Cimentaciones en suelos expansivos y colapsables

Transcripción

1 Tercer Simposio Nacional De Edificaciones de Mampostería y Vivienda Cimentaciones en suelos expansivos y colapsables Eduardo Rojas Universidad Autónoma de Queretaro

2 Cimentaciones en suelos expansivos y colapsables Índice 1. Definiciones 2. Comportamiento de suelos expasivos 3. Diagnóstico 4. Alternativas de solución 5. Suelos colapsables 6. Recomendaciones 7. Ventajas para propietarios y constructores

3 1. Definiciones Suelo expansivo: Sufre deformaciones plásticas de expansión n (hinchamiento) durante el humedecimiento o descarga Suelo colapsable: Sufre deformaciones irrecuperables (colapso de su estructura) durante el humedecimiento o carga

4 2. Comportamiento de suelos no saturados Succión, s Humedecimiento Zona elástica Humedecimiento Endurecimiento Descarga Carga Colapso Expansión Presión de expansión Esfuerzo de preconsolidación Esfuerzo medio, p

5 Presión n y porcentaje de expansión Deformación bajo humedecimiento continuo y esfuerzo constante Porcentaje de expansión ε (%) Presión de expansión Esfuerzo ton/m 2

6 Expansión n bajo diversas humedades SUCCIÓN, S A B ( P + S ) 1 ( P + S ) 2 Trayectorias de humedecimiento. (a) SUCCIÓN, S A B Curvas de expan C ( P + S ) 3 C ESFUERZO MEDIO, P EXPANSIÓN MICROESTRUCTURAL,

7 Expansión n bajo diversas humedades y esfuerzos Trayectoria de humedecimiento SUCCIÓN, S (P+S) 1 (P+S) 2 (P+S) 3 A B C (P+S) 1 (P+S) 2 (P+S) 3 SUCCIÓN, S C A B Curvas de expansión ESFUERZO MEDIO, P EXPANSIÓN MICROESTRUCTURAL, ε vm (c)

8 Superficie de fluencia de suelos no saturados q s p

9 Aspecto de un suelos expansivos

10 Microestructura del suelo arcilloso

11 Partículas arcillosas Montmorilonita Ilita

12 3. Diagnóstico Antecedente en Querétaro Los constructores de al menos 10 fraccionamientos (que involucran unas casas de interés s social) han sido demandados penalmente

13

14

15

16

17

18

19

20

21 Caso común Levantamiento Calle Zona de jardín Grieta Tepetate compactado Tepetate compactado humedecimiento Primer estrato de arcilla CH potencialmente expansiva Segundo estrato heterogeno CH/ML/CL

22 Grieta Despegue de la losa en el muro interior Acceso Dirección del movimiento Grieta generada por la expansión Zona de afectación por humedecimiento Nivel original

23

24 Muro Losa de cimentación de 8 cm de espesor Relleno de tepetate de 0.45m de espesor. Arcilla inorgánica de alta compresibilidad CH, color negro potencialmente expansiva de 1.20m de espesor Arena Arcillosa

25 Resultados del diagnóstico No se hace un estudio apropiado de Mecánica de Suelos Generalmente el diseño o estructural no considera la presencia de suelos expansivos Acero escaso en losas de cimentación n y en ocasiones su posición n es incorrecta Poca atención n al problema de fugas en ductos de agua potable y drenaje y al manejo de agua de lluvia

26 4. Alternativas de solución 1. Sustitución (estratos superficiales poco profundos) 2. Saturación n previa (estratos superficiales delgados y obras provisionales) 3. Tratamiento del suelo (Estratos superficiales o profundos) 4. Barreras impermeables (Estratos profundos y estructuras sin servicios hidráulicos) 5. Estructuras provisionales flexibles 6. Losas nervadas o reticular (suelos poco expansivos y cimbra perdida) 7. Pilotes cortos (estratos de espesor importante y suelos muy expansivos) 8. Zapatas esbeltas (estratos de espesor importante y suelos moderadamente expansivos)

27 1, 3 y 4 Sustitución, tratamiento del suelo, barreras impermeable Levantamiento Calle Zona de jardín Grieta Tepetate compactado Tepetate compactado humedecimiento Primer estrato de arcilla CH potencialmente expansiva Segundo estrato heterogeno CH/ML/CL

28 5. Estructuras provisionales flexibles

29 6. Losa nervada

30 7. Pilotes cortos

31 8. Zapatas esbeltas

32 Zapatas esbeltas a cimbra perdida

33 Diseño o de zapatas esbeltas

34 5. Comportamiento de suelos colapsables Succión, s Humedecimiento Zona elástica Humedecimiento Endurecimiento Descarga Carga Colapso Expansión Presión de expansión Esfuerzo de preconsolidación Esfuerzo medio, p

35 Deformación vertical (%) 0 Colapso esperado Presión de colapso (esfuerzo de preconsolidación) Esfuerzo vertical

36 Estructura de un suelo colapsable (limos o arenas)

37 Soluciones en suelos colapsables Humedecimiento y compactación n del suelo Compactación n dinámica (estratos profundos) Compactación n tradicional (estratos superficiales)

38 6. Recomendaciones a) Especialistas b) Constructores c) Autoridades Municipales y Estatales

39 a) Especilaistas Formar los grupo de peritos en Mecánica de Suelos en cada estado Difundir los conocimientos sobre suelos expansivos y colapsables Aportar soluciones novedosas a esta problemática Generar un reglamento de construcciones mas adecuado y específico

40 b) Constructores El diseño o de obras no provisionales debe hacerse bajo las condiciones críticas (suelo saturado) Reconocer que el costo de construir en zonas con presencia de suelos expansivos o colapsables es mas elevado Realizar los estudios de Mecánica de Suelos únicamente a través s de peritos reconocidos por los Colegios de Ingenieros Civiles

41 c) Autoridades municipales y estatales Generar, junto con los Colegios de Ingenieros Civiles, reglamentos mas adecuados para cada estado Para el permiso de construcción, n, exigir que los estudios de Mecánica de Suelos estén n avalados por un perito reconocido por el Colegio de Ingenieros Civiles

42 7. Ventajas para los propietarios y constructores Confianza al adquirir una propiedad nueva Seguridad de un comportamiento adecuado durante toda su vida útil Evitar el malestar y angustia que provocan el que una casa nueva se detertiore rápidamenter Abatir el número n de demandas que actualmente exsiten por daños en estructuras nuevas Abatir los costos de repaciones y pérdidas p de tiempo tanto de propietarios como de constructores