Expo Suelos Dificiles

Presentacin de PowerPoint

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERUCAPITULO DE INGENIERIA CIVIL CD - ICAINSTITUTO DE ESTUDIOS PROFESIONALES DE INGENIERIAI CURSO DIPLOMADO EN SUELOS Y CIMENTACIONESCIMENTACIONES SOBRE SUELOSDIFICILESIng. AngelR. Huanca BordaTitular Proyectos Geotcnicos EIRL Maestra en Gerencia de la Construccin Docente FIC UNICA/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009SuelosExpansivos/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Cimentaciones en Suelos ExpansivosDe manera general, los cambios de volumen del terreno, estn motivados por variaciones en su contenido de humedad (efecto estacional, inundaciones, etc.)/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Cimentaciones en Suelos ExpansivosEl grado de expansividad de las arcillas depende de:Magnitud de los cambios de contenido de humedad del suelo.Estado de humedad inicial (expansin / retraccin)Fraccin de partculas de tamao inferior a 2 micrasMineraloga del suelo./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009ProfundidadActivaVariacin de humedad a diversas profundidades. Depende del clima y de lo marcada que sean las estaciones:En el Pto. A los Cambios son notorios.

En el punto B, los cambios estacionales influyen menos y las variaciones de humedad resultan atenuadas.

En el punto C, el contenido de humedad es insensible a los cambios estacionales. Humedad constante. Profundidad Activa./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Epoca de construccin zona de estaciones marcadas Si se construye en verano, al llegar las lluvias, los apoyos perimetrales se levantarn y, viceversa si se construye en invierno. Movimientos peridicos. La magnitud del levantamiento / asentamiento depender de la profundidad de la cimentacin y las presiones transmitidas./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Deformaciones cncavasProfundidad activaLa magnitud del levantamiento / asentamiento depender de la profundidad de la cimentacin y las presiones transmitidas./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Construccin en regiones secas Dficit permanente de humedad Migracin de humedad desde las parte exterior hacia la zona cubierta central. Incremento de humedad en el centro del edificio hinchamiento./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009Movimientos del terreno Los movimientos del terreno, no son enteramente verticales. Los hinchamientos y retracciones tienen lugar en todas las direcciones y, por tanto, se producen tambin desplazamientos horizontales. Incremento de humedad en el centro del edificio hinchamiento./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Si la Capa Activa es de bastante potencia, los movimientos sern predominantemente verticales, aunque con algn componente horizontal. Si la Capa Activa es de poco espesor, o la estructura tiene una relativa poca masa predominarn los desplazamientos horizontales./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009


Soluciones de cimentacin o Estabilidadde Suelos ExpansivosEn el caso de arcillas expansivas, lo ms importante es la identificacin del problema.La mayor parte de los daos, proceden del hecho de no haberseApercibido de que tales suelos eran expansivos.La tipologa de las soluciones ms comnmente adoptadas, son:Eliminacin o mitigacin de hinchamientos o retraccionesIndependizacin de la cimentacin con relacin a la Capa ActivaModificaciones del diseo estructural/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Eliminacin o mitigacin de hinchamientos / retracciones Medidas de proteccin o aislamiento. Veredas amplias con pendiente hacia afuera. Sistema de drenaje, para tratar de desecar las arcillas. Eficaz pero puede convertirse en un excelente camino de penetracin del agua. Aislar el suelo de manera que no pudiera haber cambio de humedad. Pavimentacin de la calle./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Sustitucin del terreno por otro no expansivo. Interesante en caso de pequea Capa Activa. Provocar deliberadamente expansiones antes de la construccin, porMedio de una inundacin.Cambiar las propiedades de expansvidad del suelo por tratamientos qumicos, Fsico, etc/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Estabilizacin, consistente en tratar de reducir la potencialidad de cambio de volumen de la arcilla.1.Estabilizacion con cal. La cal es un agente favorable para reducir el hinchamento en la cimentacion del suelo. La ceniza volcanica es usada algunas veces agregada a la mezcla suelo cal para aumentar la reaccion puzolanica.2.Estabilizacion quimica. El silicato de sodio, hidroxido de calcio, cloruro de sodio, cloruro de calcio y acido fosforico se han usado para estabilizar el suelo expansivo. Muchos de estos productos quimicos son efectivos bajo condiciones de laboratorio pero su aplicacin en el campo es muy dificultoso.3.Estabilizacion con cemento. Con 2 a 6 % de cemento incorporado en la arcilla , la mezcla resultante de suelo cemento actua como una losa semi rigida. Si a una profundidad el suelo se expande, el efecto resultante tiende a distribuirse uniformemente, reduciendo asi el dao causado por el levantamiento diferencial./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Independizacin de la cimentacin con relacin a la Capa ActivaDisponer los cimientos, lo ms profundo posible, por debajo de la Capa Activao a una importante profundidad dentro de ella.

Empleo de pilotes, cuya profundidad sea superior a la de la CapaActiva.Transmisin de esfuerzos al terreno, nicamente por debajo de laCapa Activa.Aislamiento suelo pilote en zona de Capa Activa.De no ser as, disear pilote para absorber empujes laterales por hinchamiento o tensiones tangenciales.Conveniente que el edificio no se apoye sobre terreno/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009Empuje sobre pilotes

Desplome de 79 cm antes de su demolicin



Estacin Martima de Havre. Fachada sur apoyada en capa de grava compacta, pero las restantes lo hacen sobre un banco resistente, pero de poco espesor. Resultado: asentamientos./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Modificacindeldiseoestructural Actuar sobre la rigidez y resistencia del propio edificio. La cimentacion debe absorber los esfuerzos de flexion que imponga el suelo. Disear el edificio en su conjunto de una gran rigidez. Que incluso llegue a inclinarse con el movimiento diferencial pero no agrietarse. Dotar al edificio de una enorme flexibilidad, con profusin de juntas. Consiste en una serie de unidades rigidas unidas flexiblemente./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009Fallas en las CimentacionesTorre de PisaBulbo de presiones

Asientos diferenciales improbablesAsientos diferenciales inevitables

PROPIEDADES de los suelos expansivosPROPIEDADES INDICELos suelos expansivos, implican no solamente la tendencia a aumentar de volumen cuando aumenta el contenido de agua, sino tambin a la disminucin del volumen o contraccin si el agua se va perdiendoPotencial de Expansin (Holtz y Gibbs)Indice de PlasticidadPotencial de Hinchamiento

0 1515 3535 - 4035 o masBajo Medio AltoMuy Alto

En la tabla que se muestra a continuacin se tiene una gua para estimar el cambio probable de volumen en suelos expansivos:Datos de Campo y Laboratorio% Q Pasa lamalla 200L.L.(%)SPTPresin deesponjamiento(Kips/pie2)Grado deexpansin

35

60 - 95

30 - 60

3060

40 - 60

30 - 40

3030

20 - 30

10 - 20

1020

5 - 20

3 - 5Muy alto

Alto Medio Bajo

CONTENIDO DE HUMEDADLas arcillas, expansivas que no sufren una alteracin de su contenido de humedad, no experimentan cambios de volumen.Cambios de humedad se originan por:1.Infiltracin y variacin del N.F.2.Succin por capilaridad. En arcillas las fuerza capilar es uno de los principales medios de transferencia del agua.3.Osmosis. Diferentes concentraciones de iones en el agua.

DENSIDAD SECALas arcillas, que tienen densidades secas mayores de 1.75 gr/cm3 generalmente tienen alto grado de expansin.Las arcillas que se presentan muy compactas con una densidad seca y contenido de humedades bajos ofrecen un potencial de expansin muy alto.

Identificacin de suelos expansivosIDENTIFICACION DE CAMPO1.Caractersticas del Suelo. Muy duro cuando seco, lustroso al corte con lampa, suave y pegajosos cuando hmedo.2.Caractersticas del Terreno. Evidencias de fisuraciones.3.Existencia de Vegetacin.4.Clima. Localidades propensas a periodos secos seguidos por periodos de clima lluviosos son mas susceptibles a la actividad de las arcillas expansivas.

IDENTIFICACION POR METODOS DIRECTOS1.Mtodo de campo. Ensayo de Carga.2.Mtodo de LaboratorioEnsayo de consolidacinEnsayo de Expansin unidimensional/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

ConclusionesSe debe considerar que los suelos, expansivos implican no solo la tendencia a aumentar de volumen cuando aumenta su contenido de humedad, sino tambin la disminucin de volumen o contraccin cuando pierde agua,.Los suelos expansivos se pueden estabilizar por diferentes mtodos que pueden ser: pre humedecimiento, control de compactacin, reemplazodel suelo, estabilizacin con cal, qumica y estabilizacin con cemento.Al realizar algn proyecto en terrenos donde se presuma la expansin de suelos, debemos tomar diversas muestras para realizar ensayos simples como: Lmites plsticos; ya que la relacin: humedad natural entre lmites plstico nos da el ndice de desecacin, lo que da la idea del estado de humedad del suelo. Se pueden comparar resultados de los ensayos conlos resultados de tablas presentadas para estimar el posible grado de expansin/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

SuelosCOLAPSABLES/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009SuelosCOLAPSABLESLos suelos colapsables son aquellos suelos sin saturar en los cuales se produce un reacomodo radical de las partculas y una gran prdida de volumen por remojo con o sin carga.La existencia de estos suelos en el mundo y las dificultades ocasionadas a las edificaciones cimentadas sobre ellos han sido reconocidos ampliamente./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Los depsitos ms extensos de suelos colapsables sonelicos, depsitos transportados dearena y limos(loess).Se incluye llanuras de avenidas aluviales, abanicos, flujos de lodo, depsitos coluviales, suelos residuales y tufos volcnicos que pueden producir suelos colapsables.En la mayora de los casos los depsitos se caracterizan por ser estructuras sueltas de granos gruesos, frecuentes en tamao de limos a arena./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009Estructura de Suelo Colapsable/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Tipos de Suelos Colapsablesa) Depsitos elicos.- Estos depsitos consisten enmateriales transportados por el viento, el cual forma dunas, depsitos tipo loess, playas elicas y grandes depsitos de ceniza volcnica./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

b) Depsitos transportados por agua.- Consistenprincipalmente de depsitos de sedimentos sueltos acarreados por el agua, los cuales forman abanicos fluviales y flujos deslizantes. Estos materiales pueden ser depositados por una avenida repentina o flujo de lodo derivado de pequeas cuencas.

c) Suelos residuales.- Estos suelos son producto delintemperismo y la desintegracin y alteracin mecnica de rocas madres. Las partculas de material residual pueden variar de tamao, de grandes fragmentos de gravas a arenas, limos, coloides y en algunos casos material orgnico.

- Otro tipo de suelo que muestra colapso al remojo sonaquellos derivados de tufo volcanico, sulfato de calcio, arenas sueltas cementadas por sal soluble, arcillas dispersivas y arcillas montmorilloniticas./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Causas del fenomenoUn ligante resistente o un agente cementante paraestabilizar contactos inter granulares, el cual se reduce por remojo ocasionando el colapso.La mayora de suelos colapsables involucra la accin de partculas arcillosas en los enlaces entre los granos gruesos de arena.

Causas del fenomeno- Estructura parcialmente saturada potencialmenteinestable.- Una componente de esfuerzo aplicado o existente, lo suficient dicin de equilibrio.

Un incremento en la carga podra aumentar este efecto; tambin una elevacin en la presin sobre el suelo incrementara el grado de disolucin, el cual podra producir un incremento retardado en la consolidacin. Sin embargo, cualquiera que sea la base fsica del esfuerzo ligante, todos los suelos colapsables son debilitadospor la adicin de agua. Un colapso es ms inminente cuando los granos son mantenidos juntos por succincapilar, siendo lento en el caso de cementante qumico y mucho mslento en el caso de arcillas./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009ReconocimientodelfenomenoLos depsitos de suelos ms probables a colapsar son:a)Terraplenes o rellenos sueltos.b)Arenas alteradas transportadas por el viento./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

c) Colinas de consistencia suelta con ocurrencia delluvias/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

d) Granito descompuesto u otra roca gnea cida./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Reconocimiento en LaboratorioGibbs (1963) ha propuesto el uso de la densidad natural y el limite liquido como criterio para predecir el colapso/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009


ENSAYO DE COLAPSOEnsayo de consolidacion unidimensionalDeterminacion del potencial de colapso:IC =(Df Di) / ho x 100Di = Lectura del dial con el esf. antes de la saturacion en mm.Df = Lectura del dial con el esf. despues del humedecimiento en mm.ho = altura inical de la muestra (mm.)/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

CONCLUSIONES- El colapso de los suelos es la disminucin moderada de volumen cuando est con bajo contenido de humedad y una gran prdida cuando est sumergido.-La magnitud de asentamiento depende del contenido de humedad del suelo. En estado sumergido y bajo la aplicacin de cargas verticales los suelos colapsables presentan un mayor asentamiento.-Los depositos eolicos y coluviales son suelos que pueden ser colapsables./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

SuelosDispersivos/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009SuelosDispersivosEn el pasado, los suelos arcillosos fueron consideradosaltamente resistentes a la erosin al fluir agua, pero en los ltimos aos tiende a ser mas claramente sobreentendido que en la naturaleza existen ciertas arcillas que son altamente erosionables. Estos suelos son conocidos como suelos formados por arcillasdispersivas./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

La dispersin es un proceso porel cual un suelo deflocura espontneamente cuando esta expuesto al agua que tenga poco o nada de velocidad hidrulica. Se piensa que la dispersin generalmente es causada por la repulsin electrosttica entre las partculas de la arcilla, resultando en la formacin deuna suspensin coloidal establedel suelo.. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

Los suelos arcillososfueron considerados altamente resistentes a la erosin al fluir agua,pero en la naturaleza existen ciertas arcillas que son altamente erosionables. Estos suelos son conocidos como suelos formadospor arcillas dispersivas.NCA BORDA / CIP ICA / 2009

Los suelos dispersivos son aquellos que por lanaturaleza de su mineraloga y la qumica del agua en el suelo, son susceptibles a la dispersin y a la erosin de sus partculas a travs de fisuras o de hendiduras enel suelo./A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

RELLENOS/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009

/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009Rellenogranular














FINDELAEXPOSICION/A. HUANCA BORDA / CIP ICA / 2009


Empuje sobre pilotes




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