CIMENTACION EN SUELOS EXPANSIVOSCARÁCTERÍSTICAS Y

ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN

INGENIERIA CIVILMECANICA DE SUELOSSPARA CIMENTACIONES TEMA: CIMENTACION EN SUELOS EXPANSIVOS

GRUPO 4 INTEGRANTES

ZEBALLOS MANCHEGO LEANDROZAPANA HUARIACHA RAUL CHACON VILLASANTE JUAN CARLOS

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

DEFINICION DE SUELOS EXPANSIVOS ENSAYOS EN LABORATORIO PROBLEMAS CAUSADOS POR SUELOS EXPANSIVOS DISTRIBUCION DE SUELOS EXPANSIVOS EN PERU CIMENTACION EN SUELOSEXPANSIVOS

Cimentación flotante. LOSAS DE CIMENTACION CON CONTRATRABES(VIGAS DE

CIMENTACION) PILOTES CON PUNTA DE CAMPANA PILOTES CORTOS CON PUNTA EN FORMA DE PLATO

OTRAS ALTERNATIVAS DE SOLUCION MEDIDAS PREVENTIVAS. REEMPLAZO DE SUELO. PRE HUMEDECIMIENTO. BARRERAS DE HUMEDAD VERTICALES. CORTINAS DE INYECCIÓN DE UNA MEZCLA DE

LIMOS Y CENIZAS VOLÁTILES. GEOMEMBRANAS. ESTABILIZACIÓN QUÍMICA

CONTENIDO

SUELOS EXPANSIVOS:SON LOS SUELOS ARCILLOSOS INESTABLES EN PRESENCIA DE HUMEDAD DEBIDO A QUE SU CARACTERISTICA PRINCIPAL ES EXPERIMENTAR CAMBIOS DE VOLUMENCUANDO VARIA SU CONTENIDO DE AGUA

ESTE TIPO DE ARCILLA NO SOLO SE EXPANDEN , CUANDO EL AGUA ABANDONA EL ESPACIO ENTRE LAS LAMINAS POR UN PROCESO DE EVAPORACION, EL VOLUMEN SE CONTRAE.

DE AHÍ QUE EL NOMBRE MAS CORRECTO PARA ESTE TIPO DE ARCILLAS SEA EL DE ACTIVAS

MINERALES DE ARCILLA. LOS GRANOS DE DIMENSIONES MENORES DE 2 MICRAS HASTA LOS COLOIDES DE DIMENSIONES MOLECULARES CORRESPONDEN A LO QUE SE CLASIFICA COMO MINERAL DE ARCILLA. LOS MINERALES DE ARCILLA SON EL PRODUCTO DE LA ALTERACIÓN QUÍMICA DE LAS ROCAS, ORIGINADOS BÁSICAMENTE POR LA HIDRATACIÓN DE SUS COMPONENTES LITOLÓGICOS

DEFINICIONES

NORMA ASTM D4546 -96

ENSAYOS EN LABORATORIO PARA RECONOCIMENTODE SUELOS EXPANSIVOS

1.- Potencial de Expansión o Asentamiento Unidimensional de Suelos Cohesivos (ASTM D4546-96).-

Reconocimiento Directo en Laboratorio

1.- Potencial de Expansión o Asentamiento Unidimensional de Suelos Cohesivos (ASTM D4546-96).-

Reconocimiento Directo en Laboratorio

CURVA DE CONSOLIDACIÓN

los primeros problemas que aparecen ante suelos expansivos se deben al incremento de humedad que provocamos al ocupar un terreno en el que antes de edificar se mantenía un cierto equilibrio entre las aguas capilares ascendentes y la evapotranspiración... al edificar, eliminamos la pérdida por evapotranspiración, y el suelo se humecta (hasta llegar a un punto de equilibrio) debido al gradiente capilar ascendente...

PROBLEMAS CAUSADO POR SUELOS EXPANSIVOS

HINCHAMIENTO DEL SUELO BAJO EL EDIFICIO POR AUMENTO DE HUMEDAD (no existe evaporación)

RETRACCION PERIFERICA DEL TERRENO (construido en poca humedad)

VARIACION DE VOLUMEN DEBIDO A MODIFICACIONES DEL NF (por bombeo, drenajes, etc)

ESCASA PROFUNDIDAD DE FUNDACION (dentro de zona activa) DEFECTOS DEBIDO A EFECTOS ESTRUCTURALES (para absorber

movimientos diferenciales) RETRACCION POR DESECACION DEBIDAS A RAICES DE ARBOLES HINCHAMIENTOS POR ELIMINACION DE ARBOLES ROTURA DE TUBERIAS DE AGUA DEFECTOS DE DRENAJES PERIFERICOS ETC CAUSAS

CAUSAS MAS COMUNES DE DAÑOS EN SUELOS EXPANSIVOS

LOS MAYORES PROBLEMAS CAUSADOS POR SUELOS EXPANSIVOS SON ASENTAMIENTOS Y LEVANTAMIENTOS COMO DIJIMOS ANTERIORMENTE

PROBLEMAS CAUSADO POR SUELOS EXPANSIVOS

DAÑOS EN CONSTRUCCIONES LIVIANAS-ARCILLAS EXPANSIVAS

EDIFICACIONES EN PUNTAARENAS – TALARA ARCILLASEXPANSIVAS

FALLAS POR EXPANSIÓN DE SUELOS EN EL CENTRO DE SALUD DESAN ANTONIO - MOQUEGUA

CONJUNTO HABITACIONALLÓPEZ ALBUJAR - SANANTONIO – MOQUEGUAARCILLAS EXPANSIVAS

FALLAS POR EXPANSIÓN DE SUELOS EN EL CENTRO DE SALUD DESAN ANTONIO - MOQUEGUA

5.3 LOSA DE CIMENTACIÓN CON CONTRATRABES. La losa con contratrabes (vigas de cimentación) se emplea cuando los claros y las cargas son

elevadas y se convierte en una estructura en cajón con losa en la parte inferior y superior de la contratrabe. Otra modalidad es una losa con contratrabe

inferiores en la que el lecho superior es plano y constituye un piso utilizable; además es posible evitar el uso de cimbras al vaciar el concreto directamente en zanjas con superficies cubiertas de ladrillo o de concreto palme, para evitar la contaminación del concreto con el suelo.

La construcción de una losa de cimentación implica la excavación total del suelo bajo la construcción hasta cierto nivel. Con ello se está liberando el suelo subyacente de la carga del material excavado, de manera que si la construcción de la cimentación y de la edificación se hace con la suficiente rapidez y con las debidas precauciones, la parte del peso de esta que iguala al del material excavado no producirá incrementos de esfuerzos ni hundimientos en el subsuelo.

LOSA DE CIMENTACION CON CONTRATRABE Losa de cimentación aligerada.-caracterizada por disminuir el volumen de concreto a utilizar,

debido a que solo se emplea el espesor determinado en las secciones criticas obviamente determinadas en el diseño; ya que el resto se disminuirá hasta donde permita el esfuerzo cortante involucrado en el diseño

Fig. 3 Losa de cimentación nervada.- en esta solamente se emplean vigas, las cuales corren sobre

los ejes X e Y generando cajones entre columnas, por lo tanto con esta forma se disminuye mucho mas el volumen de concreto a utilizar.

• Región Norte y Nororiente. – Piura. – Paita. – Talara. – Chiclayo. – Iquitos. – Bagua.

• Región Sur. – Moquegua.

DISTRIBUCIÓN DE LOS SUELOSEXPANSIVOS EN EL PERU

DISTRIBUCIÓN DE LOS SUELOS EXPANSIVOS EN EL PERU

PARA LA ESTRUCTURA ESTRUCTURA FLEXIBLE PALAFITO ESTRUCTURA RIGIDA O SEMI RIGIDA

PARA EL SUELO SUSTITUCION AISLAMIENTO ESTABILIZACION QUIMICA

SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS PARA CIMENTACIONESSOBRE SUELOS EXPANSIVOS

CIMENTACION FLOTANTE LOSAS DE CIMENTACION TIPO

WAFFLE:La losa con contratrabes (vigas de cimentación) se emplea cuando los claros y las cargas son elevadas y se convierte en una estructura en cajón con losa en la parte inferior y superior de la contratrabe. Otra modalidad es una losa con contratrabe inferiores en la que el lecho superior es plano.

Son Losas de cimentación aligerada.-caracterizada por disminuir el volumen de concreto a utilizar, debido a que solo se emplea el espesor determinado en las secciones criticas obviamente determinadas en el diseño; ya que el resto se disminuirá hasta donde permita el esfuerzo cortante involucrado en el diseño

CIMENTACION EN SUELOS EXPANSIVOS

CIMENTACION FLOTANTE CIMENTACION EN SUELOS EXPANSIVOS

Distribución irregular de las presionesbajo el cimiento, debido a las arcillasarcillas expansivas.a) Exterior seco. El interior conserva o aumenta la humedad.b) Exterior más húmedo que el áreaprotegida por el edificio.

Soleras sobre terreno expansivo

a) Solución de bovedillas encontradasen varias demoliciones.b) Versión moderna del mismoprincipio.(Jiménez Salas y Marsal, 1964).

Esta es otra forma para diseñar una estructuraadecuándola a suelosexpansivos. Esta casa es construida sobre una plataforma rígidaque se inclina cuandoel suelo se expande

CIMENTACION CON PILOTES

1.-Cimentación tipo palafito.2.- Solución de cierre del espacio de expansión, para mejor suaspecto y limpieza

Aquí Vemos un ejemplo de unaforma errónea y correcta para eldiseño de una estructuraadaptable a suelos expansivos

• Reemplazo de suelo. • Prehumedecimiento. • Barreras de humedad verticales. • Cortinas de inyección de una mezcla de

limos y cenizas volátiles. • Geomembranas. • Estabilizacion Quimica

OTRAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN

A.-DRENAJE DE LAS AGUAS DE ESCORRENTIA:Debe proveerse un adecuado drenaje alrededor por medio de pendientes perimetrales de 2-10 por ciento cunetas revestidas areas pavimentadas y canalizaciones de aguas de lluvia

B.-ALCANTARILLADOS Y RELLENOS.-Los alcantarillados en suelos expansivos deben ser estancos asimismo los rellenos deben hacerse con matreriales inertes

C.-PAISAJISMO E IRRIGACION Separar las actividades de paisajismo relacionadas con irrigacion de plantas y jardines de las estructuras adyacentes

MEDIDAS PREVENTIVAS

REEMPLAZO DE SUELO

CONSISTE EN LA EXCAVACION Y EL REEMLAZO DE LA CAPA EXPANSIVA CUANDO SU ESPESOR Y PROFUNDIDAD NO LO HACEN PROHIBITIVAMENTE COSTOSO

TRATAMIENTO CON CALLA MEZCLA SUPERFICIAL DE CAL CON EL SUELO POTENCIALMENTE EXPANSIVO O SU INYECCIO A PRESION ES NEFICA SEGÚN EL ESTUDIO DEL SUELO (AGRIETADO O NO) Y EL METODO D APLICACIÓN (INYECCION A PRESION O MEZCLA)

PREHUMEDECIMIENTO

EL PREHUMEDECIMIENTO SUPONE LA EXPANSION PREVIA A LA COLOCACION DE LA ESTRUCTURA Y EL MANTENIMIENTO DE ESA HUMEDAD BAJO UNA PLACA O RECUBRIMIENTO IMPERMEABLE

BARRERAS DE HUMEDADCOLOCADA PERIMETRALMENTE A LA ESTRUCTURA PUEDEN COADYUVAR AL EQUILIBRIO DEBE EVITARSE SIN EMBARGO QUE SE ESTABLEZCAN CANALES DE HUMEDECIMIENTO COMO FENOMENOS TERMOOSMOTICOS QUE HAGAN INUTIL LAPRECAUCION

GEOMEMBRANAS

Las arcillas expansivas sufren cambios de volumen debido a las variaciones en su humedad, adquirida por capilaridad y/o por infiltración. Cualquier construcción ligera asentada sobre este tipo de suelos experimentará deformaciones causadas por la expansión de la arcilla, dichos movimientos se traducen en grietas sobre muros y el levantamiento de pisos. Por lo anterior, se han propuesto diferentes soluciones para reducir el cambio volumétrico de las arcillas; algunos métodos modifican las características físico-químicas de las arcillas, agregando diferentes materiales que estabilizan el volumen de las mismas, tal es el caso de la cal, cemento hidráulico, fosfatos, sales de aluminio y recientemente, los polímeros Esta investigación utiliza un poliuretano, que comúnmente se aplica para sellado de grietas en la construcción. Dicho polímero se aplica en la estabilización de cambios volumétricos de suelos expansivos. Se consideraron muestras remoldeadas de suelo natural y suelo tratado con polímero; en ambas muestras se determinaron propiedades índices, compactación, resistencia al esfuerzo cortante, expansión y consolidación; pruebas que determinaron si es factible la utilización de dicho polímero. El resultado más significativo en esta investigación es el que se refiere a la expansión. Las pruebas muestran que la mezclas suelo-polímero reducen la expansión en, aproximadamente, el 40%, respecto a la del suelo natural.

ESTABILIZACION QUIMICA

1- IDENTIFICACION DEL PROBLEMA2- ESTIMACION DE LOS CAMBIOS PREVISIBLES DE

HUMEDAD3- ESTIMACION DEL ESPESOR DE LA CAPA ACTIVA

(AQUELLA QUE SUFRIRA VARIACIONES DE VOLUMEN DESPUÉS DE LA CONSTRUCCION)

4- ESTIMACION DE LAS PROPIEDADES DE EXPANSIÓN DE LA ARCILLA

5- PREVISION DE LOS MOVIMIENTOS6- ELECCION DE LA SOLUCION Y CALCULO DE LA

MISMA

METODOLOGIA DE PROYECTO EN SUELOS EXPANSIVOS

SUELOS EXPANSIVOSIDENTIFICACION DE UN SUELO COMO EXPANSIVO• COLOR, GRIETAS DE RETRACCION (EN EPOCA SECA) O

MUY PEGAJOSO (EN EPOCA HUMEDA)• ENSAYOS MINERALOGICOS Y DE IDENTIFICACION.• EMPLEO DE INDICES.

IDENTIFICACION DEL PROBLEMA•Indice Lambe•Indice de Plasticidad•Limite de Retracción•Ensayo CBR•Análisis granulométrico por sedimentación

IDENTIFICACION DEL PROBLEMA

a) ENSAYOS DE LABORATORIO METODO DE INUNDACION

METODO DE LA CURVA DE HINCHAMIENTO (HINCHAMIENTO LIBRE Y PRESION DE HINCHAMIENTO) • METODO DEL DOBLE EDOMETRO • METODO DEL EDOMETRO UNICO

METODO DE SUCCION CONTROLADA b) CORRELACIONES EMPIRICAS

ESTIMACION DE LAS PROPIEDADES DE EXPANSIÓN DE LA ARCILLA

A continuación se mencionan los procedimientos de estabilización más comunes:

• Estabilización por medios mecánicos, de los que la compactación es el más conocido.

• Estabilización por drenaje. • Estabilización por medios eléctricos, donde la

electroósmosis y la utilización de pilotes electrometálicos son probablemente los más conocidos.

• Estabilización por empleo de calor y calcinación. • Estabilización por medios químicos, generalmente

lograda por agentes estabilizantes específicos, como el cemento, la cal, asfalto.

Métodos de estabilización de suelos arcillosos

ESQUEMA DE LA CONCENTRACION DE HUMEDAD BAJO UN EDIFICIO

Fundamento típico de soluciónTexas I = ω/ω L