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FUNDACIONES EN FUNDACIONES EN

CONDICIONES ESPECIALESCONDICIONES ESPECIALES

Contenidos:

1. Suelos en condiciones especiales

2. Suelos expansivos: Metodología en proyectos de suelos

expansivos; Identificación del problema; Estimación de las

propiedades de expansión de la arcilla; Causas mas

comunes de daños en suelos expansivos; Esquema de la

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comunes de daños en suelos expansivos; Esquema de la

concentración de humedad bajo un edificio; Soluciones

constructivas.

3. Suelos colapsables

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FUNDACIONES EN CONDICIONES ESPECIALES

SUELOS BLANDOS

SUELOS LICUABLES

SUELOS KÁRSTICOS

RELLENOS

ZONAS DE SUBSIDENCIA

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SUELOS COLAPSABLES

SUELOS EXPANSIVOS

SUELOS BLANDOS1. Se caracterizan por presentar:

Baja resistencia al corte

Alta deformabilidad

Estabilización lenta de las deformaciones en el tiempo

Peligro de colapso por inundación

2. Análisis de asentamientos instantáneos y por consolidación

3. Soluciones de refuerzo y mejora del terreno:

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Precarga

Mechas drenantes

Pilotes hincados de madera

Vibroflotación – Vibrosustitución – Compactación dinámica

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Vibrosustitución: Permite reforzar y sustituir el terreno por

SUELOS BLANDOSAlgunas soluciones constructivas: Algunas soluciones constructivas:

columnas de grava u otro material, acelerando elproceso de la consolidación, al conseguir un medio másdenso y permeable que el anterior.

Mechas drenantes:Aceleran el procesod lid ió dde consolidación desuelos para disminuirel tiempo deasentamiento deterraplenes sobresuelos blandos.

Tipo de suelo Arenas finas,

uniformes en estado suelto

SUELOS LICUABLES

uniformes, en estado suelto,

saturadas y sujetas a carga.

Causa vibración, sismo.

Efectos en el terreno Aumento del grado de saturación del

suelo por reacomodo de las partíclas Por lo tanto aumento de μ ysuelo por reacomodo de las partíclas. Por lo tanto, aumento de μ y

pérdidad de τ.

Fallas pérdida de la capacidad portante, falla de las

cimentaciones, inestabilidad de muros de sostenimiento,

inestabilidad de laderas, volcanes o erupciones de arena.

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(1) (2)(2)

Pérdida de la capacidad portante:

(1) Washington, 2000

(2) Kobe

(3) (4)

Pérdida de la capacidad portante:

(3) Venezuela, 1985

(4) Niigata, 1964

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5

(5) (6)

(5) Terremoto de Golcuk, Turkia, 1999

(4) Kobe, Japón, 1995

(6)

Inestabilidad de laderas:

(6) Perú, 1970

(7)

(6) Perú, 1970

(7) Lower

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SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS:

Compactación dinámica

Compactación por explosivos

Pilotes de compactación

Excavación y reemplazo

Vibrosustitución

Inyección

i l

Vibrosustitución

Inyecciones: se consigue laconsolidación eimpermeabilización de lossuelos, inyectando lechada decemento, productos químicos,mortero o resinas, a través deuna perforación.

Fenómenos kársticos Disolución de la roca por acción del agua

Tipos de terreno:

SUELOS KÁRSTICOS

Tipos de terreno:

Materiales yesíferos y salinos rápida disolución

Materiales calcáreos formación lenta de cavidades

Soluciones constructivas:

Cimentaciones profundas

Inyecciones

Sustitución del material

Limpieza de zona blanda y relleno con hormigón pobre

Losa de cimentación junto con inyección de lechada de cemento

Losa de H.A. y posterior relleno del material excavado

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Material depositado por elhombre como consecuenciade:

RELLENOS

Excavaciones de suelo o roca

Desperdicios de canteras

Escombros de construcción

Desechos domésticos, otros

Este material depositadopdesordenadamente puedeproducir, entre otros, unmaterial:

Suelto

Inestable

Compresible

Soluciones constructivas:Cimentaciones profundas

Inyecciones tradicionales

Jet Grouting

Compactación dinámica

Precarga

Jet Jet GroutingGrouting

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Asentamiento que se produce en la superficie producto de la

ZONAS DE SUBSIDENCIA

alteración o modificación del estado tensional de la masa de

suelo o del macizo rocoso, por alguna de las siguientes causas:

Descenso del N.F.

Excavaciones subterráneas para túneles

Explotación intensiva de acuíferos

Lavado de material

Consolidación en suelos blandos y orgánicos

(1)

(2)

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Subsidencia debida a la construcción

de obras subterráneas

1.- España

2.- Alemania

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EXPANSIVIDAD: Capacidad de cambio de volumen por absorción de agua (retracciónpérdida de agua). Este problema se asocia a los cambios cíclicos del

contenido de humedad de las arcillas, particularmente.

SUELOS EXPANSIVOS

Causas:

Hinchamiento del suelo bajo el edificio por aumento de humedad (no existeevaporación)

Retracción periférica del terreno (construido en poca humedad)

Variación de volumen debido a modificaciones del nivel freático (por bombeo,drenajes, etc)

Reducida profundidad de fundación dentro de la zona activa

Retracción por desecación debidas a raíces de árboles

Hinchamiento por eliminación de árboles

Rotura de tuberías de agua

Defectos de drenajes periféricos

METODOLOGÍA DE PROYECTO EN SUELOS EXPANSIVOSMETODOLOGÍA DE PROYECTO EN SUELOS EXPANSIVOS

1- IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

2- ESTIMACIÓN DE LOS CAMBIOS PREVISIBLES DE HUMEDAD

3- ESTIMACIÓN DEL ESPESOR DE LA CAPA ACTIVA (AQUELLA QUE SUFRIRÁ

VARIACIONES DE VOLUMEN DESPUÉS DE LA CONSTRUCCIÓN)

4- ESTIMACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE EXPANSIÓN DE LA

ARCILLA

5- PREVISIÓN DE LOS MOVIMIENTOS

6- ELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN Y CÁLCULO DE LA MISMA

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SUELOS EXPANSIVOS

IDENTIFICACIÓN DE UN SUELO COMO EXPANSIVO

1. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA:1. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA:

COLOR, GRIETAS DE RETRACCIÓN (EN ÉPOCASECA) O MUY PEGAJOSO (EN ÉPOCA HÚMEDA)

ENSAYOS MINERALÓGICOS Y DE IDENTIFICACIÓN.EMPLEO DE ÍNDICES.

Í di L b• Índice Lambe• Índice de Plasticidad• Límite de Retracción

• Análisis granulométrico por sedimentación

ENSAYO CBR

a) ENSAYOS DE LABORATORIO

22.. ESTIMACIÓNESTIMACIÓN DEDE LASLAS PROPIEDADESPROPIEDADES DEDE EXPANSIÓNEXPANSIÓN DEDE LALAARCILLAARCILLA::

• Presión de hinchamiento

• Hinchamiento libre

MÉTODO DE CURVA DE HINCHAMIENTO

b) CORRELACIONES EMPÍRICAS

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ESQUEMA DE LA CONCENTRACIÓN DE HUMEDAD BAJO UN EDIFICIOPavimentación adecuada disminuirá distorsiones de edificación 0.7

)

50%40% 30%

20%

HINCHAMIENTO<1%σ de hinchamiento <0.3 Kg/cm2

HINCHAMIENTO 4 a 10%σ de hinchamiento 1.25 a 3 Kg/cm2

0 3

0.4

0.5

0.6

HINCHAMIENTO 1a 4%σ de hinchamiento 0.3 a 1.25 Kg/cm2

e de

cor

rela

ción

( I

)Fundamento típico de solución Texas

I = ωωL

0.2

0.3

5040 60 70 80

HINCHAMIENTO>10%σ de hinchamiento >3 Kg/cm2

Indi

ce

Limite liquido (ω L)

SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS PARA FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS

PARA LA ESTRUCTURAPARA LA ESTRUCTURA

• PALAFITO

• ESTRUCTURA RÍGIDA O SEMI RÍGIDA

• ESTRUCTURA FLEXIBLE

PARA EL SUELO

• AISLAMIENTO

• ESTABILIZACIÓN

• SUSTITUCIÓN

Alternativas de estabilización:

Pozos rellenos de hormigónpobre o cal

Pilotes o micropilotes

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COLAPSO: Asentamiento espontáneo, en general sin variaciones en los

esfuerzos aplicados, acompañado de un cambio importante en

SUELOS COLAPSABLES

esfuerzos aplicados, acompañado de un cambio importante en

la estructura interna.

Menisco

Enlaces

Arena

Arcilla Arcilla floculadafloculada

Arena

Arena

Enlacessolubles

Arena

Suelos granulares semisaturados

Suelos cementados de enlaces susceptibles de

ser disueltos

Suelos de transición con finos en estado floculado

MECANISMOS DE COLAPSO: dependen de: tipo de estructura, enlace desus partículas, disposición del material, humedad natural, mineralogía,otros

a) Suelos granulares semi saturados: b) Suelos arenosos-arcillososa) Suelos granulares semi saturados: b) Suelos arenosos-arcillosos

Agua en meniscos

Tensiones capilares negativas que aumentan presión intergranular

Ordenamiento paralelo de arcillas a los granos de arena

d) Suelos de transicion con finos en estado floculado

Puentes o enlaces de cementación (solubles)

c) Suelos cementados de enlaces susceptibles de ser disueltos

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Posible causa:

Excesiva recarga de agua ensubsuelo proveniente de

Colapso en subsuelo deGuatemala Julio 2010

subsuelo proveniente decolectores

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Guatemala. Julio 2010,tormenta Agatha

d = 20m

z = 30m

1. ENSAYO C.P.CP = Δ e ·100

1+e0Log p (kg/cm2)

ENSAYOS EN SUELOS COLAPSABLES

C.P % Riesgo de colapso

0 - 1 NO HAY PROBLEMAS1 - 5 PROBLEMAS MODERADOS5 - 10 PROBLEMAS10 20 PROBLEMAS GRANDES

eoen seco

Δe(Jennings y Knigth, 1975 )

2.- DOBLE ENSAYO EDOMÉTRICO

3.- ENSAYO TRIAXIAL

4.- ENSAYO EDOMÉTRICO ROWE

5.- RELACIONES CON ENSAYOS CONVENCIONALES

10-20 PROBLEMAS GRANDES> 20 PROBLEMAS MUY GRANDESe saturación

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ALGUNS SOLUCIONES A SUELOS COLAPSABLESALGUNS SOLUCIONES A SUELOS COLAPSABLES::

j i d l l iDinámica

Mejoramiento del suelo por compactación

Aislar el agua

Con pilotesExplosivos

Geomembranas

Drenes

Fundaciones profundas

Creación de enlaces cementantes

Remover el material

Columnas de grava

Inyección químicaEstabilización térmicaCon agentes cementantes