CIMENTACIONES1

7/21/2019 CIMENTACIONES1

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UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

GEOLOGIA APLICADA

CIMENTACIONES

2M13


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LasCimentacionesson las bases que sirven desustentacin de todo tipo de construccin.

Se calculan y proyectan teniendo en

consideracin varios factores:La composicin y resistencia del terreno,Las cargas propias del edificio, y

Otras cargas que inciden, tales como el efectodel viento o el peso de la nieve (si hubiere).


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SUELOS Y CIMENTACIONES

La cimentacin puede definirse en general como el conunto de elementos

de cualquier obra civil cuya misin es transmitir al terreno que lo soportalas acciones procedentes de la estructura.

Su dise!o depender" por tanto no solo de las caracter#sticas del edificio

sino tambi$n de la geolog#a del terreno.

Grietas pro!cias en"ac#aas e ei"icios por

asientos i"erencia$es


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%&'*+%&O

Las Cimentacionesson las basesque sirven de sustentacin al

edificio se calculan y proyectan

teniendo en consideracin varios

factores tales como lacomposicin y resistencia del

terreno, las cargas propias del

edificio y otras cargas que inciden,

tales como el efecto del viento o elpeso de la nieve sobre las

superficies e-puestas a los

mismos.


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CIMENTACION

Los estudios de

mec"nica de suelos y de

rocas contribuyen engran parte al trabao de

dise!o de la obra.

s un gran S


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CIMENTACIONES

l granito es una de las rocas #gneasplutnicas que presentan un buen

comportamiento para la sustentacinde cualquier tipo de estructura.

l granito y su clan presentan una

elevada resistencia a la compresin.


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CIMENTACIONES

n general las rocas #gneas presentanbuen comportamiento para soportar todo

tipo de estructuras civiles y viales.

%uando se trata de proyectos hidr"ulicos

las que meor comportamiento tienen son

las plutnicas.


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CIMENTACIONES%ARCILLAS

Los terrenos arcillosos son en principio, los m"s peligrosos

para cimentar.

se pueden producir grandes asentamientos en un largo pla/o

de tiempo, y es en los que el conocimiento de su

comportamiento bao cargas ha progresado m"s en los0ltimos a!os.

-perimentalmente se determin que el tiempo de

asentamiento de los estratos arcillosos es proporcional al

cuadrado de su espesor es decir, que si por eemplo lafundacin de un edificio descansa sobre un estrato de 1

metros de espesor y el asentamiento se produce en cuatro

a!os, esta duracin seria de 23 a!os.


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CIMENTACIONES%ARCILLAS

Otro edificio conocido que ha sufrido el mismo

fenmeno es la c$lebre *orre de 4isa, que

recientemente ha sido consolidada y refor/ada en su

cimentacin.

n este tipo de terrenos las pruebas de carga son

in0tiles para conocer su

comportamiento.


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CIMENTACIONES SO&RE ARCILLAS E'PANSIVAS%

Las cimentaciones construidas sobre arcillas

e-pansivas est"n sometidas a grandes fuer/as

causadas por la e-pansin, las cuales provocan

levantamiento, agrietamiento y ruptura de la

cimentacin y de la estructura.

4or lo tanto no esta permitido cimentar directamente

sobre suelos e-pansivos. Los pisos no deber"n

apoyarse directamente sobre suelos e-pansivos y

deber" dearse un espacio libre suficientemente

holgado para permitir que el suelo bao el piso se

e-panda y no lo afecte.


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CIMENTACIONES SO&RE ARCILLAS E'PANSIVAS:

Cuando la arcilla se encuentra a

considerable distancia bajo lasuperfcie no se expande y contraetanto, como cuando se encuentracerca de la superfcie, por lo tanto,los daos por levantamiento omovimientos de zapatas o muros

pueden ser reducidos colocandostas a sufciente distancia bajo lasuperfcie.

las arcillas son material altamentesusceptibles a generar cambios

volumtricos en presencia dehumedad, hay algunos de estosmateriales que en estado seco tienenuna capacidad portante de 1ton!m", mas al aplicarles agua ysometerlas a la prueba de es#uerzosse disminuy$ la capacidad portante.


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CIMENTACIONES

La calidad de la cimentacin de un sitio depresa debe valorarse en t$rminos deestabilidad, capacidad portante,

comprensibilidad (suelos) o deformidad (rocas)y la permeabilidad efectiva de la masa.

Las t$cnicas de investigacin que deber"n

adoptarse depender"n de la geomorfolog#a yla geolog#a del sitio especifico.


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CIMENTACIONES%Presas so(re arci$$as r)*ias e (!ena ca$ia

n depsitos e-tensos y uniformes de arcillas de buena

calidad es poco probable que las percolaciones serias sean

un problema.

s importante, sin embargo, identificar y considerar la

influencia de estratificaciones delgadas y hori/ontales maspermeables que puedan estar presentes, por eemplo lentes

de limo, laminaciones finas. Se requiere much#simo cuidado al

e-aminar las muestras recuperadas para detectar tales

aspectos. La evaluacin de los par"metros apropiados deresistencia al corte, para usarlos en el dise!o, es de gran

importancia


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Presas sobre rocas meteorizadas

4ara cimentaciones en rocas, la identificacin precisa delperfil de meteori/acin de roca puede ser dif#cil. La

determinacin in situ de los par"metros de resistencia al corte

es necesaria se utili/an pruebas de carga con placas en

po/os o ventanas de e-ploracin, o pruebas con dilatmetro opresurmetro conducidas dentro de las perforaciones.

stas t$cnicas son apropiadas en particular para rocas m"s

suaves que contengan fracturas muy finas y espaciadas muy

cercanamente.


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Presas sobre terrenos crsticos

La presencia de cavidades e-tensas debidas a soluciones y fisuras

hacen que tales sitios sean particularmente dif#ciles. s esencial

establecer la amplitud de las caracter#sticas c"rsticas y su configuracin

respecto a la continuidad de los vac#os.

Los estudios geolgicos pueden ser 0tiles para interpretaciones iniciales

de las formas c"rsticas y como gu#a para la plantacin de unainvestigacin m"s detallada.

Las interpretaciones a$reas a menudo revelan cavidades c"rsticas poco

profundas y, tambi$n, los m$todos geof#sicos son de gran valor.

Ser" necesario confirmar el tama!o y la naturale/a de todas lascaracter#sticas identificadas al comien/o mediante t$cnicas geof#sicas u

otras indirectas mediante perforaciones y otros medios de investigacin

directos


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Presas so(re cimentaciones en roca

Las rocas constituyen la cimentacin ideal para una

presa. Si las presas se cimientan sobre roca sana resultan

con valores de coeficientes de esbelte/ bastante baosy por ende muy econmicas.

Se puede lograr con ellas alturas considerables. l cuerpo de la presa como regla general est" unido a

la cimentacin por las fuer/as de adherencia y suestabilidad se estudia como un compleo 0nico: presay cimentacin.

n muchos casos la infiltracin en medios rocosospuede ser despreciada a menos que se trate de rocas

muy fisuradas


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CIMENTACIONES

La planificacin de las cimentaciones en toda construccin debe

considerar tres aspectos: 1+ precisar la composicin del suelo que servir" de apoyo en la

cimentacin, 2+calcular las cargas que ser"n transmitidas por la estructura de la

cimentacin, a los suelos que la soportan y 3+el proyecto de una estructura de la cimentacin adecuada, a las

condiciones que dar"n origen las consideraciones 1+ , 2+- Las cargas de la construccin pueden ser afectadas de un modo

general por la geolog#a local, donde el plano de la cimentacindepende esencialmente de la naturale/a del suelo, que seencuentra debao del sitio de la construccin. Las condiciones delsuelo es un problema de car"cter netamente geolgico.

l $-ito o fracaso en la ingenier#a de cimentacin depende delconocimiento adecuado de las propiedades mec"nicas de las rocas

y suelos.


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CONDICIONES GEOLOGICAS EN DISE.O DE CIMENTACIONES

Las condiciones geolgicas de una /ona de estudio con fines

constructivos pueden clasificarse dentro de uno de los siguientestres tipos y seg0n las posibilidades de la cimentacin: 2)%uando e-iste roca slida sea en superficie o muy cerca a ella,

la construccin puede cimentarse directamente sobre ella. . &lo,'ollendo, e5 6or7.

2) %uando e-iste un estrato rocoso bao la superficie, pero a ladistancia que pueda alcan/arse econmicamente por medio de unapr"ctica de cimentacin en tal forma que la carga de laconstruccin le sea transmitida. . 'ontreal.

3+ %uando el estrato rocoso m"s cercano esta tan aleado de lasuperficie, que la estructura tiene que cimentarse sobre materialno consolidado que se sobrepone a la roca. . *acna, Lima,Londres


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CIMENTACIONES

l obeto de una cimentacin es proporcionar el medio para que lascargas de la estructura, se transmitan al terreno que son los quevan a resistir con seguridad sin producir asentamientosdiferenciales.

l granito es una de las rocas #gneas que presentan un buencomportamiento para la sustentacin de cualquier tipo de estructura,debido a su elevada resistencia a la compresin.

Las rocas volc"nicas tipo colada l"vica tambi$n presentan granconfian/a cuando se trata de sustentar cual obra civil.

n general las rocas #gneas presentan buen comportamiento parasoportar todo tipo de estructuras civiles, viales, pero cuando se tratade proyectos hidr"ulicos las que meor comportamiento son las

plutnicas (granito y su clan). %uando se trata de estructuras importantes, debe investigarse

posible e-istencia de "ract!ras e escompresi/n que podr#apermitir la alteracin o penetracin de ra#ces.


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CIMENTACIONES

La utili/acin de las rocas #gneas tipo volc"nicas queda restringida a

/onas muy concreta en 4er0, as# tenemos que en /onas con herenciavolc"nica se han construido diversas obras civiles e hidr"ulicas como en+84, *acna, 9uancavelica.

n el caso de las ceni/as tipo piroclastos que al cementarse sedenominan tobas, son materiales poco densos, muy alterables. que

adquieren plasticidad en presencia de agua. Su e-pansividad es de baaa media. Seg0n %asagrande pueden considerarse %L (arcillasinorg"nicas de baa plasticidad), cuya alteracin da luigar a las arcillase-pansivas.

%uando se usan en cimentaciones puede producirse asientos si la capa

sobre la que se apoya no absorbe las cargas aplicadas y las transmite alos niveles de ceni/as infrayacentes.

Las tobas se utili/an como bloques para peque!as edificaciones y en lafabricacin de cementos pu/ol"nicos.


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CIMENTACIONES

l lapilli y las escorias que son piroclastos m"s gruesos que las ceni/as,

pero su comportamiento es similar a un suelo granular anguloso, puedeservir en terraplenes, cuya compactacin debe ser mayor que la que se

aplica en otros materiales granulares para provocar la ruptura de las

puntas que presentan fragmentos, consiguiendo as# el asiento definitivo

antes de su utili/acin.

n caso de cimentacin no son recomendables por el mismo caso

anterior.

La riolita, obsidiana, traquita y fonolita, son rocas duras y resistentes

cuando de soportar presiones de refiere siempre y cuando dentro de su

composicin no e-istan geodas.

La andesita en buen estado puede utili/arse tambi$n en mamposter#a y

machacada como subbase en carreteras, es impermeable y actua como

buen cierre en proyectos hidr"ulicos.


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CIMENTACIONES

ependiendo del tipo de estrato geolgico las cimentaciones se

pueden clasificar en directas y indirectas. irecta es cuando los elementos verticales se la superestructura se

prolongan hasta el terreno de cimentacin, descansandodirectamente sobre $l mediante el ensanchamiento de su seccintransversal con el fin de reducir el esfuer/o unitario que se

transmite al suelo (/apata aislada, conectada, ligada, losa etc.).

%imentacin indirecta, es la que se lleva a cabo por elementosintermedios como pilotes, cilindros y caones de cimentacin, yaque el suelo resistente se encuentra relativamente a gran

profundidad. La sustentacin del estrato que soporta el peso de la estructura se

basa en la resistencia, en caso de rocas, a la compresin y elmdulo de elasticidad (mdulo tangente que corresponde a unatensin mitad de resistencia a compresin).


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CIMENTACIONES

+ntes de empe/ar un programa e-ploratorio ha deobtenerse de fuentes p0blicas y privadas toda lainformacin geolgica como sea posible, por e.muchas ciudades tienen archivos de sondeos en toda

el "rea o gran parte de ella y ah# los contratistas y;oconstructores pueden hacer uso de ello. l conocimiento previo de la geolog#a no solo permite

el desarrollo del programa e-ploratorio m"s

econmico, sino que tambi$n es de una vitalimportancia para la seleccin preliminar del tipo decimentacin que debe usarse en cada caso que sepresente.


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CIMENTACIONES% PRO&LEMAS

+lgunos problemas de cimentacin son comunes en toda clase deedificios, como e-cavacin, materiales de cimentacin inestables yproblemas de aguas subterr"neas.

E0caaci/n% se tiene que hacer un an"lisis geolgico de e-cavacin seapara edificios como para estructuras mayores (puentes, presas) donde

debe de considerarse lo siguiente: 2. l tipo de talud para el material en los muros de e-cavacin

1. la dificultad probable de e-cavar


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>eneralmente en rocas magm"ticas y en rocasmetamrficas (e-cepto esquistos con yeso), laestabilidad no origina problemas, que no ocurre en las?@ Sedimentarias (pi/arras y arcillas).

Las arcillas y algunas limolitas pueden meteori/arsecuando se encuentras e-puestas al aire pudiendooriginar un desmoronamiento en plena e-cavacin.


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%imentacin sobre suelo inestable: losdos tipos b"sicos de materiales decimentacin inestable son:

1. Los susceptibles al agua,especialmente cuando se trata desuelos y rocas e-pansivos, y

1. +quellos sometidos a unasentamiento r"pido cuando est"nsaturados, predominantemente los loes.


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Los materiales e-tensibles son las arcillas tipo montmorillonita,

suelos con contenido de sulfatos de sodio anhidro y algunaspi/arras. Ana buena precaucin es evitar alguna construccinsobre un material e-pansible cuando se encuentra en un estadode desecacin. Se aconsea regar dicho material antes de laconstruccin.

Las dificultades se incrementan cuando el material de loscimientos empie/a a hincharse bao un edificio acabado,pudiendo presentarse dos casos: o se levanta completamente

todo el edificio o, quedando los muros en su lugar los suelosempie/an a resquebraarse o encorvarse


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4roblemas del agua del suelo en la cimentacin: las

aguas subterr"neas profundas no tienen relacin conlas cimentaciones de edificios, a menos que seconstruyan stanos subterr"neos que sirvan de garaeo para almacenar e-plosivos.

l agua subterr"neas cercanas a superficie son lasque deben ser tomadas muy en cuenta si essubterr"nea la estructura o una parte vital de ella, talcomo los cimientos.

n tales casos la parte subterr"nea de la estructuradeber" ser impermeabili/ada totalmente y debetomarse medidas para evitar el posible deterioro de laestructura por el levantamiento hidrost"tico que pueda

levantar las losas del suelo y resquebraar los muros.


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Se deben estudiar las fluctuaciones del +.S, que son

importantes para el propietario, proyectista ycontratista de la e-cavacin, si por e. Se asegura queel agua del suelo no llegar" a rebasar el piso delcimiento, podr#a eliminarse el costo de la

impermeabili/acin de los muros del cimiento. s importante conocer la profundidad el nivel fre"tico

de las aguas del suelo as# como su direccin, quepermitir" una meor precaucin en el desarrollo de los

c"lculos estructurales.


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CIMENTACION% PRO&LEMAS

4ara edificios residenciales las investigaciones

geot$cnicas rara ve/ se hacen, si solo si, lascondiciones de cimentacin son evidentes

comparando el sitio del edificio con las residencias

vecinas. Los problemas en las residencias surgen despu$s de

acabada la construccin y se deben mayormente a las

condiciones del agua o al asentamiento de loscimientos a causa de un mal trabao.


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Los edificios comerciales se caracteri/an por las

grandes cargas trasmitidas a la cimentacin a trav$sde las columnas con basamentos profundos, teniendo

cuidado con las +:S.

n edificios industriales tales como garaes grandes,naves de f"bricas, moles y sala de espect"culos, las

estructuras son grandes por tanto la geolog#a del

suelo deben soportar inmensa carga, debiendodise!ar diversos tipos de cimentaciones.


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n las naves de f"brica adem"s de las cargas vivas y

muertas , puede considera los efectos de vibracin, amenos que la vibracin se amortigBe con

cimentaciones especiales dise!adas.

Las plantas de energ#a y estaciones de bombeo, sedeben de considerar las influencia interna de las

vibraciones, y la sensibilidad a los asentamientos.

l funcionamiento econmico continuo de bombas,turbinas y generadores es posible slo si el

asentamiento de cimentacin est" por sobre de este

m#nimo absoluto.


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Las cimentaciones de edificios en terraplenes, se dan

cuando proliferan las construcciones en sitios,previamente se hab#an considerado como de alto

riesgo para fines de construccin.

stos sitios son: 2. +ntiguos terraplenes, que incluye vertederos de la

ciudad,

1. *errenos ganados a los oc$anos, litorales ypantanos, y


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CIMENTACIONES% ROCAS DIICILES

L!titas E0pansias: las lutitas (?C Sed.) no es otra cosa que una

arcilla consolidada, por tanto $stas cuando son e-puestas tienen lapropiedad de e-pandirse y puedan causar serios da!os en obrasciviles y;o hidr"ulicas, por lo que causa mucha preocupacin a losingenieros responsables de las estructuras que se pueden afectarpor tales movimiento de roca. +flora este tipo de roca en el

peruano San Loren/o, reservorio y canal de derivacin 4oechos,4isco (4to. 4eerrey), &ca, +84 (irrig. La %ano).

Ca$ias Caernosas: La aparicin imprevista de cavernas en lascali/as (%O


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ROCAS DIICILES EN CIMENTACIONES

4eso%s m"s abundante que la anhidrita, pero con lasalvedad que los problemas con el yeso no son tan

peligrosos como los que pueda causar la anhidrita. e

e-istir alg0n problema con el yeso, $ste se da con la

solubilidad en el agua, por tanto las medidas decorreccin a tomarse en cuenta ser#a la de mantener

aleado el agua del yeso o inyectando cemento en

cantidades y dosis pre dise!ada.


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ROCAS DIICILES EN CIMENTACIONES

An#irita%no es otra cosa que una variedad de yeso (?C Sed.)

depositadas en un medio ambiente marino que ha precipitadoingentes cantidades de sulfato de calcio (Ca%&'(combinado con agua, las cuales bao presiones enormes

desde $pocas geolgicas pasadas, las altas temperaturas del

agua contenida en el yeso se puede e-pulsar, produci$ndoseel sulfato de calcio puro o anhidrita de color blancu/co y

compacta, el cual puede combinarse nuevamente con el agua

e-pandi$ndose r"pidamente en volumen y en ciertos casos

hasta en m"s de DEF, claro que la anhidrita no es muy

frecuente, pero se le debe vigilar.


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a$$a por $e0ion% Terremoto C#i$e

ste tipo de falla se presenta cuando la capacidad deresistencia a la fuer/a cortante (proporcionada por el

refuer/o hori/ontal y el concreto) supera a la de fle-in

(generada por el refuer/o vertical y la carga a-ial).

sta falla se caracteri/a por el balanceo del muro entorno a sus e-tremos, transmiti$ndose gran parte de la

carga vertical (4, en la fig.) por el e-tremo comprimido,

lo que puede originar la trituracin del concreto con el

subsiguiente pandeo del refuer/o vertical, en caso deque no e-ista confinamiento en los e-tremos (muy

com0n en edificios chilenos)


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a$$a por $e0ion% Terremoto C#i$e


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A!sencia e Con"inamiento en e0tremos e$ m!ro


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A!sencia e Con"inamiento en e0tremos e$ m!ro

fecto de muros transversales dificio Sol Oriente Santiago tese que la falla se


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fecto de muros transversales. dificio Sol Oriente, Santiago. tese que la falla se

concentra principalmente en el borde libre.

La falla por fle-in trata de concentrarse en la /ona m"s d$bil del muro por


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La falla por fle-in trata de concentrarse en la /ona m"s d$bil del muro, por

eemplo, donde hay una reduccin significativa de su longitud


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a$$a por Corte% Terremoto C#i$e

La falla por corte se produce en los muros de concreto armado cuando su capacidad de resistencia a la

fuer/a cortante es inferior a la de fle-in.

sta falla se caracteri/a por la presencia de grietas diagonales (ig. G) al igual que en una falla por

fle-in, los talones del muro pueden triturarse con el subsiguiente pandeo del refuer/o vertical, si es que

el e-tremo carece de estribos de confinamiento (ig. H).


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a$$a por Corte% Terremoto C#i$e% "i*-5


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a$$a por Corte% Terremoto C#i$e- i*-6


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a$$a por corte7cia$$a 8Des$iamiento+

4or lo general, este tipo de falla es una derivacin de la falla por fle-in, producida al conectarse las dos grietas formadas

por fle-in en ambos e-tremos del muro (ig. 3. dificio %entral 4ar7). sta falla se produce generalmente en las untas de construccin del muro (ig. I) se agrava cuando e-iste segregacin

del concreto, cuando las untas son lisas o cuando los traslapes del refuer/o vertical son reali/ados en la misma seccin

transversal (ig. 2E). *ambi$n, cuando se dise!a al refuer/o vertical slo por fle-in, sin considerar que en simult"neo act0a

la fuer/a cortante, adoptando sus valores m"-imos al mismo instante durante el sismo (?ef. G(.

$$ i $$ 8 $i i +


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a$$a por corte7cia$$a 8Des$iamiento+

$$ i $$ $


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a$$a por corte7cia$$a% a$*!nas ca!sas

DESPRENDIMIENTO DE TIERRA


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DESPRENDIMIENTO DE TIERRA

J l grupo de despla/amiento como:

J peso de grandes masas de tierra y de rocas de dependen

mayor o menormente al +S y superficial as# como otros

factores relacionadas o no al peso de las estructuras

sostenidas por estas masas o relacionadas con ellas.J ste grupo de despla/amiento lo constituyen los

desprendimientos de tierra y hundimientos de ciertas "reas.

J Otro grupo lo conforman los asentamientos: despla/amientos

verticales de la misma estructura bao la accin de su peso,

solo o en combinacin con otras fuer/as.

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