Relleno ingenieril

INTRODUCCION

Nuestro inters como ingenieros civiles en la exploracin de suelos con presencia de rellenos es con fines de construccin para edificaciones u otras obras afines y que podran presentar problemas posteriores debido a la heterogeneidad de sus materiales y a la presencia de vacios que podran generar asentamientos de considerable consecuencia.La construccin sobre este tipo de terrenos es debida a la alta demanda de edificaciones en zonas densamente pobladas y que han tenido presencia histrica de rellenos de construccin o sanitarios a los alrededores.Se trata principalmente de la edificacin sobre materiales de rellenos, no seleccionados, heterogneos, conformados por diversos productos tales como: Cascotes de ladrillos, trapos, papeles, etc., con una matriz limosa o arenosa u otro tipo de rellenos, conformado principalmente por suelos limpios pero depositados al volteo. En ambos casos los depsitos de rellenos ante la presencia de alguna filtracin de agua ocasionan grandes asentamientos que se traduce en deformaciones, rajaduras, o colapso de la estructura.En nuestro medio dichos rellenos se presentan normalmente en antiguas canteras de exploracin de materiales que luego son utilizados como depsitos sanitarios o descombros diversos, terrenos que luego son habilitados para viviendas. Tambin se ha visto casos de depsitos sanitarios en las orillas de los ros, donde actualmente existen asentamientos humanos.

CAPITULO 1NORMA TECNICA E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES

CAPTULO 4: CIMENTACIONES SUPERFICIALESArtculo 18.- DEFINICINSon aquellas en las cuales la relacin Profundidad / ancho (Df/B) es menor o igual a cinco (5), siendoDfla profundidad de la cimentacin yBel ancho o dimetro de la misma.Son cimentaciones superficiales las zapatas aisladas, conectadas y combinadas; las cimentaciones continuas (cimientos corridos) y las plateas de cimentacin.Artculo 19.- PROFUNDIDAD DE CIMENTACINLa profundidad de cimentacin de zapatas y cimientos corridos, es la distancia desde el nivel de la superficie del terreno a la base de la cimentacin, excepto en el caso de edificaciones con stano, en que la profundidad de cimentacin estar referida al nivel del piso del stano.En el caso de plateas o losas de cimentacin la profundidad ser la distancia del fondo de la losa a la superficie del terreno natural.La profundidad de cimentacin quedar definida por el PRy estar condicionada a cambios de volumen por humedecimiento-secado, hielo-deshielo o condiciones particulares de uso de la estructura, no debiendo ser menor de 0,80 m en el caso de zapatas y cimientos corridos.Las plateas de cimentacin deben ser losas rgidas de concreto armado, con acero en dos direcciones y debern llevar una viga perimetral de concreto armado cimentado a una profundidad mnima de 0,40 m, medida desde la superficie del terreno o desde el piso terminado, la que sea menor. El espesor de la losa y el peralte de la viga perimetral sern determinados por el Profesional Responsable de las estructuras, para garantizar la rigidez de la cimentacin.Si para unaestructura se plantean varias profundidades de cimentacin, deben determinarse la carga admisible y el asentamiento diferencial para cada caso. Deben evitarse la interaccin entre las zonas de influencia de los cimientos adyacentes, de lo contrario ser necesario tenerla en cuenta en el dimensionamiento de los nuevos cimientos.Cuando una cimentacin quede por debajo de una cimentacin vecina existente, elPR deber analizar el requerimiento de calzar la cimentacin vecina segn lo indicado en los Artculos 33 (33.6).No debe cimentarse sobre turba, suelo orgnico, tierra vegetal, relleno de desmonte o rellenos sanitario o industrial, ni rellenos No Controlados. Estos materiales inadecuados debern ser removidos en su totalidad, antes de construir la edificacin y ser reemplazados con materiales que cumplan con lo indicado en el Artculo 21 (21.1).

Artculo 20.- PRESIN ADMISIBLESe determina segn lo indicado en el Captulo 3.Artculo 21.- CIMENTACIN SOBRE RELLENOSLos rellenos son depsitos artificiales que se diferencian por su naturaleza y por las condiciones bajo las que son colocados.Por su naturaleza pueden ser:Materiales seleccionados: todo tipo de suelo compactable, con partculas no mayores de 7,5 (3"), con 30% o menos de material retenido en la malla " y sin elementos distintos de los suelos naturales.Materiales no seleccionados: todo aqul que no cumpla con la condicin anterior.Por las condiciones bajo las que son colocados:1) Controlados.2) No controlados.21.1.- Rellenos Controlados o deIngenieraLos Rellenos Controlados son aquellos que se construyen con Material Seleccionado, tendrn las mismas condiciones de apoyo que las cimentaciones superficiales.Los mtodos empleados en su conformacin, compactacin y control, dependen principalmente de las propiedades fsicas del material. El Material Seleccionado con el que se debe construir el Relleno Controlado deber ser compactado de la siguiente manera:Si tiene ms de 12% de finos, deber compactarse a una densidad mayor o igual del 90% de la mxima densidad seca del mtodo de ensayo Proctor Modificado, NTP 339.141 (ASTM D 1557), en todo su espesor.Si tiene igual o menos de 12% de finos, deber compactarse a una densidad no menor del 95% de la mxima densidad seca del mtodo de ensayo Proctor Modificado, NTP 339.141 (ASTM D 1557), en todo su espesor.En todos los casos debern realizarse controles de compactacin en todas las capas compactadas, a razn necesariamente, de un control por cada 250 m2con un mnimo de tres controles por capa. En reas pequeas (igual o menores a 25 m2) se aceptar un ensayo como mnimo. En cualquier caso, el espesor mximo a controlar ser de 0,30 m de espesor.Cuando se requiera verificar la compactacin de un Relleno Controlado ya construido, este trabajo deber realizarse mediante cualquiera de los siguientes mtodos:Un ensayo de Penetracin Estndar NTP 339.133 (ASTM D 1586) por cada metro de espesor de Relleno Controlado. El resultado de este ensayo debe ser mayor a N 60= 25, golpes por cada 0,30m de penetracin.Un ensayo con Cono de Arena,NTP 339.143 (ASTM D1556) por medio de mtodos nucleares, NTP 339.144 (ASTM D2922), por cada 0,50 m de espesor. Los resultados debern ser: mayores a 90% de la mxima densidad seca del ensayo Proctor Modificado, si tiene ms de 12% de finos; o mayores al 95% de la mxima densidad seca del ensayo Proctor Modificado si tiene igual o menos de 12% de finos.21.2. Rellenos no ControladosLos rellenos no controlados son aquellos que no cumplen con el Artculo 21.1. Las cimentaciones superficiales no se podrn construir sobre estos rellenos no controlados, los cuales debern ser reemplazados en su totalidad por materiales seleccionados debidamente compactados, como se indica en el Artculo 21 (21.1), antes de iniciar la construccin de la cimentacin.

Artculo 22.- CARGAS EXCNTRICASEn el caso de cimentaciones superficiales que transmiten al terreno una carga vertical Qy dos momentosMxyMyque actan simultneamente segn los ejesxey respectivamente, el sistema formado por estas tres solicitaciones ser estticamente equivalente a una carga vertical excntrica de valorQ, ubicada en el punto (ex,ey) siendo:El lado de la cimentacin, ancho (B) o largo (L), se corrige por excentricidad reducindolo en dos veces la excentricidad para ubicar la carga en el centro de gravedad delrea efectiva =BLEl centro de gravedad del rea efectiva debe coincidir con la posicin de la carga excntrica y debe seguir el contorno ms prximo de la base real con la mayor precisin posible. Su forma debe ser rectangular, an en el caso decimentaciones circulares. (Ver Figura N 6).Artculo 23.- CARGAS INCLINADASLa carga inclinada modifica la configuracin de la superficie de falla, por lo que la ecuacin de capacidad de carga deber ser calculada tomando en cuenta su efecto.Artculo 24.- CIMENTACIONES SUPERFICIALES ENTALUDESEn el caso de cimientos ubicados en terrenos prximos a taludes o sobre taludes o en terreno inclinado, la ecuacin de capacidad de carga debe ser calculada teniendo en cuenta la inclinacin de la superficie y la inclinacin de la base de la cimentacin, si la hubiera.Adicionalmente debe verificarse la estabilidad del talud, considerando la presencia de la estructura. El factor de seguridad mnimo del talud, en consideraciones estticas debe ser 1,5 y en condiciones ssmicas 1,25.Figura N 6 Cimientos cargados excntricamente

CAPITULO 2MARCO CONCEPTUAL2.1 CIMENTACIONES SUPERFICIALESPara llevar a cabo satisfactoriamente un proyecto de cimentaciones se debe tener en cuenta dos caractersticas principales:La cimentacin debe ser segura para soportar una falla por corte en el suelo que lo porta. La cimentacin no deber sufrir asentamientos excesivos2.1.1 CAPACIDAD DE CARGA LTIMAEl asentamiento se incrementa bajo una carga aplicada gradualmente.Cuando la carga toma un valor de qU, se produce una falla sbita en el suelo que soporta a la cimentacin. Esta carga qU se denomina Capacidad de Carga Ultima de la Cimentacin.Se presentan tres tipos de falla por corte.Falla por Corte General: Es tipo de falla sbita del suelo, que vaacompaada por una falla en la superficie del terreno. Se presentan en arenas densas o arcillas duras.Falla por Corte Local: Para suelos arenosos o arcillosos de compacidad media, un incremento de la carga en la cimentacin estar acompaado por un incremento considerable de los asentamientos. Cuando la carga alcanza un valor de qu(l) el movimiento de la cimentacin estar acompaado por giros sbitos, y grandes asentamientos se producirn al alcanzar 'la capacidad de carga ltima qu. En este caso la superficie de falla en el suelo se extiende gradualmente hacia fuera de la cimentacin.Falla de Corte por Punzonamiento: En arenas sueltas o blandas la superficie de falla no se extender a la superficie del terreno. Para valores de carga ms grandes que qu, la grafica Carga VS. Asentamiento tendr una fuerte pendiente y ser prcticamente lineal

2.1.2 TEORIA DE LA CAPACIDAD DE CARGA DE TERZAGHITerzaghi fue el primero en presentar una teora racional para la evaluacin de la capacidad de carga ltima de cimentaciones superficiales rugosas. De acuerdo a esta teora una cimentacin superficial est definida por la siguiente relacin:Df BDonde:Df = profundidad de la base de la cimentacinB = ancho de la cimentacin.

Posteriormente otros investigadores propusieron que una cimentacin superficial est definida por:Df =3 ~ 4B

CASO DE FALLA GENERAL

La zona de falla bajo una cimentacin se puede dividir en tres partes:ZONA I: Tringulo ACD debajo la cimentacin.ZONA II: Zona de corte radial ~ tringulos- ADF y CDEZONA III: Zona pasiva de Rankine ~ tringulos AFM y CEGSegn Terzaghi, el ngulo de falla es igual al ngulo de friccin interna;a=Usando anlisis de equilibrio limite:qu = cNc +qNq + 12gBNgDonde:c = cohesin del suelog =peso unitario del sueloq = g DfNc Nq Ng = Factores de Capacidad de Carga (adimensional y funcin solo de )

CIMENTACION CUADRADA:qu = 1.3cNc + qNq + 0.4gBNgCIMENTACION CIRCULAR:qu = 1.3cNc + qNq + 0.3gBNg

CASO DE FALLA LOCALSegn Terzaghi:c'=23 c '= tan-123tanqu = 23cN'c + qNq + 12gBNg CIMENTACION CORRIDAqu = 0.867cNc + qNq + 0.4gBNg CIMENTACION CUADRADAqu = 0.867cNc + qNq + 0.3gBNg CIMENTACION CIRCULARNc Nq Ng = Factores de Capacidad de Carga (adimensional y funcin solo de ) : se obtiene de los bacos Nc Nq Ng = Nc Nq Ng

2.1.3 ECUACION GENERAL DE CAPACIDAD DE CARGAMeyerhof propuso las siguientes ecuaciones que toman en cuenta aspectos que no se incluyen en la ecuacin de Terzaghi, como por ejemplo* Cimentaciones rectangulares* Resistencia al esfuerzo cortante a lo largo de la superficie de falla del suelo sobre la cimentacin.* Inclinacin de la carga, etc.qu=c Nc Fcs Fcd Fci + q Nq Fqs Fqd Fqi + 0.5gB Ng Fgs Fgd Fgidonde:q = gDfg= peso unitario del sueloB = ancho de la cimentacinFcs, Fqs, Fgs= factores de formaFcd, Fqd, Fgd = factores de profundidadFci, Fqi, Fgi = factores o de inclinacin de carga oNc Nq Ng = factores de capacidad de carga

FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGALa naturalezabsica de la superficie de falla, como fue presentada por Terzaghi, es correcta, pero a = 45 + 2 y no a = .Nq=etantg2(45+2)Nc=( Nq-1)c tgNg=2( Nq+1) tg

FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA | | Nc | Nq | Ng | Nq / Nc | tg |012345678910111213141516171819202122232425262728293031323334

35363738394041424344454647484950 | 5.145.355.635.906.196.496.817.167.537.928.358.809.289.8110.3710.9811.6312.3413.1013.9314.8315.8216.8818.0519.3220.7222.2523.9425.8027.8630.1432.6735.4938.6442.1646.1250.5955.6361.3567.8775.3183.8693.71105.11118.37133.88152.10173.64199.26229.93266.89 | 11.091.201.311.431.571.721.882.062.252.472.712.973.263.593.944.344.775.265.806.407.077.828.669.6010.6611.8513.2014.7216.4418.4020.6323.1826.0929.4433.3037.7542.9248.9355.9664.2073.9085.3899.02115.31134.88158.51187.21222.31265.51319.07 | 00.070.150.240.340.450.570.710.861.031.221.441.691.972.292.653.063.534.074.685.396.207.138.209.4410.8812.5414.4716.7219.3422.4025.9930.2235.1941.0648.0356.3166.1978.0392.25109.41130.22155.55186.54224.64271.76330.35403.67496.01613.16762.89 | 0.200.200.210.220.230.240.250.260.270.280.300.310.320.330.350.360.370.390.400.420.430.450.460.480.500.510.530.550.570.590.610.630.650.680.700.720.750.770.800.820.850.880.910.940.971.011.041.081.121.151.20 | 00.020.030.050.070.090.110.120.140.160.180.190.210.230.250.270.290.310.320.340.360.380.400.420.450.470.490.510.530.550.580.600.620.650.670.700.730.750.780.810.840.870.900.930.971.001.041.071.111.151.19 |

a) Factores de FormaFCS = 1 + BL NqNcFqS = 1 + BL tgFqS = 1 - 0.4 BLdonde, L=longitud de la cimentacin (L >B)

b) Factores de ProfundidadSe recomienda el uso de los siguientes factores propuestos por Hansen(1970): Condicin (a) Df / B 1FCd = 1 + 0.4DfBFqd = 1 + 2tg(1-sen)2 DfBFgd = 1

Condicin (b) Df / B > 1FCd = 1 + 0.4tg-1DfBFqd = 1 + 2tg(1-sen)2 tg-1 DfBFgd = 1

c) Factores de InclinacinSegn Meyerhof (1963); Hanna y Meyerhof (1981): jFci =Fqi =1-902Fgi =1-2donde = inclinacin de la carga en la cimentacin con respecto a la verticald) Factor de SeguridadPara estimar la capacidad admisible del terreno se requiere aplicar un factor de seguridad (FS) a la capacidad ltima, como se muestra a continuacin:qad=quFSSin embargo, algunos ingenieros prefieren aplicar el factor de seguridad a la capacidad ltima neta, la cual est definida como la carga ltima que puede soportar el suelo en exceso de la carga generada por el suelo en el nivel de fundacin:Por lo tanto:qnetu = qu - qEn la mayora de los casos se considera un valor mnimo FS entre 3 y 4

Modificacin de las Ecuaciones de Capacidad de Carga por Presencia del Nivel FreticoPara considerar el empuje hidrosttico se requiere considerar el efecto del agua en las ecuaciones, dependiendo de la ubicacin del nivel fretico

Caso l: Si el nivel fretico est ubicado entre O< < Dfq = DI g + D2 (gsat gw)donde:gsat =peso unitario del suelo saturadogw= peso unitario del aguaAdems; el valor del ltimo trmino de la ecuacin de capacidad de carga tiene que serreemplazado porg=(gsat gw)

Caso II: Si el nivel fretico est ubicado entre O< d < Bq=gDfAdems, el valor de del ltimo trmino de la ecuacin de capacidad de carga puede ser reemplazado porg=g+dB (g g)Se asume que no existe flujo de agua en el suelo

2.2 CRITERIOS DE DISEO DE CIMENTACIONES2.2.1 TIPOS DE CRITERIOSEsfuerzo Permisible Transmitido se obtiene empricamente al observar que la presin mxima no causa dao estructural en diferentes condiciones de suelos. Lo anterior no significa que no ocurrirn asentamientos. Esta presin admisible es vlida para tamaos de cimentacin y tipos de estructuras para las cuales las reglas prcticas se han establecido. Los valores son conservadores y es difcil averiguar en qu datos han sido basados. Las fallas registradas se atribuyen a mala clasificacin de suelos, en vez de mala regla emprica. En muchos casos se verifica con ensayos de carga, que pueden no ser significativos.Factor de Seguridad contra Falla por Capacidad PortanteEs un mtodo ms racional que el anterior. Debe evitarse este tipo de falla. El factor de seguridad (2 a 4) debe reflejar no slo la incertidumbre en el anlisis de capacidad portante, sino la observacin terica y prctica que el asentamiento no es excesivo. No debe usarse sin estimar el asentamiento. Se presenta la forma de determinar q.Movimientos PermisiblesEs el verdadero criterio de diseo para la mayora de estructuras. Existen dos problemas al aplicar el criterio: (a). Qu movimiento puede ser tolerado por la estructura y (b). Cmo sepueden predecir tales movimientos.

2.2.2 MOVIMIENTOS PERMISIBLESExiste una gran cantidad de informacin disponible sobre mtodos de prediccin de asentamientos en edificaciones, ms poca informacin sobre la cantidad y tipo de movimiento que la edificacin puede tolerar sin causar dao. Es necesario determinar el asentamiento permisible.Criterios de DiseoEl asentamiento tiene importancia por tres razones: aspecto, condiciones de servicio y daos a la estructura. Los tipos de asentamiento son:a. Asentamiento Uniformeb. Inclinacinc. Asentamiento No-UniformeExisten asentamientos mximos y asentamientos diferenciales. El asentamiento diferencial se caracteriza por la distorsin angular. El asentamiento admisible depende de muchos factores, tal como se ilustra en la Tabla 14.1 y la Fig.14.8 de Lambe y Whitman.

Relacin entre Asentamiento y DaoTiene mayor importancia el asentamiento diferencial que el total, an cuando es ms difcil estimar el diferencial. Lo anterior es debido a que la magnitud del diferencial depende del suelo y la estructura. Usualmente se establecen relaciones entre la distorsin mxima y el asentamiento diferencial mximo, luego se tiene relaciones entre el asentamiento diferencial mximo y el asentamiento mximo de una zapata. Usualmente se especifica para zapatas de edificios comerciales un asentamiento total admisible de 1 pulgada.

2.2.3 PROCEDIMIENTOS DE DISEO PARA ZAPATAS EN ARENA EN BASE A ENSAYOS SPTDEFINICIONESDimensiones

CargasQDL=Peso columna + zapata + suelo encimazapata-Ubase (B.L) = Carga permanente.QLL=Carga viva normal (acta ms de una vez al ao), incluye cargas normales de viento y nieve.max QLL = Carga viva mxima posible.Ws = Peso total del suelo por encima de base de zapata (antes de la excavacin excepto stanos)- empuje hidrosttico.Ws = (B.L) (d. - Ubase)Qnet = Carga neta normal = (QDL Ws) + QLLmax Qnet = Carga neta mxima = (QDL Ws) + max QLL

Esfuerzosq = Esfuerzo total en la base de la zapataq = Esfuerzo neto en la base de la zapata = q - d. - uqa = q permisible (diseo)

Deformaciones = Asentamiento (pulg., cm).a = Asentamiento permisible / L = Distorsin = Asentamiento diferencial

Pasos en el Diseoa. Determine el valor de N promedio (se recomienda SPT cada 0.75m) a lo largo de z=B para todos los sondajes.b. Utilice para el diseo el valor promedio ms bajo de N de un solo sondaje. Nota: Si N2-3q en base a QDL + max QLLf. Vea el libro de Terzaghi y Peck, pp 508-510 para:g. Verificar el efecto de max Qnet en h. Ajustar qa por el tamao de la zapata

2.3 ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIONEl asentamiento por consolidacin se da a lo largo del tiempo, y ocurre en suelos arcillosos saturados cuando son sometidos a una cargacreciente causada por la construccin de una cimentacin. En base a las ecuaciones para el asentamiento unidimensional por consolidacin, podemos escribir:

Figura: Clculo del asentamiento por consolidacin

Note que el incremento de presin, p, sobre el estrato de arcilla no es constante con la profundidad. La magnitud de p decrecer con el incremento de la profundidad medida desde el fondo de la cimentacin. Sin embargo, el incremento promedio de presin puede aproximarse por:

donde pt, y p, son los incrementos de presin arriba, en medio y en el fondo del estrato de arcilla causados por la construccin de la cimentacin.

EJEMPLO:

Una cimentacin de 1m x 2m en planta se muestra en la figura. Estime el asentamiento por consolidacin de la cimentacin.Solucin: La arcilla esta normalmente consolidada. EntoncesSc=CcH1+e0logp0+ppromp0

po= (2.5)(16.5) + (0.5)(17.5 9.81) + (1.25)(16 9.81)= 41.25 + 3.85 + 7.74 = 52.84 kN/m2

De la ecuacin de pprompprom=16pt+4pm+pbAhora puede elaborarse la siguiente tabla (nota: L = 2 m; B = 1 m):

ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACION.COMENTARIOS GENERALES Y UN CASO HISTORIA

Al predecir el asentamiento por consolidacin y su rapidez en condiciones de campo reales, el ingeniero tiene que hacer varias suposiciones simplificatorias. stas se refieren al ndice de compresin, al coeficiente de consolidacin, a la presin de preconsolidacin, a las condiciones de drenaje y al espesor del estrato de arcilla. La estratificacin del suelo no es siempre uniforme y conpropiedades ideales; por consiguiente, el comportamiento en el campo se desva de lo predicho, requirindose entonces ajustes durante la construccin. El siguiente caso de consolidacin, reportado por Schnabel (1972), ilustra esta realidad.La figura adjunta muestra las condiciones del subsuelo para la construccin de un edificio escolar en Waldorf, Maryland. Suelos de arena y grava del pleistoceno superior estn soportadas por depsitos de arena limosa fina muy suelta, de arcilla limosa suave y de limo arcilloso. Los estratos ms suaves estn sobre varias capas de arcilla limosa rgida a firme, limo arcilloso y limo arenoso hasta una profundidad de 50 pies. Antes de que comenzara la construccin del edificio, un terrapln compactado con espesor de 8 a 10 pies fue colocado sobre la superficie del terreno. Este terrapln inici el asentamiento por consolidacin en la arcilla limosa suave y en el limo arcilloso.

FIGURA: Condiciones del subsuelo para la construccin de un edificio escolar (nota: los valores SPT N no estn corregidos, es decir, NF; segn Schnabel, 1972)

Para predecir la velocidad de asentamiento en base a los resultados de pruebas de laboratorio, los ingenieros hicieron las siguientes aproximaciones:a. La presin, pc, de preconsolidacin fue de 1600 a 2800 lb/pies2 en exceso de la presin existente de sobrecarga.b. El ndice de expansibilidad, Cs, fue de entre 0.01 y 0.03.c. Para los estratos ms compresibles, Cv -- 0.36 pie2/da y para los estratos ms rgidos de suelo, Cv 3.1 pie2/da.El asentamiento total porconsolidacin fue estimado aproximadamente igual a 3 pulgadas. Se esper que bajo condiciones de drenaje doble, el 90% del asentamiento ocurriese en 114 das.

FIGURA: Comparacin del asentamiento por consolidacin medido y predicho con el tiempo (segn Schnabel, 1972)

La figura muestra una comparacin de los asentamientos medidos y predichos con el tiempo, indicando quea. Sc(observado)Sc(estimado)0.47b. 90% del asentamiento ocurri en aproximadamente 70 das; por consiguiente t90(observado) /t90(estimado) 0.58.Se cree que el relativamente rpido asentamiento en el campo se debe a la presencia de un estrato de arena fina dentro de depsitos miocnicos.

CAPITULO 3CIMENTACIONES EN RELLENOS3.1 LA MEJORA DE LOS SUELOSEl suelo como material ingenieril, se diferencia de la piedra, la madera y otros materiales naturales por el hecho de que puede ser modificado para darle las caractersticas deseadas. La mejora del suelo es una prctica antiqusima que permite construir en terrenos con condiciones marginales, por lo que se emplea con frecuencia en la ingeniera geotcnica contempornea.La correccin se realiza a travs de mtodos aplicados in situ o mediante la construccin de rellenos artificiales. En cualquier caso, los objetivos son una mayor capacidad de carga y la prevencin de asentamientos. Se han desarrollado muchas tcnicas, como densificacin, sobrecarga, nivelacin y construccin de rellenos, que gozan de amplia aceptacin.Estos mtodos han sido la causa, en buena medida, del creciente uso de terrenosmarginales a bajo costo.

3.2 COMPACIDAD DE LOS RELLENOSLa construccin en zonas urbanas cada da obliga ms al reconocimiento de la presencia de los rellenos y al tratamiento de los mismos.Los principales problemas que se plantean con las cimentaciones en estos horizontes son:* La heterogeneidad de los mismos.* Grandes movimientos asociados con sobrecargas no excesivamente altas.* Dificultad de predecir su comportamiento.* La no-validez de los supuestos para otro tipo de suelos.La compacidad de estos rellenos suele ser muy baja, con ndices de poros muy altos, siendo en general estructuras muy abiertas. No presentan cohesin, aunque si dadas las caractersticas de los materiales una ligera trabazn.Aunque no pueden estudiarse sus propiedades geomecnicas en laboratorio, se proponen los siguientes valores del mdulo de deformacin para rellenos:

En general es desaconsejable siempre la construccin sobre rellenos, debindose producir el saneado de los mismos o el atravesarlos con la cimentacin. No obstante, existen mtodos como precargas, compactaciones o inundaciones para provocar el colapso que pueden ser efectivas.Con respecto a las cimentaciones superficiales, algunas medidas a tener en cuenta con respecto a la aparicin de rellenos son las siguientes:* Se precisa un tratamiento del relleno a no ser que por su antigedad o composicin, no sean esperables asientos superiores a 5 cm.* Las zapatas debern tener tensiones de 1 Kg/cm2 como valores mximos, presentando arriostramiento.* En naves, lassoleras deben ir independientes de muros y pilares mediante juntas.* Se puede proceder a la sustitucin del material localmente bajo cada zapata.* Las losas pueden ser solucin si se interpone una capa de material compactado.Rellenos artificialesEn el presente sub-captulo, el trmino relleno se refiere a los materiales trreos que se usan principalmente para nivelar o elevar la superficie del terreno, y no a las estructuras de contencin, como diques de tierra. Sin embargo, casi todos los principios generales que se presentan son aplicables a ambos tipos de obras. La mayor parte de los terrenos necesitan algn tipo de relleno artificial, al menos para asentar las losas (firmes) para pisos y pavimentos. No obstante, esos rellenos presentan muchos problemas, como compactacin inadecuada, cambios de volumen y asentamientos imprevistos causados por su propio peso. A fin de obviar esos problemas, los rellenos se consideran elementos estructurales del proyecto, de modo que tambin se disean con esmero. Los materiales y su granulometra, colocacin, grado de compactacin y, ocasionalmente, espesor, deben ser cuidadosamente elegidos para soportar las cargas previstas.Existen dos tipos bsicos de relleno: el que se hace en seco mediante maquinaria y tcnicas ordinarias de movimiento de tierras, y el que se realiza en hmedo con dragas hidrulicas. Este ltimo tipo es el que se suele utilizar para la construccin de bordes de contencin de aguas o para grandes rellenos.Hay una amplia variedad de materiales y tamaos de partculasque resultan adecuados para rellenos en la mayor parte de los casos, aunque se debe evitar el uso de materia orgnica y basura. La economa sugiere que el banco de materiales de rellenos est lo ms cerca posible del lugar de la obra y, sin embargo, esto mismo cancela la posibilidad de usar ciertos tipos de material.Por ejemplo, es probable que los factores econmicos impidan el secado de suelos de grano fino saturados con agua. En casi todos los rellenos, el tamao mximo de los fragmentos para la capa de 45 cm situada inmediatamente por debajo de los cimientos, losas o a la superficie del terreno, debe ser de 7,5 cm de dimetro, es decir, una sexta parte del espesor.La prueba ms comn para evaluar la utilidad aproximada de los suelos como material de relleno y fijar una especificacin de compactacin mnima es la prueba de relacin humedad-densidad (ASTM D698 y D1557), a la tambin se da el nombre de prueba Proctor. En la figura .... se presenta un ejemplo de prueba Proctor, con los resultados correspondientes a arenas, limos y arcillas, as como la lnea de saturacin del 100%, o de cero burbujas de aire. Es necesario realizar varias pruebas sobre el material de relleno y establecer su relacin estndar de humedad -densidad. El punto ms elevado de la curva representa la mxima densidad obtenible en laboratorio, segn el mtodo de prueba, y el contenido ptimo de humedad.Las dos pruebas de la ASTM representan diferentes niveles de trabajo de compactacin. No obstante, en el campo se puede realizar una compactacin ms intensa que enel laboratorio. De este modo, es factible que exista una diferente relacin de humedad-densidad en el terreno; por tanto, los resultados de la prueba Proctor no deben ser considerados como una propiedad inherente del material. Las curvas indican el contenido de humedad y el control que se necesita en el campo a fin de obtener la densidad especificada.

3.3 COMPACTACIN DE LOS RELLENOSEl grado necesario de compactacin de los rellenos se expresa normalmente como un porcentaje mnimo de la mxima densidad en seco, obtenida mediante una prueba de laboratorio, que se debe lograr dentro de ciertos lmites estipulados de humedad. Por lo general se especifican densidades que representan del 90 al 100% de densidad mxima, cuando el contenido de humedad es del 2 al 4% del contenido ptimo de humedad. (La prueba ASTM D1557 sirve como punto de referencia cuando se necesita una gran capacidad de carga y baja compresibilidad; la ASTM D698 es adecuada si los requisitos no son tan estrictos, como sucede en zonas de estacionamiento, aparcamiento). En casi todos los rellenos, basta con un 90 a 95% de la densidad mxima; la compactacin del 100% es necesaria en el caso de carreteras, zapatas de cimentacin y otras estructuras de las edificaciones industriales intensamente cargadas.Ntese que las densidades del campo pueden representar ms del 100% del valor mximo calculado en laboratorio. Adems, si se hace un trabajo de compactacin ms intenso, esas densidades se pueden lograr con humedades por debajo de la curva establecida en el laboratorio. Noobstante, no se debe sobrecompactar los materiales de grano fino que estn en el lado seco de la curva ptima, ya que luego pueden expandirse y aflojarse al saturarlos con agua.Los rellenos ordinarios, En las construcciones industriales, se construyen en capas de 10 a 60 cm de espesor. Cada capa se compacta antes de colocar la siguiente. El grado de compactacin real se determina por medio de pruebas de densidad, efectuadas en el campo, sobre muestras de cada capa. Para ese fin, es necesario medir la densidad hmeda y el contenido de humedad, aparte de calcular la densidad en seco. Las densidades se miden en el campo con los mtodos de cono de arena (ASTM D1556) o de globo volumtrico (ASTM D2167), si la muestra no est alterada, o en caso contrario con el medidor nuclear de humedad-densidad (Densmetro Nuclear). A menudo basta con una prueba por cada 350 a 900 m3 de relleno.En proyectos a gran escala, en los que se utiliza maquinaria pesada de compactacin, es posible tender capas de 45 a 60 cm y ms de espesor. Sin embargo, en casi todos los proyectos los espesores de las capas deben ser limitados al mximo que garanticen la densidad exigida los equipos de compactacin disponibles en Obra.Por lo general no es necesario compactar los rellenos hidrulicos que se construyen con suelos dragados en el momento de colocarlos; algunos, incluso, jams se compactan. En estos casos, un fenmeno comn es la segregacin de las fracciones de limos y arcillas dentro del material dragado, pero esto no tiene efectos nocivos; sin embargo, se debe evitar laacumulacin de estos materiales finos en los huecos adyacentes a los bordes o debajo de estructuras. El uso adecuado de diques internos, vertederos y tcnicas de decantacin impide tal acumulacin.Siempre se debe tener presente que los rellenos son cargas muertas muy pesadas, por lo que pueden someter a esfuerzos muy intensos los estratos subyacentes del suelo, incluso los profundos. Una capa de 30 cm de relleno compactado equivale, en carga, a 1.5 niveles de un edificio ordinario de oficinas. Se pueden presentar problemas indeseables, tales como, si una edificacin est plantada a horcajadas encima de la lnea de contencin de un relleno, es muy probable que ocurra un asentamiento diferencial perfectamente delineado.Los rellenos hidrulicos profundos llegan a ocasionar hundimientos superficiales del orden de varios decmetros.Las estructuras apoyadas en pilotes, con firmes (losas a nivel del terreno) asentados en rellenos profundos, pueden, conforme el relleno se asienta, sufrir daos ocasionados por la diferencia de movimiento de los firmes, entradas de servicio y entradas principales respecto a la estructura piloteada.

3.4 INSPECCIN VISUAL DE RELLENOSDebido a que estos suelos son casi imposibles de clasificar desde el punto de vista de la cuantificacin de propiedades ingenieriles, se hace indispensable una exhaustiva descripcin visual. Para ello se deber contar con la siguiente informacin:1. Origen del material2. Presencia de grandes interferencias enterradas (p.e. bloques de hormign, mampostera, tanques, etc.),3. Presencia de oquedades,4. Desperdicios qumicos o venenosos,5. Materia orgnica, indicando el grado de descomposicin,6. Olores penetrantes,7. Colores que llamen la atencin,8. Fechas legibles en diarios enterrados,9. Signos de calentamiento bajo la superficie (p.e. vapores que emanan de las exploraciones),

3.5 PATOLOGAS EN CIMENTACIONES: RELLENOS ESTRUCTURALESEl crecimiento que ha experimentado la edificacin en estos ltimos aos ha implicado que la construccin se realice sobre suelos ms complicados que anteriormente eran desechados por sus malas caractersticas, hoy en da aparecen nuevas tcnicas y sistemas de mejoras de suelos, como es el caso de los Rellenos Estructurales que abordaremos en esta ficha.Los rellenos estructurales constituyen una mejora de terreno, en donde se sustituye un terreno de deficientes condiciones geotcnicas o se mejora mediante el aporte de materiales controlados y compactados, para que posteriormente apoyen sobre ellos las cimentaciones de los edificios.Es necesario el conocimiento con exactitud del tipo de terreno existente para poder definir correctamente el alcance del mismo y determinar los parmetros que se desean alcanzar como nica forma de poder establecer los sistemas de control que se consideren precisos para garantizar la consecucin de los objetivos previstos y su compatibilidad con la cimentacin proyectada. El proyecto de edificacin debe de incluir las caractersticas del relleno junto a sus condiciones de colocacin y compactacin, las cualesse deben de comprobar despus de la compactacin para poder asegurar su estabilidad evitando cualquier perturbacin sobre el subsuelo natural.Descripcin y Origen de los DaosLas causas de aparicin de patologas en edificaciones en donde se han utilizado rellenos estructurales son muy variadas, pudiendo hacer una clasificacin atendiendo al origen de la causa, teniendo por lo tanto causas intrnsecas y causas extrnsecas.Causas intrnsecas, debido a los defectos en el proyecto o en la ejecucin, situaciones que se podran haber evitado con un proyecto o ejecucin correctos.Derivados del proyecto podremos tener patologas que se deben a la falta de idoneidad de los materiales, ensayos de reconocimiento insuficientes, falta de definicin de los materiales de relleno, falta de definicin de los valores de compactacin, etc.Derivados de la ejecucin: podremos tener patologas que se deben a la disposicin de materiales no adecuados, errores en la compactacin de los rellenos, errores en las impermeabilizaciones de saneamientos, etc.Causas extrnsecas, debido a variaciones producidas en el edificio o en su entorno que modifican las caractersticas existentes cuando se proyecto el edificio, podran deberse a incrementos de sobrecargas, variacin en nmero de plantas o stanos, construcciones en las inmediaciones no previstas que provoquen descalces de la cimentacin por desconfinamiento del relleno, vibraciones, variaciones en el nivel fretico, fugas o escapes de agua, etc.Figura: Esquema de Esfuerzos y Falla en la Estructura debidoa asentamientos Diferenciales.

A mediados de los aos 50 se realizaron estudios sobre los asientos mximos diferenciales por Skempton y McDonal, posteriormente completados por Bjerrum, basndose en casos reales de edificios y estableciendo unos criterios de limitacin de asientos para que no ocurrieran patologas.La estructuras de las edificaciones son elementos con gran rigidez, mientras que los rellenos tienen una rigidez menor y en cierta medida dependen tanto de la naturaleza de los materiales como de la compactacin a la que se vean sometidos, la aparicin de grietas es como consecuencia de la interaccin entre el suelo y estructura, y de los movimientos o deformaciones provocadas a los niveles de rellenos estructurales, deformaciones que no son asimilados por el edificio producindose grietas de traccin en las zonas de mayor rigidez del edificio como son las tabaqueras y cerramientos hasta resultar daada la estructura.Cuando aparece una distorsin creada por la diferencia de asiento de una zona con respecto a otra, porque un pilar asienta ms que otro, se crea un estado tensional con sus isostticas de compresin y traccin, las grietas se generan donde la tensin de traccin es mxima, si el asiento diferencial es de poca entidad las fuerzas sern absorbidas por la estructura, pero si el asiento diferencial es capaz de agotar la resistencia de los tabiques se producirn agrietamientos segn una lnea perpendicular al esfuerzo no resistido.Las anisotropas y heterogeneidades de resistencia (por presencia de huecos en tabiqueso por otros factores) modifican la morfologa de los agrietamientos, pudiendo a veces aparecer grietas horizontales y verticales en forma de escalera, familias de grietas verticales en las uniones, etc.Prevencin de los DaosPara una prevencin de patologas debidas a la presencia de un relleno estructural se debe de prestar gran atencin al proceso de ejecucin de los rellenos estructurales, controlando muy cuidadosamente tanto el proceso de compactacin como el control posterior del relleno para que no se generen heterogeneidades en las compactaciones que provoquen el desarrollo de asientos diferenciales superiores a los tolerables por la estructura.Los criterios de seleccin del material adecuado para su utilizacin en un relleno se basan en la obtencin, tras el proceso de compactacin, de la resistencia, rigidez y permeabilidad necesarias en el relleno. Estos criterios dependern, por tanto, del propsito del relleno y de los requisitos del servicio o construccin a disponer sobre el mismo.Los materiales que, segn los casos, pueden ser utilizados para rellenos de edificacin incluyen la mayor parte de los suelos predominantemente granulares e incluso algunos productos resultantes de la actividad industrial tales como ciertas escorias y cenizas pulverizadas. Algunos productos manufacturados, tales como agregados ligeros, podrn utilizarse en determinados casos. Los suelos cohesivos podrn ser tolerables pero requieren una especial seleccin y las condiciones de colocacin y compactacin precisas.

Procedimientos deColocacin y Compactacin del RellenoSe establecern los procedimientos de colocacin y compactacin del relleno para cada zona o tongada de relleno en funcin de su objeto y comportamiento previstos.Los procedimientos de colocacin y compactacin del relleno deben asegurar su estabilidad en todo momento evitando adems cualquier perturbacin del subsuelo natural.El proceso de compactacin se definir en funcin de la compacidad a conseguir y de los siguientes factores:a. Naturaleza del material;b. Mtodo de colocacin;c. Contenido de humedad natural y sus posibles variaciones;d. Espesor inicial y final de tongada;e. Temperatura ambiente y posibles precipitaciones;f. Uniformidad de compactacin;g. Naturaleza del subsuelo;h. Existencia de construcciones adyacentes al relleno.El relleno que se coloque adyacente a estructuras debe disponerse en tongadas de espesor limitado y compactarse con medios de energa pequea para evitar dao a estas construcciones.Previamente a la colocacin de rellenos bajo el agua debe dragarse cualquier suelo blando existente.

Control del RellenoEl control de un relleno debe asegurar que el material, su contenido de humedad en la colocacin y su grado final de compacidad obedece a lo especificado en el Pliego de Condiciones del Proyecto, para ello se pueden realizar ensayos in situ que determinen el grado de densidad y humedad obtenido en la compactacin, junto con ensayos de carga de placa y penetraciones dinmicas.Habitualmente, el grado de compacidad se especificarcomo porcentaje del obtenido como mximo en un ensayo de referencia como el Proctor.En escolleras o en rellenos que contengan una proporcin alta de tamaos gruesos no son aplicables los ensayos Proctor. En este caso se comprobar la compacidad por mtodos de campo, tales como definir el proceso de compactacin a seguir en un relleno de prueba, comprobar el asentamiento de una pasada adicional del equipo de compactacin, realizacin de ensayos de carga con placa o el empleo de mtodos ssmicos o dinmicos.La sobrecompactacin puede producir efectos no deseables tales como:a. Altas presiones de contacto sobre estructuras enterradas o de contencin;b. Modificacin significativa de la granulometra en materiales blandos o quebradizos

3.6 RECOMENDACIONES GEOTCNICAS PARA CIMENTACIONES SOBRE RELLENOSCONTROLADOS-------------------------------------------------En algunas ocasiones es necesario valorar la posibilidad de realizar cimentaciones sobre rellenos controlados, ya sea por la existencia previa del relleno o como posible tcnica de mejora del terreno de cimentacin (saneo o sustitucin) frente a opciones de cimentacin indirectas ms costosas.-------------------------------------------------Evidentemente, hablo de rellenos controlados, nunca debera apoyarse una cimentacin sobre un relleno incontrolado o de dudosa procedencia.A continuacin, se analizan las consideraciones geotcnicas ms importantes para el diseo de cimentaciones sobre rellenos controlados, segn las dos situaciones anticipadas ms arriba.Relleno PreexistenteAnte la situacin de un relleno preexistente sobre el que deba plantearse una cimentacin directa, es fundamental tratar de obtener las caractersticas del material utilizado y su adecuada puesta en obra.Esta informacin puede tratar de obtenerse si se tiene acceso al control de calidad llevado a cabo durante su ejecucin.En caso contrario, es recomendable abordar los siguientes puntos:* Verificar la compacidad del relleno mediante ensayos de penetracin;* Obtener muestra representativa del material, mediante calicata, para someterla en laboratorio a un ensayo Proctor Modificado;* Aprovechar la calicata para observar la existencia o no de tongadas y determinar el espesor de las mismas, si es posible.De este modo, los resultados del Proctor nos permitirn conocer la densidad mxima y la humedad ptima a la que se alcanza esta. Por otro lado, los penetrmetros nos proporcionarn informacin aproximada de si efectivamente esa compactacin se ha llevado a cabo. En este sentido, un material granular correctamente puesto en obra es difcil que no alcance tensiones admisibles de 2,00 kg/cm2.Relleno de nueva construccinEsta situacin puede plantearse como mejora por sustitucin de un material sobre el que no sea posible apoyar la cimentacin (relleno antrpico, suelo blando de espesor reducido, etc.).Puesto que no hay forma de conocer a priori la calidad ni la correcta puesta en obra del material de sustitucin, es necesario recomendar el cumplimiento de al menos los siguientes aspectos:El materialempleado ser granular, con un contenido de arcilla no excesivo y totalmente exento de elementos degradables o agresivos, tales como sales, materia orgnica o yesos, entre otros; puede ser conveniente precisar en este sentido, haciendo referencia a los materiales seleccionados definidos en el PG-3 de carreteras;Ser necesario obtener en laboratorio el Proctor Modificado de referencia del material a utilizar;La puesta en obra del relleno ser en tongadas de 30 cm de espesor, compactadas al 100% del Proctor de referencia;Deber comprobarse la compactacin real obtenida en cada capa mediante el control de densidades y humedades de puesta en obra.Tras la construccin del relleno, es recomendable efectuar comprobaciones de compacidad mediante ensayos de penetracin, al menos en las zonas de apoyo de los elementos de cimentacin.Generalmente, puede asumirse una tensin admisible de 2,00 kg/cm2, sin que deban esperarse asientos superiores a 25 mm, si se cumplen las condiciones de calidad detalladas.EJEMPLOEn un emplazamiento va a construirse una nave industrial de 40 x 15 m. Los reconocimientos geotcnicos revelan la presencia de un conjunto antrpico de unos 3,50 m de espesor. Bajo este, aparecen arcillas de consistencia media. Finalmente, a estos materiales les subyace un sustrato rocoso detrtico.En estas condiciones, son posibles diversas opciones de cimentacin.En primer lugar, es necesario descartar el apoyo sobre los rellenos antrpicos, dado que estos son heterogneos y potencialmente compresibles, por lo que pueden dar problemasde asientos diferenciales.Por otro lado, su espesor (3,50 m) an siendo notable, puede ser viable en cuanto a plantear una sustitucin total por material adecuado, de forma que despus sea posible disear una cimentacin directa sobre este suelo mejorado.Alternativamente, cabe la posibilidad de plantear pozos de cimentacin que permitan atravesar este relleno antrpico y transferir las cargas de la estructura a la arcilla infrayacente.Finalmente, si los pozos pueden plantear problemas de ejecucin por modulacin de apoyos (apoyos muy prximos entre s), problemas de excavacin bajo el nivel fretico o de estabilidad de las paredes, sera interesante estudiar el pilotaje de la estructura hasta el sustrato rocoso.El coste de cada opcin ser seguramente el factor determinante a la hora de decidir una u otra forma de cimentacin.A pesar de que la sustitucin del relleno antrpico pueda parecer ms econmica, puede ser costosa si no se dispone de material adecuado prximo o si el volumen a reemplazar es elevado. Adems, requiere un control de calidad exhaustivo para garantizar una buena capacidad de carga.

3.7 RELLENOS SANITARIOSLos rellenos sanitarios son una manera de disponer de la basura en la tierra sin poner en peligro la salud pblica y se usan en casi todos los pases, con diversos grados de xito. La basura depositada en los rellenos sanitarios puede contener desechos orgnicos, madera papel y desechos fibrosos o de demolicin con ladrillos y piedras. La basura se humedece y compacta a intervalos frecuentes y luego se cubrecon una capa de suelo, como se muestra en la figura siguiente. En estado compactado, el peso especfico promedio de la basura vara entre 32 64 lb/pie3 (5 10 kN/m3). Una ciudad tpica en Estados Unidos, con una poblacin de un milln de habitantes, genera alrededor de 135x106 pies3 ( 3.8x106 m3) de material de relleno compactado por ao.Con el valor de la propiedad contina creciendo en reas densamente habitadas, la construccin de estructuras sobre rellenos sanitarios se vuelve cada vez ms tentadora. En algunos casos, una mera inspeccin en el sitio no es suficiente para detectar un viejo relleno sanitario. Sin embargo, la construccin de cimentaciones sobre rellenos sanitarios es generalmente problemtica debido a los gases venenosos (por ejemplo, metano), a los asentamientos excesivos y a una inherente baja capacidad de carga.

Figura: Diagrama esquemtico de un relleno sanitario en proceso de construccin.

Asentamientos en Rellenos SanitariosLos rellenos sanitarios sufren grandes y continuos asentamientos durante largos periodos de tiempo. Yen y Scanlon (1975) registraron el asentamiento de varios rellenos en California. La tasa de asentamiento despus de terminado el relleno como se expresa:m=Hft

Grfico: Asentamiento sobre rellenos sanitarios

Donde m = tasa de asentamientoHf = altura mxima del relleno sanitarioCon base en varias observaciones de campo, Yen y Scalon determinaron las siguientes correlaciones empricas para la tasa de asentamiento:m = 0.0268 0.0116 log t1 (para alturas de rellenos deentre 12 y 24 m)m = 0.038 0.0155 log t1 (para alturas de rellenos de entre 24 y 30 m)m = 0.0433 0.0183 log t1 (para alturas de rellenos mayores de 30 m)Donde m est en m/mes.t1 es la edad media del relleno, en mesesLa edad media del relleno se define de la figura (02) como sigue:t1=t-tc2Donde: t = tiempo desde el inicio del rellenotc = tiempo para terminar el rellenoLas ecuaciones para determinar el valor de m se basan en datos de campo de relleno para los cuales tc vari de 70 a 82 meses. Para obtener una idea del tiempo aproximado requerido para que un relleno sanitario sufra un asentamiento completo, considere la primera ecuacin para determinar m. Para un relleno de 12 m de altura y tc = 72 meses,m = 0.0268 0.0116 log t1logt1=0.0268-m0.0116Si m = 0 (cero de tasa de crecimiento), log t1=2.31 o t1200 meses. El asentamiento continuar entonces por t1 tc/2 = 200 36 = 164 meses ( 14 aos) despus de terminado el relleno, lo que es un tiempo considerable. Este clculo enfatiza la necesidad de poner mucha atencin al asentamiento de cimentaciones construidas sobre rellenos sanitarios.Una comparacin de las ecuaciones de m para tasas de asentamiento muestra el valor que el valor de m crece con la altura del relleno. Sin embargo, para alturas de relleno mayores a 30 m, la tasa de asentamiento no difiere mucho de la obtenida con la ecuacin mostrada para la correspondiente altura en el presente texto. La razn es que la descomposicin de la materia orgnica cercana a la superficie es principalmente elresultado de un ambiente anaerbico. Para rellenos ms profundos, la descomposicin es ms lenta. Por consiguiente, para alturas mayores a 30 m, la tasa de asentamiento no excede a la de rellenos que son aproximadamente de 30 m de altura.Sowers (1973) tambin propuso una relacin para el clculo del asentamiento de un relleno sanitario:H=Hf1+elogt''t'Donde: Hf = altura de rellenoe = relacin de vacos = coeficiente de asentamientot, t = tiemposH = asentamiento entre los tempos t y tLos coeficientes caen entre = 0.09e (para condiciones favorables a la descoposicin) y = 0.03e (para condiciones no favorables a la descomposicin)

CAPITULO 4DISEO DE CIMENTACIONES4.1 GENERALIDADESLa eleccin de los criterios normativos del diseo de cimentaciones -tipo de cimientos, su profundidad y carga permisible o carga de apoyo- suele ser un proceso repetitivo. Para que brinden un apoyo adecuado, todas las cimentaciones deben cumplir dos requisitos simultneos:a) Capacidad de carga por apoyo adecuada cimentacin.b) Asentamientos estructurales tolerables.Aunque relacionados, estos dos requisitos no se satisfacen automticamente al mismo tiempo.Una cimentacin con insuficiente capacidad de apoyo tambin se asienta excesivamente; pero lo mismo puede sucederle a una cimentacin con capacidad adecuada. Por tanto, los dos factores, capacidad de carga, o apoyo, y asentamiento, deben ser revisados para basar el diseo de los cimientos en la condicin que resulte crtica.

4.2 PASOS DEL DISEO DECIMENTACIONESEn la prctica, el procedimiento general que se sigue para el diseo de cimientos consiste:a) Determinar la capacidad de carga inherente al tipo o tipos de cimentacin posibles, dadas las condiciones del subsuelo y los requisitos estructurales del proyecto.b) Reducir las capacidades ltimas de carga calculadas multiplicndolas por un factor de seguridad de 2 a 3. El factor de seguridad ms alto se utiliza donde se tiene menor certeza acerca de las condiciones del subsuelo.c) Calcular los asentamientos que pueden ocurrirle a una cimentacin con capacidad de carga permisible reducida y con las cargas estructurales previstas.d) Si los asentamientos son estructuralmente aceptables, calcular los costos de los tipos de cimentacin satisfactorios, sobre una base que permita comparaciones, como el precio por tonelada de carga en columnas o el costo por metro cuadrado en rea construida. Dichos costos deben incluir todos los elementos estructurales del sistema de cimentacin, como el casquete (remate) de los pilotes y cualquier trabajo de mejora del suelo que se considere necesario; no se deben olvidar siquiera los costos excepcionales, como la eliminacin de aguas. Tambin es necesario ponderar el tiempo que se requiere para la construccin. Si todos los dems factores son iguales, optar siempre por el sistema de menor costo.e) Si los asentamientos son inaceptables en todos los tipos de cimentacin considerados, explorar otras alternativas, como mejora del suelo, reubicacin del edificio, disminucin de las presiones ocargas de apoyo, diferentes profundidades de apoyo y revisin de la superestructura. Repetir los casos 3 y 4 hasta que se encuentre una cimentacin segura y lo ms econmica posible.En resumen se debe garantizar la resistencia y economa del sistema cimiento.El Prof. Eduardo Torroja deca: en definitiva el problema ha de plantearse con estas cuatro premisas o conjunto de ellas:* Finalidad Utilitaria.* Funcin Estructural o Esttica.* Exigencia Esttica.* Limitacin Econmica.

4.3 CAPACIDAD DE CARGA O APOYO DE LOS CIMIENTOSLa capacidad de carga o apoyo es una caracterstica de cada sistema de suelocimentacin, y no slo una cualidad intrnseca del suelo. Los distintos tipos de suelo difieren en capacidad de carga, pero tambin ocurre que en un suelo especfico dicha capacidad vara con el tipo, forma, tamao y profundidad del elemento de cimentacin que aplica la presin.Existen dos tipos bsicos de cimentacin: superficial y profunda. Asimismo, hay algunas variaciones de cada tipo.Figura: Las Cimentaciones ms profundas suelen requerir equipos cada vez menos convencionales.Las cimentaciones superficiales constan de zapatas (llamadas zarpas en algunos pases) aisladas, corridas y ligadas, y cimentaciones flotantes compensadas.Las cimentaciones profundas constan de cajones perforados (pozos descendentes) y muchas variedades de pilotes de concreto hincables o colados en su sitio.En las Construcciones Industriales-Empresariales existen una enorme variedad de tipos de cimentaciones superficiales y profundasde acuerdo a las estructuras que deben soportar, vgr. Intercambiadores de calor, Torres, Chimeneas, Tanques, Esferas, Naves, etc.El problema que se plantea es la transmisin de unas cargas del proceso y exteriores al terreno de la forma ms econmica, que depender como hemos visto de;* Naturaleza del terreno* Profundidad y Ancho de la cimentacin* Caractersticas de la estructura.

CAPITULO 5CASOS PARTICULARES DE CIMENTACIN SOBRE RELLENOSEn el presente captulo presentamos algunos casos de construcciones realizadas sobre rellenos pertenecientes a nuestro medio. Cada uno de los casos ha sido estudiado de manera distinta y personalizada como es el caso de cada tipo de suelo de cimentacin.5.1 CASO DE LA INMOBILIARIA LOS PORTALESSe trata de una construccin de edificios multifamiliares de 3 y 4 pisos. Total de 186 departamentos de $28 000 cada uno, con opcin de 10 departamentos en semistano (solucin que estara por verse, pues an no se ha analizado, pero de aceptarse estos departamentos costaran menos).Los departamentos cuentan con un rea de 63 m2 en convenio con el Proyecto Mi Vivienda, financiado por el Banco del Trabajo.La empresa constructora es HV ContratistasEl sistema a emplearse en la construccin es el Sistema de Albailera Armada con bloques de ladrillo, pero con la inclusin de placas por cuestiones del diseo estructural, pues la compaa le ofrece al cliente 3 diseos diferentes en la misma rea del departamento.El rea total del terreno es de 16 000 m2, pero en vas se pierde 5000 m2, porlo tanto queda un rea a construir de 11 000 m2.Este terreno en realidad es un relleno, sobre el cual todos los vecinos arrojaban su desmonte; anteriormente fue una cantera de afirmado que dej un profundo hoyo.Por esto ahora se tiene en cuenta el impacto ambiental y por ende la aplicacin de Tcnicas de Explotacin de Canteras, para que luego estas reas sean recuperadas (por ejemplo una Losa Deportiva). Si se hubiera aplicado estas tcnicas, el terreno no tendra los problemas que presenta la obra debido a los rellenos.El Ing. Csar Atala realiz una primera inspeccin y el Ing. Blanco tomando el caso ms desfavorable recomend cimentaciones de hasta 4 metros de profundidad, volviendo la obra demasiado cara, entonces se tom la decisin de hacer 2 calicatas por cada bloque, llegndose a mejores resultados pues hay zonas donde el material firme est a solo 80 cm de profundidad.

Vista panormica del terreno, donde podemos observar las calicatas y notamos que son de gran tamao y profundidad, esto debido a que el material es suelto y no se poda excavar en solo 1 metro de dimetro.

Podemos apreciar de manera ms clara la profundidad de la calicata, algunas llegan aprox. a 4 mLa humedad en este tipo de relleno es muy importante, pues se producen asentamientos considerables por la gran cantidad de vacos.

Se aprecia que al darle a la calicata con una piedra, el relleno se desmorona fcilmente, pudiendo decir que es una grava Limosa grava Limosa mal Graduada con partes sueltas y partes un poca ms densa.

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En la fotose nota con mayor claridad la cantidad de basura que hay en el terreno, relleno contaminado

Asimismo se pudo realizar el ensayo SPT, el Tubo Shelvin y el DPT.El ensayo SPT se realiz inicialmente con la Posteadora Manual llegando a una profundidad de 80 cm. El material encontrado es Arena Grava con Arcilla

El material recolectado por la posteadora debe ser enbolsado (doble bolsa) y etiquetado para su identificacin en laboratorio.

En suelos arenosos se coloca la funda (de 1 m. de alto) para que no se desmorone el material y adems se pueda perder la zapata del penectmetro, tambin se le coloca para realizar el sistema Wash Boring; este sistema consiste en colocar por dentro de la funda el Shotting beat con agua a presin para hacer el lavado del material, este tipo de ensayo se realiza en suelos arcillosos arenosos, no sirve para suelos con gravas como lo fu en este caso (el ensayo a sido mas que todo demostrativo).El ensayo SPT sondaje C1 arroj como resultado:Profundidad (cm) | N de Golpes |15 | 14 |25 | 12 (*) |30 | |45 | |

(*) Rechazo (se encontr con una piedra), simbolicamente se le coloca 50. Adems cuando se d mas de 50 golpes no se continua con el ensayo.Se detuvo el ensayo a una profundidad de 0.80+0.15+0.10 = 1.05m = 1.00 m

Se observa el ensayo SPT y notamos las marcas de las marcas cada 15 cm.

Posteriormente se us el Cono Peck o llamado tambin Cono Suicida, pues se pierde en el ensayo, pero para la prctica de campo se hizo us de uno ms gastado, este procedimiento es solamentepara auscultar el terreno, no necesariamente para definir el nmero de golpes sino saber a qu profundidad se encuentra el estrato duro.Profundidad (cm) | N de Golpes |15 | 18 |30 | 39 (*) |

(*) A este nmero de golpes se manifest el rechazo, adems el tubo se desvi un indicador ms de piedras en el estrato.El Tubo Shelvin es usado para las muestras inalteradas. En el laboratorio se realizarn los ensayos de consolidacin, corte directo, etc., para retirar el material del tubo se usar una gata hidrulica y saldr como un tallarn.El ltimo ensayo fue el DPL, este ensayo guarda relacin con el SPT (claro que en este tipo de suelo no va a prosperar el ensayo pues es arena y grava).Del ensayo se obtuvieron los siguientes resultados:Profundidad (cm) | N de Golpes |10 | 7 |20 | 22 (*) |

(*) A esta profundidad se present el rechazo, quiere decir que hay grava en el terreno.

5.2 CASO DE COLAPSO DE UNA ESTRUCTURA POR ASENTAMIENTOSe trata de una construccin de sobre material de relleno. Una vivienda unifamiliar ubicada en el distrito de Ate perteneciente al Sr. ngel arroyo Lpez.a. UBICACIN DEL AREA EN ESTUDOLa edificacin tiene un rea de 160.00 m2 y se encuentra ubicada en la calle Gran Bretaa 256, Urb. Los Portales de Javier Prado, Distrito Ate Vitarte, Provincia y departamento de lima.b. CARACTERSTICAS DEL PROYECTOLa edificacin consta de 02 pisos ms 01 azotea, estructurado por medio de muros, zapatas, columnas, vigas, techos aligerados y losas, de acuerdo al plano de estructuras (E-1)(cimentacin-columnas-escaleras) de fecha febrero 1989, transmitiendo cargas puntuales del orden de 40 Ton las cargas se transmiten por medio de zapatas aisladas de 0.90 x 1.25 m, apoyados a una profundidad de 1.30 m., y cimientos corridos de 0.40 m. de concreto ciclpeo.Los muros perimetrales son de 0.25 m de espesor, cimentados sobre cimientos corridos de concreto ciclpeo, apoyados a una profundidad de 1.45m.c. INVESTIGACIONES EFECTUADASc.1 TRABAJOS DE CAMPOCALICATASCon la finalidad de determinar el perfil estratigrfico del rea en estudio se han realizado 04 calicatas o pozos a cielo abierto, distribuidos convenientemente en el rea en estudio y 02 descubrimientos de zapatas, alcanzando las siguientes profundidades:

CUADRO DE CALICATAS

Notas:* Determinacin de ejes de acuerdo al Plano de Estructuras.* No se detect el nivel fretico hasta la profundidad explorada.MUESTREO DISTURBADOSe tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos encontrados, en cantidad suficiente como para realizar los ensayos estndar de clasificacin e identificacin de suelos. Adems se extrajo una muestra representativa de la Calicata P-3 de 0.10 - 2.30 m. de profundidad, para el Anlisis Qumico del Contenido de Sales Agresivas al Concreto.MUESTREO INALTERADOSe extrajo dos muestras inalteradas en forma de bloques cbicos de 0.20 m de lado de las calicatas p-2 de 1.40 - 1.60 m y p-3 de 2.30 - 2.50 m de profundidad, las cuales fueron parafinadas y debidamente acondicionadas para su traslado al laboratorio.Registro de ExcavacionesParalelamente al muestreo se realiz el registro de cada una de las calicatas, anotndose las principales caractersticas de los tipos de suelos encontrados, tales como: espesor, humedad, plasticidad, etc.

c.2 ENSAYOS DE LABORATORIOLos ensayos se realizaron en el Laboratorio de Mecnica de Suelos de la Universidad Nacional Agraria, Laboratorio de Mecnica de Suelos, Laboratorio CAA Ingenieros Consultores EIRL y en el Laboratorio LASA Ingenieros, de acuerdo a la siguiente relacin:* Anlisis Granulomtrico por Tamizado ASTM D-422.* Lmite Lquido ASTM D-423.* Lmite Plstico ASTM D-424.* Corte Directo con Especmenes Remoldeados y Saturados ASTM D-3080.* Contenido de Humedad ASTM D-2216.* Peso Especfico de Slidos ASTM D-854.* Compresin no Confinada ASTM D-2166.* Anlisis Qumico del Contenido de Sales Agresivas al Concreto.

CLASIFICACIN DE SUELOSLos suelos se han clasificado de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS), segn se muestra en el siguiente cuadro:CUADRO DE CLASIFICACION

DESCRIPCION DEL PERFIL ESTRATIGRFICOEn base a los trabajos de campo y ensayos de Laboratorio se deduce la siguiente conformacin:En la Calicata P-1 entre 0.00 - 0.20 m. superficialmente presenta un relleno conformado por cascotes de ladrillos, plsticos y gravas aisladas con matriz limosa; entre 0.20 - 0.65 m. se observa un material removido de arcilla limosa, color beige claro, de mediana humedad, con presencia de plsticos aislados, continuando con unmaterial removido de arcilla limosa, con gravas aisladas de 1/2", hmedo, con trozos de ladrillo, plsticos aislados, color beige oscuro, en un espesor de 1.25 m y hasta la profundidad explorada, con un limo, de buena plasticidad, color beige claro.En la Calicata P-2 se presenta una losa de concreto de 0.10 m de espesor y hasta la profundidad de 1.30 m. un relleno conformado con cascotes de ladrillo, concreto, alambres, plsticos, con matriz limo arcilloso, parcialmente hmedo, color beige, con piedras angulosas aisladas; entre 1.30 - 2.80 m. se observa un material removido de arcilla, con presencia de limas, color beige oscuro, parcialmente hmedo, con gravas y cascotes de ladrillos aislados continuando hasta la profundidad de 3.00 m. con un limo, plstico, color beige claro, con buen contenido de humedad, subyaciendo suelos semicompactos.En el sector de la Calicata P-3 entre 0.00 - 0.10 m. se presenta una losa de concreto, continuando con un relleno limo arenoso, poco plstico, con trozos de ladrillo, en un espesor de 0.40 m; entre 0.70 - 2.30 m. se presenta un material removido de arcilla limosa, poco plstico, color beige, con gravas aisladas; entre 2.30 y 3.20 m. se observa una arcilla plstica, color beige claro, semicompacto, con buen contenido de humedad y hasta la profundidad de 5.00 m. una arena 1imosa, poco plstica a no plstica, color amarillento, semicompacto.En la Calicata P-4, se presenta una losa de concreto de 0.10 m de espesor, continuando hasta 0.35 con un relleno conformado con piedras angulosas aisladas, con matriz 1imosa,de mediana humedad; entre 0.35 - 0.70 m. se observa un material removido de arcilla 1imosa, color beige claro, poco hmedo, continuando hasta la profundidad de 2.70 m. en el lado Oeste con un material removido limoso, poco plstico con buen contenido de humedad y hasta la profundidad explorada de 3.10 m. con un limo de buena plasticidad, color beige claro, hmedo. En el sector de11ado Este entre 0.50 - 2.50 m. se presenta un material removido, arcilloso, color beige claro, veteado, poco compacto, poroso, de mediana humedad, continuando hasta la profundidad de 3.10 m. con un limo de buena plasticidad. Las zapatas y cimientos de acuerdo a las Ca1icatas (P-5 y P-6) se encuentran apoyados en un material removido de arcilla 1imosa, color beige oscuro, poco plstico, parcialmente hmedo.

INSPECCION OCULARCon la finalidad de observar el estado de conservacin de la Edificacin, se realiz una inspeccin ocular con las siguientes observaciones:En el Primer y Segundo Piso las paredes y techos aligerados se encuentran rajados, presentando hundimientos los pisos del primer nivel, debido al ingreso del desage pblico, el 1ero enero de Febrero a las 3:00 pm., producindose los daos en el transcurso de 24 horas.

d. ANALISIS DE LA CIMENTACION DE LA ACTUAL EDIFICACIONTIPO Y PROFUNDIDAD DE LOS CIMIENTOSLos cimientos se encuentran apoyados a una profundidad promedio de 1.30 m, medido con respecto al nivel del piso terminado por medio de zapatas aisladas y cimientos corridos simples.

CLCULO DE LA CPACIDAD PORTANTEZAPATASlas zapatasaisladas estan apoyadas a una profundidad de 1.30 m., en un material removido de arcillas limosas, parcialmente hmedas, cuyas caractersticas de resistencia estn dadas por medio de ensayos de corte directo, efectuado con una muestra inalterada de la calicata p-2 de 1.40 - 1.60m de profundidad, obtenindose los siguientes resultados:Angulo de Friccin Interna =28.81cohesin (kglcm2) c = 0.075Luego aplicando la teora propuesta por karl terzaghi la capacidad admisible ser de:

Donde:Peso Volumtrico m = 1.716 gr/cm3Factores Adimensionales N'q =7N'=5N'c = 17Ancho de la zapata B = 0.90 m.Profundidad de Cimentacin Df = 1.30 m.Factor de Seguridad FS = 3.00Reemplazando valores se obtiene:qad = 0.90 Kg/cm2

CALCULO DE LOS ASENTAMIENTOSPara la determinacin de los Asentamientos se ha considerado de los resultados de la deformacin registrada para una carga normal de 1.00 Kg/cm2, obtenindose una deformacin porcentual de:= 10.56%Luego, considerando un espesor de 2.80 m. de material removido de arcillas limosas, se obtiene un Asentamiento Total del orden de:

H = 29.0 cm.De acuerdo a Jennings and Knight, el potencial de colapso est definido como la relacin:Cp=HH*100obtenido por deformacin instantnea por saturacin; bajo una carga normal de 1.00 Kg/cm'' es de 6.66%. La severidad del problema en relacin del potencial del colapso esta dado por CLEMENCE AND FINBARR, de acuerdo a la siguiente tabla:

De acuerdo a la Tabla descrita el suelo presenta un potencial de colapso problemtico.

e. ANALISIS DE CIMENTACION DE UNA NUEVA EDIFICACIONPRIMERA ALTERNATIVATIPO Y PROFUNDIDAD DE LOS CIMIENTOSDe acuerdo a la descripcin del perfil estratigrfico y a los resultados de los Ensayos de Laboratorios se deduce que el suelo de cimentacin presenta un potencial de colapso recomendndose apoyar los cimientos sobre las arenas limosas, semicompactas, situadas a partir de 3.20 m., atravesando los suelos colapsables superficiales y lente de arcilla por medio de zapatas conectadas y/o cimientos corridos armados.CLCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTEA la profundidad recomendada de 3.20 m. se presentan arenas limosas, en estado semicompacto, cuyas caractersticas de resistencia estn dadas por su ngulo de friccin interna, que se puede estimar en = 30.Luego aplicando la teora propuesta por Karl Terzaghi la capacidad admisible ser de: 84

Donde:Peso Volumtrico sobre el NFZ 1= 1.716 gr/cm2Peso Volumtrico debajo del NFZ 2 = 1.85 gr/cm3Ancho de zapata B = 1.20 m.Profundidad de CimentacinFactores Adimensionales N'q = 11N' = 8

Factor de Seguridad FS=3.00Nivel de Fondo de Zapata N.F.Z.Reemplazando valores:qad = 2.25 Kg/cm2

CLCULO DE LOS ASENTAMIENTOS

Donde: = 1.20 mq = 22.5 Tonlm2 = 0.30 = 0.95E = 750 Tonlm2ST= 3.10 cm.y un Asentamiento Diferencial de:ST=1.55 cm.

SEGUNDA ALTERNATIVATIPO Y PROFUNDIDAD DE LOS CIMIENTOSSe puede considerar como otra alternativa, el reemplazo de dicho material removido por un material granular tipo afirmado, debidamente compactado, colocado por capas entre 0.00 - 3.20 m, teniendo la precaucin de calzar la cimentacin de las casas vecinas.Se recomienda el empleo de zapatas aisladas y/o cimientos corridos simples a la profundidad de 1.00 m.

CLCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTELos suelos gravosos con matriz limosa, debidamente compactado, presentan buenas condiciones de cimentacin donde la resistencia del esfuerzo cortante est dado fundamentalmente por el Angula de Friccin Interna, el cual depende principalmente de su grado de compactacin; para un suelo compactado al 90% de la Mxima Densidad Seca del Proctor Modificado, se puede estimar un Angula de Friccin Interna =33-35.Luego, considerando la Teora de Karl Terzaghi se tiene una Capacidad Portante Admisible de:

Donde:Peso Volumtrico Compactadoym=2.00 gr/cm3Ancho del Cimiento B = 1.50 mProfundidad de Cimentacin Df = 1.00 m.Factores Adimensionales Nq =25N= 21Factor de Seguridad FS = 3.00Reemplazando valores se obtiene:qad = 2.50 Kg/cm2CONTENIDO DE SALESConsiderando la solucin de la primera alternativa se efectu un Anlisis Fsico Qumico con una muestra representativa del subsuelo de la Calicata P-3 de 0.10 - 2.30 m. de profundidad, mostrando los siguientes valores:Sulfatos = 387.12 ppmCloruros = 34.30 ppm.Dichos valores se encuentran por debajo de los Lmites Mximos Permisibles de Agresividad al Concreto, pudindose utilizar por lo tanto Cemento Portland Tipo 1 en la preparacin del concreto de los cimientos.

ASPECTOS SISMICOSDe acuerdo a la Informacin Sismolgica en el Departamento Lima, se han producido sismos con intensidades promedio de VII - VIII, segn la Escala de Mercalli Modificada.

5.3 CASO PRCTICO DE UNA CIMENTACIN DE UN CONJUNTO HABITACIONAL SOBRE MATERIAL DE RELLENOA. UBICACIN DEL REA EN ESTUDIOEl rea en estudio se encuentra ubicado entre la Av. Prolongacin Alameda del Corregidor, Calle Los Incas, Jr. Albacete y Calle Los Cisnes del Distrito de La Molina, Provincia y Departamento de Lima.El terrenotiene una forma trapezoidal, con un rea aproximada de 12,031.00 m2; superficialmente se observa en todo el terreno, rellenos de material removido y escombros de materiales de construccin, depositados en forma irregular, presentando una plataforma de unos 5.00 m en el Sector Sur-Este del terreno colindante con la Av. Prolongacin Alameda del Corregidor.

B. CARACTERSTICAS DEL PROYECTOEl proyecto consiste en la construccin de edificaciones multifamiliares de 04 pisos, estructurados por medio de prticos de concreto armado, transmitiendo cargas del orden de 70 - 80 Ton/col.

C. INVESTIGACIONES EFECTUADASTRABAJOS DE CAMPOCALICATASCon la finalidad de determinar el Perfil Estratigrfico del rea en estudio se han realizado 12 Calicatas o pozos a cielo abierto, distribuidos convenientemente en el rea en estudio; asimismo se realiz la nivelacin de las calicatas tomando como cota de referencia la tapa del buzn, ubicado en la Calle Los Incas.

CUADRO DE CALICATAS

Nota: No se detect el nivel fretico hasta la profundidad explorada.

MUESTREO DISTURBADOSe tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos encontrados, en cantidad suficiente como para realizar los ensayos estndar de clasificacin e identificacin de suelos. Adems se extrajo una muestra representativa de la calicata P-9 de 0.50 - 1.70 m. de profundidad para realizar ensayos de Densidades Mximas y Mnimas y 02 muestras representativas de las Calicatas P-3 de 0.00 - 1.50 m de profundidad y P-9 de 0.00 - 1.50 m de profundidad para el Anlisis Qumicodel Contenido de Sales Agresivas al Concreto.

REGISTRO DE EXCAVACIONESParalelamente al muestreo se realiz el registro de cada una de las calicatas, anotndose las principales caractersticas de los tipos de suelos encontrados, tales como: espesor, humedad, plasticidad, etc.

ENSAYOS DE LABORATORIOLos ensayos se realizaron en el Laboratorio de Mecnica de Suelos CAA Ingenieros Consultores EIRL y en el Laboratorio de Anlisis de Agua y Suelo de la Facultad de Ingeniera Agrcola de la Universidad Nacional Agraria La Molina, de acuerdo a la siguiente relacin:* Anlisis Granulomtrico por Tamizado ASTM D-422.* Lmite Lquido ASTM D-423.* Lmite Plstico ASTM D-424.* Densidad Mxima ASTM D-4253* Densidad Mnima ASTM D-4254* Gravedad Especfica de Slidos ASTM D-854.* Peso Volumtrico* Anlisis Qumico del Contenido de Sales Agresivas al Concreto.

CLASIFICACIN DE SUELOSLos suelos se han clasificado de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS), segn se muestra en el siguiente cuadro:

DESCRIPCIN DEL PERFIL ESTRATIGRAFICOBasndose en los trabajos de campo y ensayos de Laboratorio se deduce la siguiente conformacin:En la calicata P-1, se presenta superficialmente un relleno conformado por un limo con trozos de concreto, cascotes de ladrillo, plsticos, etc, en un espesor de 0.15 m, continuando hasta 2.70 m, con una arena gravosa limosa, no plstico, con buen porcentaje de matriz en un 30%-40%, con partculas angulosas de tamao mximo 20" y con presencia defragmentos de rocas aisladas de 30" a 1.50 m. de profundidad.En el sector de la calicata P-2 entre 0.00 - 2.00 m se presenta un relleno conformado con una matriz limosa, con gravas subredondeadas y fragmentos de rocas angulosas de tamao mximo 20", con presencia de trapos y papeles en estado suelto.En la calicata P-3 se presentan un relleno conformado por trozos de concreto de hasta 1.00 m, cascotes de ladrillos, races, papeles, con presencia de gravas angulosas con matriz limosa, en estado suelto, en un espesor de 2.00 m. En el sector de la calicata PA, se presenta un relleno conformado por gravas limosas angulosas, con matriz en un 30%, tamao mximo 4" - 6" en un 20% - 30% y aislados hasta 20", con escombros de materiales de construccin aislados, muy suelto, seco.En el sector de la calicata P-5 entre 0.00 - 1.60 m de profundidad, se presenta un relleno conformado por gravas con buen porcentaje de fragmentos de rocas de tamao predominante de 6" - 8" en un 60% - 70%, con matriz limosa en un 10% - 15%, seco en estado suelto, continuando hasta 2.50 m con un material removido, limpio con gravillas en buen porcentaje de matriz limosa en un 30% - 40% Y partculas angulosas de tamao mximo 1" en estado semicompacto, no plstico.En la calicata P-6 entre 0.00 - 0040 m se presenta un relleno conformado con matriz limosa con presencia de cascotes de ladrillos, papeles, plsticos, suelto, continuando hasta 1.60 m con un material removido, gravas angulosas con matriz limosa en un 30%, no plstico, tamao mximo 10"-12" aislados, hasta la profundidadexplorada de 2.60 m con un material removido con gravas angulosas con matriz limosa con gravillas en un 20% - 30%, no plstico.En el sector de la calicata P-7, entre 0.00 - 0.80 m de profundidad se presenta un material removido de grava angulosa con matriz limosa en un 20%, no plstico, tamao mximo 8" - 1O", estado semicompacto, continuando hasta 1.00m con una arena limosa gravosa, no plstico, tamao mximo 1 - 1 1/2" en un 20%, semicompacto, seco, entre 1.00 - 2.20 m de profundidad con gravas subangulosas con matriz limosa en un 20%, no plstico, tamao mximo 4" - 5" en un 20%, seco, semicompacto a compacto y hasta la profundidad explorada, se presenta, concentracin de fragmentos de rocas de 0.30 - 0040 m con matriz gravosa limosa, seco, semicompacto.En la calicata P-8 se presenta un relleno de gravas subredondeadas con matriz arena limosa, seco, en estado suelto, continuando hasta 2.00 m de profundidad, con un relleno conformado con matriz limosa, gravas subredondeadas y subangulosas con presencia de trapos, cascotes de ladrillos, cascotes de concreto, con fragmentos de roca de 8" - 10", en estado suelto.En la calicata P-9 se presenta un relleno de grava limosa, contaminado, suelto, seco, no plstico en un espesor de 0.50 m, hasta la profundidad de 1.70 m con una grava tipo afirmado, con partculas subangulosas de tamao mximo 3" y matriz limosa, no plstico en un 20%, seco, semi compacto, con fragmentos de rocas angulosas aisladas de hasta 20", entre 1.70 - 2.00 m de profundidad, con una arena limosa, no plstico, con gravasangulosas de tamao promedio 1" en un 20%, seco, en estado semi compacto y continuando hasta la profundidad explorada de 3.00 m con una grava con partculas subangulosas, con matriz limosa, no plstico, seco, semicompacto, con presencia de fragmentos de rocas aisladas.En la calicata P-I0 entre 0.00 - 2.50 se presenta un relleno conformado con gravas subangulosas con matriz limosa, no plstico, con presencia de papeles, plsticos, trapos, cascotes de escombros, en estado suelto, continuando hasta 2.80m de profundidad con una grava limosa, con gravas angulosas, matriz limosa, no plstico, poco hmedo, en estado semicompacto.En la calicata P-11, se presenta un material removido de gravas angulosas con matriz limosa, no plstico, tamao mximo de 6"-8", semicompacto en un espesor de 1.00 m, continuando hasta 1.50 m con una grava tipo afirmado, partculas subangulosas, tamao mximo 2"-3" y matriz limosa, no plstico, con fragmentos de rocas aisladas de 8"-10", entre 1.50 a 1.90 m se presenta mayor concentracin de fragmentos de rocas de 0.30 - 0.35 m, con matriz gravosa limosa, semicompacto, no plstico, seco y hasta la profundidad explorada de 2.00 m material gravosa subangulosa, con matriz limosa, no plstico, partculas subangulosas de tamao mximo de 3"-4".En la calicata P-12, entre 0.00 - 0.70 m con una grava con finos con matriz limosa en un 15%, con buen porcentaje de gravas de tamao promedio 3" y hasta la profundidad explorada de 2.00 m con una arena limosa con presencia de gravas angulosas en un 30%, no plstico, seco, semicompacto,partculas angulosas de tamao promedio de 1" - 1 1/2".

D. ANALISIS DE LA CIMENTACIONTipo y Profundidad de los CimientosSegn se desprende de la descripcin del perfil estratigrfico, se recomienda cimentar sobre los suelos gravosos subangulosos, materiales con matriz limosa en estado semi compacto, a una profundidad de 1.20 m, ubicado entre las cotas 98.00 - 100.00, atravesando los rellenos y el material removido, por medio de cimientos corridos simples y/o zapatas aisladas.

CLCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTEA la profundidad antes mencionada, los cimientos se apoyarn sobre los suelos gravosos subangulosos con matriz limosa, en estado semicompacto, cuyas caractersticas de resistencia estn dadas principalmente por su ngulo de friccin interna (~), la cual se puede estimar en funcin de su Densidad Relativa (Dr):

Las Densidades Mximas y Mnimas de Laboratorio se han efectuado con tamao mximo de 3/4", proporcionando los siguientes valores:Densida Maxima Ymax=2.20 gr/ cm3Densidad Mnima Ymin= 1.91 gr/cm3Luego, aplicando la relacin propuesta por el Highway Research Board (H.R.B.), para la correccin de las Densidades Totales, se obtiene:

Donde:%G :% de grava mayor de 3/4".Yt : Densidad total.Ydf : Densidad obtenido en el laboratorio.YG : Peso especfico de la grava (2.60)Densidad Mxima corregido Yrnax= 2.26 gr/cm3Densidad Mnima corregido Yrnin= 2.10 gr/cm3

Considerando la densidad seca natural de 2.20 gr/crrr', se obtiene una densidad relativa de:Dr=64%parael grado de compactacin obtenido, el ngulo de friccin interna es: =34Luego aplicando la teora propuesta por Karl Terzaghi la Capacidad Portante Admisible ser de:

Donde:Peso Volumtrico del suelo sobre el NFZ Y1 = l.80 gr/cm3Peso Volumtrico del suelo debajo del NFZ(5% de humedad) Y2 = 2.31 gr/cm3Ancho del Cimiento B = 1.20 m.Profundidad de Cimentacin Df = 1.20 m.Factores Adimensionales Nq = 24N = 22Factor de Seguridad FS = 3.00 m.Reemplazando valores:qad = 2.50 Kg/cm2

CAPITULO 6CONCLUSIONES

1. El estudio y construccin sobre rellenos de diferente origen y constitucin cobra una creciente relevancia y justifica su inversin debido a la valorizacin y demanda de edificaciones en zonas de alta densidad poblacional.2. Los rellenos en la ingeniera presentan un concepto muy general y por tanto requieren ser definidos plenamente para su apropiada clasificacin y calificacin.3. Los rellenos de carcter natural o seleccionado pueden ser de muy apropiada gradacin sin embargo es su heterogeneidad la caracterstica ms relevante para un correcto anlisis de sus propiedades, ya que se podran presentar asentamientos uniformes o diferenciales muy pronunciados o que la capacidadportante del cimiento sea notablemente superada, llevndola a la falla.4. De hecho el RNE en su norma E.050 enfatiza caractersticas claras para la compactacin de rellenos ingenieriles o de material seleccionado. El ensayo del Proctor Modificado es de carcter OBLIGATORIO durante el anlisis de laboratorio. El cono de arena y el de penetracin estndar sern usados en campo.5. Los rpidos asentamientos en las muestras est relacionados con material arenoso. En arcillas este asentamiento es bastante lento, y en ambos casos el detonante es la presencia de agua en la cimentacin.6. Los alrededores de los ros Rmac y Chilln han sido hace ya muchos aos depsitos de basura o en su defecto de materiales de construccin que debido al crecimiento de la ciudad han pasado a ser rellenos y luego habilitados para el establecimiento de nuevas viviendas sin mayor control de sus suelos. Estos han pasado a formar parte de lo que hoy vienen a ser los conos Norte y Sur. Aunque inicialmente las viviendas eran de madera y esteras estas pasaron a ser de material noble, acrecentando junto a la presencia de filtraciones el asentamiento de las construcciones.7. Los mejores materiales para hacer rellenos en los solares de construccin son las arenas y gravas bien graduadas que contengan pequeas cantidades de finos arcillosos. La mayor parte de suelos orgnicos son aceptables con excepcin de arcillas plsticas muy expansivas y arcillas con humedad natural muy superior a la ptima, obtenida por Proctor Estndar en donde el clima no permite un buensecado natural o exposicin al aire. Los limos sin cohesin y las arenas uniformes muy finas son tambin inadecuados por lo que son difciles de compactar.8. El uso de terraplenes para lograr asentamientos iniciales fuertes resulta muy conveniente ya que su peso representa por lo general un porcentaje muy superior referido al peso propio de la estructura del edificio y su contenido.9. Lima se encuentra en una zona ssmica 03 de acuerdo al Mapa de Zonificacin Ssmica del Per, con un factor de zona Z = 0.4g, y un factor de suelo S = 0,1 periodo predominante de Ts = 0.4s.10. El reemplazo de un relleno que no cumple las condiciones necesarias para la edificacin de estructuras o condiciones mnimas de mejoramiento deben ser por completo y no solo hasta el alcance del bulbo de presiones de Boussinesq ya que en los trabajos el material puede sufrir reacomodos que varen sus propiedades de conjunto.11. Podra ser recomendable para cimientos sobre rellenos que el conjunto de elementos de la estructura a edificarse se apoye directamente sobre las vigas de cimentacin o plateas propuestas durante la etapa de proyecto.

BIBLIOGRAFIA

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