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31/05/2011
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FUNDACIONES EN FUNDACIONES EN
CONDICIONES ESPECIALESCONDICIONES ESPECIALES
Contenidos:
1. Suelos en condiciones especiales
2. Suelos expansivos: Metodología en proyectos de suelos
expansivos; Identificación del problema; Estimación de las
propiedades de expansión de la arcilla; Causas mas
comunes de daños en suelos expansivos; Esquema de la
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comunes de daños en suelos expansivos; Esquema de la
concentración de humedad bajo un edificio; Soluciones
constructivas.
3. Suelos colapsables
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FUNDACIONES EN CONDICIONES ESPECIALES
SUELOS BLANDOS
SUELOS LICUABLES
SUELOS KÁRSTICOS
RELLENOS
ZONAS DE SUBSIDENCIA
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SUELOS COLAPSABLES
SUELOS EXPANSIVOS
SUELOS BLANDOS1. Se caracterizan por presentar:
Baja resistencia al corte
Alta deformabilidad
Estabilización lenta de las deformaciones en el tiempo
Peligro de colapso por inundación
2. Análisis de asentamientos instantáneos y por consolidación
3. Soluciones de refuerzo y mejora del terreno:
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Precarga
Mechas drenantes
Pilotes hincados de madera
Vibroflotación – Vibrosustitución – Compactación dinámica
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Vibrosustitución: Permite reforzar y sustituir el terreno por
SUELOS BLANDOSAlgunas soluciones constructivas: Algunas soluciones constructivas:
columnas de grava u otro material, acelerando elproceso de la consolidación, al conseguir un medio másdenso y permeable que el anterior.
Mechas drenantes:Aceleran el procesod lid ió dde consolidación desuelos para disminuirel tiempo deasentamiento deterraplenes sobresuelos blandos.
Tipo de suelo Arenas finas,
uniformes en estado suelto
SUELOS LICUABLES
uniformes, en estado suelto,
saturadas y sujetas a carga.
Causa vibración, sismo.
Efectos en el terreno Aumento del grado de saturación del
suelo por reacomodo de las partíclas Por lo tanto aumento de μ ysuelo por reacomodo de las partíclas. Por lo tanto, aumento de μ y
pérdidad de τ.
Fallas pérdida de la capacidad portante, falla de las
cimentaciones, inestabilidad de muros de sostenimiento,
inestabilidad de laderas, volcanes o erupciones de arena.
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(1) (2)(2)
Pérdida de la capacidad portante:
(1) Washington, 2000
(2) Kobe
(3) (4)
Pérdida de la capacidad portante:
(3) Venezuela, 1985
(4) Niigata, 1964
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5
(5) (6)
(5) Terremoto de Golcuk, Turkia, 1999
(4) Kobe, Japón, 1995
(6)
Inestabilidad de laderas:
(6) Perú, 1970
(7)
(6) Perú, 1970
(7) Lower
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SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS:
Compactación dinámica
Compactación por explosivos
Pilotes de compactación
Excavación y reemplazo
Vibrosustitución
Inyección
i l
Vibrosustitución
Inyecciones: se consigue laconsolidación eimpermeabilización de lossuelos, inyectando lechada decemento, productos químicos,mortero o resinas, a través deuna perforación.
Fenómenos kársticos Disolución de la roca por acción del agua
Tipos de terreno:
SUELOS KÁRSTICOS
Tipos de terreno:
Materiales yesíferos y salinos rápida disolución
Materiales calcáreos formación lenta de cavidades
Soluciones constructivas:
Cimentaciones profundas
Inyecciones
Sustitución del material
Limpieza de zona blanda y relleno con hormigón pobre
Losa de cimentación junto con inyección de lechada de cemento
Losa de H.A. y posterior relleno del material excavado
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Material depositado por elhombre como consecuenciade:
RELLENOS
Excavaciones de suelo o roca
Desperdicios de canteras
Escombros de construcción
Desechos domésticos, otros
Este material depositadopdesordenadamente puedeproducir, entre otros, unmaterial:
Suelto
Inestable
Compresible
Soluciones constructivas:Cimentaciones profundas
Inyecciones tradicionales
Jet Grouting
Compactación dinámica
Precarga
Jet Jet GroutingGrouting
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Asentamiento que se produce en la superficie producto de la
ZONAS DE SUBSIDENCIA
alteración o modificación del estado tensional de la masa de
suelo o del macizo rocoso, por alguna de las siguientes causas:
Descenso del N.F.
Excavaciones subterráneas para túneles
Explotación intensiva de acuíferos
Lavado de material
Consolidación en suelos blandos y orgánicos
(1)
(2)
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Subsidencia debida a la construcción
de obras subterráneas
1.- España
2.- Alemania
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EXPANSIVIDAD: Capacidad de cambio de volumen por absorción de agua (retracciónpérdida de agua). Este problema se asocia a los cambios cíclicos del
contenido de humedad de las arcillas, particularmente.
SUELOS EXPANSIVOS
Causas:
Hinchamiento del suelo bajo el edificio por aumento de humedad (no existeevaporación)
Retracción periférica del terreno (construido en poca humedad)
Variación de volumen debido a modificaciones del nivel freático (por bombeo,drenajes, etc)
Reducida profundidad de fundación dentro de la zona activa
Retracción por desecación debidas a raíces de árboles
Hinchamiento por eliminación de árboles
Rotura de tuberías de agua
Defectos de drenajes periféricos
METODOLOGÍA DE PROYECTO EN SUELOS EXPANSIVOSMETODOLOGÍA DE PROYECTO EN SUELOS EXPANSIVOS
1- IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
2- ESTIMACIÓN DE LOS CAMBIOS PREVISIBLES DE HUMEDAD
3- ESTIMACIÓN DEL ESPESOR DE LA CAPA ACTIVA (AQUELLA QUE SUFRIRÁ
VARIACIONES DE VOLUMEN DESPUÉS DE LA CONSTRUCCIÓN)
4- ESTIMACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE EXPANSIÓN DE LA
ARCILLA
5- PREVISIÓN DE LOS MOVIMIENTOS
6- ELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN Y CÁLCULO DE LA MISMA
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SUELOS EXPANSIVOS
IDENTIFICACIÓN DE UN SUELO COMO EXPANSIVO
1. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA:1. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA:
COLOR, GRIETAS DE RETRACCIÓN (EN ÉPOCASECA) O MUY PEGAJOSO (EN ÉPOCA HÚMEDA)
ENSAYOS MINERALÓGICOS Y DE IDENTIFICACIÓN.EMPLEO DE ÍNDICES.
Í di L b• Índice Lambe• Índice de Plasticidad• Límite de Retracción
• Análisis granulométrico por sedimentación
ENSAYO CBR
a) ENSAYOS DE LABORATORIO
22.. ESTIMACIÓNESTIMACIÓN DEDE LASLAS PROPIEDADESPROPIEDADES DEDE EXPANSIÓNEXPANSIÓN DEDE LALAARCILLAARCILLA::
• Presión de hinchamiento
• Hinchamiento libre
MÉTODO DE CURVA DE HINCHAMIENTO
b) CORRELACIONES EMPÍRICAS
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ESQUEMA DE LA CONCENTRACIÓN DE HUMEDAD BAJO UN EDIFICIOPavimentación adecuada disminuirá distorsiones de edificación 0.7
)
50%40% 30%
20%
HINCHAMIENTO<1%σ de hinchamiento <0.3 Kg/cm2
HINCHAMIENTO 4 a 10%σ de hinchamiento 1.25 a 3 Kg/cm2
0 3
0.4
0.5
0.6
HINCHAMIENTO 1a 4%σ de hinchamiento 0.3 a 1.25 Kg/cm2
e de
cor
rela
ción
( I
)Fundamento típico de solución Texas
I = ωωL
0.2
0.3
5040 60 70 80
HINCHAMIENTO>10%σ de hinchamiento >3 Kg/cm2
Indi
ce
Limite liquido (ω L)
SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS PARA FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS
PARA LA ESTRUCTURAPARA LA ESTRUCTURA
• PALAFITO
• ESTRUCTURA RÍGIDA O SEMI RÍGIDA
• ESTRUCTURA FLEXIBLE
PARA EL SUELO
• AISLAMIENTO
• ESTABILIZACIÓN
• SUSTITUCIÓN
Alternativas de estabilización:
Pozos rellenos de hormigónpobre o cal
Pilotes o micropilotes
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COLAPSO: Asentamiento espontáneo, en general sin variaciones en los
esfuerzos aplicados, acompañado de un cambio importante en
SUELOS COLAPSABLES
esfuerzos aplicados, acompañado de un cambio importante en
la estructura interna.
Menisco
Enlaces
Arena
Arcilla Arcilla floculadafloculada
Arena
Arena
Enlacessolubles
Arena
Suelos granulares semisaturados
Suelos cementados de enlaces susceptibles de
ser disueltos
Suelos de transición con finos en estado floculado
MECANISMOS DE COLAPSO: dependen de: tipo de estructura, enlace desus partículas, disposición del material, humedad natural, mineralogía,otros
a) Suelos granulares semi saturados: b) Suelos arenosos-arcillososa) Suelos granulares semi saturados: b) Suelos arenosos-arcillosos
Agua en meniscos
Tensiones capilares negativas que aumentan presión intergranular
Ordenamiento paralelo de arcillas a los granos de arena
d) Suelos de transicion con finos en estado floculado
Puentes o enlaces de cementación (solubles)
c) Suelos cementados de enlaces susceptibles de ser disueltos
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Posible causa:
Excesiva recarga de agua ensubsuelo proveniente de
Colapso en subsuelo deGuatemala Julio 2010
subsuelo proveniente decolectores
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Guatemala. Julio 2010,tormenta Agatha
d = 20m
z = 30m
1. ENSAYO C.P.CP = Δ e ·100
1+e0Log p (kg/cm2)
ENSAYOS EN SUELOS COLAPSABLES
C.P % Riesgo de colapso
0 - 1 NO HAY PROBLEMAS1 - 5 PROBLEMAS MODERADOS5 - 10 PROBLEMAS10 20 PROBLEMAS GRANDES
eoen seco
Δe(Jennings y Knigth, 1975 )
2.- DOBLE ENSAYO EDOMÉTRICO
3.- ENSAYO TRIAXIAL
4.- ENSAYO EDOMÉTRICO ROWE
5.- RELACIONES CON ENSAYOS CONVENCIONALES
10-20 PROBLEMAS GRANDES> 20 PROBLEMAS MUY GRANDESe saturación
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ALGUNS SOLUCIONES A SUELOS COLAPSABLESALGUNS SOLUCIONES A SUELOS COLAPSABLES::
j i d l l iDinámica
Mejoramiento del suelo por compactación
Aislar el agua
Con pilotesExplosivos
Geomembranas
Drenes
Fundaciones profundas
Creación de enlaces cementantes
Remover el material
Columnas de grava
Inyección químicaEstabilización térmicaCon agentes cementantes