Balotario2 Meica de Suelos

Mecnica de Suelos Pgina 1 .

BALOTARIO

MODULO CURSO DE MECANICA DE SUELOS

DOCENTE: ING. GUSTAVO ADOLFO AYBAR ARRIOLA.

I.-CUESTIONARIO:

1. - Exploracin Geotcnica.

2.- Ensayo de Compactacin Prctor CBR control del grado de compactacin.

3.- Ensayo de corte directo.

4.- Estabilizacin de suelos.

5.- Licuacin de suelos.

6.-Aplicacion de la norma RNE-050 para estudios de suelos en la localidad donde labora.

7.- Interaccin suelo estructura-amplificacin ssmica fenmeno de resonancia.

8.-Colapsibilidad de suelos potencial de colapso.

9.-Problemas de suelos dispersivos.

10.-Clasificacion de suelos mtodos SUCS y ASHTO.

11.- Cimentaciones superficiales.

12.- Plateas de cimentacin tipos usos.

13.-Cimentaciones en suelos arenosos y cimentaciones en suelos arcilloso.

14.-Dinamica de suelos.

15.-Usos de geomenbranas y geosintticos como estabilizadores de suelos.

II.- RESPUESTAS:

1.-Exploracin Geotcnica.

Una exploracin geotcnica es la recopilacin de informacin necesaria para realizar un

anlisis adecuado e integral de la zona de estudio.

Objetivo:

Determinar la ubicacin y espesor de los estratos de suelo.

Ubicar la napa de agua.

Determinar la profundidad de la roca basal y sus caractersticas

Obtencin de muestras para su posterior caracterizacin.

Llevar a cabo ensayos en terreno y/o en el laboratorio para definir problemas especiales

que puedan generarse durante o despus de la construccin.

a) Estudio Preliminar: Consiste en revisar material ya publicado. Estos datos permiten a

menudo reducir la extensin de la exploracin.

Mapas geolgicos.


Representan los tipos de suelo y roca expuestos en la superficie, muestran la

extensin de formaciones geolgicas, fallas, deslizamientos de tierra importantes, etc.

Ayuda a predecir posibles problemas a interpretar los datos obtenidos de la exploracin

del terreno.

Reportes geotcnicos.

Se pueden obtener de proyectos realizados en la cercana, los mismos que son de gran

ayuda incluye sondajes, ensayos de suelo, e informacin relevante.

Fotografas areas deslizamientos de tierra, fallas, problemas de erosin, etc.

Ayudan a comprender la topografa del terreno y patrones de drenaje.

b) Reconocimiento del Terreno: Consiste en recorrer el sitio y evaluar visualmente las

condiciones locales, sirve para responder si hay evidencia de construcciones previas en

el sitio, si hay evidencia de problemas de estabilidad de taludes, si existen

construcciones cercanas, condiciones de drenaje, tipos de suelo y/o rocas se

encuentran en la superficie, si existen problemas de acceso que puedan limitar los

tipos de exploracin.

c) Exploracin: Sirve para obtener el perfil de subsuelo, tomar muestras de suelo,

realizar ensayos in-situ pare estimar parmetros de los materiales, y determinar la

profundidad de la roca basal y el nivel fretico, cuando es poca la profundidad se

recurre a calicatas y/o zanjas, cuando son profundas se realizan perforaciones.

Calicatas.- Suelo expuesto, no es posible realizarlos en suelos arenosos, sobre todo bajo

la napa.

Sondajes: Consiste en realizar una perforacin y extraer muestras del fondo mayormente

en dimetro entre 75 y 600 mm, y una profundidad entre 2 y 30 m. El mtodo de sondaje

depende de las condiciones del suelo.

Existe una gran variedad de equipos (pueden ser operados a mano o montados en

camiones). Se puede realizar otros ensayos de penetracin como: sondajes de rotacin,

sondajes con barrena, sondajes con barrena hueca.

No existe una regla absoluta para especificar el nmero de sondajes ni la profundidad; se

requiere juicio y experiencia del ingeniero.

En general el nmero de sondajes debera aumentar a medida que:

La variabilidad del suelo aumenta.

La carga aumenta.

La estructura sea ms crtica.

d) Ensayos de Laboratorio: Se utilizan cuando es difcil obtener muestras inalteradas,

en arenas por ejemplo sirven para estimar propiedades y parmetros del suelo.

Ensayos tpicos en terreno son:

Ensayo de penetracin estndar (SPT)

Ensayo de penetracin de cono (CPT)


Placa de carga

Ensayo de corte in-situ (Vane shear tests, VST)

2.- Ensayo de Compactacin Prctor CBR Control del Grado de Compactacin.

El ensayo de compactacin determina la curva de compactacin para una determinada

energa de compactacin. Esta curva considera en abscisas el contenido de humedad y en

ordenadas la densidad seca. Con lo que se puede obtener la humedad ptima que es la que

corresponde a la densidad mxima. Con lo que se determinar la cantidad de agua de

amasado a usar cuando se compacta el suelo en terreno para obtener la mxima densidad

seca para una determinada energa de compactacin.

Donde el agua juega un rol importante, sobre todo en los suelos finos, que contengan ms de

un 50% de finos sino a la fraccin fina que controla su comportamiento. Fraccin fina, que

para gravas puede ser sobre un 8% y para arenas sobre un 12% (Holtz1973), lleva a limitar

el uso de la densidad relativa y por lo tanto, obliga a su reemplazo por el ensayo de

compactacin.

El agua en poca cantidad, se encuentra en forma capilar produciendo tensiones de

compresin entre las partculas constituyentes del suelo que llevan a la formacin de

grumos difciles de desintegrar y que terminan por dificultar la compactacin. Mirado

desde un punto de vista fsico-qumico, se produce una tendencia a la floculacin entre las

partculas arcillosas, lo que produce uniones entre partculas difciles de romper. El

aumento del contenido de humedad hace disminuir la tensin capilar y a nivel fsico-

qumico facilita la separacin de las partculas haciendo que una misma energa de

compactacin produzca mejores resultados en el grado de consistencia del suelo,

representado por un menor ndice de vacos y un mayor peso unitario seco. Si por otra parte,

el agua pasa a existir en una cantidad excesiva antes de iniciar la compactacin, ella

dificultar el desplazamiento de las partculas de suelo debido a la baja permeabilidad del

suelo y por ende a la dificultad de su eliminacin produciendo una disminucin en la

eficiencia de la compactacin. En consecuencia, existir para un determinado suelo fino y

para una determinada energa de compactacin, una humedad ptima para la cual esta

energa de compactacin producir un material con densidad seca mxima.

Al compactar un suelo se persigue lo siguiente:

Disminuir futuros asentamientos

Aumentar la resistencia al corte

Disminuir la permeabilidad

Para asegurar una compactacin adecuada deben realizarse canchas de prueba en terreno

que permitirn definir los equipos de compactacin ms adecuados para esos materiales, los

espesores de capa y nmero de pasadas del equipo seleccionado para cumplir con las

especificaciones tcnicas de densidad seca. El control de la obra final se realizar a travs

de determinaciones de los parmetros densidad seca y humedad de compactacin de los


rellenos colocados. Las especificaciones para la compactacin en terreno exigen la

obtencin de una densidad mnima que es un porcentaje de la densidad mxima seca

obtenida en el laboratorio. Una prctica comn para numerosas obras es exigir a lo menos el

95% del Prctor.

MODIFICADO DENSIDAD MXIMA (PROCTOR MODIFICADO) MTC E 115

Con el Prctor modificado se obtiene el peso especfico seco mximo y humedad optima, y realizar el control de compactacin de campo, establecer la especificacin de compactacin (Grado de compactacin), junto con la curva de saturacin para controlar la saturacin.

Ventajas:

Aumento de la resistencia y disminucin de la capacidad de deformacin que se obtiene

al sujetar el suelo a tcnicas que aumentan su peso especfico.

Las partculas de menor tamao son obligadas a ocupar los vacios dejados por las de

mayor dimensiona.

Cuando el suelo esta compactado aumenta o incrementa su valor soporte y hace ms

estable, al mismo tiempo que se disminuye su porosidad.

Como las partculas se encuentran firmemente adheridas despus de la compactacin la

masa del suelo ser ms densa por lo que directamente su volumen de vacios quedara

reducido a un mnimo y consiguientemente la capacidad adsorbente del suelo quedara

enormemente reducida por efectos de la compactacin en conclusin se mejoraran las

siguientes caractersticas.

a) Resistencia al corte.

b) Comprensibilidad.

c) Relacin, esfuerzo, deformacin.

d) Densidad del suelo.


C.B.R (CALIFORNIA BEARING RATIO) MTC E 132

Es un ensayo que establece la relacin entre la resistencia a la penetracin de un suelo y capacidad de soporte para el tratamiento superficial de las carreteras, ver resultados de ensayos de laboratorio.

La relacin de soporte de California conocida como C.B.R, consiste en medir la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de densidad y humedad cuidadosamente controladas. Se expresa en porcentajes como la razn de la carga unitaria que se requiere para introducir un pistn dentro del suelo, a la carga unitaria requerida para introducir el mismo pistn a la misma profundidad en una muestra tipo.

Los valores de carga unitaria para las diferentes profundidades de penetracin dentro de la muestra patrn estn determinados. El C.B.R que se usa para proyectar, es el valor que se obtiene para una penetracin de 0.1 da mayor C.B.R.

C.B.R = Carga unitaria / Carga unitaria patrn x 100 (%)

Los ensayos de C.B.R se hacen usualmente sobre muestras compactadas al contenido ptimo para el suelo especfico, determinado utilizando el ensayo de compactacin estndar.

3.- Ensayo de Corte Directo

Objetivo: Determinar la cohesin y el ngulo de rozamiento interno que permitan establecer

la resistencia al corte de los suelos ensayados.

Descripcin del ensayo: Consiste bsicamente en someter una muestra de suelo de seccin

cuadrada de 2.5 cm de espesor, confinada lateralmente dentro de una caja metlica a una

carga normal (S) y a un esfuerzo tangencial (T), los cuales se aumentan gradualmente hasta

hacer fallar a la muestra por un plano preestablecido por la forma misma de la caja (consta

de dos secciones, una de las cuales es mvil y se desliza respecto a la otra que es fija

produciendo el esfuerzo de corte.

En el ensayo se determinan cargas y deformaciones.

Equipo:

Dial de corte horizontal

Dial de corte vertical

Pesas de carga

Horno

Cuchillo de arco con alambre acerado

Muestra inalterada

Mquina de corte directo (placa de 5x5x5, caja de corte)

El aparato de corte directo consta de una caja de corte y dispositivos para aplicacin de

cargas verticales y horizontales as como tambin deformaciones verticales y horizontales.

Finalidad:


Determinar la resistencia de una muestra de suelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que

simulen las que existen o existirn en terreno producto de la aplicacin de una carga; para

conocer esto en laboratorio se usa el aparato de corte directo, siendo el ms tpico una caja

de seccin cuadrada o circular dividida horizontalmente en dos mitades. Dentro de ella se

coloca la muestra de suelo con piedras porosas en ambos extremos, se aplica una carga

vertical de confinamiento (Pv) y luego una carga horizontal (Ph) creciente que origina el

desplazamiento de la mitad mvil de la caja originando el corte de la muestra (figura 1.).

Figura 1. Esquema del aparato de corte directo. Fuente: Geotecnia LNV., 1993.

El ensayo induce la falla a travs de un plano determinado. Sobre este plano de falla actan

dos esfuerzos:

Esfuerzo normal (n), aplicado externamente debido a la carga vertical (Pv).

Esfuerzo cortante (), debido a la aplicacin de la carga horizontal.

Estos esfuerzos se calculan dividiendo las respectivas fuerzas por el rea (A) de la muestra o

de la caja de corte y deberan satisfacer la ecuacin de Coulomb: = c + n * Tg( )

Segn esta ecuacin la resistencia al corte depende de la cohesin (c) y la friccin interna

del suelo ().

Al aplicar la fuerza horizontal, se van midiendo las deformaciones y con estos valores es

posible graficar la tensin de corte (), en funcin de la deformacin (h) en el plano de esta

tensin de corte. De la grfica es posible tomar el punto mximo de tensin de corte como la

resistencia al corte del suelo.

Los valores de se llevan a un grfico en funcin del esfuerzo normal (n), obteniendo la

recta intrnseca (figura 2), donde va como ordenada y n como abscisa. El ngulo que

forma esta recta con el eje horizontal es el ngulo y el intercepto con el eje, la cohesin c.


Los ensayos de corte directo en laboratorio se pueden clasificar en tres tipos segn exista

drenaje y/o consolidacin de la muestra, por lo tanto los valores de c y dependen

esencialmente de la velocidad del ensayo y de la Permeabilidad del suelo:

1) ENSAYO NO CONSOLIDADO NO DRENADO (UU). Es un ensayo rpido, donde

el corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga normal (Pv); si el suelo es

cohesivo y saturado, se desarrollar exceso de presin de poros. Generalmente la recta

intrnseca en el diagrama de contra es horizontal, donde =Cu. No se permite el drenaje

de la muestra en todo el ensayo.

2) ENSAYO CONSOLIDADO NO DRENADO (CU). En este ensayo se permite que la

muestra drene se consolide durante la aplicacin de la carga vertical, de modo que en el

momento de aplicar el esfuerzo de corte las presiones instersticiales sean nulas, pero no

durante la aplicacin del esfuerzo cortante. La tensin de corte es rpida para que la presin

de poros no pueda disiparse en el transcurso del ensayo. Estos ensayos no se usan en suelos

permeables y es necesario medir el movimiento vertical durante la consolidacin (drenaje)

para saber cundo se ha producido por completo. Por lo tanto, la ecuacin de Coulomb se

transforma en:

= ccu+ * Tg( cu ) = ccu+ ( + ) * Tg (cu)

3) ENSAYO CONSOLIDADO DRENADO (CD). La velocidad de corte es lenta, se

permite el drenaje de la muestra durante todo el ensayo siendo las presiones instersticiales

nulas durante la aplicacin del esfuerzo cortante ( =0), esto implica que:

=, c=c, =.

Por otro lado, segn la forma en que se aplica el esfuerzo horizontal, los ensayos de corte se

pueden clasificar en dos tipos:

1) ENSAYOS DE TENSIN CONTROLADA. Se aplica el esfuerzo horizontal, se

miden las deformaciones hasta llegar hasta la estabilizacin, luego se aumenta la fuerza

horizontal y as sucesivamente, hasta que llega el momento en que las deformaciones no se

estabilizan, lo que nos indica que hemos sobrepasado la carga de rotura.

2) ENSAYOS DE DEFORMACIN CONTROLADA. La mitad mvil de la caja se

desplaza a una velocidad determinada; los esfuerzos horizontales se van midiendo con un

anillo dinamomtrico conectado en serie con la fuerza horizontal (figura 3.5.)


Preparacin de la muestra:

Se puede realizar sobre muestras inalteradas a fin de obtener resultados que se aproximen a

las caractersticas que tiene el suelo en su estado natural.

Se puede realizar tambin sobre muestras alteradas, previamente preparadas en el

laboratorio a fin de obtener caractersticas similares de compacidad y contenido de humedad

a los que tendr puesto en obra.

Adems se puede ensayar la muestra tal como viene del campo o como haya sido preparada

en el laboratorio utilizando el molde respectivo o tallando 4 probetas cuadradas con las

siguientes dimensiones 5*5*1.8 cm.

Procedimiento:

Se determina el peso, el volumen y el contenido de humedad de la muestra

correspondiente.

Colocar la muestra en la caja de corte directo e inmovilizarla con ayuda de los seguros.

Enseguida colocamos la placa con los resaltos sobre la muestra.

Se coloca la esfera de acero sobre la placa de reparto y situar sobre ella, el yugo de

aplicacin de la carga vertical. Bajar dicho yugo con ayuda del tornillo de seguridad de

la palanca de carga.

Sobre el yugo colocar el extremo mvil de un deflectmetro para medir las

deformaciones verticales de la caja.

Colocar en la palanca las pesas necesarias para dar una presin vertical prevista. Leer el

asiento registrado en el deflectmetro vertical.

Mover el volante del aparato hasta que el pistn toque la caja.

Encerar el deflectmetro de desplazamiento vertical y el del anillo de carga

Quitar los seguros de la carga.

Comenzar el corte con una velocidad constante equivalente a 1 divisin del anillo por

segundo (0.002 mm/seg).


Tomar lecturas del deflectmetro de deformaciones horizontales, verticales y del anillo

de carga dada 30 divisiones (30 segundos).

El corte se contina hasta alcanzar una estabilizacin de las lecturas del deflectmetro

del anillo de carga o hasta superar las dos unidades de la caja de 6 mm.

Despus de descargar el aparato accionado el volante en el sentido contrario. Quitar el

deflectmetro de corrimiento vertical. Quitar la caja de yugo y desmontar la caja de

corte.

Las cargas en el plano de corte pueden conocerme mediante el baco respectivo.

Estas operaciones se repiten tres o cuatro veces, diferencindose los ensayos en la presin

vertical aplicada.

Mtodo para suelos no cohesivos. Se pesa una muestra de arena (seca o de humedad

conocida) suficiente para hacer tres ensayos a la misma densidad. Se ensambla la caja de

corte, se obtiene la seccin (A) de la muestra y se coloca la arena en la caja junto al pistn

de carga y la piedra porosa. Se aplica la carga vertical (Pv) y se coloca el dial para

determinar el desplazamiento vertical (se debe incluir el peso del pistn de carga y la mitad

superior de la caja de corte en el peso Pv). En ensayos consolidados se comienza cuando el

asentamiento se ha detenido; en suelos no cohesivos esto puede hacerse a partir de la

aplicacin de Pv. Se separa la caja de corte, se fija el bloque de carga y se ajusta el

deformmetro para medir el desplazamiento cortante (en ensayos saturados se debe saturar la

muestra

el tiempo necesario). Luego se comienza a aplicar la carga horizontal midiendo desde los

deformmetros de carga, de cambio de volumen y de desplazamiento cortante. Si el ensayo

es del tipo deformacin controlada se toman esas lecturas a desplazamientos horizontales de

5, 10 y cada 10 o 20 unidades. La tasa de deformacin unitaria debe ser del orden de 0,5 a

no ms de 2 mm/min. y deber ser tal que la muestra falle entre 3 y 5 minutos. Se repite el

procedimiento por lo menos en dos muestras utilizando un valor distinto de carga vertical

(se sugiere doblar la carga).

Mtodo para suelos cohesivos. Se moldean 3 o 4 probetas de una muestra de suelo

inalterada, utilizando un anillo cortante para controlar el tamao. Se ensambla la caja de

corte, se saturan las piedras porosas y se mide la caja para calcular el rea (A) de la muestra.

Se colocan la muestra en la caja de corte, las piedras porosas y el pistn de carga sobre el

suelo, la carga normal Pv y se ajusta el deformmetro vertical. Para un ensayo consolidado

es necesario controlar el deformmetro vertical igual que en el ensayo de consolidacin para

determinar cuando la consolidacin haya terminado. Luego, se separan las mitades de las

cajas de corte dejando una pequea separacin y se empalma la cabeza de carga, asegurando

que la carga normal refleje la fuerza normal ms el peso del bloque de carga y la mitad

superior de la caja de corte. Se acopla el deformmetro de deformacin cortante y se fija en

cero tanto el deformmetro horizontal como vertical (en ensayos saturados se llena la caja

con agua y se espera la saturacin de la muestra). Aplicar la carga de corte tomando lecturas


del deformmetro de carga, de desplazamientos de corte y verticales (cambios de

volumen).En ensayos de deformacin controlada, las lecturas se toman a desplazamientos

horizontales de 5, 10 y cada 10 o 20 unidades. La tasa de deformacin unitaria debe ser la

misma que en el caso anterior (no ms de 2 mm/min.) y tal que falle entre 5 a 10 minutos, a

menos que el ensayo sea consolidado drenado. La velocidad de deformacin para este

ltimo, debera ser tal que el tiempo para que ocurra la falla (tf) sea: tf=50*t50, donde t50 es

el tiempo necesario para que ocurra el 50% de la consolidacin bajo la carga normal Pv. Al

finalizar el ensayo, se remueve el suelo y se toman muestras para determinar el contenido de

humedad. El procedimiento se repetir para las muestras adicionales.

4.- Estabilizacin de un Suelo

Proceso mediante el cual se someten los suelos naturales a cierto mejoramiento o

tratamiento de modo que podamos aprovechar sus mejores cualidades obtenindose un suelo

firme y estable capaz de soportar la carga necesaria as como las condiciones mas severas

del clima del suelo a fin de hacerlo apto para su uso en bases y sub bases de pavimento El

proceso consiste en aumentar la densidad de un suelo, compactndolo mecnicamente.

Objetivo: Hacer ms estable el suelo.

Se estabiliza un suelo cuando:

Suelo de subrasante desfavorable, o muy arenoso o muy arcilloso.

Materiales para base o sub-base en el lmite de especificaciones. Condiciones de

humedad desfavorables.

En repavimentacin, aprovechando los materiales existentes.

Como se estabiliza:

1) Aumentar la densidad de un suelo, compactndola mecnicamente.

2) Mezclando a un material de granulometra gruesa, otro que carece de esa caracterstica.

3) Estabilizando un suelo mezclndole cemento portland, cal hidratada, asfalto o cloruro

de sodio. El uso de la cal est limitado a suelos que contengan minerales arcillosos, con los

cuales hacer la accin puzolnica que lentamente cementando las partculas del suelo. La

utilidad de la cal es para aquellos casos en los que no se necesite pronta resistencia. Este

aglomerante es muy adecuado para bajar la plasticidad de los suelos arcillosos o para

contrarrestar el alto contenido de humedad en terraceras o en bases y sub bases, siempre

que stas no sean muy arenosas.

3.1. SUELO-CEMENTO: Este mtodo de estabilizacin es usado en el mundo, es sencillo

de hacer y no se necesita equipo especial de construccin. En nuestro pas no se han usado

mucho las capas de subsuelo-cemento. Slo se emplea como un material que sirve para

disminuir la plasticidad en suelos fuera de especificaciones. Este papel de modificador, es

muy limitado para el cemento.

Al mezclar un suelo con cemento, se produce un nuevo material, duro, con mejores


caractersticas que el usado como agregado. Esta estabilizacin no es tan sensible a la

humedad como la hecha en asfalto. Pueden usarse todos los suelos para efectuarla, excepto

los altamente orgnicos, aunque los ms convenientes son los granulares, de fcil

disgregado. Los limos, las arenas limosas y arcillas, todas las gravas y las arenas, son

agregados adecuados para producir este material suelo-cemento, que tienen excelentes

cualidades, que respecto a la de los suelos granulares.

3.2. SUELO-CAL: El uso de cal para mejorar suelos con mayor plasticidad, mejorando su

resistencia a la compresin sin confinar, produciendo una textura granular ms abierta.

La cantidad de cal es de un 2 a 8% en peso. Para que la cal reaccione convenientemente se

necesita que el suelo tenga minerales arcillosos, o sea slice y se pueda lograr la accin

puzolnica, que aglomerar adecuadamente las partculas del suelo esto debe recordarlo el

ingeniero de pavimentos. El suelo-cemento adquiere su resistencia rpidamente, ya que solo

se necesita que el cemento se hidrate adecuadamente. En cambio el suelo-cal, necesita la

reaccin qumica de los iones calcio y los minerales arcillosos, que lentamente adquieren

resistencia. En cambio el suelo-cal, necesita la reaccin qumica de los iones calcio y los

minerales arcillosos, que lentamente adquieren resistencia. Una capa sub base para

pavimento de concreto hecho de suelo cemento, permite iniciar la colocacin de cimbras al

rendir la compactacin y empezar a colocar concreto a los dos das. Una ventaja del suelo

cal es que su periodo de curado puede iniciarse ms tarde, en cambio, el suelo-cemento

requiere curado inmediato. Por lo general, las arenas no reaccionan favorablemente con la

cal y no pueden estabilizarse con ella.

3.3. SUELO-ASFALTO: En algunos casos conviene estabilizar un material usando algn

producto asfltico para elaborar capas base o sub base. A esta base asfltica tambin se los

conoce como base negras. El uso de productos asflticos (asfaltos rebajados, emulsiones

asflticas y cemento asflticos) est limitado a suelos granulares o de partculas gruesas. Es

muy difcil estabilizar un material arcilloso, por los grumos de esos suelos. La estabilizacin

con asfalto puede tener dos fines:

Reducir la absorcin de agua del material, usando poca cantidad de asfalto.

Incrementar la resistencia de un material usando mayor cantidad de asfalto, como en la

base asfltica.

5.- Licuacin de Suelos

Es el proceso que conduce a esta prdida de firmeza o rigidez es conocido como licuacin

del suelo. Este fenmeno est principalmente, ms no exclusivamente, asociado con suelos

saturados poco cohesivos. El trmino licuacin, incluye entonces todos los fenmenos donde

se dan excesivas deformaciones o movimientos como resultado de transitorias o repetidas

perturbaciones de suelos saturados poco cohesivos.

La licuacin se define como la transformacin de un material granular de un estado slido

aun estado licuado como consecuencia del incremento de la presin de agua de poros


(Youd,1973). La causa ms dramtica de daos a edificaciones y obras civiles durante un

terremoto es el fenmeno licuacin, el cual es un proceso en el cual el suelo cambia de un

material firme a un material viscoso semi-lquido y bajo condiciones similares a una arena

movediza. La licuacin ocurre cuando suelos arenosos son sometidos a vibracin, por lo

tanto, cuando un estrato de suelo se licua y empieza a fluir por la accin del terremoto, ste

no es capaz de soportar el peso de cualquier suelo o estructura encima de l, debido a esto,

es posible que ocurran una serie de efectos, algunos catastrficos, como: deslizamientos,

flujos, hundimiento o inclinacin de edificaciones, volcanes de arena, asentamientos

diferenciales, etc., como ha quedado evidenciado en numerosos terremotos ocurridos en

diferentes partes del mundo.

Factores que determinan el fenmeno de licuacin:

Magnitud del movimiento ssmico.-Est relacionada con la magnitud de los esfuerzos

y deformaciones inducidos en el terreno por este movimiento. Dependiendo de la

distancia hipocentral, la magnitud producir cierto valor de aceleracin mxima en la

roca basal, la cual sufrir amplificacin, dependiendo de las condiciones locales del

suelo, hasta llegar a la superficie, de esta manera la propagacin de las ondas de corte

durante un terremoto a travs del esqueleto del suelo, producir una complicada

distribucin de esfuerzos de corte en funcin del tiempo, causando as deformaciones en

la masa de suelo cuya magnitud depender de la magnitud del terremoto.

Duracin del movimiento ssmico.- La duracin de un movimiento ssmico es corto

(entre 5 a 40 segundos), pero si este es intenso, predominar la condicin no drenada, es

decir la disipacin de la presin de poros se ver restringida, y por el contrario se

evidenciar el aumento de la misma, produciendo en algn momento condiciones de

esfuerzo efectivo nulo, y por lo tanto licuacin.

Granulometra del suelo.- Los suelos ms susceptibles a sufrir licuacin son aquellos

que poseen una granulometra uniforme, siendo las arenas finas uniformes las que son

ms propensas a licuar que las arenas gruesas uniformes. Algunos autores indican que

las arenas limosas poseen mayor resistencia a sufrir licuacin con respecto a las arenas

limpias o con escaso contenido de finos. El problema de licuacin ser ms serio si el

suelo tiene un coeficiente de uniformidad mayor o igual a 2.

Densidad Relativa.- Durante la ocurrencia de un terremoto, una arena suelta puede

sufrir licuacin mientras que este mismo suelo en un estado ms compacto puede no

evidenciar el fenmeno. Una arena con un valor de resistencia a la penetracin estndar

de 40 golpes/30cm (densidad relativa de70 a 80%) puede mostrar evidencias de

licuacin en la forma de volcanes de arena, pero no es probable que experimente ms

del 10% de deformacin por corte bajo la influencia de la vibracin ssmica, an

despus de que se hayan desarrollado altas presiones de poros. En contraste con ello,

arenas con valor de 20 golpes/pie (densidad relativa de 30 a 60%), pueden desarrollar

relaciones de presiones de poro de 100% y experimentar deformaciones por corte muy

grandes del orden del 25-30%, bajo la accin de los esfuerzos de corte aplicados.


Profundidad del nivel fretico.- Es una condicin necesaria para que ocurra licuacin.

La presin de poros, producida por el agua que ocupa los vacos existentes entre las

partculas del material debido a la posicin del nivel fretico, se incrementa por efecto

de la vibracin producida en el movimiento ssmico. Por consiguiente, la ubicacin del

nivel fretico cuando se produzca un terremoto en un depsito arenoso, ser de mucha

importancia porque regir la condicin de saturacin y por lo tanto, influir tambin en

el esfuerzo efectivo.

Efectos dainos que produce la licuacin: Son tres tipos de falla del terreno asociados al

fenmeno de licuacin de suelos:

1) Desplazamiento lateral.- Es el tipo ms comn de falla del terreno por licuacin de

suelos, involucra el movimiento lateral de las capas superficiales como resultado de la

licuacin y la prdida transitoria de la resistencia de las capas inferiores, estoocurre

generalmente en terrenos relativamente llanos (con pendientes comprendidas entre el 0.5

y5%). En condiciones normales el desplazamiento lateral tiene un rango de pocos metros, y

en condiciones anormales pueden ocurrir desplazamientos laterales de varias decenas de

metros acompaados de grietas en el terreno y desplazamientos diferenciales verticales. Los

desplazamientos laterales muy a menudo distorsionan las cimentaciones de edificios, daan

las tuberas de desages y otras estructuras a lo largo de la zona afectada. El dao

ocasionado por este tipo de falla no es siempre espectacular y raras veces catastrfico, sin

embargo es muy destructor. En el terremoto de Alaska de 1964 se daaron 266 puentes hasta

el punto de requerir reemplazo o grandes trabajos de reparacin. Este tipo de falla es

particularmente destructiva para las tuberas. Por ejemplo, casi todas las roturas de tuberas

en la ciudad de San Francisco durante el terremoto de 1906 ocurrieron en reas de

desplazamiento lateral; cuando surgieron incendios en la ciudad, no se pudo contar con agua

de las tuberas para extinguir el fuego. Existen tcnicas de estabilizacin contra fallas de

desplazamiento lateral, pero son relativamente caras y slo nicamente justificables en

lugares crticos. Las tcnicas de estabilizacin incluyen la remocin, compactacin,

inyeccin, drenaje o la utilizacin de contrafuertes.

2) Falla de Flujo.-Son las fallas del terreno ms catastrficas causadas por el fenmeno de

licuacin. Los flujos pueden movilizarse a grandes distancias (decenas de metros) a altas

velocidades (decenas de Km/h). Los flujos pueden involucrar suelo completamente licuado

o bloques de suelo firme viajando sobre una capa de suelo licuado. Este tipo de falla se

desarrolla generalmente enarenas saturadas, sueltas, con pendiente del terreno mayor que

5%.Muchas de las mayores y ms dainas fallas de flujo se han desarrollado bajo agua en

reas costeras. Por ejemplo las fallas de flujo submarinas que afectaron grandes secciones de

los puertos de Seaward, Whittier y Valdez en Alaska. Estas fallas adicionalmente generaron

grandes olas que causaron daos adicionales y prdidas de vidas. La falla en Valdez durante

el terremoto de Alaska de 1964, involucr 75 millones de metros cbicos de sedimentos

deltaicos y ocasion la destruccin del puerto. Esta falla ocasion desplazamientos laterales


de 5 metros en la poblacin detrs del puerto, ocasionando daos adicionales. No se han

desarrollado medidas prcticas para estabilizar fallas de flujo similares a las presentadas. En

el caso de Valdez, se traslad a la poblacin 6 Km al noroeste, en un terreno ms estable. En

tierra firme, las fallas de flujo han sido ms catastrficas aunque menos frecuentes que los

flujos submarinos. Durante el terremoto de Kansu, China de 1920 se produjeron varias fallas

de flujo cuyo tamao fue de hasta 1.6 Km de largo y ancho. Se cree que la presin del aire,

en vez de la presin de poros gener dichas fallas. No existen tcnicas prcticas para

prevenir este tipo de falla. Las fallas de flujo pequeas durante los terremotos son comunes

en terrenos montaosos hmedos y arenosos. Por ejemplo, en los depsitos de arena elica

de San Francisco en el terremoto de 1906 y en los depsitos volcnicos de Tokachioki,

Japn y Chile. Otro de los efectos de falla por flujo por licuacin inducida por sismo, han

sido los evidenciados en depsitos y presa de relaves antiguas, construidas por el mtodo de

aguas arriba, algunas de ellas con consecuencias catastrficas para los recursos humanos y

econmicos y para el medio ambiente. Este tipo de fallas han sido muy comunes en dcadas

pasadas obligando a mejorar las tcnicas de construccin de presas de relaves en reas de

alta actividad ssmica.

3) Prdida de la capacidad portante .- Cuando el suelo que soporta una edificacin licua

y pierde su resistencia, pueden ocurrir grandes deformaciones en el suelo, que ocasionan que

la edificacin se asiente, se incline o sumerja. Aunque esta es una falla espectacular, es la

menos comn producida por licuacin.

6.-Aplicacin de la Norma E.050 Para Estudios de Suelos en la Localidad Donde Labora.

Aplicacin de las Tcnicas de Investigacin

La investigacin de campo se realizar de acuerdo a lo indicado en la presente Norma,

respetando las cantidades, valores mnimos y limitaciones que se indican en esta y

adicionalmente, en todo aquello que no se contradiga, se aplicar la Gua normalizada para

caracterizacin de campo con fines de diseo de ingeniera y construccin NTP 339.162

(ASTM D 420)

a) Pozos o Calicatas y Trincheras

b) Perforaciones Manuales y Mecnicas

b-1) Perforaciones mediante Espiral Mecnico

b-2) Perforaciones por Lavado con Agua.

c) Mtodo de Ensayo de Penetracin Estndar (SPT) NTP 339.133 (ASTM D 1586)

d) Ensayo de Penetracin Cuasi-Esttica Profunda de Suelos con Cono y Cono de

Friccin (CPT) NTP339.148 (ASTM D 3441)

e) Cono Dinmico Superpesado (DPSH) UNE 103-801:1994

f) Mtodo de ensayo normalizado para la auscultacin con penetrmetro dinmico ligero

de punta cnica (DPL) NTP339.159 (DIN 4094)

g) Mtodo Normalizado para Ensayo de Corte con Veleta de Campo en Suelos Cohesivos

NTP 339.155 (ASTM D 2573)


h) Mtodo de Ensayo Normalizado para la Capacidad Portante del Suelo por Carga

Esttica y para Cimientos Aislados NTP 339.153 (ASTM D 1194)

La aplicacin de la norma E.050 para estudios de suelos, se emplea en todo el territorio

peruano, la misma que considera los criterios mnimos necesarios, esta norma no considera

los efectos de los fenmenos de geodinmica externa y no se aplica en los casos que haya

presuncin de la existencia de ruinas arqueolgicas; galeras u oquedades subterrneas de

origen natural o artificial. En ambos casos debern efectuarse estudios especficamente

orientados a confirmar y solucionar dichos problemas.

Obligatoriedad de los estudios

a. Casos donde existe obligatoriedad Es obligatorio efectuar el EMS en los siguientes casos:

Edificaciones en general, que alojen gran cantidad de personas, equipos costosos o peligrosos, tales como: colegios, universidades, hospitales y clnicas, estadios,

crceles, auditorios, templos, salas de espectculos, museos, centrales telefnicas,

estaciones de radio y televisin, estaciones de bomberos, archivos y registros

pblicos, centrales de generacin de electricidad, sub-estaciones elctricas, silos,

tanques de agua y reservorios, empresas prestadoras de servicios pblicos,

entidades pblicas y privadas e instalaciones militares en general.

Cualquier edificacin no mencionada en a) de uno a tres pisos, que ocupen individual o conjuntamente ms de 500 m2 de rea techada en planta.

Cualquier edificacin no mencionada en a) de cuatro o ms pisos de altura, cualquiera que sea su rea.

Edificaciones industriales, fbricas, talleres o similares.

Edificaciones especiales cuya falla, adems del propio colapso, represente peligros adicionales importantes, tales como: reactores atmicos, grandes hornos, depsitos

de materiales inflamables, corrosivos o combustibles, paneles de publicidad de

grandes dimensiones y otros de similar riesgo.

Cualquier edificacin que requiera el uso de pilotes, pilares o plateas de fundacin.

Cualquier edificacin adyacente a taludes o suelos que puedan poner en peligro su estabilidad.

En los casos en que es obligatorio efectuar un EMS, de acuerdo a lo indicado en este

numeral, el informe del EMS correspondiente deber ser firmado por un Profesional

Responsable (PR).

b. Casos donde no existe obligatoriedad de elaborar un EMS de acuerdo al numeral

Slo en caso de lugares con condiciones de cimentacin conocida debidas a depsitos de suelos uniformes tanto vertical como horizontalmente, sin los

problemas especiales de cimentacin indicados en el Captulo 6, con reas techadas

en planta de primer piso menores que 500 m2 , de hasta tres pisos y sin stano, el

PR podr asumir los valores de la Presin Admisible del Suelo, profundidad de

cimentacin y cualquier otra consideracin concerniente a la Mecnica de Suelos,


basndose en no menos de 3puntos de investigacin hasta la profundidad mnima

p indicada en el numeral 2.3.2.c. Estos datos, incluyendo los perfiles de suelos, plano de ubicacin de los puntos de

investigacin y fotografas, debern figurar en un Informe Tcnico que deber

elaborar el PR, el que no constituye un EMS.

7.- Interaccin Suelo Estructura - Amplificacin Ssmica Fenmeno de Resonancia

Entre los problemas estructurales ms comunes y peligrosos se encuentra el llamado primer

piso blando, es decir el primer entrepiso de un edificio cuenta con una rigidez

considerablemente menor en relacin con el siguiente nivel. El problema en este caso es

que la amplificacin dinmica de la respuesta, y por tanto la distorsin de entrepiso a la que

estar sujeto el piso blando, no se disminuye al aumentar la rigidez cuando se considera

nicamente el comportamiento elstico.

Desde el punto de vista de la dinmica del sistema, tanto el primer piso blando como los

efectos de interaccin suelo estructura se reflejan en un cambio de la rigidez, lo que lleva a

pensar que ambos fenmenos podran tener caractersticas similares. Si se hace una analoga

entre ambos efectos (interaccin suelo estructura y entrepiso blando), se piensa lgico

considerar la presencia de un primer piso blando como un estrato de suelo en el cul est

desplantada una estructura equivalente a los niveles superiores, en otras palabras, un caso de

base flexible igual al de los efectos de interaccin suelo estructura. De esta manera, se puede

ver que la diferencia principal desde el punto de vista estructural entre ambos efectos es la

menor capacidad de deformacin que tiene el piso blando antes de colapsar, en comparacin

a las deformaciones que puede sufrir el suelo sin fallar.

La respuesta ssmica de la estructura est ntimamente ligada a la forma como los

movimientos ssmicos del terreno afectan la estructura a travs de su cimentacin. Las

caractersticas dinmicas del suelo subyacente, la rigidez, disposicin de la cimentacin y el

tipo de sistema estructural de la edificacin interactan entre s para caracterizar los efectos

ssmicos sobre ella. En ese sentido la respuesta de la estructura ante las solicitaciones

estticas verticales y dinmicas (sismo) puede variar con respecto al estimativo que se

realiza sin tener en cuenta la interaccin suelo estructura en los siguientes aspectos:

La distribucin de esfuerzos y deformaciones bajo la cimentacin vara por la presencia

de suelos blandos

Los perodos de vibracin de la edificacin generalmente aumentan.

Aumenta el amortiguamiento viscoso equivalente del sistema estructura-cimentacin-

suelo.

Dado que la cimentacin puede rotar y trasladarse, los desplazamientos de la estructura

se incrementan, magnificando los efectos P- (deficiente desempeo de columnas


debido a la presencia de efectos de segundo orden), especialmente en los edificios de

gran altura.

Cambian las fuerzas cortantes horizontales producidas por el movimiento ssmico.

Cambian todas las solicitaciones en los elementos estructurales.

Los efectos de interaccin suelo estructura no deben confundirse con los efectos de sitio, los

causados por la amplificacin de la onda ssmica al viajar desde la roca hasta la superficie

Al considerar la estructura cimentada sobre un suelo flexible y no sobre un soporte rgido se

modifican significativamente los parmetros dinmicos de la estructura, as como las

caractersticas del movimiento del terreno cerca a la cimentacin.

El fenmeno de interaccin suelo-estructura puede ser discriminado en dos aspectos

diferentes:

a) Interaccin "cinemtica":

Es el fenmeno asociado a la modificacin del ambiente ssmico como consecuencia de una

inclusin rgida o casi rgida en un medio deformable. Esto ocurre con las plateas de

fundacin asentadas en suelos cuya rigidez es muy inferior a la propia de la platea.

b) Interaccin "dinmica":

Es el fenmeno asociado a la modificacin de amplitudes y frecuencias como consecuencia

del acoplamiento dinmico entre la superestructura y el suelo de fundacin.

Ambos efectos se combinan de manera tal que los movimientos del suelo en la superficie

libre en el lugar de observacin, cuando no hay efectos producidos por construcciones, son

muy diferentes de los observables en el mismo punto una vez construida la estructura, para

el mismo evento ssmico.

Amplificacin ssmica fenmeno de resonancia

Este fenmeno se presenta durante sismos que afecten zonas de suelo blando con

profundidades de sedimentos superiores a los 70 m el cual consiste en un movimiento

armnico de la superficie del terreno el que es transmitido a los edificios los cuales vibran

de una manera particular

Existen dos parmetros que influyen en mayor medida sobre la forma del espectro de la

respuesta, o su contendido de la frecuencia, son el tipo de sismo y las condiciones locales

del suelo. La influencia de estos dos parmetros sobre la forma de la respuesta se produce

como resultado del fenmeno de la resonancia. En realidad, el hecho de que un sismo

concreto tenga una predominancia de energa centrada en un campo de frecuencia en


particular provoca que el espectro de la respuesta tenga amplitudes mayores en ese mismo

campo de la frecuencia. Dos aspectos que pueden producir diferencias en los espectros son

la distancia del emplazamiento a la fuente ssmica y las caractersticas locales del suelo. Las

grandes distancias hipocentrales tienden a disminuir los componentes de alta frecuencia del

movimiento local del suelo. Asimismo, los suelos blandos tambin tienden a amplificar los

componentes de baja frecuencia del movimiento del suelo, mientras que en el caso de los

suelos duros, los componentes de alta frecuencia se amplifican.

Finalmente, los depsitos de suelo tipo que pueden amplificar el movimiento ssmico tienen

las siguientes caractersticas: consistencia blanda, con un grado de consolidacin bajo,

caracterizados por velocidad de ondas ssmicas de cizalla bajas y el caso tpico es la arcilla.

Tambin es importante el espesor de los sedimentos y las caractersticas de la columna

estratigrfica.

Las causas de esta amplificacin del suelo se deben, principalmente, al contraste de

impedancias entre dos medios en contacto y al efecto de resonancia debida a la diferencia de

frecuencias entre la correspondiente al depsito sedimentario y a la del movimiento ssmico.

Los principales factores que intervienen en la respuesta ssmica del suelo incluyen la edad

del depsito de suelo, el comportamiento no lineal del mismo y la potencia de la columna

litolgica.

Los estudios de respuesta ssmica del suelo (conocidos como estudios de zonacin ssmica)

tienen que describir claramente las propiedades geotcnicas y dinmicas del depsito de

suelo.

Las caractersticas geotcnicas ms importantes son el ndice de plasticidad, la densidad y la

historia de tensiones del suelo estudiado. Las propiedades dinmicas ms importantes son la

rigidez y el amortiguamiento del material y dependen de la deformacin experimentada

durante la sacudida ssmica. Dichas propiedades tambin varan en funcin de las

caractersticas fsicas del suelo. En definitiva, los estudios de respuesta ssmica deben

mostrar los perfiles de variacin de la velocidad de las ondas ssmicas de cizalla con la

profundidad, perfiles de densidad del material y perfiles de variacin del mdulo de corte

con la profundidad.

En estudios futuros relacionados con la respuesta ssmica del suelo sera interesante analizar

la influencia de las variaciones del nivel fretico en la amplificacin ssmica ya que

introducen variaciones en la historia de tensiones del suelo. Asimismo se podran estudiar

posibles efectos topogrficos, interacciones suelo-estructura y valorar el grado de dao

estructural que produciran posibles eventos ssmicos.


8.- Colapsabilidad de Suelos Potencial de Colapso

Se identifican como suelos Colapsables aquellos depsitos formados por arenas limos y en

algunos casos cementados por arcillas y sales que si bien resisten cargas considerables en

estado seco sufren prdidas de su conformacin estructural acompaadas de severas

reducciones en el volumen exterior cuando su humedad aumenta o se saturan, definiendo

este trmino como cualquier disminucin rpida de volumen del suelo, producida por el

aumento de cualquiera de los siguientes factores:

Contenido de humedad (w)

Grado de saturacin (Sr)

Tensin media actuante ()

Tensin de corte ()

Presin de poros (u)

El colapso por hundimiento son aquellos suelos, en que un aumento en el contenido de

humedad, provoca una brusca disminucin de volumen, sin la necesidad de un aumento en

la presin aplicada. Por tanto se advierte:

Por un lado una destruccin o un cambio en la estructura que el suelo tena originalmente, y

por el otro lado, un agente externo: el agua, que provoca este fenmeno.

En el proceso de consolidacin de suelos saturados (Teora clsica de Terzaghi) tambin se

produce una disminucin de volumen, pero puede decirse que en muchos aspectos el

colapso es lo contrario de la consolidacin.

Tipos de suelo colapsables:

Aluviales y Coluviales

Elicos

Cenizas volcnicas

Suelos residuales

Este tipo de suelos se caracterizan por poseer estructura macro porosa, con relacin de

vacos (e), entre relativamente alto, a muy alto, granulometra predominantemente fina, con

predominio de fracciones de limos y de arcilla. El tamao de los granos es generalmente

poco distribuido y con los granos ms grandes escasamente meteorizados. La mayora de las

veces, la cantidad de la fraccin arcilla es relativamente escasa, pero sin embargo, tiene una

influencia importante en el comportamiento mecnico de la estructura inter granular.

Para determinar el tipo de colapsabilidad del suelo se hacen pruebas de consolidacin de

laboratorio (ensayos de colapso: edomtricos, triaxiales, etc.), en estas pruebas se reproduce

el efecto de saturacin sbita del terreno cuando se lo somete a una carga de magnitud

prefijada.


Adems de los ensayos en laboratorio, se realiza una estimacin del emplazamiento y se

consideran los siguientes puntos:

Cota del nivel fretico y sus oscilaciones estacionales

Antigedad del terreno y consolidacin

Determinar tipo de cimentaciones a construir

Los ensayos y anlisis de colapsabilidad de estos suelos se identifican cuando el volumen de

vacos iguala a la cantidad de agua en el lmite lquido para mayor cantidad de agua o menor

volumen de vacos el suelo es inestable

Diseo de cimentaciones en suelo no susceptibles a la humedad

Para fines de diseo real de cimentaciones, se llevan a cabo algunas pruebas de carga

estndar en campo en depsitos de loes en Nebraska y en Iowa, en la figura siguiente note

que las relaciones carga-asentamiento son esencialmente lineales hasta cierta presin crtica,

pcr, en la cual se tiene una ruptura de la estructura del suelo y por consiguiente un

asentamiento considerable. Las rupturas repentinas de la estructura de suelos son ms

comunes en suelos con contenido de agua natural alto que en suelos normalmente secos.

Resultados de prueba de carga estndar en depsitos tipo Loes en Iowa y Nebraska.

Si se toman suficientes precauciones en el campo para impedir que la humedad se

incremente bajo las estructuras, se construyen cimentaciones corridas y losas de cimentacin

sobre suelos potencialmente colapsables. Sin embargo, las cimentaciones deben

proporcionarse de manera que los esfuerzos crticos en el campo nunca se excedan. Un

factor de seguridad de aproximadamente 2.5 a 3 debera usarse para calcular la presin

admisible del suelo, o

padm = pcrFS


Donde:

padm : presin admisible del suelo

pcr: presin crtica

FS : factor de seguridad (entre 2.5 y 3)

Los asentamientos diferenciales y totales de esas cimentaciones deben ser similares a los de

las cimentaciones diseadas para suelos arenosos.

Las cimentaciones continuas son ms seguras que las cimentaciones aisladas sobre suelos

colapsables, ya que minimizan efectivamente los asentamientos diferenciales.

En la construccin de estructuras pesadas, como silos para granos, sobre suelos colapsables,

a veces son permitidos asentamientos de aproximadamente 1 pie (0.3 m). En este caso no es

probable que ocurra una inclinacin de la cimentacin debido a que no hay una carga

excntrica. El asentamiento total esperado para tales estructuras debe estimarse por medio de

pruebas de consolidacin estndar en muestras con contenido de agua de campo. Sin carga

excntrica, las cimentaciones exhibirn un asentamiento uniforme sobre depsitos tipo loes;

sin embargo, si el suelo es de naturaleza aluvial natural o residual, el asentamiento podr no

ser uniforme. La razn es la no uniformidad generalmente encontrada en los suelos

residuales.

En la construccin de estructuras pesadas deber tenerse un cuidado extremo al plantarlas

sobre suelos colapsables. Si se esperan grandes asentamientos debern considerarse

cimentaciones a base de pilotes o pilas perforadas. Ese tipo de cimentaciones transfieren la

carga a un estrato con mayor capacidad de carga.

Diseo de cimentaciones en suelo susceptibles a la humedad

Si es probable que el estrato superior de suelo se humedezca y se colapse algn tiempo

despus de la construccin de la cimentacin, deben considerarse varios procedimientos

para evitar la falla de la cimentacin, tales como:

Si la profundidad esperada de humedecimiento es aproximadamente de 5 a 6.5 pies (4.5 a 2

m) desde la superficie del terreno, el suelo debe ser humedecido y recompactado por medio

de rodillos pesados.

Zapatas corridas y losas pueden construirse sobre el suelo compactado. Una alternativa a la

recompactacin por medio de rodillos pesados es el apisonado pesado a veces denominado

cornpactacin dinmica, consistente principalmente en dejar caer repetidamente un gran

peso sobre el terreno. La altura de cada vara de 25 a 100 pies (8 a 30 m).


Si las condiciones son favorables, zanjas de cimentacin se inundan con soluciones de

silicato de sodio y cloruro de calcio para estabilizar el suelo qumicamente. El suelo se

comportar como una arenisca blanda y resistir el colapso al saturarse. Este mtodo tiene

xito slo s las soluciones penetran a la profundidad deseada; el mtodo es entonces

principalmente aplicable a depsitos de arena fina. Los silicatos son algo costosos y en

general no se usan. Sin embargo, en algunas partes de Denver, los silicatos han sido usados

con mucho xito.

La inyeccin de una solucin de silicato de sodio (estos son muy costoso y en general no se

usan), se usa para suelos colapsables secos y para suelos colapsables hmedos que se

compriman bajo el peso adicional de la estructura a construirse sobre ellos.

Cuando el estrato de suelo es susceptible al humedecimiento hasta una profundidad de

aproximadamente 10 m, se usan varios procedimientos para ocasionar el colapso del suelo

antes de la construccin de la cimentacin. Dos de ellos son la vibroflotacin y el embalse.

La vibroflotacin se usa con xito en suelos de drenaje libre. El procedimiento de embalse

(por medio de la construccin de diques de baja altura) se utiliza en sitios que no tienen

capas impermeables. Sin embargo, an despus de la saturacin y del colapso del suelo por

embalse, algn asentamiento adicional del suelo llega a ocurrir despus de la construccin

de la cimentacin.

Si el precolapso del suelo no es prctico, las cimentaciones pueden extenderse ms all de la

zona de posible humedecimiento, requiriendo pilotes y pilas perforadas. El diseo de estas

cimentaciones debe tener en consideracin el efecto de la friccin negativa que resulta del

colapso de la estructura del suelo y del asentamiento asociado de la zona de humedecimiento

subsecuente.

Medidas preventivas

Remocin del suelo colapsable, cuando su profundidad y espesor lo hacen factible

Restriccin o minimizacin del humedecimiento, por medio de drenaje y

reglamentacin del uso de agua

Transferencia de las cargas a suelos inertes, mediante cimentaciones profundas o

semiprofundas, cuando la profundidad de estos es razonable. Debed tenerse en cuenta sobre

los pilotes la posible friccin negativa originada en el fenmeno colapsable

Estabilizacin por inyeccin de agentes qumicos, puede aplicarse localmente o en

reparacin de estructuras daadas. Su costo lo hace prohibitivo en grandes extensiones.

Prehumedicimiento, se recomienda el procedimiento en combinacin con algn tipo de

sobrecarga de manera que se logre el colapso anticipado del material defectuoso, es

importante verificar el destino del agua agregada, porque es factible que a causa de la


estratificacin natural, su flujo se efecte ms horizontalmente que en forma vertical y no se

logre el efecto esperado.

Compactacin, puede lograrse con compactadores vibratorios convencionales, en

combinacin con humedecimiento moderado. Tambin debe considerarse la factibilidad de

instalar pilotes de desplazamiento por hincado o pilotes de grava, hasta la profundidad

requerida para pasar la capa potencialmente problemtica.

Diseo estructural tolerable, en los casos donde se demuestra que el asentamiento

resultante del colapso no es inadmisible, debe disearse la estructura para resistir dicho

movimiento sin distorsin ni dao aparente.

9.- Problemas De Suelos Dispersivos O Erodables

En la naturaleza existen ciertos suelos finos que son altamente erosionables, conocidos como

suelos dispersivos. En el pasado, los suelos arcillosos fueron considerados altamente

resistentes a la erosin al fluir agua, pero en los ltimos aos tiende a ser ms claramente

sobreentendido que en la naturaleza existen ciertas arcillas que son altamente erosionables.

Estos suelos son conocidos como suelos formados por arcillas dispersivas. Por la naturaleza

de su mineraloga y la qumica del agua en la masa del suelo, son susceptibles a la

separacin de las partculas individuales y a la posterior erosin a travs de grietas en el

suelo bajo la filtracin de flujos.

La dispersin es un proceso por el cual un suelo deflocura espontneamente cuando est

expuesto al agua que tenga poco o nada de velocidad hidrulica. Se piensa que la dispersin

generalmente es causada por la repulsin electrosttica entre las partculas de la arcilla,

resultando en la formacin de una suspensin coloidal estable del suelo.

Los suelos dispersivos son aquellos que por la naturaleza de su mineraloga y la qumica del

agua en el suelo, son susceptibles a la dispersin y a la posterior erosin de estas muy

pequeas partculas a travs de grietas o fisuras finas o de hendiduras en el suelo. Son

altamente erosivos a bajos gradientes hidrulicos del flujo del agua. Incluso en algunos

casos en agua en reposo.

Tipos de ensayos:

Los suelos dispersivos no pueden ser identificados con una clasificacin visual del suelo o

con un ndice de normas de ensayos tales, como el anlisis granulomtrico o los limites de

Atterberg y por lo tanto a causa de sto han sido ideados otros ensayos. Las arcillas deben

ser ensayadas por caractersticas dispersivas como un procedimiento, de rutina realizable

durante los estudios para presas de tierra y otras estructuras hidrulicas en el cual estas

puedan ser empleadas. A continuacin presentaremos algunos de los ensayos de laboratorio

que algunos autores han usado para la identificacin de este tipo de suelo.

El Ensayo de Crumb El ensayo de Emerson Crumb (Emerson, 1967) fue desarrollado como

un procedimiento simple para identificar el comportamiento dispersivo en campo, pero

ahora es muy frecuente usado en el Laboratorio. El ensayo de Crumb entrega una buena


indicacin del potencial de erodibilidad de los suelos de arcillas; sin embargo un suelo

dispersivo puede a veces dar una reaccin no dispersiva en el ensayo de Crumb. Si el ensayo

de Crumb seala dispersin, lo ms probable es que el suelo sea dispersivo. Aqui cito los

principales ensayos:

Ensayo de Pinhole Test ( ASTM D 4647-93, USBR 5410-89)

Sales Solubles en el Agua de Poros

Ensayo del Doble Hidrmetro (ASTM D 4221-90, USBR 5405-89)

Ensayo de Crumb (USBR 5400-89)

El Ensayo del Doble Hidrmetro

10.- CLASIFICACIN DE SUELOS MTODOS SUCS Y AASHTO

Teniendo en cuenta que en la naturaleza existe una gran variedad de suelos, la ingeniera de

suelos ha desarrollado algunos mtodos de clasificacin de los mismos. Cada uno de estos

mtodos tiene prcticamente, su campo de aplicacin segn la necesidad y uso que los haya

fundamentado.

El objetivo de la clasificacin de suelos es de ordenarlos en grupos en base a su

granulometra, esto nos facilita la comparacin de sus propiedades entre distintos tipos de

suelos.

La clasificacin del suelo es de suma importancia para la creacin del modelo geotcnico y

el diseo de cimentaciones en un terreno en especfico, debido a que se requiere conocer el

tipo de suelo en el lugar a realizar la futura obra de ndole civil.

Existen dos mtodos estndar de clasificacin se suelos segn su granulometra que son:

Sistema de clasificacin segn SUCS (Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos). La

clasificacin SUCS se usa para cimentaciones.

Sistema de clasificacin segn AASHTO (Asociacin Americana de Funcionarios de

Carreteras Estatales y Transporte). La clasificacin AASHTO se usa en vas.

Clasificacin de suelos mtodos SUCS

Este sistema clasifica los suelos en dos amplias categoras: suelos de grano grueso que son

de naturaleza tipo grava y arenosa con menos del 50% pasando la malla 200 y los suelos de

grano fino con 50% o ms pasando la malla 200.

Para clasificar apropiadamente un suelo utilizando este sistema, deben conocerse lo

siguiente:

El porcentaje de grava, el porcentaje de arena, el porcentaje de limo y arcilla


Los coeficientes de uniformidad y curvatura

El lmite lquido e ndice de plasticidad.

Los primeros cinco datos se obtienen a partir de un anlisis granulomtrico.

El mtodo SUCS presenta diversa nomenclatura; para suelos granulares, las siglas son G

(grava), S (arena), W (bien graduada) y P (mal graduada). Para suelos finos la nomenclatura

es M (limo), C (arcilla), H (alta compresibilidad) y L (baja compresibilidad). Y para los

suelos orgnicos la sigla es Pt (turba).

A continuacin se muestra un cuadro con un resumen de las divisiones principales, smbolos

del grupo, nombres tpicos e identificacin de laboratorio.

DIVISIONES PRINCIPALES Smbolos

del grupo NOMBRES TPICOS

SUELOS DE

GRANO

GRUESO

Ms de la

mitad del

material

retenido en el

tamiz n 200

GRAVAS

Ms de la

mitad de la

fraccin

gruesa es

retenida por

el tamiz n 4

(4,76 mm)

Gravas

limpias

(sin o con

pocos finos)

GW

Gravas, bien graduadas, mezclas

grava-arena, pocos finos o sin

finos.

GP

Gravas mal graduadas, mezclas

grava-arena, pocos finos o sin

finos.

Gravas con

finos

(apreciable

cantidad de

finos)

GM Gravas limosas, mezclas grava-

arena-limo.

GC Gravas arcillosas, mezclas grava-

arena-arcilla.

ARENAS

Ms de la

mitad de la

fraccin

Arenas

limpias

(pocos o sin

finos)

SW

Arenas bien graduadas, arenas

con grava, pocos finos o sin

finos.


gruesa pasa

por el tamiz

n 4 (4,76

mm)

SP Arenas mal graduadas, arenas con

grava, pocos finos o sin finos.

Arenas con

finos

(apreciable

cantidad de

finos)

SM Arenas limosas, mezclas de arena

y limo.

SC Arenas arcillosas, mezclas arena-

arcilla.

SUELOS DE

GRANO

FINO

Ms de la

mitad del

material pasa

por el tamiz

n 200

Limos y arcillas:

Lmite lquido menor de 50

ML

Limos inorgnicos y arenas muy

finas, limos limpios, arenas finas,

limosas o arcillosas, o limos

arcillosos con ligera plasticidad.

CL

Arcillas inorgnicas de

plasticidad baja a media, arcillas

con grava, arcillas arenosas,

arcillas limosas.

OL

Limos orgnicos y arcillas

orgnicas limosas de baja

plasticidad.

Limos y arcillas:

Lmite lquido mayor de 50

MH

Limos inorgnicos, suelos

arenosos finos o limosos con mica

o diatomeas, limos elsticos.

CH Arcillas inorgnicas de


plasticidad alta.

OH Arcillas orgnicas de plasticidad

media a elevada; limos orgnicos.

Suelos muy orgnicos PT Turba y otros suelos de alto

contenido orgnico.

LIMITES DE ATTERBERG

Carta de Plasticidad

El sistema unificado de clasificacin de suelos no se concreta a ubicar el material dentro de

uno de los grupos enumerados, sino que abarca, adems, una descripcin del mismo, tanto

alterado como inalterado. Esta descripcin puede jugar un papel importante en la formacin

de un sano criterio tcnico y, en ocasiones, puede resultar de fundamental importancia para

poner de manifiesto caractersticas que escapan a la mecnica de las pruebas que se realizan.

En los suelos gruesos en general, deben proporcionarse los siguientes datos: nombre tpico,

porcentajes aproximados de grave y arena, tamao mximo de las partculas, angulosidad y

dureza de las mismas, caractersticas de su superficie, nombre local y geolgico y cualquier

otra informacin pertinente de acuerdo con la aplicacin ingenieril que se va a hacer del

material.

En suelos gruesos en estado inalterado, se aadirn datos sobre estratificacin, compacidad,

cementacin, condiciones de humedad y caractersticas de drenaje.

IP = 0.73(LL-20) IP

=

0.9

0(

LL


En suelos finos, se proporcionaran en general, los siguientes datos: nombre tpico, grado y

carcter de su plasticidad, cantidad y tamao mximo de las partculas gruesas, color del

suelo hmedo, olor, nombre local y geolgico y cualquier otra informacin descriptiva

pertinente de acuerdo con la aplicacin que se vaya a hacer del material.

Respecto del suelo en estado inalterado, deber agregarse informacin relativa a su

estructura, estratificacin consistencia en los estados inalterados y remoldeados, condiciones

de humedad y caractersticas de drenaje

Clasificacin de suelos mtodos AASHTO

Esta clasificacin Es una de las populares en carreteras y originalmente fue desarrollada por

los ilustres geotcnicos Terzaghi y Hogentogler, inspirada en el modelo de Casagrande.

Considera la categora de los suelos granulares; gravas, arenas y zahorras; est compuesta

por los grupos A-1, A-2 y A-3, y su comportamiento en explanadas es, en general, de bueno

a excelente, salvo los subgrupos A-2-6 y A-2-7, que se comportan como los suelos arcillosos

debido a la alta plasticidad de los finos que contiene, siempre que el porcentaje de estos

supere el 15%. Los grupos incluidos por los suelos granulares son los siguientes:

A-1: Corresponde a una mezcla bien graduada de gravas, arenas (gruesa y fina) y

finos no plsticos o muy plsticos. Tambin se incluyen en este grupo las mezclas bien

graduadas de gravas y arenas sin finos.

A-1-a: Incluye los suelos con predominio de gravas, con o sin material fino bien graduado

A-1-b: Incluye suelos constituidos principalmente por arenas gruesas, con o sin material fino

bien graduado.

A-3: Corresponde a suelos constituidos por arena fina de playa o de duna, de origen

elico, sin finos limosos o arcillosos o con una pequea cantidad de limo no plstico.

Tambin incluyen este grupo, los depsitos fluviales de arena fina mal graduada con

pequeas cantidades de arena gruesa o grava.

A-2: Este grupo comprende a todos los suelos que contienen un 35% o menos de

material que pasa por el tamiz n 200 y que no pueden ser clasificados en los grupos A-1 y

A-3, debido a que el porcentaje de finos o la plasticidad de estos estn por encima de los

lmites fijados para dichos grupos. Por todo esto, este grupo contiene una gran variedad de

suelos granulares que estarn entre los correspondientes a los grupos A-1 y A-3 y a los

grupos A-4, A-5, A-6 y A-7.

A-2-4 y A-2-5: En estos subgrupos se incluyen los suelos que contienen un 35% o menos de

material que pasa por el tamiz n 200 y cuya fraccin que pasa por el tamiz n 40 tiene las

caractersticas de los grupos A-4 y A-5, de suelos limosos. En estos subgrupos estn

incluidos los suelos compuestos por grava y arena gruesa con contenidos de limo o ndices

de plasticidad por encima de las limitaciones del grupo A-1, y los suelos compuestos por

arena fina con una proporcin de limo no plstico que excede la limitacin del grupo A-3.


A-2-6 y A-2-7: En estos subgrupos se incluyen suelos como los descritos para en los

subgrupos A-2-4 y A-2-5, excepto que los finos contienen arcilla plstica con tienen las

caractersticas de los grupos A-6 y A-7.

La categora de los suelos limo-arcillosos est compuesta por los grupos A-4, A-5, A-6 y A-

7, cuyo comportamiento en explanadas ve de regular a malo. En esta categora los suelos se

clasifican en los distintos grupos atendiendo nicamente a su lmite lquido y a su ndice de

plasticidad, segn las zonas del siguiente grfico de plasticidad. De esta forma se clasifican

tambin los suelos del grupo A-2 en los distintos subgrupos.

La clasificacin realizada de esta manera se complementa con el ndice de grupo, que

permita caracterizar mejor cada suelo dentro de los grupos, ya que estos admiten suelos con

porcentajes de finos y plasticidad muy diferentes. El ndice de grupo de obtiene mediante la

siguiente expresin:

IG = (F 35)[0.2 + 0.005(LL 40)] + 0.01(F 15)(IP 10)

Siendo:

F: % en peso que pasa por el tamiz 200 del material inferior a 75 mm, expresado en nmero

entero.

LL: Lmite lquido

IP: ndice de plasticidad.

Cuando se aplica esta frmula se deber observar las siguientes reglas.

Cuando el IG calculado resulte negativo, ser reportado como cero

Se reporta el nmero entero ms cercano

Cuando se calcule el IG de los suelos pertenecientes a los subgrupos A-2-6 y A-2-7,

deber emplearse solo la porcin de la frmula que contenga el IP

El IG generalmente se muestra entre parntesis despus del smbolo de grupo. Debido al

criterio que define a los subgrupos A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-3-5 y al grupo A-3, sus IG = 0,

por lo que en la clasificacin usualmente se omite el IG de dichos suelos.

Originalmente el IG fue utilizado directamente en el diseo de espesores de pavimentos por

medio del Mtodo del ndice de Grupo, pero este enfoque ya ha sido superado por

metodologa ms racionales y los valores de ndice de grupo se usan actualmente slo como

una gua.


11.- Cimentaciones Superficiales.

Las Cimentaciones Superficiales reparten la fuerza que le transmite la estructura a travs de

sus elementos de apoyo sobre una superficie de terreno bastante grande que admite esas

cargas.

Se considera cimentacin superficial cuando tienen entre 0,50 m. y 4 m. de profundidad, y

cuando las tensiones admisibles de las diferentes capas del terreno que se hallan hasta esa

cota permiten apoyar el edificio en forma directa sin provocar asientos excesivos de la

estructura que puedan afectar la funcionalidad de la estructura; de no ser as, se harn

Cimentaciones Profundas.

Debe considerarse como posible que en un mismo solar se encuentren distintos tipos de

terreno para una misma edificacin; sto puede provocar asientos diferenciales peligrosos

aunque los valores de los asientos totales den como admisibles.

Existen varios tipos de Cimentaciones Superficiales, los cuales se detallan a continuacin:

Terreno Firme a Profundidad Asequible

Cimentacin Continua de Mampostera u Hormign en Masa.

Cimentacin Continua de Hormign Armado.

Macizos Aislados de Hormign en Masa.

Zapatas Aisladas de Hormign Armado (rgidas y flexibles).

Terreno Firme a Profundidad Media

A esta profundidad no permite las cimentaciones enunciadas en tem anterior pero no

justifican la cimentacin profunda:

Cimentacin por pilares y arcos.


Cimentacin por pilares y vigas.

Terreno Firme a Gran Profundidad

(Pero con posiblidad de cimentacin superficial con tensiones bajas)

Cimentacin por vigas flotantes de hormign armado.

Cimentacin por losa de hormign armado.

12.- Plateas de Cimentacin Tipos Usos.

Las Cimentaciones por Losa, tambin conocidas como Cimentaciones por Placa o Plateas de

Fundacin, son aquellas Cimentaciones Superficiales que se disponen en plataforma, la cual

tiene por objeto transmitir las cargas del edificio al terreno distribuyendo los esfuerzos

uniformemente.

Estas losas llevan una armadura principal en la parte superior para contrarrestar la

contrapresin del terreno y el empuje del agua subterrnea, y una armadura inferior, debajo

de las paredes portantes y pilares, para excluir en lo posible la produccin de flechas

desiguales.

En casos de terrenos de poca resistencia para cimentacin (inferior a 1 kg/cm2), puede

ocurrir que las zapatas de los pilares aislados tiendan a juntarse.

La cimentacin por losa es una buena solucin cuando:

La construccin posee una superficie pequea en relacin al volumen (rascacielos,

depsitos, silos).

La base de cimientos calculada resulta tal que la transmisin de carga a 45 representa

una profundidad excesiva.

El terreno tiene estratificacin desigual y son previsibles asientos irregulares

El terreno de asiento es flojo y de gran espesor y los pilotes a colocar seran

exageradamente largos.

Cimentaciones corridas.

El uso de cimentaciones corridas es muy comn sobre todo cuando se trata de edificios o

casas-habitacin con estructura libre o especial; se pueden inclusive tener una combinacin

de concreto y piedra, si el terreno es suficientemente resistente para soportar ducha

carga. Hay puntos en toda la estructura de la cimentacin que se tiene una superposicin de

cargas (en un cruce de ejes) que se debe tomar en cuenta y que puede ser necesario el

empleo de refuerzos (dados).

Si se tiene un terreno poco resistente se utilizara, por supuesto, la cimentacin corrida, la

cual se presta tanto para el tipo de estructura de muros de carga como para una estructura


sobre columnas; en el caso de cimentacin de un muro de carga la zapata se disea y

calcula por flexin y adherencia, calculando su superficie de acuerdo con la resistencia o

fatiga unitaria del terreno; si la cimentacin es para una estructura sobre columnas, la liga

debe hacerse por medio de contratrabes, las cuales soportan los esfuerzos de flexin

producidos por la reaccin del terreno y las transmiten de reaccin a las columnas.

Cimentaciones directas

Bsicamente se consideran cuatro tipos: zapatas aisladas, combinadas o corridas,

emparrillados y losas.

a) Zapatas aisladas

Las zapatas aisladas son bloques de hormign armado de planta cuadrada o rectangular.

Normalmente soportan un nico pilar salvo en casos excepcionales, por ejemplo cuando por

motivos de la longitud de la seccin del edificio se requiere duplicar la estructura en algn

punto para establecer juntas de dilatacin. Se utilizan cuando el terreno es firme, con

presiones medias altas y se esperan asientos diferenciales reducidos.

Cuando las zapatas sufran una elevada excentricidad en una o las dos direcciones principales

(soportes medianeros y de esquina) es necesaria la disposicin de vigas centradoras o de

atado entre las zapatas con objeto de disminuir los momentos aplicados. En todo caso,

resulta conveniente la disposicin de estos elementos en el permetro de la cimentacin al

objeto de disminuir la incidencia de los asientos diferenciales.

b) Zapatas combinadas o corridas

Este tipo de cimentacin se emplea cuando las zapatas aisladas se encuentran muy prximas

o incluso se solapan. Las causas que originan esta situacin son varias: la proximidad de los

pilares, la existencia de fuertes cargas concentradas que pueden dar lugar a elevados asientos

diferenciales, la escasa capacidad resistente del terreno o la presencia de discontinuidades en

este. Si el nmero de pilares que soporta es menor de tres se denominan combinadas y

corridas en caso contrario. Tambin se utilizan para apoyar muros con capacidad portante

(muros de carga o muros de contencin de tierras) ya tengan o no soportes embutidos en

cuyo caso la anchura de la zapata puede ser variable.


c) Emparrillados

En el emparrillado, la estructura se asienta en una nica cimentacin constituida por un

conjunto de zapatas corridas dispuestas en forma de retcula ortogonal. Este tipo de

cimentacin se emplea cuando la capacidad portante del terreno es escasa o cuando presenta

una elevada heterogeneidad, lo que hace prever que puedan producirse asientos diferenciales

importantes que constituyan un riesgo elevado para la integridad del edificio.

d) Losas

La cimentacin por losa se emplea como un caso extremo de los anteriores cuando la

superficie ocupada por las zapatas o por el emparrillado represente un porcentaje elevado de

la superficie total. La losa puede ser maciza, aligerada o disponer de refuerzos especiales

para mejorar la resistencia a punzonamiento bajo los soportes individualmente

(denominados pedestales si estn sobre la losa y refuerzos si estn bajo ella) o por lneas

(nervaduras).

En particular, tambin cabe emplear este tipo de cimentaciones cuando se disean

cimentaciones compensadas. En ellas el diseo de la edificacin incluye la existencia de

stanos de forma que el peso de las tierras excavadas equivale aproximadamente al peso

total del edificio; la losa distribuye uniformemente las tensiones en toda la superficie y en

este caso los asientos que se esperan son reducidos. Si el edificio se distribuye en varias

zonas de distinta altura deber preverse la distribucin proporcional de los stanos as como

juntas estructurales.


La cimentacin por losa en terrenos compresibles, al crear un hundimiento generalizado de

los estratos inferiores, requiere un estudio adicional de los asientos inducidos en las

edificaciones colindantes.

13.- Cimentaciones en Suelos Arenosos y Cimentaciones en Suelos Arcilloso.

Cimentaciones de Estructuras Sismorresistentes: Cargas que debe trasmitir la cimentacin al

terreno. Tipos de terrenos. Efectos de las acciones dinmicas del sismo. Momento de

Vuelco. Incremento ssmico. Interaccin Suelo-Estructura. Clasificacin de las fundaciones.

Zapata aislada. Zapata medianera. Zapata corrida. Viga de fundacin. Platea de fundacin.

Pozo de friccin o Pilarote. Pilotes, de friccin y de punta. Prevenciones en suelos

potencialmente licuables.

Cargas que debe trasmitir la cimentacin al terreno: cuando se habla de cimentaciones se

habla tambin de la parte ms importante de una construccin y a la cual no debe ahorrarse

ni materiales ni cuidados, pues a su deficiencia se deben siempre las grietas producidas al

recibir una cimentacin una carga superior a su capacidad resistente. Es un grave error

reducir, por economa, las dimensiones, calidad y proporciones de los materiales a emplear

en las fundaciones por cuanto ser muy costoso pretender subsanar los defectos originados

por estas deficiencias, lo cual no se lograr sin recurrir al refuerzo de los cimientos

construidos defectuosamente, con el consiguiente incremento del costo original de la

estructura.

La funcin de una cimentacin ante un sismo es brindar al edificio una base rgida y capaz

de trasmitir al suelo las acciones que se generan por la interaccin entre los movimientos del

suelo y de la estructura, sin que se produzcan fallas o deformaciones excesivas en el terreno.

De una fundacin correcta depende el xito de una estructura. La cimentacin de un edificio

debe cumplir con:

Trasmitir al terreno las cargas estticas.

Trasmitir las cargas dinmicas.

Dimensiones ajustadas a la capacidad de resistencia del suelo en el tiempo.


Que los asentamientos no superen los lmites admisibles.

Prevenir los asentamientos por sobre consolidacin.

Prevenir la licuefaccin del suelo en caso de sismos.

Trabajar en conjunto, limitando los desplazamientos diferenciales, horizontales y verticales,

entre los apoyos.

Cuando es factible elegir el sitio donde se ubicar el edificio, es conveniente un lugar de

terreno firme, libre de problemas de las amplificaciones locales del movimiento del terreno

que suelen presentarse en los terrenos blandos, y de asentamientos excesivos y prdida de

capacidad de apoyo que ocurre en alguna arenas poco compactas con un sismo.

Tipos de terrenos.

Los terrenos que pueden encontrarse al proyectar una cimentacin se pueden clasificar en:

Terreno vegetal: es un tipo de terreno absolutamente prohibido para cimentar una estructura,

por pequea que sea. Se exige siempre su remocin o excavacin total hasta alcanzar el

terreno natural. Se entiende por terreno vegetal a la capa o porcin donde alcanza la vida de

los vegetales de superficie, o en la que se encuentren las races de los mismos. Un sondeo

nos indicar a que distancia de la superficie dejan de encontrarse races vegetales, vivas o en

descomposicin, y as, conocer exactamente hasta donde debe excavarse para remover la

capa de suelo vegetal.

Rellenos: Esta clase de terrenos, realizados siempre por intervencin humana, se comporta

de forma parecida al terreno vegetal. Por la gran reduccin de huecos que sufre en el

transcurso del tiempo, al irse ocupando los huecos grandes con los ridos que de las partes

superiores van arrastrando las aguas, y por su falta de homogeneidad, sufren asientos

grandes y desiguales, siendo necesario, por ello, profundizar las cimentaciones hasta que

alcancen el terreno natural. El relleno se reconoce con facilidad porque en el se encuentran

restos de mampostera, mortero, otros restos de obras, o bien cenizas u otros residuos de

materia orgnica, segn su origen sea de demoliciones o de residuos urbanos. Su

estratificacin caprichosa o irregular es, asimismo, inconfundible.

Es posible que en algunos casos no se pueda identificar el relleno, en el caso de terrenos

terraplenados, en ese caso debe apelarse a los especialistas en mecnica de suelos para

conocer el nivel del terreno natural y su resistencia.

Terrenos naturales: Prescindiendo de los terrenos formados por rocas ptimas para cimentar

podemos dividirlos en dos grandes grupos, arcillosos y arenosos.

Suelos Arcillosos: En mecnica de suelos se define como arcilla a las partculas de cualquier

sustancia inorgnica menores a 0,02 mm., tamao para el cual empiezan a tener influencia


las acciones fisicoqumicas. Los terrenos arcillosos son en principio, los ms peligrosos para

cimentar. En ellos se pueden producir grandes asientos en un largo o aun largusimo plazo

de tiempo, y es en los que el conocimiento de su comportamiento bajo cargas ha progresado

ms en los ltimos aos. Experimentalmente se determin que el tiempo de asentamiento de

los estratos arcillosos es proporcional al cuadrado de su espesor es decir, que si por ejemplo

la fundacin de un edificio descansa sobre un estrato de 2 metros de espesor y el asiento se

produce en cuatro aos, esta duracin seria de 16 aos si el espesor fuera de cuatro metros y

de 100 aos si el espesor fuera de diez metros. Si el espesor del estrato arcilloso es de

muchos metros, hecho que se ha comprobado en algunos edificios famosos como el Duomo

de Koenigsberg que 500 aos despus de haber sufrido un cedimiento de 180 cm no ha

llegado an a su posicin de equilibrio. Otro edificio conocido que ha sufrido el mismo

fenmeno es la clebre Torre de Pisa, que recientemente ha sido consolidada y reforzada en

su cimentacin. En este tipo de terrenos las pruebas de carga son intiles para conocer su

comportamiento.

Lo que ms influye en la duracin del asentamiento es el contenido de agua del estrato y su

permeabilidad, as como la del terreno adyacente, pues si una arcilla con un elevado

contenido de agua es sometida a una carga, su asentamiento instantneo es casi nulo, ya que

el agua (que es incomprensible) es quien soporta la carga. La presin hace que el agua trate

de fluir desocupando los huecos que ocupa la arcilla, pero este fluir es lento y dificultado

cuanto ms impermeable es el estrato, por lo que se comprende que en terrenos de arcilla

muy pura y gran espesor el equilibrio demore muchos aos en ser alcanzado.

De lo dicho deducimos que puede cimentarse en terrenos arcillosos, pero cuidando que las

cargas estn uniformemente repartid

Balotario2 Meica de Suelos

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