillas
Figura 6. Cinta de barro
Prueba de “Cinta de barro”
Se emplea una muestra que permita la realización de un tubo de 12 mm de diámetro. Se procede a enrollar con los dedos pulgar e índice hasta que el diámetro alcance los 4 mm. Se procede al soltar el rollo todo lo que se pueda. Finalmente, se verifica su longitud, si este alcanza entre 20-25 cm tiene una presencia significativa de arcilla. Sin embargo, si se rompe en 10 cm o antes su composición es más granular
[8]https://tierradearcillas.com/comoreconocer-arcilla-natural/
Prueba de “ Presencia de arcillas” o “Resistencia seca”
Se realizan 4 bolitas con el material a implementar con la humedad suficiente para que se deje moldear. Seguidamente, se dejar secar por 48 horas cuidando que no absorban agua . Finalmente, las bolitas se someten a presión empleando los dedos índice y pulgar , si estas se quiebran, rompen o agrietan es necesario repetir la prueba.
Figura 7. Resistencia seca
[8]https://tierradearcillas.com/comoreconocer-arcilla-natural/
I Ó N
Prueba de “ Humedad ”
Se forma una bola del tamaño del puño y se comprime fuertemente. Seguidamente, se procede a soltarla a una altura de 1,1 m. si al caer esta se desintegra, el suelo esta demasiado seco. Si se rompe en 5 o más pedazos su humedad es optima y si se aplasta sin desintegrarse, el contenido de humedad es demasiado alto
[9]https://pereglin.com/es/analisisdel-suelo-del-jardin-una-guia-parael-analisis-del-suelo-para-jardineros/
C
C
Figura 8. Prueba de humedad
Materiales no aptos para la construcción en tapia pisada
Sedebendescartarlossuelosconlassiguientescaracteristicas
Suelos con alto contenido de materia orgánica
Suelos granulares Gravas/ Arenas
Cuentan con una gran deformabilidad e inestabilidad, presenta baja capacidad portante
Y tienden a reducir su volumen debido a la descomposicióndemateriaorganica[10]
Se constituyen en agregados que no tienen fuerzas de cohesión interna [1], por lo tanto, sus partículas no se pueden mantener unidad generando una condicióndeinestabilidad
Suelos con alto contenido de sales solubles
El material es muy inestable en presencia de agua, su volumen aumenta a mayor contenido de agua y en épocas de sequia secontraegenerandoagrietamiento[11]
El material con un contenido de sales solubles superior al 2% debe ser descartado, [1] ya que estos pierden sus propiedades al entrar en contacto con soluciones que disuelven las sales y cambian el estado inicial , generando una perdidadelacapacidadportante. [12]
Arcilla Pura
Figura 9. Suelo con materia orgánica
Figura 10. Suelos granulares
Figura 11. Arcilla pura
Figura 12. Suelo con sales solubles
Capitulo 2: Tratamiento del material
En la construcción con tierra es necesario tener en cuenta que un material debe contar con una proporción entre arenas y arcillas. Sin embargo, cuanto más fina sea su composición mejorserásucalidad.[1]
En algunas ocasiones el material no cuenta con las características necesarias para ser utilizado en la construcción de tapia pisada. Es aquí donde se aplica un proceso de tratamiento, con el objeto de mejorar sus propiedades mecánicas. En esta sección se describe paso a paso un método aplicable para mejorar la composición de un material.
[13]https://es.123rf.com/imagenes-de-archivo/ pruebas_de_suelo.html
Figura 13. Tratamiento
Paradeterminarsi
Paradeterminarsi
T R A T A M I E N T O 1. Caracterización Previa
elmaterial requiere
tratamiento,es necesariorealizar unacaracterización previaquepermita identificarlaclase dematerialquese estatrabajando
[14]https://www.igac.gov.co/es/contenido/ áreas-estrategicas/agrologia/laboratorionacional-de-suelos Dependiendode lacaracterización sedefinesies necesario disminuirla fraccióngruesao finadelmaterial Dependiendode lacaracterización sedefinesies necesario disminuirla fraccióngruesao finadelmaterial [15]http://soda.ustadistancia.edu.co/ enlinea/patologia/2/gruesos.html 2. Variaciones de composición Figura 15. Distribución de tamaño de partículas Figura 14. Clasificación previa del material
elmaterial requiere tratamiento,es necesariorealizar unacaracterización previaquepermita identificarlaclase dematerialquese estatrabajando
T R A T A M I E N T O 3. Separación por tamizaje Enestaetapase implementaunaseriede 6tamices: N°10 N°20 N°40 N°60 N°140 N°200 Apartirdeloscualesse planteanlassiguientes variaciones Enestaetapase implementaunaseriede 6tamices: N°10 N°20 N°40 N°60 N°140 N°200 Apartirdeloscualesse planteanlassiguientes variaciones Parareducirlafracciónfina, serealizanlas modificaciones: • Seutilizaelmaterial retenidoenlostamices N°10/N°20/N°40 • Seutilizaelmaterial retenidoenlostamices N°10/N°20/N°40/N°60 Parareducirlafracción gruesa,serealizanlas modificaciones: • Seutilizaelmaterial retenidoenlostamices N°60/N°140/N°200 • Seutilizaelmaterial retenidoenlostamices N°40/N°60/N°140/N°200 Elprocesode tamizajese realizaconla muestrasecaa travésdeuna tamizadora mecánica duranteun periodode180 sg Elprocesode tamizajese realizaconla muestrasecaa travésdeuna tamizadora mecánica duranteun periodode180 sg Figura 16. Tamizaje mecánico Figura 17. fracción fina y gruesa
Figura 18. Almacenamiento del material
Figura 19. Compactación de especímenes
Unavezobtenidoel material,se depositaenbolsas plásticasysemarca Seguidamente,se procedea almacenarseenun lugarsecoparaque noabsorba humedad
Unavezobtenidoel material,se depositaenbolsas plásticasysemarca. Seguidamente,se procedea almacenarseenun lugarsecoparaque noabsorba humedad
Se utiliza la prueba de humedad para establecer el contenido de agua a implementar
Se utiliza la prueba de humedad para establecer el contenido de agua a implementar
T R
M I E N T O 4.
A T A
Almacenamiento 5. Fabricación de especimenes
realizan tres especímenes por cada composición según lo estable la AIS610-17 [16] Se realizan tres especímenes por cada composición según lo estable la AIS610-17 [16]
Se
Los especímenes se desarrollan según La E-80 de forma cubica de 5 cm Los especímenes se desarrollan según La E-80 de forma cubica de 5 cm
T R A T A M I E N T O 6. Curado 7.Ensayo a compresión Seutilizael marcouniversal electromecánico decargaMarca Controls,Modelo 70-T1182/T; 70T1184/T Seutilizael marcouniversal electromecánico decargaMarca Controls,Modelo 70-T1182/T; 70T1184/T Aplicandolos siguientes parámetros: Sensibilidad 0,015Kn Velocidad:20,08 mm/min Cargalimite:20 Kn Aplicandolos siguientes parámetros: Sensibilidad 0,015Kn Velocidad:20,08 mm/min Cargalimite:20 Kn Losespecímenesse envuelvenenvinipel paraconservarsu humedaddurante unperiodode28 días,conelobjeto dealcanzarsu resistenciamáxima Losespecímenesse envuelvenenvinipel paraconservarsu humedaddurante unperiodode28 días,conelobjeto dealcanzarsu resistenciamáxima Figura 20. Periodo de Curado Figura 21. Espécimen en compresión
T R A T A M I E N T O 8. Comparación de resistencia 9.Caracterización final
Finalizado elensayo a compresió nse verifica Finalizado elensayo a compresió nse verifica
Finalmente,al materialal tratadosele realizala caracterización descritaenel capitulo1 para conocersus nuevas propiedades Finalmente,al materialal tratadosele realizala caracterización descritaenel capitulo1 para conocersus nuevas propiedades Figura 22. Curva esfuerzo vs deformación Figura 23. Granulometría
La resistencia ultima de la muestra tratadasupera La resistencia de la muestraoriginal La resistencia muestra tratada supera la resistencia mínima de 1 Mpa [3]
[17]http:// psmprocesos.blogspot.com/2016/02/ curva-de-esfuerzo-y-deformacon.html
T R A T A M I E N T O
Ejemplo de tratamiento
Análisis de muestras de tres municipios de Santander en condiciones naturales y tratadas
Figura 24. Esfuerzo vs composición de tres suelos en Santander
La grafica esfuerzo vs deformación demostró:
La muestra de Barichara en condiciones naturales cuenta con un comportamiento óptimo, por lo tanto norequiere unprocesodetratamiento
La muestra de Curití presenta el mismo comportamiento que la de Barichara, esto se debe a que los suelos presentan un alto contenido de finos
La muestra de Piedecuesta mejoró su comportamiento gracias al tratamiento 40/60/140/200. De esta manera el material cuenta con mejores condiciones para implementarse en la construccióndetapiapisada
Con información de :
[1] Freepick. Recuperado 4 de enero 2023 de https://www.freepik.es/fotos-premium/manos-sucias-brillantes-sucias-mujer-sostiene n-tierra-suelta_9044764.htm
[2] Gatti, F. “ Arquitectura y construcción en tierra : estudio comparativo de técnicas contemporáneas en tierra”. 2012. Recuperado de https://core.ac.uk/download/pdf/41807254.pdf
[3] Rodríguez, K. “Evaluación de normasy reglamentos de construccionesen tierracruda, que tengan en cuenta el comportamiento de las estructuras ante un evento sísmico y estrategias para reducir su vulnerabilidad”. 2020. recuperado de https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/handle/001/1362/Rodriguez%20Aran go%2C%20Katerin-2020.pdf?sequence=2&isAllowed=y
[4] Álvarez Quintero, A. “Evaluación de la resistencia a compresión simple en probetas de suelo adicionadas con concreto reciclado”. 2019. Recuperado de https://repositorio.uptc.edu.co/bitstream/001/3734/1/Evaluacion_resistencia_compre sion_simple.pdf
[5]SENA, “Construcción de Muros de Tapia y Bahareque.” 2012. recuperado de: https://repositorio.sena.edu.co/sitios/albanileria_restauracion_edificaciones/construc cion_muros_tapia_bahareque.html#
[6]INVIAS,“Normasyespecificaciones:Sección.”2013.
[7] Norma E-80 “Diseño y construcción” 2017. [Ministerio de vivienda, construcción y saneamiento]. Recuperado de: https://procurement-notices.undp.org/view_file.cfm?doc_id=109376
9] Organic Pereglin, “Análisis del suelo del jardín: una guíapara el análisisdel suelo para jardineros”. 2022. recuperado de : https://pereglin.com/es/analisis-del-suelo-del-jardin-una-guia-para-el-analisis-del-sue lo-para-jardineros/
[10] CONSTRUMATICA, “Terrenos con materia orgánica”. 2009. recuperado de https://www.construmatica.com/construpedia/Terrenos_con_Materia_Org%C3%A1nic a#:~:text=Los%20suelos%20con%20alto%20contenido,descomposici%C3%B3n%2 0de%20la%20materia%20org%C3%A1nica .
[11] López, M. “Alternativas de rehabilitación sísmica para edificaciones en adobe y tapia pisada en el barrio la candelaria de Bogotá”. 2004. Recuperado de https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstream/handle/1992/21788/u258492.pdf?sequ ence=1
[12] Guerrero, P y Gonzalo, A. “Diseño geotécnico y construcción de fundaciones superficiales sobre suelos salinos del norte de Chile”. 2014. Recuperado de http://www.secheresse.info/spip.php?article83444
[13]Recuperadode: https://es.123rf.com/imagenes-de-archivo/pruebas_de_suelo.html
[14] IGAC, “Laboratorio de suelos”. Recuperado el 28 de diciembre 2022 de https://www.igac.gov.co/es/contenido/%C3%A1reas-estrategicas/agrologia/laboratori o-nacional-de-suelos
[15]Tipo de suelos: Gruesos. Recuperado el 28 de diciembre 2022 de http://soda.ustadistancia.edu.co/enlinea/patologia/2/gruesos.html
[16] AIS 610-EP-17, “Evaluación e intervención de edificaciones patrimoniales de uno y dospisosdeabobeytapiapisada.”2017
[17] Carmona, V . “Curva esfuerzo y deformación.”2020. Recuperado el 28 de diciembre 2022 de http://psmprocesos.blogspot.com/2016/02/curva-de-esfuerzo-y-deformacon.html
