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FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOSSUELOS EXPANSIVOS GENERALIDADESMuchas arcillas plsticas se expanden considerablemente cuando se agrega agua y luego se contraen con la perdida de agua.

Las cimentaciones construidas sobre esas arcillas estn sometidas a grandes fuerzas de levantamiento causadas por la expansinLos suelos expansivas, tienen lmite lquido e ndice de plasticidad mayor a aproximadamente 40 y 15, respectivamente.La profundidad es un suelo a la que ocurren cambios peridicos de humedad se llama zona activa. Se determina graficando el ndice de liquidez versus la profundidad del perfil del suelo.

FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOSLas formas principales de identificacin son:

Identificacin MineralgicaDeterminacin de ciertas propiedades bsicas de los suelosMedicin de la expansin en laboratorio.Identificacin MineralgicaIllitaCaolinitaMontmorillonitaPropiedades bsicas de los suelosLmite lquido y Lmite PlsticoLmite de contraccinContenido de coloidesExpansin libre del sueloMedicin de la expansin en laboratorioExpansin no restringidaPrueba de la presin de expansin.FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOSEl porcentaje de expansin libre se expresa::

La expansin superficial libre se expresaExpansin no restringidaPrueba de la presin de expansinEn la prueba de expansin no restringida, el espcimen se coloca en un odmetro bajo una pequea sobrecarga de aproximadamente 6.9 [KN/m2]. Luego se agrega agua al espcimen y se mide el aumento del volumen del espcimen ( es decir, la altura, pues la seccin transversal es constante) hasta que se alcanza el equilibrio.La prueba de la presin de expansin se lleva a cabo colocando un espcimen en un anillo de consolidacin y aplicando una presin igual a la presin efectiva de sobrecarga, ms la sobrecarga , aproximada anticipada causada por la cimentacin. Luego se agrega agua al espcimen. Cuando este empieza a expandirse, se aplica presin en pequeos incrementos para prevenir la expansin. Se contina as hasta desarrollar la presin total de expansin sobre el espcimen.

Factores intervienen en el fenmeno de la expansinNaturaleza y tipo de arcilla

Humedad inicial

Peso especfico seco del suelo

Caractersticas plsticas del suelo

Potencia del estrato activo

Fatiga de la expansin

FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOSFUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOSSOLUCIONES DE CIMENTACIN ANTE LOS SUELOS EXPANSIVOS1. Alterar el suelo.- Agregando limos, cales, u otras mezclas que reduciran o eliminaran la contraccin o expansin.2. Control de expansin.- Permitiendo que el suelo se expanda dentro de las cavidades de la cimentacin. Un tipo de cimentacin comnmente usado es el llamado wafle o losa de cimentacin con contratrabes, donde las contratrabes soportan la construccin y las cavidades permiten la expansin del suelo como se muestra en la siguiente figura:

Cimentacin tipo waffle3. Control de la humedad. En la excavacin de un cimiento en suelo expansible se pondr un material plstico sob,re foda la superficie de la excavacin. La humedad alojada a una profundidad igual al cambio de volumen es controlada por el peso del material sobrepuesto y el peso de la construccin. La humedad superficial podr controlarse por medio de una capa de arena graduada de 0.30 a 1 m o tal vez un poco mas gruesa que permitir el flujo de agua en forma capilar, y mantendr una uniformidad del contenido de agua en la arcila.FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS4. Ignorar el levantamiento.- Acomodando zapatas a una suficiente profundidad y/o levantamiento del material de la zona de expansin entre la superficie del terreno y la base de la construccin, puede ocurrir hinchamiento sin causar movimientos perjudiciales. Un procedimiento comn es el uso de pilotes con punta de campana. Con la punta de campana a una suficiente profundidad en el suelo esa accin de flecha contraria hace que los cambios de volumen del suelo no empuje los pilotes y as no levantan por completo al sistema de cimentacin. Podran usarse tambin pilotes cortos con punta en forma de plato para sostener y aislar pequeas estructuras de suelos expansivos. Los pilotes podran ser tan pequeos como sea posible evitar altos esfuerzos debido a la presin de expansin y la adhesin, tal que la primera intencin del pilote es transmitir la carga de construccin debajo de la zona de expansin.

Cimentacin Profunda por medio de pilotesFUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS5. Prehumedecimiento. Slo significa que el suelo es humedecido antes de que la estructura sea construida, de tal manera que el asentamiento debido al colapso sea pequeo o despreciable despus de que la estructura se construya. El agua puede introducirse cerca de la superficie por medio de estancamientos, trincheras o ambos. Los pozos de infiltracin pueden usarse para la aceleracin de la distancia del agua hasta cierta profundidad y controlar la zona con mas precisin. Este tcnica generalmente se emplea bajo el peso de sobrecarga solamente, pero una sobrecarga puede ser usada y despus retirarla cuando ya se haya estabilizado lo que nosotros conocemos como precarga.6. Compactacin con rodillos o vehculos. Un suelo colapsable puede ser convertido en un suelo perfectamente aceptable por medio de una densificacin del suelo. Los rodillos pueden ser usados junto con el humedecimiento del suelo. Algunas veces el suelo se retira hasta una profundidad considerable, se acumula y de nueva cuenta se coloca en su lugar en forma de estratos compactados de manera similar a la construccin de un terrapln7. Compactacin por medio de pilotes de desplazamiento. Esta tcnica consiste en el hincado de pilotes de desplazamiento tales como tubos de acero, concreto precolado, y luego retirados los pilotes rellenar los agujeros con suelo (suelo o roca disponible en la localidad ), la densificacin del suelo que rodea la perforacin ocurre durante el hincado del pilote y una densificacin adicional puede darse durante el relleno y compactada cuando se coloca en el agujero. AI menos en un caso en que esta tcnica fue usada, el agujero fue hecho por medio de cadas repetidas de un martillo, no slo se reduce o se previene el colapso subsecuente alrededor del suelo del agujero, sino que tambin a causa de las columnas del suelo compactado que son producidas de manera ms rgida, se transfiere la carga hacia estratos de suelo ms estables y profundos.FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS8. Compactacin por apisonado pesadoEsto implica la cada de pesos de varas toneladas desde grandes alturas sobre sudo suelto, las cadas repetitivas en un lugar forman un crter que es rellenado hasta nivelar el sitio, el espaciamiento entre crter es ajustado para obtener los resultados deseados de la manera ms econmica posible. Este mtodo a veces se llama consolidacin dinmica o compactacin dinmica.9. Vibroflotacin. El uso de vibroflotacin para suelos colapsables.es escencialmente el mismo que se usa para sitios con suelos arenosos sueltos, una sonda vibratoria es hincada a chorros en el lugar y despus se introduce grava o arena a lo largo del sitio. Se logra a travz de prehumedecimiento, as como ef reforzamiento y rigidez debido a las columnas de roca que se forman.10. Voladuras profundas combinadas con prehumedecimiento. Existen dos variaciones de este tcnica:Primera: El suelo colapsable es prehumedecido a un grado de saturacin del orden del 80% o ms, y luego una voladura profunda sencilla se emplea para romper la estructura del suelo, de tal manera que se densifique completamente bajo su propio peso.Segunda: Esta versin defiere en que la perforacin se usa para formar una zona compactada (alrededor de la perforacin ) por medio de la accin de un conjunto de cargas de voladuras simultneas, las cavidades formadas son primeramente rellenadas con agua, despus arena y grava.FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS11. Humedecimiento controlado. Este tcnica es similar al prehumedecimiento, excepto que es ejecutada con la estructura en el lugar (vivienda o edificio ya colocado ). El humedecimiento debe ser hecho cuidada y progresivamente con un monitoreo concurrente de la posicin de la estructura para asegurar que los movimientos diferenciales permanezcan dentro de lmites tolerables, las cantidades de agua deben ser aproximadamente medidas y agregadas en incrementos. El humedecimiento controlado deber ser hecho antes de que las conexiones estructurales sensitivas fueran instaladas y tambin antes de que los componentes, tales como vidrios de ventana, mosaicos y azulejos sean colocados. Idealmente la primera etapa del humedecniento sera completada antes de que la estructura fuera construida, esta tcnica podra tambin ser usada como una medida de remedio o arreglo para renivelar la estructura que ha experimentado humedecimiento diferencial y su consecuente asentamiento diferencial. FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS12. Diseo de cimentaciones residentes al asentamiento diferencial.

Esta tcnica se proyecta para incluir todas las precauciones de diseos especiales que son empleados cuando un ablandamiento diferencial de los suelos subyacentes es esperado. As, las caractersticas de diseo son basadas en un puenteo a travs del suelo blando o un voladizo de dichos suelos. Las tcnicas que se han empleado incluyen losas de cimentacin y zapatas corridas fuertemente reforzadas, el uso de zapatas corridas donde una zapata aislada puede ser normalmente usada, el uso de precolados y sistemas de piso preesforzados, tambin se han usado juntas de asentamiento.Cuando es considerado en un contexto amplio, una medida de mitigacin puede ser cualquier medida que minimice el dao debido al suelo colapsable; as, las medidas de mitigacin pueden ser clasificadas en categoras de la A. a la D dependiendo del resultado proyectado como se muestra en la siguiente tabla. Las 12 medidas de mitigacin han sido asignadas a una o ms categoras en la tabla siguiente:FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS

Clasificacin de medidas de mitigacin de acuerdo con el resultado proyectadoEJERCICIO DE FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOSEJERCICIO DE FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS

Figura: Pila perforada en una arcilla expansible.EJERCICIO DE FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOSEJERCICIO DE FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOSEJERCICIO DE FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOSEJERCICIO DE FUNDACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS BIBLIOGRAFIA Braja M. Das PRINCIPIOS DE INGENIERA DE CIMENTACIONES- 5ta edicin - Edit. Thomson 2006, Mxico D.F.

JIMEMEZ SALAS, J.A. "Geotecnia y Cimientos ". - Ed. Rueda, Madrid 1980

http//www.ARQHYS-Cimientos sobre arcillas expansivas.mht

NSR-97- Captulo H.6 Suelos con caractersticas especiales