Cimentaciones sobre suelos difíciles

CIMENTACIONES SOBRE ÍSUELOS DIFÍCILES

1 SUELOS COLAPSABLES:1. SUELOS COLAPSABLES:• Los suelos susceptibles de

colapso llamados también sueloscolapso, llamados también suelos metaestables, son suelos no saturados que sufren unasaturados que sufren una drástica reducción de volumen al saturarse Esta reducción puedesaturarse. Esta reducción puede o no ser el resultado de la aplicación de carga adicionalaplicación de carga adicional.

SUELOS COLAPSABLES

SUELOS COLAPSABLESSUELOS COLAPSABLES• Las cimentaciones sobre tales suelosLas cimentaciones sobre tales suelos

llegan a sufrir grandes y repentinos asentamientos cuando el suelo bajo laasentamientos cuando el suelo bajo la cimentación se satura con una humedad no anticipada que puedehumedad no anticipada, que puede provenir de varias fuentes, como:

Tuberías rotas de agua– Tuberías rotas de agua– Drenajes con fugas de tanques y piscinas

Incremento lento del nivel freático etc– Incremento lento del nivel freático, etc.

SUELOS COLAPSABLESSUELOS COLAPSABLES

• La mayoría son suelos eólicos (arenas y/o limos depositados por el viento), y p p ),tales como los loes, playas eólicas y los depósitos de polvo volcánico, con:p p ,– Alta relaciones de vacíos – Pesos unitarios bajosPesos unitarios bajos– Cohesión nula o ligera (que se pierde

cuando el suelo se satura))


• Otros suelos colapsables son suelos residuales producto del intemperismoresiduales producto del intemperismo de la roca madre.Los materiales solubles y coloidales son lavados porsolubles y coloidales son lavados por el intemperismo resultando grandes relaciones de vacíos y porrelaciones de vacíos y, por consiguiente, estructuras inestables.

CRITERIOS DE IDENTIFICACIÓN

DE SUELOSDE SUELOS COLAPSABLES

SUELOS COLAPSABLESSUELOS COLAPSABLES• Algunas soluciones aplicables:Algunas soluciones aplicables:

– Si la profundidad de suelos potencialmente colapsables es menor de 2 metros:colapsables es menor de 2 metros:

• Profundización de la cimentación (aumentar Df)• Humedecimiento previo simplep p• Compactación con rodillos• Compactación dinámica (caída de masas pesadas)

SUELOS COLAPSABLES• Algunas soluciones aplicables:

Si l f did d d l t i l t– Si la profundidad de suelos potencialmente colapsables (susceptibles a la saturación) es mucho mayor de 2 metros y hasta cerca de 10mucho mayor de 2 metros y hasta cerca de 10 metros:• Densificación profunda por vibroflotaciónDensificación profunda por vibroflotación • Humedecimiento profundo generando un

embalse con diques perimetrales de baja e ba se co d ques pe et a es de bajaaltura

• Empleo de pilotes o de pilasp p p

CIMENTACIONES SOBRE SUELOS DIFÍCILESSUELOS DIFÍCILES

2 SUELOS EXPANSIVOS:2. SUELOS EXPANSIVOS:• Muchas arcillas plásticas se

d id bl t dexpanden considerablemente cuando ganan humedad y luego se contraen

d l i dcuando la pierden• La cimentaciones construidas sobre

esas arcillas están sometidas a grandes fuerzas de levantamiento causas por la expansión

SUELOS EXPANSIVOS• El proceso inverso, cuando el suelo se

contrae p ede prod cir asentamientoscontrae, puede producir asentamientos diferenciales y distorsiones angulares de magnitud suficiente pueden afectarmagnitud suficiente pueden afectar severamente las edificaciones.

• La profundidad en el suelo donde ocurren• La profundidad en el suelo donde ocurren cambios periódicos de humedad se llama Zona Activa. Su profundidad se puedeZona Activa. Su profundidad se puede determinar analizando el índice de liquidez vs. Profundidad a lo largo de varias gestaciones húmedas y secas

SUELOS EXPANSIVOS• Debe distinguirse entre los suelos que tiene

la facultad de expandirse y los quela facultad de expandirse y los que realmente se expanden en el campo. Los suelos que tienen pocas facultades de osuelos que tienen pocas facultades de o ninguna para expandirse no lo harán en ninguna circunstancia.g

• Por otra parte, los suelos con elevada capacidad de expandirse pueden o no p p pexpandirse, dependiendo de la condición física del material al principio de la

t ió d l bi d fconstrucción y de los cambios de esfuerzo y humedad a los que se le sujete.

SUELOS EXPANSIVOS

• El termino de suelos expansivos

SUELOS EXPANSIVOS

• El termino de suelos expansivos implica también la tendencia a di i i d l i i ddisminuir de volumen si pierde humedad.

• En general, el potencial expansivo de un suelo se relaciona con sude un suelo se relaciona con su índice de plasticidad.

SUELOS EXPANSIVOS

• El hecho de que un suelo con un elevado

SUELOS EXPANSIVOS

• El hecho de que un suelo con un elevado potencial de expansión se expanda en la realidad depende de varios factoresrealidad depende de varios factores. – El de mayor importancia es la diferencia

entre la humedad de campo en elentre la humedad de campo en el momento de la construcción y la humedad de equilibrio que se alcanzaráhumedad de equilibrio que se alcanzará finalmente con la estructura terminada.

SUELOS EXPANSIVOS

–Un segundo factor es el grado de compactación del suelos (si está en un terraplén) o el grado de p ) gsobreconsolidación si es un suelo natural inalteradosuelo natural inalterado

–Un tercer factor es el esfuerzo al que el suelo quedará sujetoq q j

SUELOS EXPANSIVOSSUELOS EXPANSIVOS

• Pruebas para determinar el potencial dePruebas para determinar el potencial de expansión:

Prueba doble de consolidación– Prueba doble de consolidación– Prueba de expansión libre (baja si < 1,5% ,

media si 1 5%-5% alta si 5%-25% muy altamedia si 1.5%-5%, alta si 5%-25%, muy alta si >25%)

– Presión de expansión (sin permitir aumentoPresión de expansión (sin permitir aumento de volumen): baja si <2 t/m² (hay suelos hasta de 200 t/m²)

– Expansión en consolidometro con algunas variantes


• La profundidad de la zona activa puede ser de poco centímetros o puede llegar p p ghasta 6 metros


• Daños:• Daños:–Son más palpables en localidades

áridas y semiáridas –Pueden no aparecer inmediatamentePueden no aparecer inmediatamente

después de la construcción si no tiempo despuéstiempo después

SUELOS EXPANSIVOSSUELOS EXPANSIVOS• Precauciones y soluciones:Precauciones y soluciones:

– Reemplazos– PrehumedecimientoPrehumedecimiento– Barreras de agua– Estabilización químicaq– Reforzamiento estructural para soportar la

presión de expansión sin daño– Flexibilización estructural para soportar la

expansión sin dañoCimentación profunda aislada hasta una– Cimentación profunda aislada hasta una profundidad por debajo de la zona activa


• Estrategia de aislamiento:Estrategia de aislamiento:– Andenes perimetrales de 4-5 m de ancho,

de concreto asfáltico para evitarde concreto asfáltico para evitar agrietamiento, y el sellado de grietas y juntasj


• Estrategia de eliminación de la expansión:Estrategia de eliminación de la expansión:– Prehumedecimiento para aumentar la humedad

hasta la humedad de equilibrio (no eshasta la humedad de equilibrio (no es recomendable pues se tardaría mucho tiempo y no se lograría una uniformidad g

– Aplicar presiones de contacto mayores que la presión de expansión

– Tratamiento químico para impedir la expansión


• Si toca emplear arcillas con altoSi toca emplear arcillas con alto potencial de expansión como material de relleno para reducir la expansión:de relleno, para reducir la expansión:– Emplee equipo relativamente liviano de

compactacióncompactación – Compacte con una humedad del suelo

mayor que la optimamayor que la optima

SUELOS AGRIETADOS

SUELOS AGRIETADOSSUELOS AGRIETADOSCapacidad portante de cimiento superficialCapacidad portante de cimiento superficial

cuadrado sobre un suelo:• No Agrietado:g

σu=cNc≈6Su

• Agrietado:

2Sσu≈qu=2Su

Se observa que la capacidad portante cae dramáticamente cuando el terreno está lleno de grietas profundas.

SUELOS DISPERSIVOSSUELOS DISPERSIVOS

• Por condiciones especiales de la físico-Por condiciones especiales de la físico-química de la fracción arcillosa de estos suelos y del agua subterránea se puedesuelos y del agua subterránea se puede producir un fenómeno de inestabilidad y erosión internas llegándose a la perdidaerosión internas, llegándose a la perdida significativa de masa de suelo (tubificación y generación de cavernas) lo cual conduce ay generación de cavernas) lo cual conduce a colapsos generalizados.

SUELOS SENSITIVOSSUELOS SENSITIVOS

• Así se denominan aquellos suelos queAsí se denominan aquellos suelos que pierden significativamente su resistencia al corte por remoldeo (deformacionescorte por remoldeo (deformaciones inducidas)

Sensitividad Si= resistencia inalteradaSensitividad, Si= resistencia inalteradaresistencia remoldeada

• La sensitividad es función del índice de liquidez• La sensitividad es función del índice de liquidez, IL

IL=(Wn LP) / (LL - LP)IL=(Wn – LP) / (LL - LP)

SUELOS SENSITIVOSSUELOS SENSITIVOS

• SensitividadSensitividadUSA Suecia

1 2 1 4 B j1-2 1- 4 Baja2-4 4 - 8 Media4-8 8 - 15 Alta8-16 15 - 30 Muy alta8 16 15 30 Muy alta>16 >30 Extremadamente alta

CASO BARRIO CAMPOALEGRE EN BARRANQUILLAEN BARRANQUILLA

Cimentaciones sobre suelos difíciles

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