SUELOS ESPECIALES FUNDACIONES SOBRE SUELOS ESPECIALES 10/16/2017 CIMENTACIONES GEOTECNIA APLICADA 94.09
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- Marcos Alarcón Torres
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1 CIMENTACIONES GEOTECNIA APLICADA FUNDACIONES SOBRE SUELOS ESPECIALES SUELOS ESPECIALES Suelos expansivos: Suelos parcial ó totalmente saturados que aumentan su volumen cuando aumenta su contenido de humedad, y lo disminuyen al secarse, a carga constante. Suelos colapsables: Suelos constituidos por limos ó por partículas finas de arena y agentes cementantes. Tienen resistencia y rigidez aparente, reducen su volumen y resistencia con el aumento de humedad. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 2 1
2 Los suelos expansivos reducen su volumen cuando se reduce su humedad. Los suelos colapsables reducen su volumen cuando aumenta su humedad. La manifestación exterior puede ser similar. El límite líquido permite distinguirlos: Expansivo LL > 50, ωsat << LL Colapsable LL<35, ωsat LL Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 3 CÓMO DIFERENCIAR A LOS SUELOS EXPANSIVOS DE LOS SUELOS COLAPSABLES? Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 4 2
3 Suelos expansivos Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 5 Suelos expansivos Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 6 3
4 El comportamiento de los suelos expansivos se caracteriza por: La contracción de la arcilla debida al secado. La expansión de la arcilla al humedecerse. Desarrollo de presiones de expansión, cuando está confinada y no puede expandirse. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 7 La relación entre las características plásticas y el hinchamiento de los suelos puede establecerse como: Grado de Potencial Expansivo IP Bajo 0 15 Medio Alto Muy Alto > 35 Si bien es cierto que todos los suelos altamente expansivos tienen plasticidades altas, no es cierto que los suelos con elevada plasticidad sean necesariamente expansivos. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 8 4
5 La presión de hinchamiento depende de: Cantidad y tipo de mineral arcilloso. Contenido inicial de humedad y rango de variación. Condiciones climáticas. Condiciones de carga. Espesor del manto arcilloso y la profundidad bajo el terreno natural. Tiempo. Permitiendo el aumento del volumen del terreno, aún en pequeñas alturas, se obtiene una notable reducción en el valor de la presión de hinchamiento. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 9 Distribución irregular de las presiones bajo el cimiento, debido a las arcillas expansivas. a) b) a) Exterior seco. El interior conserva ó aumenta la humedad. b) Exterior más húmedo que el área protegida por el edificio. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 10 5
6 Alternativas de Resolución de Fundaciones Tratamientos de estabilización del suelo Estructura aislada del suelo Pilotes Bases Estructura capaz de resistir movimientos diferenciales Platea Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 11 Tratamientos de estabilización del suelo Soluciones para fundar en suelos expansivos: Alterar el suelo, por ejemplo agregando cal para estabilizarlo. (El aditivo reacciona químicamente con el suelo tratado). Control de expansión, permitiendo que el suelo se expanda dentro de cavidades de la fundación. Control de humedad. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 12 6
7 Tratamientos de estabilización del suelo La elección del tratamiento más adecuado requiere conocer: Envergadura del Proyecto. Etapa de la construcción. Tolerancia de la estructura. Grado de expansividad del terreno. Tecnologías disponibles. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 13 Fundación sobre arcilla expansiva Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 14 7
8 Fundación sobre arcilla expansiva Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 15 Bases Plano de Fundación En caso de espesor reducido de suelo expansivo, fundar en el suelo estable subyacente. Espacio vacío debajo de las vigas de fundación para evitar fuerzas ascendentes del suelo. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 16 8
9 Bases Presiones de contacto Si las cargas permanentes generan una presión de contacto superior a la presión de hinchamiento del suelo, la base no va a experimentar ascensos. Si el suelo tiene la posibilidad de contraer, la base va a descender. Se deberá estimar el asentamiento posible y verificar que sea compatible con los asentamientos diferenciales de la estructura. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 17 Fundación sobre arcilla expansiva Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 18 9
10 Fundación sobre arcilla expansiva Espacio vacío debajo de las vigas de fundación para evitar fuerzas ascendentes del suelo y concentrar cargas estructurales en los pilotes. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 19 Pilotes de Fundación Dimensionamiento a tracción El pilote se funda por debajo de la zona activa. Debe resistir esfuerzo de arrancamiento producido por el suelo de la zona activa al expandirse. Debe estar armado en toda su longitud. Verificación a compresión El pilote debe resistir esfuerzo de fricción negativa producido por el suelo de la zona activa al contraerse. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 20 10
11 Pilotes de Fundación Pilotes acampanados Punta acampanada en caso de: Insuficiente capacidad portante. Insuficiente resistencia al arrancamiento. Posibilidad de pérdida de resistencia friccional en zona no activa frente al ascenso de la napa. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 21 Aspectos complementarios Remover los árboles cercanos a la construcción (si se puede) ó cortar todas las raíces que se acercan a la obra e impedir el crecimiento de otras nuevas. Colocar barreras de control de humedad. Ejecutar pisos o veredas con pendiente hacia el exterior. Sobreelevar la construcción para evitar el estancamiento de aguas de lluvia. Asegurar un adecuado funcionamiento de cañerías de desagüe cloacal y pluvial (posibles filtraciones). Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 22 11
12 Barrera de control de humedad Evitar cambios en el contenido de humedad natural y por consiguiente cambios volumétricos en terrenos expansivos. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 23 Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 24 12
13 Barrera de control de humedad Ventajas: Variedad de soluciones. Buen funcionamiento (si están bien hechas). Uniformizan el hinchamiento potencial del terreno producto del retardo en el cambio de humedad. No requiere ningún tratamiento el suelo existente. Desventajas: Cuidadosa supervisión de ejecución. Espacio disponible. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 25 Asegurar un adecuado funcionamiento de cañerías de desagüe cloacal y pluvial (posibles filtraciones). Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 26 13
14 Suelos colapsables Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 27 Suelos colapsables Depósitos formados por arenas y limos, en algunos casos cementados por arcillas y sales, que resisten cargas considerables en estado secos y sufren pérdidas en la conformación estructural, acompañadas de reducción de volumen cuando se aumenta la humedad ó se saturan. La relación de vacío disminuye drásticamente al añadir agua, por efecto de la disolución del cemento interpartículas. Esto se traduce en un asiento inmediato. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 28 14
15 Importante!!! Sin la presencia del agua, el suelo no colapsa. agregado de agua Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 29 Suelos colapsables Baja plasticidad. Bajo grado de saturación (hay tensión capilar) Muy bajo peso unitario seco (alta relación de vacíos) El agua rompe los puentes cementantes entre partículas. Las partículas caen a una posición más estable. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 30 15
16 Soluciones para fundación en suelos colapsables: Eliminación y reemplazo cuando sean muy superficiales. Compactación por rodillos, pilotes de desplazamiento, apisonado. Evitar ó minimizar el humedecimiento. Prehumedecimiento. Estabilización química. Transferencia de carga por debajo del nivel de los suelos colapsables. Diseño de fundaciones resistentes al asentamiento diferencial. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 31 Estabilización química Estabilización superficial: el mejoramiento se consigue mediante la mezcla y posterior compactación del suelo con agentes químicos ó cementantes, tales como: cemento, cal, emulsiones asfálticas, sales (ej: cloruro de sodio, carbonato de sodio). Inyecciones de agentes químicos: (altos costos, frente a otros tipos de estabilizaciones). El método consiste en inyectar en todo el espesor de suelo a tratar, una solución de silicato de sodio (Densidad = 1,10 a 1,04 g/cm3). Luego de la inyección, los cambios que se observan en el suelo son: aumento significativo de la resistencia a la compresión, eliminación de la susceptibilidad al colapso y disminución de la permeabilidad. Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 32 16
17 FIN GRACIAS POR SU ATENCION!!! Fundaciones sobre suelos especiales 2 C 2017 Lámina 33 17
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