colapso de suelos arenosos
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7/17/2019 Colapso de Suelos Arenosos
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DOCENTE : ING. EDGAR CASAS AGUILAR
TEMA : COLAPSO DE SUELOS ARENOSOS POR
PRESENCIA DE SALES
ESTUDIANTE : SALON CULQUI
EZEQUIEL CICLO
X
CHACHAPOYAS 2013
ESCUELAPROFESIONAL DEINGENIERIA CIVIL
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1
CONTENIDOINTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 2
1.COLAPSO DE SUELOS ARENOSOS POR PRESENCIA DE SALES: ................................. 3
1.1. Defn!"n ........................................................................................................ 3
1.2. C#$#!%e$&'%!#' (ene$#)e' ................................................................................ 3
1.3. C*)#+'#,)-#- -e n 'e)* $e!e+%*$ -e !#$(#' en ne'%$* +#&' ...................... /
1.4. M#ne'%#!"n -e +$*,)e#' en e-f!#!*ne' '*,$e 'e)*' !*)#+'#,)e' .........
1.5. L*!#)#!"n n#!*n#) .................................................................................... 11
1.6. C#'* -e #))#' *!$$-#' en e) +#&' ................................................................ 11
1.7. M4%*-*' -e en'#5*' $e#)#-*' .................................................................... 1/
En C#+* ............................................................................................................ 1/
En e) L#,*$#%*$* ................................................................................................. 1/
1.8. SOLUCIONES PARA CIMENTACIONES EN ESTOS SUELOS ............................... 16
1.8.1. P*$ %#n%*7 +#$# +$e8en$)* 9#,$ ;e ...................................................... 16
1.8.2. Re+#$#!"n -e -#<*' .............................................................................. 20
COMENTARIOS =INALES Y CONCLUSIONES ................................................................ 21
>I>LIOGRA=?A ............................................................................................................ 22
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INTRODUCCIÓN
Los casos de fallas y colapsos en estructuras dependientes de cimentaciones que se
han producido en el país, son debido en parte al desconocimiento de las
características y el comportamiento de cierto tipo de suelos que son usado para
estos fines, y por otro lado a la incompetencia o negligencia, que se refleja
generalmente en la incapacidad de hacer lo que es requerido para un proyecto
determinado, tal como en muchos casos hemos establecido después de haberse
suscitado el problema.
Extensas áreas de nuestro país que presentan suelos arenosos colapsables,
expansivos y de rellenos sueltos, etc., que deben ser estudiados convenientementepara utiliarlos como soporte en obras de ingeniería de poca o gran envergadura,
dado a que presentan problemas principalmente de deformaci!n por cambio de
volumen del suelo, casi siempre por presencia de filtraciones de agua en exceso
del contenido de humedad natural. Estos suelos han llamado la atenci!n también en
muchas partes del mundo y han sido materia de numerosas presentaciones en
"ongresos #nternacionales y reuniones técnicas desde hace varias décadas, así como
en numerosas conferencias nacionales, lo que ha permitido adquirir algunos
conocimientos para caracteriar estos suelos y manejarlos con cuidado para que no
producan da$os en las futuras obras de ingeniería que se construyan en el país.
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%. COLAPSO DE SUELOS ARENOSOS POR PRESENCIA DESALES:
1.1. Definición: &eneralmente son suelos de origen e!lico, cuya
estructura está ligeramente cementada por sales acarreadas por la brisa
marina, con lo cual adquieren una resistencia aparente. 'on suelos en
estado metaestable o con estructura inestable, que generalmente se
presentan en áreas áridas.
En la actualidad se incluyen en este grupo de suelos a aquellos
fuertemente cementados por sales solubles, que sufren grandes
asentamientos por la lixiviaci!n de dichos materiales.
1.2. Caracter!tica! "enera#e!: Los efectos de este colapso pueden
manifestarse en forma de asientos bruscos del terreno de carácter
centimétrico hasta decimétricos. (ás raramente puede darse asientos de
alg)n metro y en casos extraordinarios de decenas de metros.
En ausencia de agua, estos suelos cementados se mantienen estables y de
modo localiado pueden alcanar una débil a moderada resistencia. #ncluso
pueden definir niveles de encostramiento que proporcionen valores
relativamente altos de peso por unidad de área. En presencia de agua, el
cemento interpartículas se disuelve y el suelo pierde la escasa capacidad
portante que tenía y colapsa. 'i además el suelo soporta la carga
correspondiente a una estructura el colapso se acent)a, y dicha estructura
tenderá a colapsar, a asentar bruscamente, produciendo importantes
patologías.
Las cimentaciones más recomendables sobre este tipo de suelos son las
cimentaciones profundas, que deben tender a sobrepasar los niveles
colapsables.
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I#(en ;e e'%$# )*' en)#!e' %e+*$#)e' *$#-* +*$ ''%#n!#'=en%e: D-)e5 @1607 M#'B*'Be @1/
*na alternativa a esta tipología para casos de suelos con potencial bajo o
medio de colapso, puede ser la cimentaci!n mediante losa de suficiente
rigide, incluso apoyada sobre una mejora de terreno, que reparta cargas lo
máximo posible con el fin de no concentrar tensiones, y +o trabajar a
tensiones lo más bajas posibles, cuidando en todos los casos al máximo la
posible afecci!n del agua al terreno sobre el que se dispone la cimentaci!n
saneamientos flexibles, colgados, realiaci!n de pruebas de saturaci!n, etc.-.
l contacto con el agua sufren cambios bruscos en su volumen por
efecto del lavado de sus cementantes sales-, debido al reacomodo
de sus partículas.
"uando el material cementante constituye gran parte de la matri delsuelo, la lixiviaci!n también genera grandes reducciones de su volumen.
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%./. C$#a%!a&i#i'a' 'e (n !(e#$ rece%t$r 'e car"a! en n(e!tr$%a!:
*na característica esencial de nuestros suelos colapsables es que
tienen una densidad baja y un grado de saturaci!n también bajo, todo pareceindicar que al disminuir el grado de saturaci!n la susceptibilidad al colapso
es mayor, esta es la ra!n por la que los problemas tienden a aparecer
con mayor frecuencia en las onas de fuerte desecaci!n, también exhiben
una cohesi!n temporal como resultado de la presencia de materiales
cementantes tales como el yeso y el carbonato de calcio. La cohesi!n
aparente es el resultado de la resistencia friccional al corte en la cual los
esfueros normales efectivos provienen de la presi!n de poro negativa que es
la succi!n en el suelo. En todo caso la condici!n de clima árido o de intensa
evaporaci!n superficial no es indispensable, ya que han ocurrido casos de
colapso cuando se humedecen suelos también en regiones no áridas. En
general, los cambios de los factores externos, la humedad principalmente y la
naturalea del electrolito que interviene en el fen!meno, son los que de una
forma u otra, afectan la matri succi!n del suelo diferencia entre la presi!n
del aire y del agua-, a los enlaces y pueden causar el cambio brusco de
volumen que se denomina colapso. La causa desencadenante delcolapso es la presencia de agua, conjuntamente con un esfuero
significativo aplicado.
Los mecanismos de colapso pueden variar en funci!n del contenido
mineral!gico de las partículas y de sus enlaces, del tipo de estructura, del tipo
de deposici!n del material, del contenido de humedad y otros factores de
naturalea electro0química.
En la mayoría de los casos de colapso investigados por nosotros
hasta la fecha son suelos con estructura panaloide y granos redondeados
unidos entre si por alguna clase de cementaci!n . En todos los casos, esta
cementaci!n era susceptible de ser disuelta cuando el suelo absorbía
agua. El mecanismo de colapso es l!gicamente un derrumbe de los granos
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hacia los vacíos, precisamente cuando desaparece la cementaci!n entre
ellos.
.sí hemos detectado que los mecanismos de colapsos más
frecuentes en suelos granulares secos son la disoluci!n de la cementaci!npor sales solubles o la destrucci!n, de un ordenamiento paralelo de
agregados de arcilla residual que enlaaban a los granos. En
suelos granulares semisaturados es la pérdida de la resistencia al corte
temporal entre los granos dada por la tensi!n capilar negativa entre ellos. En
arcillas el mecanismo es la reorientaci!n de las partículas desde una
estructura floculada hacia formas más dispersas.
En nuestro país han ocurrido casos de fallas en suelos colapsablesque los hemos estudiado detenidamente en 1isco La 2oya , y
)ltimamente en 3entanilla entre otros numerosos, que nos han
permitido verificar algunos métodos simples de identificaci!n de estos
suelos, los mismos que se indican en la Ta&#a I y la )fi"(ra c$n
criteri$ 'e i'entificación 'e !(e#$! c$#a%!a&#e! )U.S.*.R.++,
estableciéndose además una comparaci!n entre la cantidad de sales
solubles en los suelos colapsables de 3entanilla, 1isco y La 2oya conla agresividad sulfática correspondiente, con el fin de probar que un suelo
altamente colapsable también puede presentar severa agresividad sulfática
al mismo tiempo que suelos con insignificantes cantidades de sales
solubles caso de 3entanilla-, no necesariamente tienen que ser
altamente agresivos al cemento y menos por esta causa originar
asentamientos importantes como los que se presentaron en este lugar,
ya que de las investigaciones técnicamente llevadas a cabo se determin!
que en la mayoría de los casos los asentamientos, en los suelos sueltos
de origen coluvial de 3entanilla, se habían producido por graves defectos
constructivos tales como cimentaci!n sobre rellenos no compactos y
conexiones domiciliarias de servicios de agua y desag4e con graves
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defectos de instalaci!n y calidad de sus materiales )fi"(ra 'e !a#e!
!$#(&#e! ,!. a"re!i,i'a' !(#f-tica en #$! !(e#$! c$#a%!a&#e! e!t('ia'$!+.
=($# con criterio deidentificaci!n de sueloscolapsables *.'.5.6.-
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7igura de sales solubles vs.agresividad sulfática en los sueloscolapsables estudiados
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%.8. anife!tación 'e %r$&#e/a! en e'ificaci$ne! !$&re !(e#$!
c$#a%!a&#e!:
"uando ocurre el colapso del suelo sobre el que se emplaa un edificio,
pueden producirse da$os en su estructura. Estos da$os se manifiestan de
modo semejante a los generados por asientos diferenciales
fundamentalmente grietas y+o fisuras a 89:-
E';e# de giroexperimentado por ;m!dulos de viviendas.
T+*)*(&# de lesiones entabiquesperpendiculares a
En algunos casos los colapsos pueden llegar a producir asientos del
terreno que se reflejan sobre infraestructuras superficiales líneas férreas,
autovías, etc.- de modo evidente, generando da$os importantes ver
fotografía siguiente.
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=*%*($#&#: <eformaci!n envías a consecuencia deun colapso de suelo.Línea férrea
En algunos casos extraordinarios de colapso de suelos, el hundimiento de
éste puede =tragarse> literalmente algunas construcciones ver la siguiente
fotografía
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=*%*($#&#: "olapso delterreno y hundimiento delas viviendas existentes a
consecuencia del mismo
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El hecho de cimentar sobre un suelo colapsable no implica que en todos los
casos ese suelo vaya a colapsar, sino que han de darse una serie de condiciones para
que eso ocurra, tales como?
@ue no se haya identificado previamente su existencia en el suelo que
servirá de apoyo a una estructura.
@ue se producan una serie de condiciones de contorno, que constituyan
el detonante y permitan el desarrollo del potencial colapso lo más habitual
roturas o fugas de la red de saneamiento, abastecimiento, riego de
jardines, etc.-
'istema constructivo no adecuado a las características del subsuelo de la
parcela saneamientos, drenaje o tipología de cimentaci!n inadecuados-
%.9. L$ca#i0ación naci$na#?
Estos se encuentran en las regiones áridas y semiáridas. Los
dep!sitos e!licos, coluviales, residuales, tufos volcánicos pueden
ser colapsables.
En Lima, se han encontrado estos tipos de suelos en la ciudadela ntonia
(oreno de "áceres.
En otros departamentos y de manera más predomínate a nivel nacional?
Are(i%a a3e! $(e"(a.
%.A. Ca!$ 'e fa##a! $c(rri'a! en e# %a!?
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VISTA DE UN SUELO COLAPSA*LE EN LA 4O5A
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DESLI6AIENTO PRODUCIDO POR EL COLAPSO DEL SUELO EN LA 4O5A
CANAL DE IRRIGACION LA CANO CRU6A SUELOS COLAPSA*LES PROTEGIDOCON GEOSINTETICOS
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EDIFICACIONES VICTIAS DE SUELOS ARENOSOS COLAPSA*LES ENARE7UIPA
COLAPSO DE VIA CIENTADO SO*RE SUELOS ARENOSOS O7UEGUA
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COLAPSO DE SUELO ARENOSO EN A4ES POR PRESENCIA DE AGUA
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%.B. 8t$'$! 'e en!a9$! rea#i0a'$!?
1ara la evaluaci!n del potencial de colapso se procede de las dos formassiguientes?
En Ca/%$?
En!a9$ 'e Car"a Directa c$n Sat(raciónEn e# La&$rat$ri$:
En!a9$ 'e C$#a%!$
El =Ensayo de colapso de suelos>, tiene por objeto determinar la magnitud del
colapso unidimensional que se produce cuando se inunda un suelo
semisaturado.
'e define como colapso a la disminuci!n de altura que experimenta una
probeta de suelo en unas determinadas condiciones de densidad y humedad,
confinada lateralmente y sometida a una presi!n vertical constante, al ser
inundada.
"omo resultado del ensayo se determina el índice de colapso, que es el valor
del colapso determinado como el porcentaje de disminuci!n de altura que
experimenta la probeta al ser inundada, una ve alcanado el equilibrio bajo
la acci!n de la presi!n vertical seleccionada, con respecto a la altura de la
probeta en el momento de proceder a la inundaci!n.
Este procedimiento se puede utiliar para la determinaci!n de la magnitud del
colapso que se produce para una tensi!n vertical determinada, pero también
del potencial porcentual de colapso en un suelo, que es el valor del colapso
determinado como el porcentaje de disminuci!n de altura que experimenta la
probeta al ser inundada, una ve alcanado el equilibrio bajo la acci!n de la
presi!n vertical seleccionada, con respecto a la altura inicial de la probeta.
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ENSA5O DE COLAPSO
EVALUACION DEL COLAPSO INSITU CON PRUE*A DE CARGA SATURADA
ENSA5O ESTATICO DE CARGA DIRECTA
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1.;. SOLUCIONES PARA CIENTACIONES EN ESTOS SUELOS:
1ara que se desencadene el colapso de un suelo tienen que concurrir dos
circunstancias?
@ue el suelo tenga la potencialidad de colapso, determinada mediante los
ensayos y el reconocimiento geotécnico pertinente.
@ue se den las condiciones de contorno adecuadas, tales como cambios
de humedad, inundaci!n o concentraci!n de tensiones.
%.C.%.P$r tant$ %ara %re,enir#$ <a&r- (e:
6ealiar una identificaci!n geotécnica adecuada, que permita definir si
estamos o no en presencia de suelos colapsables. 1ara ello es preciso
disponer de un estudio geotécnico lo más completo posible, ya se trate de
un estudio geotécnico para un gran edificio o para una vivienda unifamiliar.
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(inimiar la posibilidad de que se desarrollen las condiciones de contorno
a las que antes hacíamos referencia.
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doptar medidas constructivas acordes al riesgo que representa la
presencia del suelo colapsable saneamiento flexible y colgado, drenajes
adecuados, tipología de cimentaci!n adecuada, preferentemente
cimentaciones profundas ejecutadas sin agua de perforaci!n, que superenlos niveles colapsables y con consideraci!n de roamiento negativo,
acerados amplios, mejoras de terreno, etc.-
&eneraci!n del "olapso por 'aturaci!n
'aneamiento y drenaje proyectados.
#mpermeabiliaci!n de suelos.
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Existencia de solados perimetrales
Evitar la proximidad de piscinas.
*so de geomembrana D<1E
Evitar la construcci!n de jardines, dise$ando jardineras.
Estabiliaci!n del terreno mediante procesos físicos o químicos.
"ompactaci!n <inámica.
écnicas de vibrosustituci!n con gravas.
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#nyecciones de impregnaci!n, de compactaci!n, etc.
écnicas de vibraci!n por explosivos.
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%.C.;.Re%aración 'e 'a=$!.
La técnica habitualmente empleada como recalce de estructuras de
edificaci!n con patologías desarrolladas a consecuencia de alg)n
fen!meno de colapsabilidad son los micropilotes. <adas lasparticularidades de este tipo de suelos y su =sensibilidad> al agua, los
micropilotes empleados en estos recalces se perforan en seco, sin agua,
la cual es sustituida por aire comprimido para ayudar en la perforaci!n.
L!gicamente en el desarrollo de las reparaciones de los da$os generados
por el colapso han de acometerse otras actuaciones específicas de la
magnitud y el alcance de dichos da$os, lo cual se determinará para cada
caso
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2
COENTARIOS FINALES 5 CONCLUSIONES.
menudo cuando ocurre un desastre, la falla coloca a los propietarios,
proyectistas y constructores en la posici!n de adversarios, entonces siempre
cualquier esfuero de soluci!n es orientado hacia la protecci!n de interesesecon!micos o prácticos lo que no siempre conduce a una buena determinaci!n de
las causas reales de la falla y menos a su adecuada soluci!n, más a)n cuando
existe la influencia política, que en nuestro medio muchas veces se ha dado,
orientando a la opini!n p)blica hacia causas o hechos que justifican una mala
ejecuci!n de la obra o que enmascaran vicios de construcci!n. Ftras veces las fallas
se esconden o no son divulgadas técnicamente por temores inherentes a posiciones
administrativas o políticas de los funcionarios responsables, evitando tomar en cuenta
el antecedente para el dise$o y construcci!n de obras futuras similares,
aumentando enormemente la posibilidad de una repetici!n catastr!fica de errores
previos.
Los #ngenieros "iviles pueden prevenir las fallas que ocurren en las
cimentaciones si hay compromiso o un formal acercamiento al problema y si se
puede comprender bajo qué circunstancias fallan los suelos permitiendo que se
desarrollen condiciones de riesgo que resultan muchas veces después encatástrofes, esto ha sido del suelo, sea colapsable, expansivo o de cualquier otra
tipo. odo esto requiere, además de hacer uso de la observaci!n y la comprobaci!n
de las predicciones, utiliando las experiencias pasadas y los métodos probados de
soluci!n que vienen a ser una necesidad en la práctica de la ingeniería del futuro,
dado a que los ingenieros civiles deben proyectar obras estables y econ!micas,
considerando las necesidades interactuantes del medio ambiente y los limitados
recursos econ!micos que disminuyen actualmente, todo lo cual impone a nuestra
profesi!n la obligaci!n de ejecutar buenos proyectos apoyados en estudios
técnicamente bien ejecutados, por profesionales id!neos y con la experiencia
necesaria para resolver los variados problemas que presentan los suelos en las
diferentes re guiones del 1er).
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6eglamento Gacional de Edificaciones 0 Gorma E09 ='uelos y "imentaciones>
5raja (. <as. =1rincipio de #ngeniería de "imentaciones>