Patologías en Suelos y Cimentaciones Y Su Relación Con La Estructura

Patologías en Suelos y

Cimentaciones

Y su relación con la estructura

Sofía Pérez-priego

Emmanuel García

Conocimiento del Suelo

El desarrollo de un proyecto debe de contar con los argumentos básicos que lo justifiquen, como son: ● Adecuada Planeación ● Factibilidad técnica y económica

La eficiencia y bondad de un proyecto dependen de la calidad de los estudios realizados previamente y de su correcta interpretación.

TODAS las obras de la ingeniería civil SON CONSTRUIDAS sobre el SUELO, por lo cual es necesario poder IMAGINAR y PREDECIR el comportamiento de los suelos, los mecanismos de falla y movimientos esperados para poder DISEÑAR conforme a la NATURALEZA del suelo.

La geotecnia desempeña un papel fundamental en la información necesaria para el diseño.Siendo los estudios proporcionales a la magnitud del proyecto.

PROYECTO

ASESORÍA

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

CONSTRUCCIÓNESTUDIOS

Nivel de Calidad en la obra● Normas y especificaciones ● Individuo que supervisa el control de

calidad

“Recimentar es corregir lo que se hizo mal desde el principio” -Arthur Casagrande“En la mayoría de los casos esto ocurre como consecuencia de la insuficiencia en la información sobre las características del subsuelo del sitio, así como los cambios que el hombre le induce.” -Enrique Santoyo

Conocimiento del SueloMétodos de Estudio:

Conocimeinto del Suelo

Métodos de Estudio:

Patologías

● Arcillas expansivas○ Expansión○ Contracción

■ Asentamiento Diferencial■ Hundimiento Regional

● Inestabilidad de Taludes● Falla por Cortante

Arcillas Expansivas

Debido al arreglo molecular laminar de las arcillas estas tienen la capacidad de almacenar grandes porcentajes de agua.

Arcillas Expansivas - Expansión

● ExpansiónAl incrementarse el porcentaje de agua en las arcillas, el volumen de estas crece, generando expansiones en la superficie del suelo.

Causas-Cambios estacionales-Cambio en el NAF-Fugas en la tubería

Síntomas

○ Pérdida de la verticalidad○ Deformaciones diferenciales

Prevención● Mejoramiento del suelo● Control de expansión y Diseño para

desplazamientos● Control de Humedad

Mitigación● Debe ubicarse la fuente de humedad, para

esto pueden usarse taladros manuales. Las muestras se clasifican según su humedad.

● Levantamiento de grietas

Posibles método de corrección:● Barreras● Estabilización con aceite Sulfonado● Inyección de agua para dar homogeneidad al terreno● Inyección de resinas epóxicas en grietas● Refuerzo de estructura

Barreras e inyección de aceite sulfonado (en este caso 0.3 litros por inyección a una profundidad de 0.80 m)

Arcillas Expansivas - Contracción

● Contracción○ Asentamiento

diferencial○ Hundimiento regional

Al disminuir el porcentaje de agua en las arcillas, el volumen decrece generando un asentamiento del suelo.

❖ Asentamiento Diferencial● Causas

○ ConsolidaciónPérdida de porcentaje de agua en las arcillas debido a la expulsión de agua provocada por peso de la estructura.

❖ Asentamiento Diferencial

● Causas○ La pérdida de agua

también puede ocurrir por extracción de agua.

● Causas○ Compresibilidad DesigualDebido a la poca homogeneidad de los suelos. Los asentamientos generalmente se dan a diferentes tasas en un mismo terreno. Lo cual provoca deformaciones y desplazamientos diferenciales en los elementos.

● Síntomas❖ Asentamiento Diferencial

○ Pérdida de la verticalidad○ Deformaciones diferenciales

Prevención● Mejoramiento del suelo● Control de expansión y Diseño para

desplazamientos diferenciales● Control de Humedad

Mitigación● Renivelación:

○ Perforaciones de pequeño diámetro, las cuales hacen descender la parte que ha quedado más alta.

Mitigación● Micropilotes:

○ Trabajan a fricción○ Hincados a percusión○ Se busca un asentamiento

uniforme de la estructura

Mitigación● Pilote de control:

○ Sigue las deformaciones de la superficie del suelo■ Deformabilidad de las

celdas de madera○ Requieren de

mantenimiento ○

Mitigación● Jet Grounting:

○ Inyección de cemento o mortero a grandes presiones

Mitigación● Resinas Expansivas:

○ Inyección de resinas expansivas en el suelo

○ La expansión de las resinas no cesa hasta que el suelo es tan compacto que no permite mayor expansión.

● Causas○ Consolidación○ Extracción de Agua

❖ Hundimiento Regional

● Síntomas○ Deformaciones diferenciales○ Pérdida de la verticalidad

● El caso de la Cd. de México○ 1600 pozos profundos en operación, logrando una

extracción de agua de 76.6 m3/s○ Bombeo en sótanos y las líneas del metro○ Desde 1856 se ha hundido casi 9 m ○ Las consolidaciones llegan hasta los 80 m de profundidad○ Zonas de mayor hudimiento:

■ Peñón de Marquez 40cm/año■ Coapa y Ecatepec 20 cm/año■ Chalco 30 cm/año

● El caso de la Cd. de México

● El caso de la Cd. de México○ Ángel de la

Independencia en 1950

● El caso de la Cd. de México○ Ángel de la

Independencia actualmente

● Prevención○ Diseño para desplazamientos diferenciales

● Mitigación○ Subexcavación○ Se hacen descender las zonas mediante

perforaciones de pequeño diámetro● Incrementar la presión hidrostática del acuífero

○ Inyectando agua a alta presión ● Agregar elementos de cimentación profunda

○ Pilotes o Pilas

Inestabilidad de Taludes

Los taludes son la inclinación de un terreno, creado de manera natural o artificial, los cuales mantienen una misma forma debido a fuerzas gravitacionales y, en algunos casos, de cohesión del suelo.La carga que estos pueden soportar depende del esfuerzo al que están sometidos, la inclinación y a las características del que están compuestos.

Las causas de la inestabilidad de taludes pueden ser externas o internas:● Inestabilidad del suelo● Meteorización● Cambios en el nivel de agua freática● Erosión● Obras civiles● Carga sobre el suelo

● Síntomas○ Filtraciones o saturación del suelo en zonas que normalmente no

están húmedas○ Grietas en el terreno, pisos y muros○ Desplazamientos

● Prevención○ Conocer los antecedentes de los terrenos en los alrededores○ Vigilar el drenaje de los taludes○ Realizar un estudio del terreno apropiado que pueda detallar las

condiciones del suelo.○ Mantener la vegetación del sitio

● Mitigación○ Análisis del sitio

■ Estudio geotécnico■ Conocer la velocidad y

dirección del movimiento

● Mitigación○ Modificación de geometría del talud○ Drenajes○ Aumento en la resistencia del terreno○ Elementos o muros de contención○ Evitar la zona de movimientos

Modificación de la geometría del talud

● Disminuir la inclinación del talud● Eliminar peso de la cabecera del talud● Incrementar peso al pie del talud● “Escalonar” el talud

Drenaje● Superficial: Zanjas de drenaje y canalizaciones. Son medidas

preventivas más que estabilizadoras● Profundo: Drenes horizontales, pozos, galerías de drenaje

Estructuras resistentes● Pilas y pilotes● Anclajes

Muros y elementos de contención● Muros de gaviones● Muros pantalla● Tierra armada● Muros anclados

Falla por cortante

Esta falla ocurre cuando el peso sobre el suelo excede a la capacidad portante del mismo. La capacidad del suelo depende de sus propiedades mecánicas como cohesión y fricción, de la humedad y nivel freático y del esfuerzo al que está sometido.

Falla por cortante

● Causas○ Estudio de mecánica de suelos insuficiente○ Cambios en la humedad del suelo○ Aumento del peso o modificaciones a la

estructura

Falla por cortante

● SíntomasLa falla por corte general, se caracteriza por la existencia, dentro del terreno, de una superficie de deslizamiento continuo, que se indica desde el borde de la cimentación hasta la superficie del terreno.Bufamiento del suelo a los lados de la cimentación, presentándose compresiones verticales fuertes debajo de ella, las superficies de deslizamiento terminan en algún punto dentro de la misma masa de suelo.

Falla por cortante

● PrevenciónLa única forma de prevenir esta falla es un buen estudio de mecánica de suelos y una estructura apropiada.

Falla por cortante

● MitigaciónModificar la cimentación aumentando su área o con elementos estructurales auxiliares como pilotes.

Accidentes

● Licuación de Suelos● Colapso de oquedades● Sismos● Socavación● Remoción de masa

Licuación de Suelos

● Arenas● Saturadas● Sismo

○ https://www.youtube.com/watch?v=EK7u_wQHD7A

Colapso de Oquedades

Socavación

Remoción de Masa● https://youtu.be/R__3DYQCVnA● https://www.youtube.com/watch?

t=35&v=CUXhjPkGBtU

Referencias

● Santoyo, Enrique. Recimentación y renivelación de estructuras y monumentos. TGC:1999, México.

● La catedral metropolitana y el sagrario de la Ciudad de México. SEDESOL: 1992, México.

● VIII Reunión Nacional de Mecanica de Suelos. Sociedad Mexicana de Mecanica de suelos:1976, México

● Saca, Lorena. La geología y la ingeniería civil. Tesis ITESO: 1999, México.● Gozales Vallejo, Luis. Ingenieria Geologica. Person: 2004, USA.

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